原创《汽轮机叶片设计》：关于免费汽轮机论文范文在这里免费下载与阅读,为您的汽轮机相关论文写作提供资料。
摘 要：汽轮机叶片在受到蠕变,腐蚀、损伤影响涡轮效率甚至导致停机,针对这些问题提出新的叶片设计方案,减少了热应力的影响.有效的抗腐蚀能力,提高叶片性能的.
关键词：汽轮机叶片；设计；方案
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.049
我们国产化大型特大型转子锻件的能力快速提升.叶片需要满足60年的寿命,而其承受巨大的离心力和扭转力,运行过程中会有很多因素导致其受损,如,调峰机组的频繁启动、停机以及甩负荷,都会给转子带来交替变化的热应力,使其蠕变,热疲劳.因此对叶片的工艺和材料,要求很高.
1 蠕变
涡轮叶片不断受到高温, 在HP和IP级别往往会使叶片材料软化,结合离心力的影响,叶片就会变形.导致蠕变（缓慢而连续的变形）.材料变形的速率取决于温度和应力.这是一个尤其危险的现象,因为叶片是根据严格的规格制造,在一定的负载和环境下,才能运行.由于蠕变,叶片的几何形状发生了变化,产生退化,会导致灾难性的破坏,这就是为什么必须为HP和IP叶片选择高质量材料的原因,这样在高温下仍然保持高产量.这种情况多是发生于反动式汽轮机叶片,冲动涡轮机与反动式涡轮机叶片运转方式不同,导致,不同的叶片产生的应力也是不同的.在反动式汽轮机,蒸汽通过固定的叶片没有压降,气流通过运转的叶片,通过喷嘴增加速度,当汽流经过转子时,使转子转动.
2 叶片腐蚀
叶片的裂缝和表面粗糙度,甚至微观尺度,高度,等各种问题的解决办法.叶片材料经过以上因素的影响对叶片结构伤害很大.这些反应通过腐蚀材料周围存在的裂缝来扩大裂缝,削弱了叶片.本质上,腐蚀只发生于此叶片表面出现裂纹.此外蒸汽中的杂质加速.根据Ryuichiro Ebara的论文中的研究表明,腐蚀裂纹始于12%铬不锈钢,80多种不同化合物包括氧化物、硅酸盐和硫化物,均在涡轮叶片上的沉积物中发现.这些杂质的性质和浓度导致叶片疲劳强度急剧下降.Ebara氯化钠和氢氧化钠非常腐蚀性化合物,因此在减少叶片疲劳强度方面非常有效.例如,Ebara在他的研究中显示,即使是很小的（3% 3 x10-2%）氯化钠溶液浓度的大大降低了钢的强度疲劳.
除湿范围包括静叶和动叶,為了达到除湿效果,需要充分利用叶片的几何结构.在静叶方面,有四种除湿结构：（1）空心导叶尾缘开设吹扫缝,将较高压蒸汽引进导叶内腔后,从尾缘吹扫缝喷出；（2）通过导叶空腔将水膜抽吸出流动区域；（3）一种是在动叶表面上铣出沟槽或者在动叶叶顶加上叶冠,另一种上述结构在动叶片同时都有.（4）通过向叶轮空腔内引进热量,加热壳体,使水膜层蒸发,不能形成二次大水滴.除此之外,还可以在动静叶栅间加装隔板装置达到除湿的效果.
腐蚀主要发生在涡轮低压期,因为气温比较低,但在任何冷凝的领域都会有问题,当高温的阶段涡轮机开始冷却,为凝结提供了有利的条件,蒸汽在叶片上凝结,形成了表面的腐蚀坑和凹陷.这些对叶片损害很大,在正常负荷的压力下,这些集中器会增加局部应力,是叶片整体应力的数倍.这些局部应力的增加提供了一种材料结晶错位引动的方法,导致叶片变形和裂纹扩展.
最终,应力、疲劳和腐蚀都是内在相关的,应力引起叶片的警惕结构错位运动,形成裂缝,从而增加局部集中应力,腐蚀通过与叶片材料的反应在现有皱纹的周围传播裂纹,增大裂纹尺寸,分散压力强度,减轻叶片的压力整体实力,在恒定的周期性负载下,这些因素结合导致叶片失效.这样累积的缺陷增加了部件失效的可能性,如果缺陷积累的很快,涡轮的运行寿命将大大缩短.应该改进组件设计以确保组件可靠性和提高涡轮效率.
3 叶片设计
一个高效可靠的叶片设计将满足以下需求 ：
（1）叶片材料必须有足够的抗塑性变形的强度,必须是在温度升高时候能够保留这种抗屈强度.
（2）叶片材料必须能够加工而且很容易（这是钛合金的缺点之一,因为它们不容易焊接,生产成本昂贵）.
（3）叶片材料必须具有适度的弹性模数,使叶片不变形,并且在正常压力下不断裂.
（4）最好是低密度的叶片材料,能够减轻离心力.
（5）叶片必须耐腐蚀,即使是在有侵略性离子溶液中.刀片必须以这样的方式制造尽量减少裂纹的产生制造过程.
（6）叶片制造要尽量减少裂纹的产生.
Kiyoshi Segawa等人为汽轮机发明了一种新的旋翼叶片,新刀片的设计优化了叶片根截面附近空气动力学设计 ,从而降低了剖面和端壁损失.基于3 - d阶段和空气涡轮试验的结果.
发现新的转子叶片提高了效率约0.3%.此外,新设计的叶片设计能提高内部效率,降低叶片制造成本15%.Walker和Hesketh已经确定了通过优化气动参数包括热降、叶片速度分布,表面光洁度和三维设计来提升效率.然而,优化这些参数收到制造成本和机械的限制. 例如,叶片应力的减小可通过使用重量轻的物料实现,像钛合金,然而,这种合金不适合在高温地环境使用,生产费用昂贵,因此,为了提高涡轮效率,需要一种介于成本与性能之间的折中方案必须建立.
虽然目前在涡轮机中使用的材料叶片具有一定程度的耐腐蚀性能,腐蚀的裂纹的几乎不可避免的.为此,一直在进行研究某些化学涂料当应用在涡轮叶片上时,有效的防止叶片腐蚀.研究测试三种涂层（Ti + TiN、Cr + CrN、Cr +（CrTi）N）,当20X13钢暴露在3% NaCl中,Cr + CrN涂层是最有效的,有效抵抗腐蚀解决方案.
新的叶片设计,允许蒸汽涡轮叶片抗温高达摄氏六百三十度.由于计算机流体动力学的进步,叶片设计出更有效的蒸汽路径.优化根和尖区域,能将蒸汽通道的渗漏降到最低,这样就可以产生一个更高效的蒸汽系统.新叶片设计方面也减少了泄漏和振动.提升了汽轮机的效率系统.这种新的叶片设计减少了热应力的影响.有效的抗腐蚀能力是提高叶片性能的关键设计.
参考文献：
[1]盛德仁,任浩仁,陈坚红等.汽轮发电机组DCS系统在线性能计算程序的剖析及改进[J].浙江大学学报,2000,4（06）：647-650.
汽轮机论文参考资料：
结论：汽轮机叶片设计为关于汽轮机方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关汽轮机论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
