CN100370113C - 汽轮机动叶片围带结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽轮机动叶片的围带结构，整级动叶片装配于转子的轮槽上，它们的围带周向配合，构成整圈结构，相邻围带径向面留有装配间隙，特点是在围带的径向配合面上设有一截面是“V”形的轴向槽，槽内装有适配的阻尼器；在叶片高速旋转及扭转变形的过程中，相邻叶片的围带径向面始终与阻尼器保持面接触关系，对相邻两叶片产生机械阻尼，从而有效地保证了叶片的结构刚性，大大减少了叶片的动应力，提高了机组的安全性。同时降低叶片的加工、装配难度。围带的顶部是台阶结构，台阶上设有轴向布置的蒸汽滞留凹槽，泄漏汽流在凹槽中形成旋涡，增大对泄漏汽流的阻力，减少漏汽损失。

Description

汽轮机动叶片围带结构

技术领域

本发明涉及汽轮机动叶片，尤其是它的围带结构。

背景技术

发电用汽轮机的技术开发是以增大单机容量和提高机组的蒸汽压力、热效率及可靠性为目标进行的。单机容量的增加及蒸汽压力的提高势必会大大增加各级叶片的负荷及压力，例如，一台600MW汽轮机高中压叶片级的负荷是300MW汽轮机的2.5倍，承受的压力约1.5倍，叶片承受的激振力及工作状态承受的弯应力显著增大，这就带来安全性问题，为解决此技术问题，大型汽轮机的动叶片设计有围带，围带的结构以整体围带结构形式居多，以增强叶片的结构刚性，提高机组的安全性及经济性。现有的整体围带结构参见图1、图2，由于机组运行时，叶片将发生扭转变形，故整体围带被设计成预扭式，即相邻叶片的围带配合A、B面设计一定的预扭量D，该结构存在如下两个缺陷：1.大型汽轮机高负荷动叶片的扭转恢复X角是较小的，通常在10′到1°之间，预扭量D(叶片扭转恢复X角最大处的尺寸)仅有0.4--0.8mm，因此，叶片的加工、装配难度非常大，很难达到设计要求的精度，这就导致预扭量D与叶片的实际扭转量不一致，即存在过渡预扭或预扭不到位的情况，相邻叶片的围带径向配合面吻合不好，叶片的结构刚性和安全性不能保证。2.叶片装配时叶根要转动，为了防止叶片的叶根转动，必须在叶根设置固定面(不同的叶根结构有不同的固定面)，使得叶根的结构复杂，而且该固定面的加工精度要求高(一般为0.01--0.025mm)，但实际加工很难保证，固定面配合不好，给叶根造成较大的残余应力，从而影响叶片的安全性。

另外，随着蒸汽压力的提高，动静间隙间的漏汽损失显著增大，降低机组的效率和经济性。参见图3，为减少漏汽损失，现有围带的顶部被设计成高低台阶结构，高差一般为3.8mm，相应地，与围带配合的静子上的汽封齿也被设计为高低齿，使得漏汽通道曲折，增大对漏汽汽流的阻力，在一定程度上减少了漏汽量，尽管如此，漏汽仍然较大，该汽封结构还需进一步改进。

发明内容

本发明提供一种新的动叶片围带结构，有效地克服了现有围带的上述缺陷。其技术解决方案是：

一种汽轮机动叶片围带结构，整级动叶片装配于转子的轮槽上，它们的围带周向配合，构成整圈结构，相邻围带径向面留有装配间隙，在围带的径向配合面上设有一截面是“V”形的轴向槽，槽内装有适配的阻尼器，所述阻尼器是分段结构，各段并列布置在“V”形轴向槽内。

当汽轮机运转时，一方面，叶片发生扭转变形，另一方面，阻尼器的离心力使其发生由内向外的径向位移，阻尼器与相邻叶片的围带径向面接触，对相邻两叶片产生机械阻尼，在机组的运行时相邻叶片的围带径向面始终与阻尼器保持面接触关系，具有良好的阻尼特性，从而有效地保证了叶片的结构刚性，大大减少了叶片的动应力。同时也可降低叶片的加工、装配难度，即使装配间隙未达到设计要求的精度，也不会影响相邻叶片的围带径向面始终与阻尼器保持面接触关系，获得较好的阻尼特性及叶片结构刚性。另外，在叶根处也不需设置固定面，使叶根的结构简化，降低了加工、装配难度，同时避免了因固定面配合不好产生的残余应力。

所述阻尼器的截面形状是三角形，三角形的两条边与“V”形槽吻合，另一条边与相邻叶片的围带径向面配合；所述阻尼器的截面形状也可是梯形，梯形的下底位于转子的内径方向，上底位于转子的外径方向，梯形的下底和一条腰与“V”形槽吻合，另一条腰与相邻叶片的围带径向面配合。

所述阻尼器是分段结构，各段并列布置在“V”形槽内。

由于加工带来的误差，总是不能完全保证相邻叶片的围带径向面相互平行，因此沿轴向分布的间隙是不均匀的，基于以上原因，阻尼器设计为分段结构，阻尼器与围带径向面的接触效果会更好，可进一步改善阻尼特性。

所述围带的顶部是台阶结构，台阶上设有蒸汽滞留凹槽。这样，部分漏汽流在凹槽中形成旋涡，阻碍汽流的泄漏，减少漏汽损失。

所述蒸汽滞留凹槽有两个，其中一个在台阶的顶面上，另一个在台阶的进汽侧面上。

所述台阶的的高度＞3.8mm，比现有的台阶高度更高，漏汽通道更曲折，对漏汽流的阻力更大，可进一步减少漏汽损失。

附图说明

图1是现有汽轮机动叶片围带结构示意图

图2是图1的Q向视图

图3是现有汽轮机动叶片围带顶部封汽结构示意图

图4是本汽轮机动叶片围带结构示意图

图5是图4的P向视图

图6是图5的G-G向视图

图7是图6中局部M的放大图

图8是本汽轮机动叶片围带顶部封汽结构示意图

具体实施方式

参见图4至图7：本汽轮机动叶片围带的显著特点，是在围带的径向配合面增设了阻尼器Z，在围带的径向配合面上铣一截面形状为“V”形的轴向槽，阻尼器Z位于槽内，其形状与槽相适配，其原理见图7，当机组运行时，一方面，叶片发生扭转变形，另一方面，阻尼器Z在其离心力F的作用下，会沿S方向运动，当位移至它的D面与相邻叶片的E面接触时，停止位移，产生阻尼，阻尼器Z的离心力F被分解为分力F1、F2，分别作用于相邻两叶片，从而增加叶片的结构刚性，减小动应力。该机械阻尼满足下式：

F×f×cos(α)≈k×ε×p

式中：F-阻尼器Z的离心力；f-摩擦系数； α-夹角；

      k-比例因子；       ε-激振因子；p-汽流作用力。

阻尼器Z最好采用分段结构，这样可使阻尼器Z与叶片的接触面充分吻合，进一步改善阻尼特性，通常，阻尼器Z分为两段，即可获得较好的阻尼特性。

参见图8：本汽轮机动叶片围带的另一特点，是对围带顶部的汽封结构作了改进，改进措施有两个：一是在围带顶部的台阶上增设汽流滞留凹槽W1、W2，其中凹槽W1布置在台阶的顶面上，凹槽W2布置在台阶的进汽侧面上，两个凹槽在漏汽通道上串联，形成两级汽阻。其原理是，部分漏汽流在凹槽中形成旋涡，阻碍汽流的泄漏，减少漏汽损失。二是加大台阶的高度，大于3.8mm(现有台阶高度)，使漏汽通道更曲折，对漏汽流的阻力更大，可进步减少漏汽损失。当然，汽封体上对应台阶的汽封齿的高度也须相应改变，使汽封齿与台阶顶面之间的间隙保持尺寸不变。

Claims (6)

1.一种汽轮机动叶片围带结构，整级动叶片装配于转子的轮槽上，它们的围带周向配合，构成整圈结构，相邻围带径向面留有装配间隙，在围带的径向配合面上设有一截面是“V”形的轴向槽，槽内装有适配的阻尼器，其特征在于：所述阻尼器是分段结构，各段并列布置在“V”形轴向槽内。

2.根据权利要求1所述的汽轮机动叶片围带结构，其特征在于：所述阻尼器的截面形状是三角形，三角形的两条边与“V”形的轴向槽吻合，另一条边与相邻围带的径向面配合。

3.根据权利要求1所述的汽轮机动叶片围带结构，其特征在于：所述阻尼器的截面形状是梯形，梯形的下底位于转子的内径方向，上底位于转子的外径方向，梯形的下底和一条腰与“V”形的轴向槽吻合，另一条腰与相邻围带的径向面配合。

4.根据权利要求1所述的汽轮机动叶片围带结构，其特征在于，所述围带的顶部是台阶结构，台阶上设有轴向布置的蒸汽滞留凹槽。

5.根据权利要求4所述的汽轮机动叶片围带结构，其特征在于：所述蒸汽滞留凹槽有两个，其中一个在台阶的顶面上，另一个在台阶的进汽侧面上。

6.根据权利要求4所述的汽轮机动叶片围带结构，其特征在于：所述台阶的高度＞3.8mm。

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