一種小型工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種小型工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片，該動葉片包括：葉頂、葉片、葉根，其中：葉頂、葉片和葉根一體成形；葉頂位于葉片的頂部；葉片的型線為等截面直葉片，沿葉片高度方向上由根部至頂部的截面面積相同，且相鄰兩截面之間無扭轉(zhuǎn)；葉根位于葉片的根部，沿周向裝配在輪緣上。本實用新型在高低壓噴嘴雙汽源同時進汽時，不僅具有極高的安全穩(wěn)定性，也具有極佳的氣動性能。
【專利說明】一種小型工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動力機械設(shè)備制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種小型工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片，適用于兩種不同參數(shù)的蒸汽同時進汽的情況。

【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)節(jié)級葉片起著流量調(diào)節(jié)的作用，與工業(yè)汽輪機的工況范圍相對應(yīng)，工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級的焓降變化范圍遠(yuǎn)大于其它級，特別是兩種汽源同時進汽的情況是其它級所沒有的，因此調(diào)節(jié)級對汽輪機整機效率有很大影響。調(diào)節(jié)級動葉片采用整體自帶冠阻尼圍帶并自帶軸向汽封齒，能有效地減少靜動間隙處的徑向漏汽，同時也能夠提高兩種不同蒸汽在調(diào)節(jié)級的做功效率，是提高汽輪機穩(wěn)定性與效率的有效方法之一。
[0003]由于目前工業(yè)汽輪機的各制造廠均采用常規(guī)設(shè)計方法進行調(diào)節(jié)級動葉的設(shè)計，并沒有考慮兩種汽源同時進汽的問題。不同參數(shù)蒸汽進入動葉通道的速度與方向存在較大差異，在動葉通道中的焓降也不相同，這就使得調(diào)節(jié)級級效率下降，造成很大的部分進汽損失、攻角損失與摻混損失；同時，工業(yè)汽輪機進汽量變化幅度大，最大相差三倍以上，按常規(guī)方法設(shè)計調(diào)節(jié)級，其效率變化幅度也很大，不能保證各工況下均有較高的效率；同時，調(diào)節(jié)級焓降的大幅度變化也導(dǎo)致動葉片彎應(yīng)力大幅度變化，影響動葉片的長時間安全運行；雙汽源進汽引起的動葉片溫度、應(yīng)力高頻變化嚴(yán)重影響動葉片的穩(wěn)定運行。因此，雙汽源動葉片的設(shè)計直接關(guān)系到汽輪機運行的性能與穩(wěn)定性，雙汽源動葉的設(shè)計也是業(yè)界內(nèi)各研究院所和科研單位當(dāng)前亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種小型工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片，可保證工業(yè)汽輪機安全可靠地運行，提高工作效率，以解決現(xiàn)有工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級葉片工作效率低、工作安全性差的問題。
[0005]本實用新型提出的一種小型工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片包括:葉頂、葉片、葉根，其中:
[0006]所述葉頂、葉片和葉根一體成形；
[0007]所述葉頂位于所述葉片的頂部；
[0008]葉片的型線為等截面直葉片，沿葉片高度方向上由根部至頂部的截面面積相同，且相鄰兩截面之間無扭轉(zhuǎn)；
[0009]所述葉根位于所述葉片的根部，沿周向裝配在輪緣上。
[0010]可選地，所述葉頂為帶有軸向汽封齒的自帶圍帶阻尼型圍帶。
[0011]可選地，所述葉頂進汽側(cè)帶有多道軸向汽封齒，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。
[0012]可選地，所述葉片根部、中部和頂部均為收縮型通道葉柵。
[0013]可選地，所述葉頂與葉片型線部分的頂部型線采用圓角過渡。
[0014]可選地，所述葉根為帶有多道軸向汽封齒的"T"型葉根，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。
[0015]可選地，所述汽封齒的軸向長度為3?5_，齒尖厚度為0.3?1.5_，汽封齒靠近葉頂或葉根部分的厚度為1.4mm,相鄰汽封齒之間的徑向距離為3?5mm。
[0016]可選地，所述葉頂?shù)妮S向?qū)挾葹?4mm。
[0017]可選地，所述葉片的型線部分高度為29mm，根部軸向?qū)挾葹?0mm，截面弦長為45.451mm，幾何出汽角為22.989°，安裝角為75.098°，葉型截面面積為4.679cm2，最大厚度為15.588mm,出汽邊厚度為0.827mm。
[0018]可選地，所述葉根底部的軸向?qū)挾葹?4mm，高度為43mm。
[0019]本實用新型的優(yōu)點是:1)本實用新型的葉片采用自帶圍帶、汽封齒結(jié)構(gòu)，能夠有效地減小徑向漏汽，減小漏汽損失與摻混，提高機組效率；2)葉片在不同工作條件下，將該葉片的安全性和高效性有機結(jié)合，保證該葉片具有優(yōu)良的變工況特性，即機組在變工況下，亦能高效安全地運行；3)本實用新型采用自帶圍帶結(jié)構(gòu)，成組特性好，保證葉片強度；4)本實用新型采用五道汽封齒，不影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而保證了運行的安全性；5)本實用新型以先進的方法與技術(shù)手段設(shè)計型線，極大地減輕了不同汽源對動葉產(chǎn)生的沖擊作用，不僅提高了動葉的運行安全性，也降低了進汽角度不同導(dǎo)致的攻角損失，從而提高了級效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1所示工業(yè)汽輪機雙汽源動葉片的俯視圖；
[0022]圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的圍帶及葉根部位汽封齒結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的葉片圍帶的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細(xì)說明。
[0026]本實用新型綜合了調(diào)節(jié)級動葉內(nèi)的流體情況、對兩種汽源的摻混流動、靜葉片尾跡在動葉片葉柵內(nèi)的流動、二次流的干涉、沖擊波和附面層形成二次流之間的干涉以及葉片強度等多方面影響因素進行全面評估分析，在一定程度上解決了現(xiàn)有小型工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片所存在的工作安全性差、效率低等問題。
[0027]圖1為本實用新型的一種小型工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中，左側(cè)為進汽邊；圖2為圖1所示動葉片的俯視圖；圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的葉型幾何結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的汽封齒幾何結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的帶有軸向汽封齒的自帶圍帶阻尼型圍帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]參見圖1?5，本實用新型提出的工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片包括葉頂1、葉片2、葉根3，其中:
[0029]所述葉頂1、葉片2和葉根3 —體成形；
[0030]所述葉頂I位于所述葉片2的頂部；
[0031]葉片2的型線為等截面直葉片，沿葉片2高度方向上由根部至頂部的截面面積相同，且相鄰兩截面之間無扭轉(zhuǎn)，具有很好的氣動性能和強度性能；
[0032]所述葉根3位于所述葉片2的根部，沿周向裝配在輪緣上。
[0033]在本實用新型一實施例中，所述葉頂I為帶有軸向汽封齒的自帶圍帶阻尼型圍帶，如圖5所示，更進一步地，所述葉頂I進汽側(cè)帶有兩道軸向汽封齒4，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。
[0034]在本實用新型一實施例中，所述葉片2根部、中部和頂部均為收縮型通道葉柵。
[0035]在本實用新型一實施例中，所述葉頂I與葉片2型線部分的頂部型線采用圓角過渡。
[0036]在本實用新型一實施例中，所述葉根3為帶有軸向汽封齒的"T"型葉根，承載能力大，更適用于高轉(zhuǎn)速小功率的工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級葉片。更進一步地，所述葉根3進汽側(cè)帶有三道軸向汽封齒5，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。這樣，所述動葉片就具備了由五道圓弧狀尖齒組成的軸向汽封。
[0037]所述圍帶I和葉根3處的汽封齒使得兩種不同參數(shù)的蒸汽能夠自由進入動葉通道內(nèi)部，從而減少了徑向泄漏，有效地提高了效率。
[0038]圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的汽封齒結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，所述汽封齒的軸向長度為3?5mm,優(yōu)選為4mm,齒尖厚度為0.3?1.5mm,汽封齒靠近圍帶或葉根部分的厚度為1.4mm,相鄰兩道汽封齒之間徑向距離為3?5mm,優(yōu)選為4mm,能夠起到良好的密封作用，不同汽源進入動葉片通道時只在通道內(nèi)混合，不會產(chǎn)生徑向泄漏，從而提高了效率。圖4左側(cè)圖所示為圍帶汽封齒，右側(cè)圖所示為葉根汽封齒，其中，圍帶汽封齒有2個齒，葉根汽封齒有3個齒。
[0039]具體地，所述葉頂I的軸向?qū)挾萕l為44mm ;葉片2的型線部分高度Hl為29mm，葉片2型線部分的根部軸向?qū)挾萕2為40mm ;葉根3底部的軸向?qū)挾葹?4mm，高度H2為43mm。在本實用新型一實施例中，所述葉片2型線部分的截面幾何數(shù)據(jù)為:弦長b為45.451mm,幾何出汽角為22.989°，安裝角為75.098°，葉型截面面積為4.679cm2，最大厚度O為15.588mm，出汽邊厚度δ為0.827mm。
[0040]本實用新型的葉片采用特殊設(shè)計的葉型、圍帶、葉根與汽封，保證了葉片結(jié)構(gòu)的強度特性，圍帶與葉根所帶有的汽封齒分布保證了優(yōu)良的密封效果；兩種不同參數(shù)的蒸汽直接進入動葉通道內(nèi)，減少了徑向泄漏，從而提高了運行的效率安全性。所采用的強化等截面直葉型，合理控制葉片表面與徑向壓力分布等辦法，使該葉片的安全性和高效性有機結(jié)合。通過不同蒸汽條件下的綜合分析與優(yōu)化，并考慮兩種不同參數(shù)蒸汽的相對運動，使該葉片具有較高的變工況特性，汽封齒在不同工況下均能有效地減少泄漏量，使得兩種蒸汽在動葉內(nèi)充分做功，從而保證機組在不同工況下，亦能安全、高效地運行。本實用新型的葉片考慮了兩種蒸汽溫度相差30-100度的工況，在此極限工況下兩種蒸汽也能有效做功，而兩種蒸汽僅有極少量泄漏。從而保證了葉片在不同工況下穩(wěn)定、安全、高效運行。
[0041]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種小型工業(yè)汽輪機調(diào)節(jié)級雙汽源動葉片，其特征在于，該動葉片包括:葉頂、葉片、葉根，其中: 所述葉頂、葉片和葉根一體成形； 所述葉頂位于所述葉片的頂部； 葉片的型線為等截面直葉片，沿葉片高度方向上由根部至頂部的截面面積相同，且相鄰兩截面之間無扭轉(zhuǎn)； 所述葉根位于所述葉片的根部，沿周向裝配在輪緣上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉頂為帶有軸向汽封齒的自帶圍帶阻尼型圍帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉頂進汽側(cè)帶有多道軸向汽封齒，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉片根部、中部和頂部均為收縮型通道葉柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉頂與葉片型線部分的頂部型線米用圓角過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉根為帶有多道軸向汽封齒的"T"型葉根，每道汽封齒均為圓弧形，且與轉(zhuǎn)子中心線平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的動葉片，其特征在于，所述汽封齒的軸向長度為3?5mm，齒尖厚度為0.3?1.5mm,汽封齒靠近葉頂或葉根部分的厚度為1.4mm,相鄰汽封齒之間的徑向距離為3?5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉頂?shù)妮S向?qū)挾葹?4mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉片的型線部分高度為29mm，根部軸向?qū)挾葹?0mm，截面弦長為45.451mm，幾何出汽角為22.989°，安裝角為75.098°，葉型截面面積為4.679cm2，最大厚度為15.588mm,出汽邊厚度為0.827mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動葉片，其特征在于，所述葉根底部的軸向?qū)挾葹?4mm，高度為43_。
【文檔編號】F01D5/20GK204060800SQ201420442900
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】徐克鵬, 姚宏, 蘭大輝, 張建英, 冉祥坤, 王武剛 申請人:北京全四維動力科技有限公司