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半转速核电汽轮机末级1800mm 叶片的开发

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  • 更新日期:2014-09-04 16:23
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详细介绍

摘要:本文简要介绍了哈汽公司开发的半转速核电1800mm 叶片的基本情况。着重介绍1800mm叶片在气动设计、结构强度和频率特性等方面的设计思路和分析方法。特别介绍了哈汽公司在核电汽轮机长叶片安全性试验验证方面所开展的卓有成效的工作。

  关键词:核电汽轮机,1800mm 叶片,安全性试验验证

  1 前言

  国家重大科技专项示范项目CAP1400 核电站,将于2013 年在山东荣成石岛湾核电基地开工建设,CAP1400 核电站是在消化吸收我国引进的三代核电技术的基础上,通过自主创新形成的具有自主知识产权的大型核电技术品牌。末级长叶片是CAP1400 核电站常规岛汽轮机部分的关键部件,它的成功开发对于保证CAP1400 核电汽轮机的安全性和经济性具有决定性意义。

   图1给出了用于CAP1400的1800mm叶片以及用于AP1000的54英寸叶片的余速损失曲线的对比。从图中可以看出开发1800mm叶片的重要意义。首先,对于AP1000等级的核电汽轮机(以三门项目为例),如果采用1800mm末级叶片可以将低压排汽口的数目由6个减少到4个,即减少了一个低压缸。在保证机组经济性基本不变的前提下,大幅度降低制造厂制造成本和用户的基建投资。其次,如果采用1800mm末级叶片,3个低压缸6个排气口,则可以使机组的容量提升到1400MW-1700MW。表1给出了哈汽1800mm叶片的一些基本设计参数。这些基本设计参数的确定是根据目标项目在机组经济性和安全性方面的具体要求,经过充分地论证确定下来的。

   2 气动设计

  对于末级叶片来说,由于平均直径和叶片高度的比值很小,加上很大的子午面扩张角,使得末级叶片中流动的三维特性显著增强。超音速流动中不可避免的激波生成以及激波和边界层之间的相互作用使得流动情况进一步复杂化。在1800mm末级叶片的气动设计过程中,应用了先进的三维多级粘性流场计算分析方法进行了合理的流型设计和气动匹配,保证了叶片具有优良的气动性能。
 

 
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