一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于，該工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片包括葉片、葉根和葉頂，葉片型線(xiàn)為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片高度由根部至頂部截面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)，葉頂部分為自帶冠阻尼圍帶，葉根為直齒樅樹(shù)型，葉頂?shù)膰鷰?、葉片、葉根為一體結(jié)構(gòu)。葉片型線(xiàn)部分為變截面，相鄰兩截面間有相對(duì)扭轉(zhuǎn)，可以很好地改善葉片的抗疲勞特性，提高工業(yè)汽輪機(jī)的整體效率；葉根采用直齒樅樹(shù)型葉根，為尖劈狀，以適應(yīng)根部的載荷分布，承載較高的載荷；在葉片型線(xiàn)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(guò)圍帶間的搭接，葉片的端部被圍帶保護(hù)，防止了水滴直接沖蝕葉片型線(xiàn)部分的端部。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工業(yè)汽輪機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種工業(yè)汽輪機(jī)動(dòng)葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]高效工業(yè)汽輪機(jī)是眾多汽輪機(jī)研究和設(shè)計(jì)人員一直不懈追求的目標(biāo)。工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)葉片承擔(dān)了較大的焓降和較高的出力，在很大程度上影響著汽輪機(jī)整體效率。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，增加末級(jí)葉片長(zhǎng)度成為提高工業(yè)汽輪機(jī)效率最有效和最節(jié)省成本的方法之一。
[0003]長(zhǎng)葉片的特點(diǎn)是焓降大，動(dòng)葉出口速度高，在高背壓、小流量工況下運(yùn)行時(shí)葉頂容易出現(xiàn)大的負(fù)攻角，在葉片內(nèi)弧產(chǎn)生失速脫流區(qū)，引起作用于葉片上的氣動(dòng)力改變等。葉片周?chē)欠€(wěn)定流場(chǎng)的氣動(dòng)力與葉片振動(dòng)之間相互耦合，就會(huì)產(chǎn)生流體與葉片之間的能量傳遞。由于沿葉高將各截面?zhèn)鬟f的能量進(jìn)行積分，若結(jié)果是流場(chǎng)的能量不斷輸入到葉片系統(tǒng)中去，則葉片的振幅就會(huì)不斷增大，就會(huì)發(fā)生顫振，導(dǎo)致葉片損壞，機(jī)組停運(yùn)。所以，設(shè)計(jì)高效、安全運(yùn)行及壽命較長(zhǎng)的長(zhǎng)葉片成為業(yè)界內(nèi)努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是從葉片形狀、安裝角、弦長(zhǎng)及出口汽流角等多個(gè)角度出發(fā)，設(shè)計(jì)一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，可供工業(yè)汽輪機(jī)高效、安全可靠運(yùn)行，且使用壽命較長(zhǎng)，以解決現(xiàn)有工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)葉片工作效率低、工作安全性差以及維修頻繁的問(wèn)題。 [0005]本實(shí)用新型提出的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片包括:葉片、葉根和葉頂，葉片型線(xiàn)為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片高度由根部至頂部截面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)，葉頂部分為自帶冠阻尼圍帶，葉根為直齒揪樹(shù)型，葉頂?shù)膰鷰?、葉片、葉根為一體結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，葉頂?shù)膰鷰А⑷~片、葉根是由上到下模鍛成一體。
[0007]優(yōu)選地，圍帶與葉片型線(xiàn)部分的頂部型線(xiàn)采用同葉片型線(xiàn)的方式過(guò)渡，使司太立合金片能夠伸入圍帶部分的外表面，通過(guò)圍帶間的搭接，司太立合金片的端部被圍帶保護(hù)，防止水滴直接沖蝕司太立合金片的端部葉片型線(xiàn)部分。
[0008]優(yōu)選地，所述葉片型線(xiàn)部分的高度為400mm，葉片型線(xiàn)部分的根部軸向?qū)挾葹?45.02mm，葉片型線(xiàn)部分的頂軸向?qū)挾葹?7.24mm。
[0009]優(yōu)選地，葉片型線(xiàn)部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)為:根部截面到頂部截面的截面高度為O~400mm，軸向?qū)挾葹?45.02~37.24mm，弦長(zhǎng)為147.645~108.683mm，幾何出汽角為32.823°~15.386°，安裝角為78.964°~19.638°，葉型截面積為22.9311~
5.2319cm2，最大厚度為2L 342~?.087mm,出汽邊厚度為3.2088~L 8561mm，直齒揪樹(shù)型葉根(3)軸向?qū)挾葹?50mm，直齒揪樹(shù)型葉根的總高度為64.23mm。
[0010]優(yōu)選地，所述葉頂兩相鄰圍帶的切向距離為90.88mm,圍帶兩側(cè)曲率半徑Rl和R2均為50mm。
[0011]本實(shí)用新型公開(kāi)的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，葉片型線(xiàn)部分為變截面，沿葉片高度截面形狀不同，截面面積減小，相鄰兩截面間有相對(duì)扭轉(zhuǎn)，可以很好地改善葉片的抗疲勞特性，提高工業(yè)汽輪機(jī)的整體效率；葉根采用直齒揪樹(shù)型葉根，為尖劈狀，以適應(yīng)根部的載荷分布，承載較高的載荷；為了加強(qiáng)葉片的抗水蝕能力，在葉片型線(xiàn)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(guò)圍帶間的搭接，葉片的端部被圍帶保護(hù)，防止水滴直接沖蝕葉片型線(xiàn)部分的端部，不僅提高了葉片運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全性，也延長(zhǎng)了葉片使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1所示的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的俯視圖；
[0014]圖3為葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為葉片型線(xiàn)疊合圖；
[0016]圖5為葉頂圍帶間隙圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型動(dòng)葉片型線(xiàn)部分的截面輪廓的疊合圖，其中圖6 (a)、圖6 (b)、圖6(c)分別為根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型提出的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉長(zhǎng)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉長(zhǎng)葉片的俯視圖；圖3為葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為葉片型線(xiàn)疊合圖，A-A, F-F, K-K表示截面號(hào)。
[0020]參見(jiàn)圖1?4，本實(shí)用新型提出的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉長(zhǎng)葉片，包括三個(gè)部分:葉頂?shù)膰鷰?、葉片2及葉根3，其中:葉頂?shù)膰鷰?、葉片2、葉根3為一體結(jié)構(gòu)，可以是由上到下模鍛成一體。葉頂部分的圍帶I為自帶冠阻尼圍帶，可有效地抑制顫振的發(fā)生。葉片2型線(xiàn)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)，從根部到頂部的葉型安裝角變化較大，幾乎為60°，改善了葉片的抗疲勞特性。葉根3為高強(qiáng)度的直齒揪樹(shù)形葉根。
[0021 ] 圖5為葉頂圍帶間隙圖。如圖5所示，相鄰兩葉頂?shù)膰鷰工作面A、B面之間的間隙Wl為O?0.4mm,非工作面C、D面之間的間隙W2為0.5?2mm，圍帶I的切向距離W3為90.88mm，兩側(cè)圍帶型線(xiàn)的曲率半徑Rl和R2均為50mm。
[0022]圖6為本實(shí)用新型動(dòng)葉片型線(xiàn)部分的截面輪廓的疊合圖，圖6 (a)、圖6 (b)、圖6 (C)分別為根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖。
[0023]參照?qǐng)D1至圖6，葉片2的型線(xiàn)部分為變截面扭轉(zhuǎn)狀，葉片2的型線(xiàn)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型線(xiàn)部分的高度Hl為400_，葉片2型線(xiàn)部分的根部軸向?qū)挾菳I為145.02mm,葉片2型線(xiàn)部分的頂軸向?qū)挾菳2為37.24mm。葉片2型線(xiàn)部分從根部至頂部截面幾何數(shù)據(jù)為:根部截面(A-A)到頂部截面(K-K)的截面高度為O?400mm，軸向?qū)挾菳為145.02?37.24mm,弦長(zhǎng)b為147.645?108.683mm，幾何出汽角為32.823。?15.386。，安裝角為78.964。?19.638。，葉型截面積為22.9311?5.2319cm2，最大厚度O為21.342?7.087mm，出汽邊厚度δ為3.2088?1.8561mm0
[0024]直齒揪樹(shù)型葉根3軸向?qū)挾菳O為150mm，直齒揪樹(shù)型葉根3的總高度H2為64.23mm具有較大的承載能力。
[0025]圍帶I與葉片2型線(xiàn)部分頂部型線(xiàn)采用同葉片2型線(xiàn)的方式過(guò)渡。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(xiàn)，在葉片部分挖槽，將司太利合金片4釬焊在葉片2上，使司太立合金片4能夠伸入圍帶I部分的外表面，通過(guò)兩相鄰圍帶I之間的搭接，司太立合金片4的端部被圍帶I保護(hù)，防止了水滴直接沖蝕司太立合金片4的端部葉型部分。本實(shí)用新型的兩相鄰圍帶I之間不焊接成整體。
[0026]本實(shí)用新型的葉片2頂部采用自帶圍帶，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中問(wèn)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；極大地降低了圍帶I的離心拉應(yīng)力，從而提高了運(yùn)行的安全性。所采用的強(qiáng)化變截面扭葉型，合理控制葉片2根部反動(dòng)度及反動(dòng)度沿葉高的分布等辦法，使該葉片2的安全性和高效性有機(jī)結(jié)合，使該葉片2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。對(duì)于直齒揪樹(shù)形葉根3，在很大程度上保證了葉片強(qiáng)度。而釬焊司太利合金片4可以用于防止水蝕，提高了葉片2的安全性。在整體裝配方面，圍帶1、葉片2型線(xiàn)部分與葉根3為一體的結(jié)構(gòu)形式，裝配十分方便。
[0027]如圖6所示，圖6a所示是葉片2根部為K型通道葉柵，圖6b所示是中部為收縮型通道葉柵，圖6c所示是頂部為縮放通道葉柵。圖中的圓表示各個(gè)位置的葉柵通道的直徑。
[0028]各截面具體參數(shù)見(jiàn)表1:
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于，該工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片包括葉片(2)、葉根(3)和葉頂，葉片(2)型線(xiàn)為變截面扭轉(zhuǎn)狀，沿葉片(2)高度由根部至頂部截面積逐漸減小，相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)，葉頂部分為自帶冠阻尼圍帶(1)，葉根(3)為直齒揪樹(shù)型，葉頂?shù)膰鷰?I)、葉片(2)、葉根(3)為一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于，葉頂?shù)膰鷰?I)、葉片(2)、葉根(3)是由上到下模鍛成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于，圍帶(I)與葉片(2)型線(xiàn)部分的頂部型線(xiàn)采用同葉片(2)型線(xiàn)的方式過(guò)渡，使司太立合金片(4)能夠伸入圍帶(I)部分的外表面，通過(guò)圍帶(I)間的搭接，司太立合金片(4)的端部被圍帶(I)保護(hù)，防止水滴直接沖蝕司太立合金片(4)的端部葉片(2)型線(xiàn)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于:所述葉片(2)型線(xiàn)部分的高度為400mm，葉片(2)型線(xiàn)部分的根部軸向?qū)挾葹?45.02mm，葉片(2)型線(xiàn)部分的頂軸向?qū)挾葹?7.24mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于:葉片(2)型線(xiàn)部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)為:根部截面到頂部截面的截面高度為O?400mm，軸向?qū)挾葹?45.02 ?37.24mm，弦長(zhǎng)為 147.645 ?108.683mm，幾何出汽角為 32.823。?15.386。，安裝角為78.964。?19.638°，葉型截面積為22.9311?5.2319cm2，最大厚度為21.342?7.087mm，出汽邊厚度為3.2088?1.8561mm，直齒揪樹(shù)型葉根(3)軸向?qū)挾葹?50mm，直齒揪樹(shù)型葉根(3)的總高度為64.23mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，其特征在于:所述葉頂兩相鄰圍帶(I)的切向距離為90.88mm,圍帶(I)兩側(cè)曲率半徑Rl和R2均為50mm。
【文檔編號(hào)】F01D5/30GK203717045SQ201420034294
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】徐克鵬, 張建英, 魏慧榮, 余弦, 高增珣, 王武剛 申請(qǐng)人:北京全四維動(dòng)力科技有限公司