專利名稱：變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽輪機葉片，尤其是一種變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片。
背景技術：
空冷汽輪機在國內電力行業和工業驅動行業的需求量不斷增加，其高效設計逐漸凸現其重要性。空冷機組是一種典型的變工況運行機組，相對于水冷機組，空冷機組的設計背壓高且背壓變化范圍大，大氣的環境溫度變化范圍之大致使末級葉片必須滿足能由阻塞工況到鼓風工況下運行，無論在低背壓、阻塞工況或高背壓、鼓風情況下，末級葉片的工作條件都十分惡劣。所以低壓級組末級葉片成了設計中的關鍵環節。只有準確地把握整個機組特別是低壓級組的通流性能才能設計出高效可靠的變轉速空冷工業汽輪機末級葉片。發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術的不足而設計的一種變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，該葉片具有良好的變工況性能和強度性能，結構合理，裝配方便。
本發明所設計的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，它是一種用于排汽面積1. Om2變轉速空冷工業汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根和設置在葉身上的拉筋凸臺；葉身相對葉高Ld由0%單調增加到100%，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比 T/b變化規律為0. 50 ^ T/b ^ 0. 95 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為0. 50 ^ T/B ^ 1. 25 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為2. 5 ^ T/Dmax ^ 13. 8 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比T/A變化規律為0. 02 ^ T/A ^ 0. 16 ；從葉根截面到葉頂截面的葉型前緣半徑RO 變化規律為0. Smm^ RO ^ 1. 6mm ；從葉根截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑Rl變化規律為 0. 5mm ^ Rl ^ 1. 1mm。
作為優選
所述的葉身高度為246. 2mm;
所述葉根為三叉葉根，葉根軸向寬度為148mm ；
所述拉筋凸臺包括位于葉身中上部的凸臺和拉筋孔；
所述拉筋孔直徑13. 5mm,距葉身底部160mm，拉筋孔在裝配時插入有雙錐棒；
所述的葉身，其出汽邊背弧處設有淬硬部分；
本發明所得的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，采用三元流場設計技術設計而成的，沿葉高方向葉片具有一定的扭曲規律，即兼顧了葉片靜強度要求，還使得葉片具有很好的氣動性能，葉身扭曲規律是按照三元流理論設計的，沿葉身各熱力參數分布規律合理，經專業計算流體動力學計算軟件CFX和Numeca等計算驗證，在背壓為 0. 17bar出口馬赫數在0. 6時的工況下，整個低壓級組的氣動效率在83%左右，且在背壓為 0. 05-0. 4bar的范圍內，其總效率均在80%以上，具有良好的變工況性能；葉身中上部具有凸臺和拉筋孔，葉片間優選采用雙錐棒松拉筋結構連接，靜態時雙錐棒松拉筋安裝在拉筋孔中，不與拉筋孔貼合，在工作轉速下，由于離心力的作用，雙錐棒將與拉筋孔上部貼合，并產生較大的正壓力和摩擦力。在離心力的作用下，這種結構一方面使雙錐棒與拉筋孔之間產生摩擦力，增加了系統的阻尼；另一方面，使葉片整圈成組，提高葉片的振動性能，降低葉片所受的動應力；葉根采用大剛性的叉形葉根設計，可在背壓0. 05bar 0. 4bar,4000rpm 以下安全運行，具有廣闊的市場應用前景。
圖1是本發明葉片的結構示意圖2是本發明葉片側視圖3是本發明葉片俯視圖4是本發明葉片型線示意圖5是相鄰三只葉片用雙錐棒連接的示意圖中葉身1、拉筋凸臺2、葉根3、雙錐棒4。
具體實施方式
下面通過實施例結合附圖對本發明作進一步的描述。
實施例1
如圖1、2、3所示，本實施例所描述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，它是一種用于排汽面積1. Om2變轉速空冷工業汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身1、 葉根3和設置在葉身1上的拉筋凸臺2 ；所述的葉身1高度為M6. 2mm,葉身1相對葉高 Ld由0%單調增加到100%，從葉根3截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為 0. 50 ^ T/b ^ 0. 95 ；從葉根3截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為0. 50 ( T/B ( 1. 25 ；從葉根3截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax 變化規律為2. 5 ^ T/Dmax ^ 13. 8 ；從葉根3截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比 T/A變化規律為0. 02 ^ T/A ^ 0. 16 ；從葉根3截面到葉頂截面的葉型前緣半徑RO變化規律為0. 8mm ^ RO ^ 1. 6mm ；從葉根3截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑Rl變化規律為 0. 5mm ^ Rl ^ 1. 1mm。所述葉根3為三叉葉根3，葉根3軸向寬度為148mm，葉片通過三叉葉根安裝在轉軸外圓的葉輪槽中；所述拉筋凸臺2包括位于葉身1中上部的凸臺和拉筋孔； 所述拉筋孔直徑13. 5mm,距葉身1底部160mm，拉筋孔在裝配時插入有雙錐棒4，靜態時葉片為單片結構，雙錐棒4不與拉筋孔上部貼合，在工作轉速下，由于離心力的作用，雙錐棒4將與拉筋孔上部貼合，并產生較大的正壓力，在離心力的作用下，這種結構一方面使雙錐棒4 與拉筋孔之間產生摩擦力，增加了系統的阻尼；另一方面，使葉片整圈成組，提高葉片的振動性能；所述的葉身1，其出汽邊背弧處設有淬硬部分，淬硬長度根據需要而定。
本實施例所描述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，采用三元流場設計技術設計而成的，葉身1截面的寬度、厚度及橫截面面積由根部到頂部逐漸減小，單調平滑過渡，沿葉高方向葉片具有一定的扭曲規律，即兼顧了葉片靜強度要求，還使得葉片具有很好的氣動性能，葉身1扭曲規律是按照三元流理論設計的，沿葉身1各熱力參數分布規律合理，經專業計算流體動力學計算軟件CFX和Numeca等計算驗證，在背壓為0. 17bar出口馬赫數在0. 6時的工況下，整個低壓級組的氣動效率在83%左右，且在背壓為0. 05-0. 4bar 的范圍內，其總效率均在80%以上，具有良好的變工況性能；葉身1中上部具有凸臺和拉筋孔，葉片間采用雙錐棒4松拉筋結構連接，靜態時雙錐棒4松安裝在拉筋孔中，不與拉筋孔貼合，在工作轉速下，由于離心力的作用，雙錐棒4將與拉筋孔上部貼合(如圖5)，并產生較大的正壓力和摩擦力。在離心力的作用下，這種結構一方面使雙錐棒4與拉筋孔之間產生摩擦力，增加了系統的阻尼；另一方面，使葉片整圈成組，提高葉片的振動性能，降低葉片所受的動應力；葉根3采用大剛性的叉形葉根3設計，可在背壓0. 05bar 0. 4bar,4000rpm 以下安全運行，具有廣闊的市場應用前景。
權利要求
1.一種變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，它是一種用于排汽面積LOm2變轉速空冷工業汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根和設置在葉身上的拉筋凸臺；其特征是葉身相對葉高Ld由0%單調增加到100%，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b 變化規律為0. 50 ^ T/b ^ 0. 95 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/ B變化規律為0. 50 ^ T/B ^ 1. 25 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比 T/Dmax變化規律為2. 5 ( T/Dmax ( 13. 8 ；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比T/A變化規律為0. 02 ^ T/A ^ 0. 16 ；從葉根截面到葉頂截面的葉型前緣半徑RO變化規律為0. 8mm ^ RO ^ 1. 6mm ；從葉根截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑Rl變化規律為 0. 5mm ^ Rl ^ 1. 1mm。
2.根據權利要求1所述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，其特征是所述的葉身高度為M6. 2mm。
3.根據權利要求2所述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，其特征是所述葉根為三叉形葉根，葉根軸向寬度為148mm。
4.根據權利要求1或2或3所述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，其特征是所述拉筋凸臺包括位于葉身中上部的凸臺和拉筋孔。
5.根據權利要求4所述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，其特征是所述拉筋孔直徑13. 5mm，距葉身底部160mm，拉筋孔在裝配時插入有雙錐棒。
6.根據權利要求5所述的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，其特征是所述的葉身，其出汽邊背弧處設有淬硬部分。
全文摘要
本發明公開的變轉速空冷工業汽輪機的低壓級組末級葉片，它是一種用于排汽面積1.0m2變轉速空冷工業汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根和設置在葉身上的拉筋凸臺；葉身相對葉高Ld由0％單調增加到100％，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為0.50≤T/b≤0.95；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為0.50≤T/B≤1.25；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為2.5≤T/Dmax≤13.8；本發明公開的葉片，在變轉速下具有良好的變工況運行性能和強度振動性能；結構合理，裝配方便，具有廣闊的市場應用前景。
文檔編號F01D5/30GK102536328SQ20111041531
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月13日 優先權日2011年12月13日
發明者丁旭東, 應博芬, 徐旭嶺, 李健生, 辛小鵬, 陳金銓, 隋永楓, 馬鑫磊 申請人:杭州汽輪機股份有限公司