一種工業汽輪機末級動葉片的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及工業汽輪機技術領域，具體涉及一種工業汽輪機末級動葉片。
【背景技術】
[0002] 高效安全的工業汽輪機是眾多汽輪機研宄和設計人員一直不懈追求的目標。工 業汽輪機末級葉片承擔了較大的焓降和較高的出力，在很大程度上影響著汽輪機的整體效 率；而在葉片失效的事件中，末級葉片的失效占葉片失效的70%左右。
[0003] 末級葉片的工作區為濕蒸汽區，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，容易使葉片頂部進汽邊產生點蝕而失效，因此，葉片抗水蝕能力的 高低直接影響到汽輪機的工作效率及安全運行。現有的長葉片抗水蝕主要利用在葉片頂部 進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，而且當焊接質量得不到保 證或長時間運行后水蝕滲過釬焊部位，都會導致司太立合金片的脫落，進而嚴重威脅到機 組的安全運行。
[0004] 另外，從加工工藝性上考慮，現有的末級動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，會在交接區域形成渦流，從而影響氣動效率。
[0005] 所以，設計高效、安全運行及壽命較長的長葉片成為業界努力的方向。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的是從葉片形狀、安裝角、弦長及出口汽流角等多個角度出發，設 計一種工業汽輪機末級動葉片，可供工業汽輪機高效、安全可靠地運行，且使用壽命較長， 以解決現有工業汽輪機末級葉片工作效率低、工作安全性差以及維修頻繁的問題。
[0007] 本實用新型提出的工業汽輪機末級動葉片由上至下包括：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構；
[0009] 所述葉頂設有圍帶；
[0010] 所述葉片的型線為變截面扭轉狀；
[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。
[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，所述葉片的頂端進汽邊背弧側設有激光合金化區，以增強葉片型線端部 進汽邊外表面的抗水蝕強度。
[0017] 可選地，所述葉片型線部分的高度為224mm，根部軸向寬度為76mm，頂軸向寬度為 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] 本實用新型公開的工業汽輪機末級動葉片，葉片型線部分為變截面，相鄰兩截面 間有相對扭轉，可以很好地改善葉片的抗疲勞特性，從而提高工業汽輪機的整體效率；葉根 采用外包雙倒T型葉根，以適應根部的載荷分布，承載較高的載荷；在葉片型線部分的頂端 進行激光合金化處理，以增強葉片端部進汽邊外表面的抗水蝕強度，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接處光滑過渡，提高汽道的通流特性，進而保證工業汽輪機的整體 效率。
【附圖說明】
[0021] 圖1為根據本實用新型一實施例的工業汽輪機末級動葉片的整體結構示意圖；
[0022] 圖2為圖1所示工業汽輪機末級動葉片的俯視圖；
[0023] 圖3為葉片葉型幾何結構示意圖；
[0024] 圖4為葉片型線疊合圖；
[0025] 圖5為根據本實用新型一實施例的動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)分別為動葉片根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并 參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0027] 圖1為根據本實用新型一實施例的工業汽輪機末級動葉片的整體結構示意圖；圖 2為圖1中工業汽輪機末級動葉片的俯視圖；圖3為葉片葉型幾何結構示意圖；圖4為葉片 型線疊合圖，其中，A-A，F-F，K-K表示截面號。如圖1~4所示，本實用新型提出的工業汽 輪機末級動葉片由上至下包括：葉頂、葉片2和葉根3,其中：
[0028] 所述葉頂、葉片2和葉根3為一體成型結構，比如可以為由上到下模鍛成一體；
[0029] 其中，所述葉頂設有圍帶1，在本實用新型一實施例中，所述圍帶1為自帶冠阻尼 圍帶，可有效地抑制顫振的發生；
[0030] 所述葉片2的型線為變截面扭轉狀，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，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的頂端進汽邊背弧側設有激光合金化區4,以增強葉片型線端部 進汽邊外表面的抗水蝕強度。
[0032] 所述葉根3為高強度的外包雙倒T型葉根。
[0033]具體地，圖5為根據本實用新型一實施例的動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)分別為動葉片根部、中部、頂部截面的葉柵通道示意圖， 參照圖1至圖5,所述葉片2的型線部分為變截面扭轉狀，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。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寬度B1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據為：根部截面（A-A)到 頂部截面（K-K)的截面高度為0~224mm，軸向寬度B為76~32. 145mm，弦長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，在本實用新型一 實施例中，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接處光滑過渡，從而提高汽道的通流特性。在本實 用新型一實施例中，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 高機組效率；所述葉片2的上述結構極大地降低了圍帶1的離心拉應力，從而提高了運行 的安全性。本實用新型所采用的強化變截面扭葉型，能夠合理控制葉片2根部反動度及反 動度沿葉高的分布，使葉片2的安全性和高效性有機地結合，使葉片2具有較高的變工況特 性，從而保證機組在變工況下，亦能高效而安全地運行。另外，外包雙倒T型葉根3在很大 程度上保證了葉片的強度。激光合金化區4可以用于防止葉片2發生水蝕，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為一體的結構形式， 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。圖中的圓表示各個位置的葉柵通道的直徑。
[0038] 各截面的具體參數請見表1:
[0039]
【主權項】
1. 一種工業汽輪機末級動葉片，其特征在于，該工業汽輪機末級動葉片由上至下包括： 葉頂、葉片和葉根，其中： 所述葉頂、葉片和葉根為一體成型結構； 所述葉頂設有圍帶； 所述葉片的型線為變截面扭轉狀； 所述葉根為外包雙倒T型葉根。
2. 根據權利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉頂、葉片和葉根由上到下模鍛成 一體。
3. 根據權利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述圍帶為自帶冠阻尼圍帶。
4. 根據權利要求1所述的動葉片，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。
5. 根據權利要求1所述的動葉片，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. 根據權利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉片的頂端進汽邊背弧側設有激 光合金化區，以增強葉片型線端部進汽邊外表面的抗水蝕強度。
7. 根據權利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉片型線部分的高度為224mm，根 部軸向寬度為76mm，頂軸向寬度為32. 145mm。
8. 根據權利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉根的頸部寬度為28mm，總高度為 70mm〇
9. 根據權利要求1所述的動葉片，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】本實用新型公開了一種工業汽輪機末級動葉片，該工業汽輪機末級動葉片由上至下包括：葉頂、葉片和葉根，其中：葉頂、葉片和葉根為一體成型結構；葉頂設有圍帶；葉片的型線為變截面扭轉狀；葉根為外包雙倒T型葉根。葉片型線部分的頂端還進行了激光合金化處理，以增強葉片端部進汽邊外表面的抗水蝕強度，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接處光滑過渡，從而提高汽道的通流特性，進而保證工業汽輪機的整體效率。
【IPC分類】F01D5-14
【公開號】CN204492899
【申請號】CN201520126731
【發明人】姚宏, 時和雙, 冉祥坤, 王武剛, 余弦
【申請人】北京全四維動力科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月4日