0　引言

随着环境、资源问题的日益严峻，清洁能源在世界范围内得到大力推广。核电作为一种发电密度高的清洁能源，在欧美等发达国家已得到广泛应用。为了克服火力发电在排放方面对环境造成不良影响的缺陷，我国制定了大力发展核能发电的战略决策。到2020年，中国核电将建成总装机容量4000万千瓦，从而使中国核电的装机容量占全国总发电装机容量的比例，由2002年的1%左右上升到4%左右，这对于各汽轮机制造厂商来说市场前景广阔。

通流设计技术历来是汽轮机技术的核心，为满足核电行业对自主创新技术的需求，掌握核电汽轮机通流设计技术是首要任务。其中核电汽轮机末级长叶片的设计开发更是重中之重。

末级长叶片的开发面临诸如叶片材料性能、叶片经济性和安全性设计、叶片制造等诸多技术挑战。因此，汽轮机末级长叶片的开发成为世界上各大汽轮机制造商永恒的研究目标，也是其设计制造的难点，代表了一个汽轮机制造商的综合实力和市场竞争力。

国核压水堆核电站示范工程是国家重大科技专项示范项目。东汽作为该项目自主产权汽轮机的牵头研发单位，于2008年启动了该项目配套的低压末级叶片开发工作。依靠东汽优良的末级长叶片设计、制造、试验验证等软、硬件实力，最终成功研制出了具有世界先进水平、适用于百万等级以上半转速核电汽轮机的1828 mm末级叶片。

1　开发设计

1.1　设计目标

依托CAP1400国核压水堆示范工程项目，开发一只与之配套的低压末级长叶片。该末级叶片的总体设计目标如下：

（1）适用机型：半速大型核电汽轮机组；

传统的教学模式下，教师在课堂中大多以填鸭式的教学方法展开授课，在一定程度上忽略了学生的主体性，容易影响学生对于数学学习的积极性，导致目前小学数学教学中存在一些问题，大部分小学生不能高效的学习数学知识，甚至有些学生对数学学习具有反感心理。随着我国教育的不断发展，体验式学习方法逐渐得到学科教学的应用，如何在教学中合理应用体验式学习方法成为小学数学教师所面临的关键问题，对于教学水平的提高具有积极意义。

·1828 mm叶片流道内气流均匀加速，无分离，沿叶高具有良好的攻角特性，叶顶超音速流道内的流动特性优良，激波较弱且波系结构简单。

根据第二期《中国居民金融能力报告》显示，中国居民的收入大部分来源于工资，财资产收入占比远远低于美国等发达国家。其主要原因在于中国居民对于理财的认识不足，与此同时大部分的居民金融知识匮乏，又不愿意依靠专业理财人员，所以在进行资产投资时，一方面无法找到适合的理财途径，另一方面容易形成负收益。因此应当积极开展金融知识普及教育、普及理财知识、建立必要的信用保障机制，让居民更加放心的进行理财咨询和理财业务。

（3）设计背压范围：3～8 kPa；

（4）设计寿命：60年。

1.2　热力设计及叶片基本特性参数

热力设计的目的是根据装机地点的背压和机组的容量，优化确定排汽环形面积，初步确定末级叶片根径和叶高。针对CAP1400国核压水堆示范工程项目的末级叶片，经综合论证后，确定了以1828 mm叶片为开发目标。1828 mm叶片的基本特性参数见表1。

从排汽速度来判定，1828 mm叶片用于CAP1400国核压水堆示范工程项目是合理的。从变工况的角度考虑，其处于较佳的设计点附近，如图1所示。

表1　1828mm末级长叶片的基本技术特征

参数转速/r·min-1有效长/mm环型面积/m2叶片数/只叶根形式结构形式叶片材料值15001828.827.7460斜齿枞树型(4齿)整体凸台拉金、阻尼围带Cr-Ni-Mo-V-N钢

图1　1828 mm叶片排汽损失随排汽速度变化曲线

1.3　气动设计

1.3.1　动、静叶型线设计

The maximal destructive interference positions on the intensity distribution I(r1) predict the ring radii of the GO lens with a focal length f. In the meantime, the diameter is decided by the number of rings. In this way, the lenses can be designed according to different incident fields ().

型线设计与开发技术是汽轮机通流技术的关键技术，其水平高低直接决定汽轮机通流经济性的好坏。对于末级长叶片，由于其具有强烈的三元效应，使叶片的诸多气动参数在径向、轴向和切向合理分布，是末级长叶片设计中比较关键的一步。1828 mm末级叶片的动、静叶型线以成熟低压末级长叶片级动、静叶型线为母型，并采取可控涡流型设计，其各截面气动性能优良，沿型线高度方向面积变化合理，型线特性截面高阶光顺，亚音、跨音、超音速流动特性优异。

1.3.2　全三元气动性能分析

采用经过实际负荷试验验证的最新计算流体力学软件，全面考虑多级汽轮机低压透平叶片的壁面形状、叶片形状的流体动力和非平衡蒸汽特性，对1828 mm叶片配套的低压末三级叶片进行了全三元粘性流动特性数值设计分析，以保证末三级叶片具有最佳的气动性能。图2为1828 mm末级动叶片设计工况下根、顶部马赫数分布，图3为设计工况下末三级子午面马赫数分布。

图2　设计工况末级叶片根部、顶部马赫数分布

图3　设计工况末三级叶片子午面相对马赫数分布

全三元气动分析结果表明：

·1828 mm叶片全三维计算总效率高出或相当于同类型的核电末级叶片，表明该级静、动叶匹配合理，具有优良的气动特性；

1.3.3　变工况性能

1828 mm末级长叶片在离心力的作用下叶片有规律地变形从而使叶片拉金凸台和叶顶围带相互接触，形成整圈自锁叶片结构。考虑变形导致的刚性变化和接触摩擦以及叶根、轮槽结构的局部高应力集中，在保证常规强度的同时，通过三维有限元分析软件进行详细的非线性弹塑性解析,精确地评估叶片实际应力特性，更有效地保证了叶片的安全可靠性。

我国膨润土矿床由于矿体埋藏浅、矿体倾角小，目前主要开采方式为露天开采，而且采矿剥离工作量小，露天开采回采率普遍高于90%；由于膨润土露天开采成本较低，使早年的地下开采全面萎缩，目前全国仅有2家膨润土资源因其是同煤伴生的，在开采原煤的同时将伴生的膨润土从地下开采出，其开采回采率实际控制在≥70%以上。

（2）功率范围：1200～1700 MW；

·1828 mm叶片配套静叶流道内气流均匀加速、无可见流动分离，薄出气边设计使得尾迹较薄，尾迹损失小；

1828 mm末级长叶片采用成熟的自带围带冠加凸台拉金的成圈阻尼叶片结构，材料采用具有优秀运行业绩、高强度、高抗腐蚀性、高材料阻尼特性的Cr-Ni-Mo-V-N钢材料。叶根及轮缘采用承载能力高且有优秀运行业绩的斜置枞树型叶根。1828 mm叶片结构示意图见图4。

1.4　结构、强度及振动设计

1.4.1　结构设计

变工况气动性能分析结果显示，1828 mm末级长叶片在不同的负荷下均具有优良的气动效率。同时，针对不同负荷下的叶片动力学响应分析结果也表明，1828 mm末级长叶片的结构振动特性优异，在可能的变工况运行范围内，其动力响应均较低。综上所述，无论是气动性能还是强度振动特性，1828 mm末级长叶片都是一只变工况特性优良，运行适应性佳的末级叶片。

综上所述，通过对临床医师合理用血的规范培训，提高其临床用血的科学性和合理性；通过实施自助献血，医疗机构、血站和政府的联动机制，来扩充血源，满足临床合理的医疗用血要求；多举措破解临床供血不足。

图4　1828 mm叶片三维结构示意图

1.4.2　防水蚀措施

1828 mm末级长叶片采用的防水蚀措施为高频淬火。同时配套导叶采用空心除湿结构，并对空心导叶去湿槽的大小及位置开展了专项优化研究，以达到最佳除湿效果。

1.4.3　强度、振动特性

此次烟化炉余热锅炉的成果改造，有效解决了顶部烧损的问题，改善了作业环境，提升余热锅炉整体运行效率，更好地适应生产需求，也为技术人员积累了宝贵的经验。

强度分析结果表明，1828 mm末级长叶片的常规强度满足设计要求。有限元强度分析结果显示，叶型部位的最大应力小于叶片材料的屈服强度，如图5所示。另外对叶片、轮槽进行有限元弹塑性分析，塑性应变分析结果如图6所示，基于弹塑性分析结果开展低周疲劳寿命评估，叶片与轮槽的低周疲劳寿命均远大于15000次，满足设计规范。

3）影响作文得分的母语迁移主要在哪个方面或哪些方面？对于作文的评价，批改网和教师反馈不尽相同，通过对样本的两种批改结果进行比较，找出区别高分作文和低分作文的最大影响因素。

图5　1828 mm叶片叶型区域应力分布

图6　叶根、轮槽塑性应变区域分布

末级长叶片工作在湿蒸汽区，并且可能经常变工况运行，承受强烈且不稳定的气流激振力作用，如果叶片在工作转速下发生共振，会产生极大的危害，甚至会导致叶片断裂。因此保证叶片频率避开工作转速共振区域的振动设计工作至关重要。采用经过多只末级长叶片实际负荷试验结果验证的分析处理方法（特别针对拉金、围带间的连接刚度模拟）对1828 mm末级长叶片开展有限元振动分析，并通过改变拉金凸台位置、大小以及围带结构形式等方式优化叶片振动、阻尼特性，避开低频共振频率以保证整圈叶片的稳定性。另外，对叶片型线局部区域优化设计，以使叶片具有较优的振动响应特性，提高其耐振性能。

根据长委编制的《汉江夹河以下干流河段综合利用规划报告》，汉江丹江口水库二期工程完建和南水北调工程实施后，可基本替代沙洋以上14个蓄洪民垸的蓄洪量，同时杜家台分洪工程蓄洪区承担的分洪量将减少35%左右。但随着国民经济可持续发展和以人为本的要求，动用蓄洪围垸蓄洪的决策愈来愈难。因此，在汉江中下游防洪调度尤其是遭遇中小洪水时，利用行洪道分流将是优先考虑的洪水调度手段。

2　试验验证

表2　叶片试验验证

验证项目静频测量试验试验内容测量单只叶片静频实物成圈叶片动调频试验叶片整圈轮系动频测量并调频叶根、轮槽应力特性试验叶根、轮槽应力特性及极限载荷试验结果试验值与设计计算值吻合，叶片设计满足工程精度要求。工作转速下无共振，且前7节径共振转速避开1410 r/min～1545 r/min。应力特性满足要求；叶根及轮槽当量破坏转速大于工作转速。末级组空气动力试验相关气动性能数据达到设计值。末级叶片动应力试验通过模化湿蒸汽透平试验装置获取末级组设计工况和变工况主要气动性能通过模化湿蒸汽透平试验装置获取叶片在各种湿蒸汽工况下的动应力叶片在所有试验工况都具有较小的动应力,最大动应力区域与CAE分析一致。

为了满足经济性、高可靠性和长寿命的要求，在进行了详细计算分析基础上，对1828 mm末级长叶片开展了一系列的气动、强度、振动验证试验，以保证该叶片具有良好的气动性能、强度及振动特性。各试验验证项目内容及试验结果见表2，图7为动调频试验转子及叶片实测坎贝尔图。

图7　动调频试验及实测叶片坎贝尔图

3　结论

经过通流匹配设计、叶型气动设计、强度及振动设计以及结构设计等方面迭代优化，再加以完善的试验验证，最终完成了半速核电1828 mm末级长叶片的开发设计。其具有下列先进特性：

（1）采用了先进的可控涡流型设计、全三元分析与优化等气动设计技术，实现了流型优化匹配，使该叶片具有优良的气动性能。

（2）叶片结构设计先进，具有优良的强度、振动特性和易于安装的工艺性。

根据图10所示的同机器移动工序邻域结构示意图，同机器移动工序可分为两种情况：①将工序u移至v之后，如图11所示；②将工序v移至u之前，如图12所示。同机器移动工序与JSP中的邻域结构相似，因此，可以扩展Balas[4]所提出的近似评价方法，应用于FJSP的同机器移动工序。

（3）强度、振动及气动试验验证表明，叶片有足够的强度安全裕度，同时具有优良经济性。

参考文献

[1]中国动力工程协会.火力发电设备技术手册[M].北京:机械工业出版社,1998.

[2]谢永慧,张荻,丰镇平.汽轮机特大型末级长叶片强度振动研究进展[C].中国动力工程学会透平专业委员会2007年学术研讨会论文集,2007.

[3]刘中华,宋思远,徐志明,等.汽轮机末级叶片防水蚀技术研究进展[J].东方电气评论,2010,24(1):11-14.

[4]曹丽华,刘佳,李勇,等.考虑湿蒸汽行为的汽轮机排汽缸内流动的三维数值研究[J].中国电机工程学报,2012,37(22):79-86.