CN102536328A

CN102536328A - 变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片

Info

Publication number: CN102536328A
Application number: CN2011104153159A
Authority: CN
Inventors: 丁旭东; 隋永枫; 辛小鹏; 李健生; 陈金铨; 应博芬; 马鑫磊; 徐旭岭
Original assignee: Hangzhou Steam Turbine Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Steam Turbine Co Ltd
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，它是一种用于排汽面积1.0m²变转速空冷工业汽轮机的变截面扭叶片，包括叶身、叶根和设置在叶身上的拉筋凸台；叶身相对叶高Ld由0％单调增加到100％，从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.50≤T/b≤0.95；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.50≤T/B≤1.25；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.5≤T/Dmax≤13.8；本发明公开的叶片，在变转速下具有良好的变工况运行性能和强度振动性能；结构合理，装配方便，具有广阔的市场应用前景。

Description

变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片

技术领域

本发明涉及一种汽轮机叶片，尤其是一种变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片。

背景技术

空冷汽轮机在国内电力行业和工业驱动行业的需求量不断增加，其高效设计逐渐凸现其重要性。空冷机组是一种典型的变工况运行机组，相对于水冷机组，空冷机组的设计背压高且背压变化范围大，大气的环境温度变化范围之大致使末级叶片必须满足能由阻塞工况到鼓风工况下运行，无论在低背压、阻塞工况或高背压、鼓风情况下，末级叶片的工作条件都十分恶劣。所以低压级组末级叶片成了设计中的关键环节。只有准确地把握整个机组特别是低压级组的通流性能才能设计出高效可靠的变转速空冷工业汽轮机末级叶片。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，该叶片具有良好的变工况性能和强度性能，结构合理，装配方便。

本发明所设计的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，它是一种用于排汽面积1.0m²变转速空冷工业汽轮机的变截面扭叶片，包括叶身、叶根和设置在叶身上的拉筋凸台；叶身相对叶高Ld由0％单调增加到100％，从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.50≤T/b≤0.95；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.50≤T/B≤1.25；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.5≤T/Dmax≤13.8；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.16；从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：0.8mm≤R0≤1.6mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.5mm≤R1≤1.1mm。

作为优选：

所述的叶身高度为246.2mm；

所述叶根为三叉叶根，叶根轴向宽度为148mm；

所述拉筋凸台包括位于叶身中上部的凸台和拉筋孔；

所述拉筋孔直径13.5mm，距叶身底部160mm，拉筋孔在装配时插入有双锥棒；

所述的叶身，其出汽边背弧处设有淬硬部分；

本发明所得的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，采用三元流场设计技术设计而成的，沿叶高方向叶片具有一定的扭曲规律，即兼顾了叶片静强度要求，还使得叶片具有很好的气动性能，叶身扭曲规律是按照三元流理论设计的，沿叶身各热力参数分布规律合理，经专业计算流体动力学计算软件CFX和Numeca等计算验证，在背压为0.17bar出口马赫数在0.6时的工况下，整个低压级组的气动效率在83％左右，且在背压为0.05-0.4bar的范围内，其总效率均在80％以上，具有良好的变工况性能；叶身中上部具有凸台和拉筋孔，叶片间优选采用双锥棒松拉筋结构连接，静态时双锥棒松拉筋安装在拉筋孔中，不与拉筋孔贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，双锥棒将与拉筋孔上部贴合，并产生较大的正压力和摩擦力。在离心力的作用下，这种结构一方面使双锥棒与拉筋孔之间产生摩擦力，增加了系统的阻尼；另一方面，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能，降低叶片所受的动应力；叶根采用大刚性的叉形叶根设计，可在背压0.05bar～0.4bar，4000rpm以下安全运行，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1是本发明叶片的结构示意图；

图2是本发明叶片侧视图；

图3是本发明叶片俯视图；

图4是本发明叶片型线示意图；

图5是相邻三只叶片用双锥棒连接的示意图；

图中：叶身1、拉筋凸台2、叶根3、双锥棒4。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1、2、3所示，本实施例所描述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，它是一种用于排汽面积1.0m²变转速空冷工业汽轮机的变截面扭叶片，包括叶身1、叶根3和设置在叶身1上的拉筋凸台2；所述的叶身1高度为246.2mm，叶身1相对叶高Ld由0％单调增加到100％，从叶根3截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.50≤T/b≤0.95；从叶根3截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.50≤T/B≤1.25；从叶根3截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.5≤T/Dmax≤13.8；从叶根3截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.16；从叶根3截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：0.8mm≤R0≤1.6mm；从叶根3截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.5mm≤R1≤1.1mm。所述叶根3为三叉叶根3，叶根3轴向宽度为148mm，叶片通过三叉叶根安装在转轴外圆的叶轮槽中；所述拉筋凸台2包括位于叶身1中上部的凸台和拉筋孔；所述拉筋孔直径13.5mm，距叶身1底部160mm，拉筋孔在装配时插入有双锥棒4，静态时叶片为单片结构，双锥棒4不与拉筋孔上部贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，双锥棒4将与拉筋孔上部贴合，并产生较大的正压力，在离心力的作用下，这种结构一方面使双锥棒4与拉筋孔之间产生摩擦力，增加了系统的阻尼；另一方面，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能；所述的叶身1，其出汽边背弧处设有淬硬部分，淬硬长度根据需要而定。

本实施例所描述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，采用三元流场设计技术设计而成的，叶身1截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶片具有一定的扭曲规律，即兼顾了叶片静强度要求，还使得叶片具有很好的气动性能，叶身1扭曲规律是按照三元流理论设计的，沿叶身1各热力参数分布规律合理，经专业计算流体动力学计算软件CFX和Numeca等计算验证，在背压为0.17bar出口马赫数在0.6时的工况下，整个低压级组的气动效率在83％左右，且在背压为0.05-0.4bar的范围内，其总效率均在80％以上，具有良好的变工况性能；叶身1中上部具有凸台和拉筋孔，叶片间采用双锥棒4松拉筋结构连接，静态时双锥棒4松安装在拉筋孔中，不与拉筋孔贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，双锥棒4将与拉筋孔上部贴合(如图5)，并产生较大的正压力和摩擦力。在离心力的作用下，这种结构一方面使双锥棒4与拉筋孔之间产生摩擦力，增加了系统的阻尼；另一方面，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能，降低叶片所受的动应力；叶根3采用大刚性的叉形叶根3设计，可在背压0.05bar～0.4bar，4000rpm以下安全运行，具有广阔的市场应用前景。

Claims

1.一种变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，它是一种用于排汽面积1.0m²变转速空冷工业汽轮机的变截面扭叶片，包括叶身、叶根和设置在叶身上的拉筋凸台；其特征是叶身相对叶高Ld由0％单调增加到100％，从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.50≤T/b≤0.95；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.50≤T/B≤1.25；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.5≤T/Dmax≤13.8；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.16；从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：0.8mm≤R0≤1.6mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.5mm≤R1≤1.1mm。

2.根据权利要求1所述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，其特征是所述的叶身高度为246.2mm。

3.根据权利要求2所述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，其特征是所述叶根为三叉形叶根，叶根轴向宽度为148mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，其特征是所述拉筋凸台包括位于叶身中上部的凸台和拉筋孔。

5.根据权利要求4所述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，其特征是所述拉筋孔直径13.5mm，距叶身底部160mm，拉筋孔在装配时插入有双锥棒。

6.根据权利要求5所述的变转速空冷工业汽轮机的低压级组末级叶片，其特征是所述的叶身，其出汽边背弧处设有淬硬部分。