一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，該靜葉葉型可調(diào)，包含2段及其以上靜葉型線段，每段靜葉型線包含獨(dú)立轉(zhuǎn)軸，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸調(diào)整各段靜葉型線段的角度，形成不同的靜葉型線，各段靜葉型線設(shè)計(jì)良好，可以保持組成的靜葉型線流道光順。本發(fā)明通過改變靜葉型線控制靜葉通流面積，同時(shí)能夠根據(jù)不同負(fù)荷要求有效調(diào)整透平機(jī)械通流流量；靜葉為多段控制，頭段轉(zhuǎn)動(dòng)適應(yīng)不同來流攻角，中段及尾段轉(zhuǎn)動(dòng)可以減小靜葉斜切部分，同時(shí)改變出口氣流角。本發(fā)明結(jié)構(gòu)適應(yīng)于大變工況范圍內(nèi)的運(yùn)行，避免了傳統(tǒng)配氣方式的弊端，如噴嘴配氣較強(qiáng)氣流激振力及節(jié)流配氣較低效率等，拓寬了傳統(tǒng)可調(diào)靜葉應(yīng)用范圍，改善了流動(dòng)狀態(tài)，提高了變工況性能。
【專利說明】
一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及透平機(jī)械葉片，具體涉及一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]透平機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，需要根據(jù)外界負(fù)荷需求而調(diào)整輸出功率，其傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式有節(jié)流配氣、噴嘴配氣、滑壓配氣。節(jié)流配氣調(diào)節(jié)靈活，氣流相對(duì)穩(wěn)定，但是調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生節(jié)流壓損，同時(shí)葉柵通道葉片短小，導(dǎo)致二次流損失較大，嚴(yán)重降低透平級(jí)效率;噴嘴配氣同樣可以靈活調(diào)節(jié)，并且葉片較高，能有效降低二次流損失，不存在節(jié)流損失，因此效率較高，但是噴嘴配氣只允許透平級(jí)部分區(qū)域進(jìn)氣，由此產(chǎn)生弧段損失及鼓風(fēng)損失，且部分進(jìn)氣機(jī)組承受的不平衡扭矩及氣流激振力較大，機(jī)組振動(dòng)明顯，不利于機(jī)組的減振降噪;滑壓配氣能夠保證氣流穩(wěn)定，但是負(fù)荷調(diào)整需要通過鍋爐調(diào)整，反應(yīng)遲緩，且效率不高。傳統(tǒng)配氣方式存在很強(qiáng)的局限性。
[0003]傳統(tǒng)的靜葉型線均為整段結(jié)構(gòu)，通過可調(diào)靜葉控制流量時(shí)，流量較小會(huì)導(dǎo)致靜葉轉(zhuǎn)角過大，加劇了流動(dòng)分離現(xiàn)象，并且對(duì)不同來流角度很難適應(yīng)，變工況下的靜葉通道流動(dòng)狀態(tài)較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，能夠避免傳統(tǒng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的弊端，拓寬目前可調(diào)靜葉應(yīng)用范圍，改善透平變工況性會(huì)K。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，柔性靜葉裝置由多段靜葉型線段組成，相鄰兩段靜葉型線段之間通過面接觸活動(dòng)連接。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，相鄰兩段靜葉型線段之間的配合面為過渡圓弧面，過渡圓弧面的一端為凹面，另一端為凸面，過渡圓弧面同心且半徑相同。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，相鄰兩段靜葉型線段之間的配合方式為緊密配合。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，每段靜葉型線段均存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該靜葉型線段能夠繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，柔性靜葉裝置由三段靜葉型線段組成，分別為依次設(shè)置的頭段、中段和尾段，頭段與中段之間的配合面以及中段與尾段之間的配合面均為過渡圓弧面，其中，中段的兩端均為凸面，與中段圓弧面過渡的頭段和尾段均為凹面。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，頭段的端面上設(shè)置有頭段固定軸，中段的一端設(shè)置有貫穿兩端面的中段旋轉(zhuǎn)軸，另一端設(shè)置有尾段旋轉(zhuǎn)軸，尾段的端面上設(shè)置有尾段固定軸，其中，中段旋轉(zhuǎn)軸的中心開設(shè)有通孔，與頭段固定軸平行設(shè)置的頭段旋轉(zhuǎn)軸一端設(shè)置在中段旋轉(zhuǎn)軸中心處的通孔內(nèi)，頭段旋轉(zhuǎn)軸另一端與頭段固定軸固定相連，且中段旋轉(zhuǎn)軸與頭段旋轉(zhuǎn)軸能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，與尾段固定軸平行設(shè)置的尾段旋轉(zhuǎn)軸一端固定在中段上，尾段旋轉(zhuǎn)軸的另一端與尾段固定軸活動(dòng)相連。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，尾段旋轉(zhuǎn)軸上還設(shè)置有鎖緊螺母。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其通過改變靜葉型線控制靜葉通流面積，同時(shí)能夠根據(jù)不同負(fù)荷要求有效調(diào)整透平機(jī)械通流流量。多段靜葉型線，具有明顯優(yōu)勢，頭段位置調(diào)整可以適應(yīng)多進(jìn)氣角度，保證進(jìn)氣攻角較小；每段靜葉型線通過圓弧段配合，圓弧段同心，方便旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度；中段及尾段調(diào)整，可以在變工況下，降低斜切部分?jǐn)U壓段，調(diào)整出口角，改善變工況流動(dòng)狀態(tài)。
【附圖說明】
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[0014]圖1為柔性靜葉裝置三維示意圖。
[0015]圖2為柔性靜葉裝置俯視圖。
[0016]圖3為柔性靜葉裝置仰視圖。
[0017]圖4為柔性靜葉裝置微調(diào)節(jié)原理示意圖。
[0018]圖5為柔性靜葉裝置提高通流能力示意圖。
[0019]圖6為柔性靜葉裝置降低通流能力示意圖。
[0020]圖中:1-頭段，2-中段，3-尾段，4-尾段固定軸，5-鎖緊螺母，6_尾段旋轉(zhuǎn)軸，7-中段旋轉(zhuǎn)軸，8-頭段旋轉(zhuǎn)軸，9-頭段固定軸。
【具體實(shí)施方式】
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[0021 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]參照?qǐng)D1，本發(fā)明一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，該靜葉為柔性靜葉，由多段靜葉型線段組成。圖1以3段結(jié)構(gòu)示意，分別為頭段1、中段2及尾段3。多段靜葉型線段之間采用圓弧面過渡配合，配合區(qū)域一段為凹面，另一段為凸面，過渡圓弧面同心且半徑相同，從而保證在旋轉(zhuǎn)過程中緊密配合;每段靜葉型線段均存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，頭段旋轉(zhuǎn)軸8及中段旋轉(zhuǎn)軸7下端固定在隔板上，且頭段旋轉(zhuǎn)軸8與中段旋轉(zhuǎn)軸7同心，尾段旋轉(zhuǎn)軸6固定在中段2上。在大幅度調(diào)整流量時(shí)，尾段旋轉(zhuǎn)軸6通過鎖緊螺母5固定自由度，因此中段及尾段可通過尾段固定軸4剛性連接，然后通過頭段旋轉(zhuǎn)軸8及中段旋轉(zhuǎn)軸7調(diào)整靜葉型線段，控制流量;進(jìn)一步的，當(dāng)流動(dòng)參數(shù)需要精確調(diào)整時(shí)，松開鎖緊螺母5，此時(shí)各靜葉型線段可繞各自旋轉(zhuǎn)軸精細(xì)調(diào)整角度，從而獲得最佳流動(dòng)狀態(tài)。
[0023]參照?qǐng)D2，為柔性靜葉裝置俯視圖，從葉頂視角俯視靜葉裝置。
[0024]參照?qǐng)D3，為柔性靜葉裝置仰視圖，從葉根視角仰視靜葉裝置，可以看到頭段旋轉(zhuǎn)軸與中段旋轉(zhuǎn)軸同心布置。
[0025]參照?qǐng)D4，為柔性靜葉裝置微調(diào)節(jié)原理示意圖，通過頭段旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整頭段角度適應(yīng)進(jìn)口攻角，通過尾段旋轉(zhuǎn)軸可以減小靜葉斜切部分，同時(shí)改變出口氣流角。
[0026]參照?qǐng)D5，通過靜葉型線段沿旋轉(zhuǎn)軸向壓力面方向旋轉(zhuǎn)，降低靜葉通流能力。
[0027]參照?qǐng)D6，通過靜葉型線段沿旋轉(zhuǎn)軸向吸力面方向旋轉(zhuǎn)，提升靜葉通流能力。
[0028]為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步了解，現(xiàn)對(duì)其具體原理做一說明:
[0029]I)傳統(tǒng)配氣方式，如噴嘴配氣，節(jié)流配氣，滑壓配氣存在明顯弊端，而目前可調(diào)靜葉均為整段結(jié)構(gòu)，當(dāng)透平變工況時(shí)，有以下兩個(gè)局限性:第一，不能靈活根據(jù)來流角度，改變靜葉進(jìn)口幾何角，因此靜葉進(jìn)口會(huì)存在較大的正攻角或負(fù)攻角，引起流動(dòng)分離，流動(dòng)惡化；第二，透平處于大變工況時(shí)，目前可調(diào)靜葉難以進(jìn)行較好的調(diào)整，當(dāng)負(fù)荷較大程度減小時(shí)，導(dǎo)致靜葉轉(zhuǎn)折角增大，擴(kuò)壓區(qū)增大，靜葉中后部吸力面會(huì)承受較大的逆壓梯度，流動(dòng)分離嚴(yán)重，流動(dòng)惡化。
[0030]2)本發(fā)明改變傳統(tǒng)整段靜葉結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)為2段及其以上靜葉型線段。頭段繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而適應(yīng)不同來流角度，減小進(jìn)口攻角，改善進(jìn)口流動(dòng)狀態(tài)。
[0031]3)通過中后部靜葉型線段旋轉(zhuǎn)，在一定程度減小斜切部分，即降低中后部流動(dòng)分離區(qū)域，改善下游流動(dòng)。
[0032]本發(fā)明提出一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，靜葉為多段型線段，以上【具體實(shí)施方式】為本發(fā)明的具體示例，凡在本發(fā)明的精神與原則之內(nèi)，所做的任何修改，改進(jìn)均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，柔性靜葉裝置由多段靜葉型線段組成，相鄰兩段靜葉型線段之間通過面接觸活動(dòng)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，相鄰兩段靜葉型線段之間的配合面為過渡圓弧面，過渡圓弧面的一端為凹面，另一端為凸面，過渡圓弧面同心且半徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，相鄰兩段靜葉型線段之間的配合方式為緊密配合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，每段靜葉型線段均存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該靜葉型線段能夠繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，柔性靜葉裝置由三段靜葉型線段組成，分別為依次設(shè)置的頭段(I)、中段(2)和尾段(3)，頭段(I)與中段(2)之間的配合面以及中段(2)與尾段(3)之間的配合面均為過渡圓弧面，其中，中段(2)的兩端均為凸面，與中段(2)圓弧面過渡的頭段(I)和尾段(3)均為凹面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，頭段(I)的端面上設(shè)置有頭段固定軸(9)，中段(2)的一端設(shè)置有貫穿兩端面的中段旋轉(zhuǎn)軸(7)，另一端設(shè)置有尾段旋轉(zhuǎn)軸(6)，尾段(3)的端面上設(shè)置有尾段固定軸(4)，其中，中段旋轉(zhuǎn)軸(7)的中心開設(shè)有通孔，與頭段固定軸(9)平行設(shè)置的頭段旋轉(zhuǎn)軸(8) —端設(shè)置在中段旋轉(zhuǎn)軸(7)中心處的通孔內(nèi)，頭段旋轉(zhuǎn)軸(8)另一端與頭段固定軸(9)固定相連，且中段旋轉(zhuǎn)軸(7)與頭段旋轉(zhuǎn)軸(8)能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，與尾段固定軸(4)平行設(shè)置的尾段旋轉(zhuǎn)軸(6)—端固定在中段(2)上，尾段旋轉(zhuǎn)軸(6)的另一端與尾段固定軸(4)活動(dòng)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適應(yīng)大變工況范圍的柔性靜葉裝置，其特征在于，尾段旋轉(zhuǎn)軸(6)上還設(shè)置有鎖緊螺母(5)。
【文檔編號(hào)】F01D5/14GK106050318SQ201610369234
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】謝永慧, 高科科, 張荻
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)