專利名稱：一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽輪機(jī)葉片，特別是一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片。
背景技術(shù)：
大容量汽輪機(jī)，其低壓缸的功率約占整機(jī)容量的35%左右，而末級(jí)葉片如能使葉片總環(huán)形面積增加10%，就能使整機(jī)效率提高1 2%。因此開發(fā)末級(jí)長葉片成為國內(nèi)外汽輪機(jī)行業(yè)的重要課題。 眾所周知，葉片的水蝕磨損會(huì)造成汽輪機(jī)末級(jí)葉片的經(jīng)濟(jì)性明顯地降低，因此防蝕成為汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片研究中的重要課題。釬焊司太利合金片是目前普遍采用的防水蝕措施之一。司太利合金片具有較高的防水蝕性，但是也存在不足之處，容易出現(xiàn)合金片脫離動(dòng)葉片進(jìn)汽邊的現(xiàn)象。 目前，現(xiàn)有大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片存在工作效率低、工作安全性差的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，可供大型汽輪機(jī)安全可靠運(yùn)行，而工作效率又高，以解決現(xiàn)有大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片工作效率低、工作安全性差的問題。[0006] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 —種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，包括葉片部分、葉根部分、葉頂部分；(l)葉片的葉型
線為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片高度由根部至頂部的截面面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)；(2)葉頂部分的圍帶為自帶冠阻尼圍帶；葉片兩側(cè)的拉筋為自帶凸臺(tái)阻尼拉筋；(3)葉
根為圓弧揪樹形葉根，與葉輪輪緣的裝配方式為軸向裝配；其中葉根與輪緣的軸向定位采用軸向定位環(huán)的方式；(4)圍帶與葉片型線部分的頂部型線采用特殊的過渡方式，使司太立合金片能夠伸入圍帶部分的外表面，通過圍帶間的搭接，司太立合金片的端部被圍帶保護(hù)，水滴不會(huì)直接沖蝕司太立合金片的端部葉片型線部分，提高了葉片的安全性。[0008] 所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述葉片型線部分的高度(H2)為1068mm，葉片型線部分的根部軸向?qū)挾?Bl)為258. 56mm，葉片型線部分的頂軸向?qū)挾?B2)為34. 53mm。葉片型線部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)截面號(hào)(A-A)到截面號(hào)(W-W)的截面高度為0 1068mm，軸向?qū)挾菳為258. 56 34. 53mm，幾何進(jìn)汽角為35. 1677° -81. 2961° ，幾何出汽角為24. 446° 9. 672° ，安裝角為68.55° 12. 253° ，葉型截面積為66. 1 9. 09cm2，最大厚度(0)為31. 22 8. 38mm，出汽邊厚度(S )為4. 43 2. 25mm。葉根(4)軸向?qū)挾?BO)為300mm，葉根的總高度(Hl)為90mm。 所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述葉片根部為K型通道葉柵，中部為收縮型通道葉柵，頂部為縮放通道葉柵。 所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述葉頂兩相鄰圍帶工作面A、B面之間的間隙W1
為0 1. Omm ;兩相鄰?fù)古_(tái)拉筋工作面C、 D面之間的間隙W2為0 1. Omm。所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述葉片拉筋部分的位置距根部型線的距離(H3)
4為650mm ;N_N截面兩拉筋凸臺(tái)工作面間的切向距離(J)為91. 32mm。 所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述軸向定位環(huán)，由多個(gè)弧形定位段順序相連組成；多個(gè)定位段為側(cè)置的T形，分為普通定位段和封口定位段，普通定位段為多個(gè)，封口定位段為一個(gè)； 多個(gè)普通定位段依長度分為三種一種為一個(gè)節(jié)距的，第二種為二個(gè)節(jié)距的，第三種為四個(gè)節(jié)距的；普通定位段由弧形L狀上半部和弧形L狀下半部構(gòu)成，上、下半部上下貼接成側(cè)置的T形弧段，相互之間的相接面為平面； —個(gè)弧形封口定位段，其長度為一個(gè)節(jié)距，由弧形L狀上半部和弧形L狀下半部構(gòu)成，上、下半部上下相對(duì)的面為平面，兩平面間有一間隙，一弧狀條形堵塊，其長、寬、高與間隙相適配，位于間隙內(nèi)。封口定位段上半部、堵塊、封口定位段下半部上下貼接成側(cè)置的T形弧段； 在葉根和葉輪相接面上，在葉根底部、葉輪的輪緣處設(shè)有與軸向定位環(huán)相適配的凹槽； 定位后，軸向定位環(huán)位于葉根底部、葉輪輪緣處的凹槽內(nèi)，以封口定位段的上、下半部和堵塊之間焊接固定。 所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其所述軸向定位環(huán)，包括一個(gè)節(jié)距的普通定位段一個(gè)，兩個(gè)節(jié)距的普通定位段二個(gè)，四個(gè)節(jié)距的普通定位段十八個(gè)，封口定位段一個(gè)，首尾相接構(gòu)成一個(gè)整的軸向定位環(huán)； 定位后，多個(gè)定位段的上半部在葉根底部的凹槽內(nèi)，下半部在輪緣處的凹槽內(nèi)，以封口定位段的上、下半部和堵塊之間焊接固定。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是一 .使該葉片的安全性和高效性有機(jī)結(jié)合，使該葉片具有較高的變工況特性，從而保證機(jī)組在變工況下，亦能高效而安全地運(yùn)行。二.本實(shí)用新型的末級(jí)葉片裝配十分方便，靜態(tài)時(shí)，相鄰葉片的圍帶之間、凸臺(tái)拉筋之間存在間隙，工作時(shí)，在離心力的作用下，通過扭轉(zhuǎn)恢復(fù)使動(dòng)葉片形成整圈連接。三.本實(shí)用新型的葉片頂部采用自帶圍帶，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中問題，減少損失，提高機(jī)組效率。四.本實(shí)用新型采用釬焊司太利合金片的方法來防止水蝕，提高了葉片的安全性。五.本實(shí)用新型采用圓弧揪樹形葉根，葉片的裝配方式為軸向裝入，葉根與輪緣的軸向定位采用軸向定位環(huán)的方式。
六. 本實(shí)用新型采用凸臺(tái)拉筋的結(jié)構(gòu)，增大了振動(dòng)阻尼，消除了發(fā)生BO型振動(dòng)的可能性。
七. 本實(shí)用新型采用骨型圍帶的結(jié)構(gòu)，極大地降低了圍帶的離心拉應(yīng)力，從而提高了運(yùn)行的安全性。

圖1為本實(shí)用新型的一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的左視圖； 圖3為圖1的俯視圖，其中10為葉根中心線；11為轉(zhuǎn)子中心線； 圖4為葉片型線部分的俯視圖； 圖5為本新型動(dòng)葉片型線部分的截面輪廓的疊合圖，其中 圖5(a)、圖5(b)、圖5(C)分別為根部、中部、頂部截面的疊合圖; 圖6為葉頂圍帶間隙5[0027] 圖7為凸臺(tái)拉筋間隙圖； 圖8為本實(shí)用新型的汽輪機(jī)末級(jí)葉片型線疊合圖，A-A， K-K， W-W表示截面號(hào)；[0029] 圖9為葉根與輪緣軸向定位方式示意圖；其中[0030] 圖9a為葉根4與輪緣的連接示意圖；[0031] 圖9b為軸向定位環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0032] 圖9c為軸向定位環(huán)的剖視示意圖； 圖9d為圖9c的A-A剖視，表示軸向定位環(huán)普通定位段處的剖[0034] 視圖； 圖9e為圖9c的B_B剖視，表示軸向定位環(huán)封口位置處的剖視圖。
具體實(shí)施方式
見圖1 4和圖8。 一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，包括三個(gè)部分葉片部分、葉根部分、葉頂部分。其中葉片2、葉根4、葉頂?shù)膰鷰?為一體結(jié)構(gòu)。(1)葉片的葉型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片高度由根部至頂部的截面面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)。(2)葉根為高強(qiáng)度的圓弧揪樹形葉根，葉片的裝配方式為軸向裝配。(3)葉頂部分的圍帶為自帶冠阻尼圍帶；葉片兩側(cè)的拉筋為自帶凸臺(tái)阻尼拉筋。 —種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，它由骨型圍帶1、葉片2型線部分、凸臺(tái)拉筋3和葉根4組成。圍帶1、葉片2型線部分和葉根4由上到下模鍛成一體，凸臺(tái)拉筋3與葉片2型線部分制成一體，葉片2的型線部分為變截面扭轉(zhuǎn)狀，葉片2的型線部分由根部至頂部的截面面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)。葉片2的型線部分高度為1068mm，葉片2型線部分的根部軸向?qū)挾?Bl)為258. 56mm，葉片2型線部分的頂部軸向?qū)挾?B2)為34. 53mm。葉片2型線部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)截面號(hào)(A-A)到截面號(hào)(W-W)的截面高度為0 1068mm，軸向?qū)挾菳為258. 56 34. 53mm，幾何進(jìn)汽角為35. 1677° -81. 2961° ，幾何出汽角為24. 446° 9. 672° ，安裝角為68. 55° 12. 253° ，葉型截面積為66. 1 9. 09cm2，最大厚度(0)為31. 22 8. 38mm，出汽邊厚度(S )為4. 43 2. 25mm。[0038] 葉根4為圓弧形揪樹型葉根，軸向?qū)挾?BO)為300mm。葉根4的總高度(Hl)為90mm。 見圖9為葉根與輪緣軸向定位方式示意圖，其中，圖9a為葉根4與輪緣的連接示意圖，圖9b為軸向定位環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9c為軸向定位環(huán)的剖視示意圖，其中，A-A表示軸向定位環(huán)普通定位段處的剖視圖；B-B剖視表示軸向定位環(huán)封口位置處的剖視圖。如圖所示，葉根4與輪緣的軸向定位采用軸向定位環(huán)的方式，軸向定位環(huán)是側(cè)置的T形，由多個(gè)弧形定位段順序相連組成一個(gè)整的軸向定位環(huán)。多個(gè)定位段都是側(cè)置的T形，分為普通定位段7和封口定位段8兩種，弧形普通定位段7有多個(gè)，弧形封口定位段8只有一個(gè)。[0040] 多個(gè)弧形普通定位段7依長度分為三種一種為一個(gè)節(jié)距的，第二種為二個(gè)節(jié)距的，第三種為四個(gè)節(jié)距的。普通定位段7由弧形L狀上半部7a和弧形L狀下半部7b構(gòu)成，上、下半部7a、7b上下貼接成側(cè)置的T形弧段，相互之間的相接面為平面。[0041 ] —個(gè)弧形封口定位段8，其長度為一個(gè)節(jié)距，由弧形L狀上半部8a和弧形L狀下半部8b構(gòu)成，上、下半部8a、8b上下相對(duì)的面為平面，兩平面間有一間隙，一弧狀條形堵塊9，其長、寬、高與間隙相適配，位于間隙內(nèi)。上半部8a、堵塊9、下半部8b上下貼接成側(cè)置的T形弧段。 在葉根4和葉輪6相接面上，葉根4底部、葉輪6的輪緣處設(shè)有與軸向定位環(huán)相適配的凹槽。 在本實(shí)施例中，末級(jí)葉片的數(shù)量為78只。其軸向定位環(huán)包括一個(gè)節(jié)距的普通定位段7 —個(gè)，兩個(gè)節(jié)距的普通定位段7 二個(gè)，四個(gè)節(jié)距的普通定位段7十八個(gè)，封口定位段8一個(gè)。由這些普通定位段7和一個(gè)封口定位段8順序相連組成一個(gè)整的軸向定位環(huán)。依上述，末級(jí)葉片的數(shù)量為1+2x2+4x18+1 = 78只。 具體的裝配方式為，在葉根4底部凹槽內(nèi)裝入普通定位段7和封口定位段8的上半部7a、8a，而在葉輪6的輪緣處凹槽內(nèi)裝入普通定位段7和封口定位段8的下半部7b、8b，整圈軸向定位環(huán)裝好后，將堵塊9插入封口定位段8上、下半部8a、8b之間的間隙，并進(jìn)行焊接以固定。 見圖5，其中，圖5a所示是葉片2根部為K型通道葉柵，圖5b所示是中部為收縮型通道葉柵，圖5c所示是頂部為縮放通道葉柵。圖中的圓表示各個(gè)位置的葉片通道的直徑。[0046] 見圖6、7所示，相鄰兩葉頂?shù)南噜弴鷰?工作面A、 B面之間的間隙W1為0 1. 0mm，相鄰兩葉片2中部相鄰?fù)古_(tái)拉筋3工作面C、D面之間的間隙W2為0 1. 0mm。[0047] 見圖1、7所示，凸臺(tái)拉筋3部分的位置距根部型線的距離(H3)為650mm。 N_N截面凸臺(tái)拉筋3工作面間的切向距離(J)為91. 32mm。 骨形圍帶1與葉片2型線部分頂部型線采用特殊的過渡方式。采用自帶冠圍帶1，進(jìn)汽邊側(cè)設(shè)計(jì)盡可能貼合葉片型線，在葉片部分挖槽，將司太利合金片5釬焊在葉片上，使司太立合金片5能夠伸入圍帶1部分的外表面，通過兩相鄰圍帶與圍帶之間的搭接，司太立合金片5的端部被圍帶1保護(hù)，水滴不會(huì)直接沖蝕司太立合金片5的端部葉型部分，提高了葉片2的安全性。本實(shí)用新型的兩相鄰圍帶1與圍帶1之間不焊接成整體。[0049] — .本實(shí)用新型通過強(qiáng)化葉型，合理控制葉片根部反動(dòng)度及反動(dòng)度沿葉高的分布等辦法，使該葉片的安全性和高效性有機(jī)結(jié)合，使該葉片具有較高的變工況特性，從而保證機(jī)組在變工況下，亦能高效而安全地運(yùn)行。二.本實(shí)用新型的末級(jí)葉片采用圍帶1、葉片型線部分2、凸臺(tái)拉筋3與葉根4為一體的結(jié)構(gòu)形式，裝配十分方便。靜態(tài)時(shí)，連接件(圍帶1、凸臺(tái)3)之間留有間隙，工作時(shí)，在離心力的作用下，通過扭轉(zhuǎn)恢復(fù)使動(dòng)葉片形成整圈連接。三.本實(shí)用新型的葉片頂部采用自帶圍帶，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中問題，減少損失，頂部可裝配多片汽封齒，防止漏氣，提高機(jī)組效率。四.本實(shí)用新型采用釬焊司太利合金片的方法來防止水蝕，提高了葉片的安全性。五.本實(shí)用新型采用圓弧揪樹形葉根，葉片的裝配方式為軸向裝入，葉根與輪緣的軸向定位采用軸向定位環(huán)的方式。六.本實(shí)用新型采用凸臺(tái)拉筋的結(jié)構(gòu)，增大了振動(dòng)阻尼，消除了發(fā)生BO型振動(dòng)的可能性。七.本實(shí)用新型采用骨型圍帶的結(jié)構(gòu)，極大地降低了圍帶的離心拉應(yīng)力，從而提高了運(yùn)行的安全性。[0050] 各截面具體參數(shù)見表1 :[0051] 表l[0052]
7截面 號(hào)截面高 度 L(mm)軸向 寬度 B(mm)幾何進(jìn) 汽角 (° )幾何 出汽 角(° )安裝 角(° )截面 面積 (cm2)最大 厚度 O(mm)出汽 邊厚 度s
A-A0. 0258. 5635. 167724. 44668.55066. 131. 224. 43
c-c100235. 5834. 196124. 35264. 28555. 5228. 124. 24
E-E200205. 8333. 228723. 48459.06043. 6424. 424. 02
G-G300跳5529.351422. 58054. 49834. 9522. 013. 9
I-I400155. 422. 222721. 50349.77227. 5819. 83. 63
K-K500131. 9911. 634820.36944. 99521. 5718. 033. 38
M-M600110. 48-3. 658019. 29139.84517. 0416. 123. 19
o-o70089. 98-28.147719.04533. 82212. 7513. 312. 57
Q-Q80071. 99-47. 645618.38227. 29110. 1211. 122. 25
s-s90054. 47-61. 302116.40020. 4898. 819. 082. 11
u-u100041. 85-70. 394012. 86614. 4978. 347. 762. 17
v-v105036. 67-78.410910. 61712. 6768. 88. 012. 22
w-w106834. 53-81. 29619. 67212. 2539. 098. 382. 25
8
權(quán)利要求一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，包括葉片部分、葉根部分、葉頂部分；其特征在于葉片的葉型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片高度由根部至頂部的截面面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)；葉頂部分的圍帶為自帶冠阻尼圍帶；葉片兩側(cè)的拉筋為自帶凸臺(tái)阻尼拉筋；葉根為圓弧樅樹形葉根，與葉輪輪緣的裝配方式為軸向裝配；葉根與輪緣的軸向定位采用軸向定位環(huán)的方式；圍帶與葉片型線部分的頂部型線采用過渡方式，使司太立合金片能夠伸入圍帶部分的外表面，通過圍帶間的搭接，司太立合金片的端部被圍帶保護(hù)，水滴不會(huì)直接沖蝕司太立合金片的端部葉片型線部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述葉片型線部分的高 度(H2)為1068mm，葉片型線部分的根部軸向?qū)挾?Bl)為258. 56mm，葉片型線部分的頂 軸向?qū)挾?B2)為34. 53mm。葉片型線部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)截面號(hào)(A-A) 到截面號(hào)(W-W)的截面高度為0 1068mm，軸向?qū)挾菳為258. 56 34. 53mm，幾何進(jìn)汽 角為35. 1677° -81. 2961° ，幾何出汽角為24. 446° 9. 672° ，安裝角為68. 55° 12.253° ，葉型截面積為66. 1 9. 09ci^，最大厚度(0)為31. 22 8. 38mm，出汽邊厚度(6) 為4. 43 2. 25mm。葉根(4)軸向?qū)挾?BO)為300mm，葉根的總高度(Hl)為90mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述葉片根部為K型通 道葉柵，中部為收縮型通道葉柵，頂部為縮放通道葉柵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述葉頂兩相鄰圍帶工 作面A、 B面之間的間隙Wl為0 1. Omm ;兩相鄰?fù)古_(tái)拉筋工作面C、 D面之間的間隙W2為 0 1. Omm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述葉片拉筋部分的位置距根部型線的距離(H3)為650mm;N-N截面兩拉筋凸臺(tái)工作面間的切向距離(J)為 91. 32mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述軸向定位環(huán)，由多個(gè) 弧形定位段順序相連組成；多個(gè)定位段為側(cè)置的T形，分為普通定位段和封口定位段，普通 定位段為多個(gè)，封口定位段為一個(gè)；多個(gè)普通定位段依長度分為三種一種為一個(gè)節(jié)距的，第二種為二個(gè)節(jié)距的，第三種為 四個(gè)節(jié)距的；普通定位段由弧形L狀上半部和弧形L狀下半部構(gòu)成，上、下半部上下貼接成 側(cè)置的T形弧段，相互之間的相接面為平面；一個(gè)弧形封口定位段，其長度為一個(gè)節(jié)距，由弧形L狀上半部和弧形L狀下半部構(gòu)成， 上、下半部上下相對(duì)的面為平面，兩平面間有一間隙，一弧狀條形堵塊，其長、寬、高與間隙 相適配，位于間隙內(nèi)。封口定位段上半部、堵塊、封口定位段下半部上下貼接成側(cè)置的T形 弧段；在葉根和葉輪相接面上，在葉根底部、葉輪的輪緣處設(shè)有與軸向定位環(huán)相適配的凹槽；定位后，軸向定位環(huán)位于葉根底部、葉輪輪緣處的凹槽內(nèi)，以封口定位段的上、下半部 和堵塊之間焊接固定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其特征在于所述軸向定位環(huán)，包括一個(gè)節(jié)距的普通定位段一個(gè)，兩個(gè)節(jié)距的普通定位段二個(gè)，四個(gè)節(jié)距的普通定位段十八個(gè)，封 口定位段一個(gè)，首尾相接構(gòu)成一個(gè)整的軸向定位環(huán)；定位后，多個(gè)定位段的上半部在葉根底部的凹槽內(nèi)，下半部在輪緣處的凹槽內(nèi)，以封口 定位段的上、下半部和堵塊之間焊接固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，涉及汽輪機(jī)葉片技術(shù)，包括一體成形的圍帶、葉片型線部分、凸臺(tái)拉筋和葉根，葉片型線部分為變截面扭葉片，凸臺(tái)拉筋和圍帶分別為凸臺(tái)阻尼拉筋和自帶冠阻尼圍帶，其中，在葉片型線部分的頂端鑲嵌司太立合金片，司太立合金片伸入圍帶部分的外表面，通過圍帶間的搭接，合金片的端部被圍帶保護(hù)，水滴不會(huì)直接沖蝕合金片的葉片型線部分的端部，提高了葉片的安全性。
文檔編號(hào)F01D5/22GK201507325SQ20092022289
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者安俊偉, 張建英, 徐克鵬, 徐星仲, 李寶清, 王武剛, 王勝利, 陳春峰 申請(qǐng)人:北京全四維動(dòng)力科技有限公司