涡轮静叶片及蒸汽涡轮的制作方法

本发明涉及一种涡轮静叶片及蒸汽涡轮。本申请主张基于2020年8月12申请的日本专利申请2020-136246号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术：

1、蒸汽涡轮具备：旋转轴，围绕轴线可以旋转；多个涡轮动叶片叶栅，在该旋转轴的外周面上，沿轴线方向隔开间隔地排列；壳体，从外周侧覆盖旋转轴及涡轮动叶片叶栅；及多个涡轮静叶片叶栅，在壳体的内周侧，由内圈和外圈从径向支承。各涡轮动叶片叶栅具有沿旋转轴的周向排列的多个动叶片，各涡轮静叶片叶栅具有沿旋转轴的周向排列的多个静叶片。涡轮动叶片叶栅通过与涡轮静叶片叶栅在轴线方向的下游侧相邻配置而形成一个级。在壳体的上游侧形成有与从外部吸入蒸气的入口配管相连的吸入口，在下游侧形成有排气室。在锅炉中生成的蒸气由几个调节阀来调节压力和温度，由涡轮入口阀调节流量，并向涡轮流入。从入口配管吸入的高温高压蒸气在涡轮静叶片叶栅中被调节流动方向和速度之后，在涡轮动叶片叶栅中转换为旋转轴的旋转力。

2、穿过涡轮内部的蒸气随着从上游侧趋向下游侧而失去能量，温度(和压力)降低。尤其，火力发电用蒸汽涡轮通常由高压涡轮、中压涡轮及低压涡轮构成。在从低压涡轮的最下游侧起数两个级(一对涡轮静叶片叶栅与涡轮动叶片叶栅)中成为气液两相流环境。从而，在最下游侧的级中，蒸气的一部分液化而作为微小液滴(水滴)存在于气流中，该水滴的一部分附着于涡轮静叶片的表面。该液滴在涡轮静叶片的表面上从上游侧存在至下游侧，这些液滴通过在叶片表面上聚集而生长并成为液膜。液膜始终暴露于高速蒸气流。若液膜进一步生长而厚度增加，则其一部分被蒸气流撕裂，或者附着于静叶片上的液膜从静叶片后缘向下游飞散，作为粗大液滴向下游侧飞散。飞散的液滴一边由蒸气流逐渐加速，一边向下游侧流动。越是大的液滴，惯性力越大，因此无法顺着蒸气流穿过涡轮动叶片之间，而是与涡轮动叶片碰撞。越趋向前端侧，涡轮动叶片的圆周速度越大，有时超过声速，因此在飞散的液滴与涡轮动叶片碰撞的情况下，在涡轮动叶片的表面可能产生侵蚀(erosion)。并且，也可能因液滴的碰撞而阻碍涡轮动叶片的旋转，并产生制动损失。

3、为了防止这种液滴的附着和生长，迄今为止，提出了各种技术。例如，在下述专利文献1中记载的装置中，在涡轮静叶片的表面上形成有用于吸入液膜的抽吸口，并且形成有朝向该抽吸口从涡轮静叶片的前缘侧延伸的亲水性去除面。去除面构成为随着从上游侧趋向下游侧而宽度(径向尺寸)逐渐变窄。换言之，随着宽度变窄而亲水性去除面的面积变小。在液膜沿着该去除面移动之后，能够通过抽吸口将其吸出。

4、以往技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本专利公开2017-106451号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、然而，如上述专利文献1那样，在去除面的宽度随着趋向下游侧而变窄的情况下，越趋向该去除面的下游侧，液膜越集中在狭窄的区域，导致其厚度增加。并且，在去除面内形成有多个液滴流(液脉)的情况下，这些多个液脉通过随着趋向下游侧而集中而彼此结合，导致液膜的厚度增加。若如此比抽吸口更靠上游侧的液膜的厚度增加，则更容易被蒸气流撕裂，液滴有可能再次飞散到下游侧。并且，若液膜变厚，则难以被抽吸口吸入，未被抽吸口吸入的液膜到达比抽吸口更靠下游侧的静叶片后缘并滞留在静叶片后缘的液膜的厚度增加。其结果，向下游飞散的液滴的直径变大，并且液滴量也可能增加。即，在上述专利文献1所涉及的装置中仍存在改进的余地。

3、本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种可以进一步降低液膜的生长以使更有效地容易回收液膜的涡轮静叶片及蒸汽涡轮。

4、用于解决技术课题的手段

5、为了解决上述课题，本发明所涉及的涡轮静叶片具备：叶片主体，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；亲水性区域，形成于该叶片主体的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向所述流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及回收部，设置于该亲水性区域的下游侧，并回收沿着该亲水性区域流动的液膜。

6、发明效果

7、根据本发明，能够提供一种可以进一步降低液膜的生长以使可以更有效地容易回收液膜的涡轮静叶片及蒸汽涡轮。

技术特征：

1.一种涡轮静叶片，其具备：

2.根据权利要求1所述的涡轮静叶片，其具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮静叶片，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮静叶片，其还具有分离带，所述分离带通过从所述亲水性区域中的比前缘侧更靠下游侧的位置朝向下游侧延伸，将该亲水性区域区划为多个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮静叶片，其中，

6.根据权利要求5所述的涡轮静叶片，其具有沿所述径向排列的多个所述亲水性区域，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮静叶片，其还具备设置于所述静叶片主体的外周侧的外圈，

8.根据权利要求7所述的涡轮静叶片，其中，

9.根据权利要求8所述的涡轮静叶片，其中，

10.根据权利要求1至9中任一项所述的涡轮静叶片，其中，

11.一种蒸汽涡轮，其具备：

技术总结
该涡轮静叶片具备：静叶片主体，沿与蒸气的流动方向交叉的径向延伸；亲水性区域，形成于静叶片主体的表面，具有比其他部分相对高的亲水性，并且随着趋向流动方向的下游侧而径向尺寸逐渐扩大；及回收部，设置于亲水性区域的下游侧，并回收沿着亲水性区域流动的液膜。

技术研发人员：段冲非,水见俊介,田畑创一朗,石桥光司
受保护的技术使用者：三菱重工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12