随着全球能源结构的调整,清洁能源发展已经成为主流趋势。核能作为比较理想的一种清洁能源,在中国能源版图的比重将持续增加,超大功率等级核能电站项目的发展前景可观。而限制机组大容量化主要因素之一就是末级叶片的长度。机组功率越大、发电密度越高,要求其汽轮机组排汽容积流量越大,因此就需要更长的末级叶片。末级叶片越长将面临诸如叶片材料性能、叶片经济性和安全性设计、叶片的制造等诸多技术挑战。半速1828mm末级长叶片是东方电气集团东方汽轮机有限公司历时5年,独立自主开发的、具有世界先进水平的半速核电汽轮机末级叶片。根据不同的装机位置及排汽口数目,叶片可覆盖从1000MW~1800MW的汽轮机组功率范围。
半速核电汽轮机用1828mm末级叶片,运用了一系列汽轮机叶片先进设计技术,解决了在气动设计、结构设计、强度振动设计、制造加工等方面的关键技术难题。其主要创新点是:1)应用全三维气动成型优化分析方法,自主开发了1828mm末级叶片叶型;完成了适用于半速核电末级叶片的结构、强度、振动设计和承载能力1000吨级的枞树形叶根设计。2)在国内率先完成了湿蒸汽环境下多级叶片气动实验和动应力实验验证。3)完成了超长、超重叶片的新型工艺方法等制造技术研究,有效解决了此类大叶片易变形、加工难度大、精度难保证的问题。
1828mm叶片已应用于石岛湾、福清、惠州、三澳等核电项目,具有显著的经济、社会效益。其中,首台采用该末级叶片的“华龙一号”全球首堆——福清核电#5机组已于2021年1月正式投入商业运行,机组运行情况良好。该叶片可推广应用于1100~1800MW核电汽轮机,具有广阔的应用前景。
1828叶片是东方电气集团东方汽轮机有限公司历时5年,独立自主开发的、具有世界先进水平的半速核电汽轮机末级叶片。根据不同的装机位置及排汽口数目,叶片可覆盖从1000MW~1800MW的功率范围。该叶片是目前世界上已投运的最长、排汽面积最大的汽轮机末级叶片,叶片离心力巨大,达1000余吨,相当于2架空客A380的正常起飞重量。
1828叶片开发难度大、技术水平先进。采用具有良好运行业绩的高效气动型线进行模化并优化设计,全三维流场分析及优化分析技术确保低压模块静动参数的良好匹配及末级叶片具有最佳的气动性能。结构上采用全新设计的高承载能力枞树形叶根,已成熟应用的自带围带及自带拉筋成圈结构,通过CAE分析技术进行优化设计,确保叶片具有足够的静强度安全裕度及小的动应力,安全可靠行更高。完成的开发验证试验主要包括:叶根、轮槽强度试验及破坏试验、叶片的动调频试验、湿蒸汽情况末3级气动性能试验及湿蒸汽情况末级动应力试验,试验结果与计算结果吻合度高,各项指标达到了设计值。
计算及试验结果均表明,1828叶片是先进的、高效的、安全可靠的半速核电末级叶片,是目前世界领先的半速核电汽轮机末级叶片。