CN101131093A - 高炉煤气透平叶片的叶根平台阻尼结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，包括由叶身、叶根平台、叶根组成的叶片，在叶根平台的进气侧或出气侧加工一个截面形状为带圆角的正方形或带圆角的矩形凹槽，在叶片全部装入叶轮或转子体上后，在矩形凹槽中嵌入阻尼带，叶片工作时在离心力作用下阻尼带紧压在叶根平台凹槽的上表面，叶片在叶根平台阻尼带的作用下形成阻尼成组或阻尼成圈的结构。当叶片在气流力作用下发生振动特别是切向振动时，阻尼带和叶根平台凹槽的接触面发生相对运动，产生干摩擦力，消耗叶片振动的能量，达到减小叶片振动目的。该结构加工量小，加工、装拆方便、检修便捷，并不增加叶片静应力水平以及叶片的总体尺寸，降低了叶片振动下传导致的叶根疲劳破坏的可能性，具有较好的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及高炉煤气能量回收透平叶片，尤其涉及一种高炉煤气透平叶片的叶根平台阻尼结构，它包括装在叶根平台的阻尼带，用于降低和减缓叶片的振动。
背景技术
高炉煤气余压能量回收透平是利用高炉炉顶的余压发电的一种能量回收装置。该装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力、改善高炉生产条件，可实现不生产任何污染，做到无公害发电。是现代国际国内钢铁企业公认的节能环保装置。
装在转子上的叶片是高炉煤气余压能量回收透平实现能量转换的重要部件，典型的叶片包括叶身、叶根平台、叶根三部分，叶片通过叶根固定在转子上。由于结构以及制造安装的偏差等不可避免的原因导致气流速度和压力沿圆周上的不均匀会诱发叶片振动，过大的振动导致叶片过早失效，加上叶片工作介质含有腐蚀性、以及工况不稳定，使得高炉煤气能量回收透平叶片安全可靠性和服役寿命受到极大限制。
在汽轮机叶片中已经有多种不同形式的阻尼结构，例如：围带在叶顶的自带围带成圈阻尼结构、叶身上装有拉筋的成组叶片或成圈叶片结构，这些阻尼结构对于增加汽轮机叶片结构阻尼，减小叶片振动具有良好的效果，但对于高炉煤气能量回收透平叶片并不完全适用和有效，因为高炉煤气能量回收透平工质的气流密度小、压差小、焓降小，以及为了防止叶片的磨损和积灰等原因，每级叶片数目少，节距大，如果在叶身上采用上述结构，围带或拉筋切向尺寸必然很大，离心力也会很大，可能导致围带或拉筋本身的破坏，所以，在叶顶装围带或者在叶身部分装拉筋是有困难的，因此，提出一种适合于该种透平叶片的阻尼结构是工业领域的一个期待。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高炉煤气透平叶片的叶根平台阻尼结构，叶片工作时阻尼带在离心力作用下和叶根平台凹槽上表面形成摩擦接触状态，使得级内叶片成为成组或成圈结构，有效地增加了叶片的结构阻尼。该结构要素不同于现有的产品，克服了高炉煤气能量回收透平级内叶片数少，节距大，难以加装阻尼结构的技术难点。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，包括由叶身、叶根平台、叶根组成的叶片，其特征在于，在叶根平台的进气侧或出气侧加工一个截面形状为带圆角的正方形或带圆角的矩形凹槽，在叶片全部装入叶轮或转子体上后，在矩形凹槽中嵌入阻尼带，叶片工作时在离心力作用下阻尼带紧压在叶根平台凹槽的上表面，叶片在叶根平台阻尼带的作用下形成阻尼成组或阻尼成圈的结构。
当叶片工作时，随着转速升高，阻尼带在离心力作用下沿径向向外移动，而叶根平台凹槽阻止了阻尼带的径向运动，这样阻尼带的径向外表面紧贴在叶根平台凹槽上表面，形成了具有正压力的接触面，阻尼带和凹槽之间的干摩擦接触作用，使得级内叶片成组或成圈。在非均匀气流力作用下，叶片发生振动时，叶根平台凹槽和阻尼带接触面产生相对运动和相互作用的干摩擦力，该相对运动和干摩擦消耗叶片振动能量，起到降低和消除叶片振动的作用。可以通过调整阻尼带截面形状、尺寸、阻尼带的长度以及组内叶片数以获得较佳的叶片阻尼特性及振动特性，以满足不同机组和不同叶片级次可能遇到的危险振型和危险激振力频率的阶次的调频及增加阻尼的要求。另外，该结构的优点还在于增加了叶根的刚性，降低了叶片振动下传导致的叶根疲劳破坏的可能性，该结构并不增加叶片静应力水平以及叶片的总体尺寸，加工量小，加工、装拆方便、检修便捷，而且具有较好的通用性。可以通过调整阻尼带结构尺寸获得较佳的阻尼特性及振动特性，以满足不同叶片级安全可靠性需求。
附图说明
图1是叶片结构要素的示意图；
图2是叶根平台上加工的装阻尼带的凹槽；
图3是叶片装配布置图的一部分；
图4是阻尼条示意图；
图5是本发明叶片平台阻尼结构的部分示意图；
图中的标号分别表示：1、叶身，2、叶根平台，3、叶根，4、叶根平台上的凹槽，5、叶轮或转子体，6叶根和叶轮间的垫片，7、阻尼带，8、阻尼带上的缺口；
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1至图5，以枞树形叶根为例作如下说明：
本发明的高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，包括由叶身1、叶根平台2、叶根3三部分组成的高炉煤气能量回收透平叶片，它是透平能量转换的重要部件，通过叶根3固定在叶轮或转子体上。
所有叶片加工时，在叶根平台2的进气侧或出气侧加工一个截面形状为带圆角的正方形或带圆角的矩形凹槽4，将叶片依次装配固定在叶轮5上，叶根3和叶轮5装配固定时须加垫片6。部件7为阻尼带，在放入叶根平台2前加工出R1的缺口8。在叶片安装完毕后，将阻尼带7放入叶根平台2已经加工的凹槽4中，在阻尼带7的缺口处冲铆，并在一根阻尼带的一个缺口处点焊，以免阻尼带在轴向窜动。需要注意的是两根阻尼带的交接处，应放在叶根平台周向的中间，接口不要和两个叶片叶根平台匹配面重合。阻尼带的截面形状和大小、以及阻尼带的长度可根据叶片的形状、危险的激振频率阶次以及危险的振型来确定最佳值。
装配好之后，在叶轮5工作旋转时，阻尼带7因离心力作用紧贴在叶根平台凹槽的上表面，该接触面的摩擦力使叶片形成阻尼成组或阻尼成圈结构。叶片振动时阻尼带7和叶根平台2上凹槽4的接触面发生干摩擦，消耗振动的能量，起到增加结构阻尼，降低和消除振动能量的作用，同时由于摩擦力的作用，该结构增加了叶根的刚性，降低了振动下传到叶根的情况，降低了叶根出现裂纹和破坏的可能性。很显然，尽管是以枞树型叶根来说明的，但由于结构上的特点，也可以用到其它叶根形式及装配方式中去。
Claims (5)
1.一种高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，包括由叶身、叶根平台、叶根组成的叶片，其特征在于，在叶根平台的进气侧或出气侧加工一个截面形状为带圆角的正方形或带圆角的矩形凹槽，在叶片全部装入叶轮或转子体上后，在矩形凹槽中嵌入阻尼带，叶片工作时在离心力作用下阻尼带紧压在叶根平台凹槽的上表面，叶片在叶根平台阻尼带的作用下形成阻尼成组或阻尼成圈的结构。
2.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，其特征在于，所述的阻尼带的截面形状是带圆角的正方型，或者是带圆角的矩形。
3.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，其特征在于，所述的阻尼带在周向的圆弧半径和叶根平台装阻尼带凹槽的半径相同。
4.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，其特征在于，所述的阻尼带在装入叶根平台凹槽后，将阻尼带冲铆，并在阻尼带中间处点焊，以防止阻尼带轴向窜动。
5.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平叶片的叶根平台阻尼结构，其特征在于，所述的阻尼带在叶片工作时，在离心力作用下在径向上移，紧压在叶根平台的凹槽上表面。
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2007
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