蒸氣渦輪的水分除去裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠高效率地將附著在蒸氣渦輪的靜葉片腹面的水滴或水膜除去的水分除去裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在蒸氣渦輪的最終級(jí)附近，蒸氣流的濕潤(rùn)度成為8%以上。由于從該濕潤(rùn)蒸氣流產(chǎn)生的水滴而產(chǎn)生濕潤(rùn)損失，渦輪效率下降。而且，從該濕潤(rùn)蒸氣產(chǎn)生的水滴與以高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉片碰撞而引起浸蝕現(xiàn)象。在濕潤(rùn)蒸氣流中包含的水滴附著于靜葉片表面而形成水膜。該水膜在靜葉片表面成為水膜流而向靜葉片后緣側(cè)流動(dòng)，之后，在靜葉片后緣處撕碎而形成粗大水滴。該粗大水滴成為引起動(dòng)葉片的腐蝕的較大的原因之一。
[0003]圖14示出蒸氣渦輪中的蒸氣流的流動(dòng)部位。靜葉片100連接在設(shè)于轉(zhuǎn)子軸(圖示省略)側(cè)的隔膜104與設(shè)于尖端側(cè)的支承環(huán)106之間。在濕潤(rùn)蒸氣流s中包含的微小水滴dw較多地附著于靜葉片100的表面，尤其是與靜葉片背面bs相比面向濕潤(rùn)蒸氣s的靜葉片腹面fs，在靜葉片腹面fs集聚而形成朝向靜葉片后緣側(cè)的水膜流sw。靜葉片腹面fs的水膜流SW從靜葉片前緣fe側(cè)向靜葉片后緣re側(cè)流動(dòng)，在靜葉片后緣re處撕碎而成為粗大水滴cw，與下游側(cè)的動(dòng)葉片碰撞而浸蝕動(dòng)葉片表面。
[0004]圖15示出靜葉片出口部的濕潤(rùn)蒸氣流s的速度三角形。與靜葉片出口側(cè)的濕潤(rùn)蒸氣流s的絕對(duì)速度Vs相比，粗大水滴cw的絕對(duì)速度Vcw減小。因此，在考慮到動(dòng)葉片102的周速U的相對(duì)速度場(chǎng)中，與濕潤(rùn)蒸氣流s的相對(duì)速度Ws相比，粗大水滴cw的相對(duì)速度Wcw增大，入射角減小而以高速與動(dòng)葉片102的葉片面碰撞。由此，在動(dòng)葉片102的尤其是周速大的葉片前端部附近容易受到粗大水滴cw引起的浸蝕。而且，由于粗大水滴cw的碰撞而動(dòng)葉片102的制動(dòng)損失增加。
[0005]因此，為了除去附著于靜葉片表面的水滴，以往進(jìn)行的是形成在靜葉片表面開口的狹縫孔，將附著于靜葉片表面的水滴從該狹縫孔取入并從蒸氣流的流動(dòng)部位中除去的方法。專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2公開了形成有上述狹縫孔的靜葉片的結(jié)構(gòu)。
[0006]圖16?圖19示出形成有上述狹縫孔的靜葉片的例子。在圖16及圖17中，靜葉片100的軸向兩端連接在設(shè)于轉(zhuǎn)子軸108側(cè)且與轉(zhuǎn)子軸108分體的隔膜104與尖端側(cè)的支承環(huán)106之間。動(dòng)葉片102經(jīng)由輪盤轉(zhuǎn)子110而與轉(zhuǎn)子軸108 —體形成。在靜葉片腹面fs沿靜葉片100的葉片高度方向形成多個(gè)狹縫孔112，在靜葉片背面bs沿靜葉片100的葉片高度方向形成有多個(gè)狹縫孔114。在支承環(huán)106的內(nèi)部也形成中空部106a。在中空部106a及支承環(huán)106的后端形成的狹縫槽116與低壓區(qū)域連通。該低壓區(qū)域相對(duì)于蒸氣流的流動(dòng)部位而只要具有從狹縫孔112及114取入水膜流sw且能夠向中空部106a排出的差壓即可。
[0007]圖18示出在靜葉片腹面形成有狹縫孔的以往的例子。如圖18所示，在靜葉片100的內(nèi)部形成中空部100a。中空部100a經(jīng)由形成于支承環(huán)106的孔106b而與中空部106a連通。中空部100a經(jīng)由孔106c而與低壓區(qū)域連通。附著于靜葉片表面且朝向后緣流動(dòng)的水膜流sw從狹縫孔112向中空部100a取入。
[0008]形成于靜葉片腹面fs的水膜流sw隨著從靜葉片前緣fe向靜葉片后緣re行進(jìn)，聚集水滴而集聚量增大?？紤]到這種情況而增多水分除去量，因此在靜葉片腹面fs開口的狹縫孔112在能夠與中空部100a連通的范圍內(nèi)，盡可能地形成在靜葉片后緣側(cè)。
[0009]而且，如圖19所示，以往，形成于靜葉片腹面fs的狹縫孔112的靜葉片后緣側(cè)壁面112a及靜葉片前緣側(cè)壁面112b如專利文獻(xiàn)1公開那樣，以使靜葉片腹面fs相對(duì)于前緣側(cè)基準(zhǔn)面的傾斜角度A成為鈍角的方式形成(90°〈A)。由此，與狹縫孔112的狹縫寬度b相比，擴(kuò)寬狹縫孔112的入口開口 a的寬度，并使狹縫孔112的方向朝向濕潤(rùn)蒸氣流s的流動(dòng)方向，由此使?jié)駶?rùn)蒸氣流s容易進(jìn)入狹縫孔。即，想要將濕潤(rùn)蒸氣流s積極地取入到狹縫孔112，并伴隨著濕潤(rùn)蒸氣流s而將水膜流sw取入到狹縫孔112。
[0010]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0011]【專利文獻(xiàn)】
[0012]【專利文獻(xiàn)1】日本特開平64-080705號(hào)公報(bào)
[0013]【專利文獻(xiàn)2】日本特開平09-025803號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]【發(fā)明要解決的課題】
[0015]中空部100a的向靜葉片后緣側(cè)的配置由于靜葉片內(nèi)部的空間的關(guān)系而存在極限。在靜葉片腹面fs開口的狹縫孔112的傾斜角度A為鈍角時(shí)，如圖18所示，需要使狹縫孔112的入口開口 a接近靜葉片前緣側(cè)。當(dāng)入口開口 a接近靜葉片前緣側(cè)時(shí)，無(wú)法除去在比入口開口 a靠靜葉片后緣側(cè)形成的水膜流sw，存在水分除去效率下降這樣的問(wèn)題。
[0016]而且，存在伴隨著水膜流sw而從狹縫孔112流出的蒸氣量越多，泄漏損失越增加，渦輪效率越下降的問(wèn)題。
[0017]本發(fā)明鑒于前述的問(wèn)題點(diǎn)而作出，其目的在于通過(guò)靜葉片的簡(jiǎn)單的加工來(lái)提高形成于靜葉片腹面的水膜流的除去效率，由此，來(lái)抑制動(dòng)葉片的腐蝕。
[0018]【用于解決課題的方案】
[0019]為了實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的蒸氣渦輪的水分除去裝置具備:水分除去流路，形成在靜葉片的內(nèi)部；及狹縫孔，在靜葉片腹面開口，與水分除去流路的后緣側(cè)端部連通，并且在與蒸氣流交叉的方向上延伸，狹縫孔的靜葉片后緣側(cè)壁面以相對(duì)于靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面成為銳角的方式構(gòu)成。
[0020]在所述結(jié)構(gòu)中，“靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面”是指在表現(xiàn)構(gòu)成狹縫孔的壁面相對(duì)于靜葉片腹面的傾斜角的情況下，以比該壁面靠靜葉片前緣側(cè)的靜葉片腹面為基準(zhǔn)。
[0021]在本發(fā)明中，形成于靜葉片腹面的狹縫孔的靜葉片后緣側(cè)壁面以相對(duì)于靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面成為銳角的方式構(gòu)成，因此能夠使狹縫孔的入口開口比以往接近靜葉片后端。由此，能夠在水滴集聚率高的部位配置狹縫孔的入口開口。因此，在水膜流集聚率高的部位能夠除去靜葉片腹面的水膜流，因此能夠提高水分除去效率。
[0022]作為本發(fā)明的一方案，可以是，狹縫孔的靜葉片前緣側(cè)壁面以相對(duì)于靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面成為銳角的方式構(gòu)成。由此，在狹縫孔的靜葉片前緣側(cè)壁面的上端產(chǎn)生蒸氣流的剝離，通過(guò)該剝離而蒸氣流難以流入狹縫孔，并且剝離了的蒸氣流的一部分成為紊流，在狹縫孔的入口開口處形成渦流。
[0023]而且，狹縫孔的靜葉片前緣側(cè)壁面及靜葉片后緣側(cè)壁面相對(duì)于靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面成為銳角，因此狹縫孔的入口開口變得比較窄。需要說(shuō)明的是，在靜葉片的內(nèi)部形成的水分除去流路相對(duì)于蒸氣流動(dòng)而被減壓。
[0024]附著于靜葉片腹面的水膜流通過(guò)狹縫孔的靜葉片前緣側(cè)壁面上端的蒸氣流的剝離而容易流入狹縫孔，并且在靜葉片前緣側(cè)壁面上端，水膜流的流路向狹縫孔側(cè)以90°以上的大角度彎曲，因此水膜流容易從蒸氣流分離。
[0025]此外，通過(guò)所述渦流的產(chǎn)生，狹縫孔的入口開口被遮蔽，在蒸氣流的流動(dòng)部位與狹縫孔內(nèi)之間容易產(chǎn)生壓力差，通過(guò)該壓力差，能夠從蒸氣流高效率地分離水膜流。因此，與以往相比，能夠提高水分的除去效率，并且能夠減少蒸氣流向狹縫孔的流入量，因此能夠減少蒸氣流的泄漏損失，并抑制渦輪效率的下降。
[0026]作為本發(fā)明的一方案，可以是，狹縫孔的靜葉片前緣側(cè)壁面以相對(duì)于靜葉片腹面的前緣側(cè)基準(zhǔn)面成為鈍角的方式構(gòu)成