一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的制作方法
【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)末級(jí)動(dòng)葉片。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效安全的工業(yè)汽輪機(jī)是眾多汽輪機(jī)研宄和設(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)的整體效 率；而在葉片失效的事件中，末級(jí)葉片的失效占葉片失效的70%左右。
[0003] 末級(jí)葉片的工作區(qū)為濕蒸汽區(qū)，汽流中攜帶有大量的水滴，在很高的輪周速度及 離心力作用下沖蝕葉片，容易使葉片頂部進(jìn)汽邊產(chǎn)生點(diǎn)蝕而失效，因此，葉片抗水蝕能力的 高低直接影響到汽輪機(jī)的工作效率及安全運(yùn)行?，F(xiàn)有的長(zhǎng)葉片抗水蝕主要利用在葉片頂部 進(jìn)汽邊裝焊司太立合金片，但這種方法增加了葉片加工的難度，而且當(dāng)焊接質(zhì)量得不到保 證或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后水蝕滲過釬焊部位，都會(huì)導(dǎo)致司太立合金片的脫落，進(jìn)而嚴(yán)重威脅到機(jī) 組的安全運(yùn)行。
[0004] 另外，從加工工藝性上考慮，現(xiàn)有的末級(jí)動(dòng)葉片圍帶靠近葉片型線的部分及葉根 靠近葉片型線的部分為平面加工，整圈葉片成組后周向形成多段平面，葉片相鄰的交接面 并非平滑過渡，會(huì)在交接區(qū)域形成渦流，從而影響氣動(dòng)效率。
[0005] 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)界努力的方向。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 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、安全可靠地運(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題。
[0007] 本實(shí)用新型提出的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片由上至下包括：葉頂、葉片和葉根，其 中：
[0008] 所述葉頂、葉片和葉根為一體成型結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述葉頂設(shè)有圍帶；
[0010] 所述葉片的型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀；
[0011] 所述葉根為外包雙倒T型葉根。
[0012] 可選地，所述葉頂、葉片和葉根由上到下模鍛成一體。
[0013] 可選地，所述圍帶為自帶冠阻尼圍帶。
[0014] 可選地，所述葉片的型線部分沿葉片高度方向由根部至頂部的截面面積逐漸減 小，且相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)。
[0015] 可選地，所述葉片從根部到頂部的葉型安裝角變化為50°左右。
[0016] 可選地，所述葉片的頂端進(jìn)汽邊背弧側(cè)設(shè)有激光合金化區(qū)，以增強(qiáng)葉片型線端部 進(jìn)汽邊外表面的抗水蝕強(qiáng)度。
[0017] 可選地，所述葉片型線部分的高度為224mm，根部軸向?qū)挾葹?6mm，頂軸向?qū)挾葹?32. 145mm〇
[0018] 可選地，所述葉根的頸部寬度為28mm，總高度為70mm。
[0019] 可選地，所述圍帶靠近葉片型線的部分為錐面，葉根靠近葉片型線的部分為圓柱 面。
[0020] 本實(shí)用新型公開的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，葉片型線部分為變截面，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，從而提高工業(yè)汽輪機(jī)的整體效率；葉根 采用外包雙倒T型葉根，以適應(yīng)根部的載荷分布，承載較高的載荷；在葉片型線部分的頂端 進(jìn)行激光合金化處理，以增強(qiáng)葉片端部進(jìn)汽邊外表面的抗水蝕強(qiáng)度，從而提高了葉片的安 全性；圍帶靠近葉片型線的部分為錐面，葉根靠近葉片型線的部分為圓柱面，以保證相鄰葉 片安裝成組后在周向聯(lián)接處光滑過渡，提高汽道的通流特性，進(jìn)而保證工業(yè)汽輪機(jī)的整體 效率。
【附圖說明】
[0021] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為圖1所示工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的俯視圖；
[0023] 圖3為葉片葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為葉片型線疊合圖；
[0025] 圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的動(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)分別為動(dòng)葉片根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本實(shí)用新型的目的、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)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖 2為圖1中工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片的俯視圖；圖3為葉片葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為葉片 型線疊合圖，其中，A-A，F(xiàn)-F，K-K表示截面號(hào)。如圖1~4所示，本實(shí)用新型提出的工業(yè)汽 輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片由上至下包括：葉頂、葉片2和葉根3,其中：
[0028] 所述葉頂、葉片2和葉根3為一體成型結(jié)構(gòu)，比如可以為由上到下模鍛成一體；
[0029] 其中，所述葉頂設(shè)有圍帶1，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述圍帶1為自帶冠阻尼 圍帶，可有效地抑制顫振的發(fā)生；
[0030] 所述葉片2的型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀，即所述葉片2的型線部分沿葉片高度方向由 根部至頂部的截面面積逐漸減小，且相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)，另外，從根部到頂部的葉型安 裝角變化較大，幾乎為50°，從而改善了葉片的抗疲勞特性；
[0031] 其中，所述葉片2的頂端進(jìn)汽邊背弧側(cè)設(shè)有激光合金化區(qū)4,以增強(qiáng)葉片型線端部 進(jìn)汽邊外表面的抗水蝕強(qiáng)度。
[0032] 所述葉根3為高強(qiáng)度的外包雙倒T型葉根。
[0033]具體地，圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的動(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)分別為動(dòng)葉片根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖， 參照?qǐng)D1至圖5,所述葉片2的型線部分為變截面扭轉(zhuǎn)狀，葉片2的型線部分沿葉片高度方 向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)。其中，所述葉片2型線部分 的高度H2為224mm，葉片2型線部分的根部軸向?qū)挾菳1為76mm，葉片2型線部分的頂軸向 寬度B2為32. 145mm。葉片2型線部分從根部至頂部的截面幾何數(shù)據(jù)為：根部截面（A-A)到 頂部截面（K-K)的截面高度為0~224mm，軸向?qū)挾菳為76~32. 145mm，弦長(zhǎng)b為77. 133~ 63. 142mm，幾何出汽角為35. 327。~22. 007。，安裝角為79. 448。~30. 081。，葉型截 面積為6. 290~1. 462cm2,最大厚度0為11. 098~3. 405mm，出汽邊厚度S為1. 780~ 1. 135mm〇
[0034] 所述葉根3位于底端的頸部寬度B0為28mm，總高度HI為70mm，在本實(shí)用新型一 實(shí)施例中，所述葉根3呈直齒樅樹型，從而具有較大的承載能力。
[0035] 所述圍帶1靠近葉片2型線的部分為錐面，葉根3靠近葉片2型線的部分為圓柱 面，以保證相鄰葉片安裝成組后在周向聯(lián)接處光滑過渡，從而提高汽道的通流特性。在本實(shí) 用新型一實(shí)施例中，圍帶1靠近葉片2型線部分的錐面半徑為526. 26~549. 38mm，葉根3 靠近葉片2型線部分的圓柱面半徑為325mm。
[0036] 如上所述，本實(shí)用新型的葉片2的頂部即葉頂采用自帶圍帶，不存在鉚接造成的 應(yīng)力集中問題，從而減少能量損失；葉片2的頂部可裝配多片汽封齒，以防止漏氣，從而提 高機(jī)組效率；所述葉片2的上述結(jié)構(gòu)極大地降低了圍帶1的離心拉應(yīng)力，從而提高了運(yùn)行 的安全性。本實(shí)用新型所采用的強(qiáng)化變截面扭葉型，能夠合理控制葉片2根部反動(dòng)度及反 動(dòng)度沿葉高的分布，使葉片2的安全性和高效性有機(jī)地結(jié)合，使葉片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。另外，外包雙倒T型葉根3在很大 程度上保證了葉片的強(qiáng)度。激光合金化區(qū)4可以用于防止葉片2發(fā)生水蝕，從而提高了葉 片2的安全性。在整體裝配方面，采用圍帶1、葉片2型線部分與葉根3為一體的結(jié)構(gòu)形式， 使得裝配十分方便。
[0037] 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)位置的葉柵通道的直徑。
[0038] 各截面的具體參數(shù)請(qǐng)見表1:
[0039]
【主權(quán)項(xiàng)】
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)葉片由上至下包括： 葉頂、葉片和葉根，其中： 所述葉頂、葉片和葉根為一體成型結(jié)構(gòu)； 所述葉頂設(shè)有圍帶； 所述葉片的型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀； 所述葉根為外包雙倒T型葉根。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉頂、葉片和葉根由上到下模鍛成 一體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述圍帶為自帶冠阻尼圍帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉片的型線部分沿葉片高度方向 由根部至頂部的截面面積逐漸減小，且相鄰兩截面之間有扭轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉片從根部到頂部的葉型安裝角 變化為50°左右。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉片的頂端進(jìn)汽邊背弧側(cè)設(shè)有激 光合金化區(qū)，以增強(qiáng)葉片型線端部進(jìn)汽邊外表面的抗水蝕強(qiáng)度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉片型線部分的高度為224mm，根 部軸向?qū)挾葹?6mm，頂軸向?qū)挾葹?2. 145mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述葉根的頸部寬度為28mm，總高度為 70mm〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)葉片，其特征在于，所述圍帶靠近葉片型線的部分為錐面， 葉根靠近葉片型線的部分為圓柱面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片，該工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)動(dòng)葉片由上至下包括：葉頂、葉片和葉根，其中：葉頂、葉片和葉根為一體成型結(jié)構(gòu)；葉頂設(shè)有圍帶；葉片的型線為變截面扭轉(zhuǎn)狀；葉根為外包雙倒T型葉根。葉片型線部分的頂端還進(jìn)行了激光合金化處理，以增強(qiáng)葉片端部進(jìn)汽邊外表面的抗水蝕強(qiáng)度，從而提高了葉片的安全性；圍帶靠近葉片型線的部分為錐面，葉根靠近葉片型線的部分為圓柱面，保證相鄰葉片安裝成組后在周向聯(lián)接處光滑過渡，從而提高汽道的通流特性，進(jìn)而保證工業(yè)汽輪機(jī)的整體效率。
【IPC分類】F01D5-14
【公開號(hào)】CN204492899
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520126731
【發(fā)明人】姚宏, 時(shí)和雙, 冉祥坤, 王武剛, 余弦
【申請(qǐng)人】北京全四維動(dòng)力科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日