CN103352870A - 一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片 - Google Patents

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一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片，它涉及一种高压首级动叶片。本发明为解决现有的燃气轮机压气机高压首级动叶片工作效率低、使用寿命短，影响压气机安全运行的问题。工作叶片为变截面扭叶片，工作叶片沿高度方向的截面形状不同设置，工作叶片由下至上的截面积逐渐减小，相邻两截面之间相对扭转设置，工作叶片由下至上的截面的几何数据：工作叶片的截面号A-A至截面号I-I的截面高度为5.60～81.60mm，弦长为40.02～46.61mm，安装角为62.58°～38.95°，型线最大厚度为4.80～2.40mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.87～0.43mm。本发明用于燃气轮机用压气机上。

Description

一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片
技术领域
本发明涉及一种压气机的高压首级动叶片，具体涉及一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片。
背景技术
目前，现有的燃气轮机用压气机高压首级动叶片品种单一、设计方法原始、计算精度低、叶片型面不光顺，导致工作效率低、使用寿命短，已严重影响了压气机的安全运行。
发明内容
本发明为解决现有的燃气轮机用压气机高压首级动叶片工作效率低、使用寿命短，影响压气机安全运行的问题，进而提供了一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片由工作叶片和叶根组成，工作叶片和叶根由上至下制成一体，工作叶片为变截面扭叶片，工作叶片沿高度方向的截面形状不同设置，工作叶片由下至上的截面积逐渐减小，相邻两截面之间相对扭转设置，工作叶片由下至上的截面的几何数据：
工作叶片的截面号A-A至截面号I-I的截面高度为5.60～81.60mm，弦长为40.02～46.61mm，安装角为62.58°～38.95°，型线最大厚度为4.80～2.40mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.87～0.43mm，工作叶片的总高度为68.30mm；
工作叶片的截面号A-A的截面高度为5.60mm，截面号A-A位置所对应的工作叶片的弦长为40.02mm，安装角为62.58°，型线最大厚度为4.80mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.87mm；
工作叶片的截面号B-B的截面高度为13.60mm，截面号B-B位置所对应的工作叶片的弦长为40.02mm，安装角为59.17°，型线最大厚度为4.36mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.80mm；
工作叶片的截面号C-C的截面高度为23.60mm，截面号C-C位置所对应的工作叶片的弦长为40.02mm，安装角为55.31°，型线最大厚度为3.89mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.72mm；
工作叶片的截面号D-D的截面高度为33.60mm，截面号D-D位置所对应的工作叶片的弦长为40.03mm，安装角为51.86°，型线最大厚度为3.45mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.65mm；
工作叶片的截面号E-E的截面高度为43.60mm，截面号E-E位置所对应的工作叶片的弦长为40.21mm，安装角为48.66°，型线最大厚度为3.10mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.58mm；
工作叶片的截面号F-F的截面高度为53.60mm，截面号F-F位置所对应的工作叶片的弦长为41.61mm，安装角为45.79°，型线最大厚度为2.80mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.52mm；
工作叶片的截面号G-G的截面高度为63.60mm，截面号G-G位置所对应的工作叶片的弦长为43.49mm，安装角为43.15°，型线最大厚度为2.60mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.48mm；
工作叶片的截面号H-H的截面高度为73.60mm，截面号H-H位置所对应的工作叶片的弦长为45.21mm，安装角为40.78°，型线最大厚度为2.45mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.45mm；
工作叶片的截面号I-I的截面高度为81.60mm，截面号I-I位置所对应的工作叶片的弦长为46.61mm，安装角为38.95°，型线最大厚度为2.40mm，距出气边距离为1mm处的出气边厚度为0.43mm。
本发明的有益效果是：
本发明的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片采用全三维设计，并进行了一维、准三维、全三维气动分析计算，计算精度高，使得本发明的高压首级动叶片安全性和高效性有机结合，保证了本发明的高压首级动叶片在变工况下能安全高效运行，增加了叶片的稳定性，提高了叶片工作效率，叶片工作效率与现有的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片相比工作效率提高了一个百分点；本发明的高压首级动叶片使用寿命长，与现有的高压首级动叶片相比使用寿命提高了12％～15％。
附图说明
图1是本发明的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片的主视图(左侧为进气边，右侧为出气边)，图2是图1的左视图，图3是图1的俯视图(图中X代表叶片工作部分二维坐标X轴，Y代表叶片工作部分二维坐标Y轴)，图4是具体实施方式一中工作叶片各截面断层叠合示意图，图5是具体实施方式一中工作叶片叶型参数示意图，图6是图5的I部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～6所示，本实施方式的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片由工作叶片1和叶根2组成，工作叶片1和叶根2由上至下制成一体，工作叶片1为变截面扭叶片，工作叶片1沿高度方向的截面形状不同设置，工作叶片1由下至上的截面积逐渐减小，相邻两截面之间相对扭转设置，工作叶片1由下至上的截面的几何数据：
工作叶片1的截面号A-A至截面号I-I的截面高度h为5.60～81.60mm，弦长b为40.02～46.61mm，安装角β为62.58°～38.95°，型线最大厚度δ为4.80～2.40mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.87～0.43mm，工作叶片1的总高度L0为68.30mm；
工作叶片1的截面号A-A的截面高度h为5.60mm，截面号A-A位置所对应的工作叶片1的弦长b为40.02mm，安装角β为62.58°，型线最大厚度δ为4.80mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.87mm；
工作叶片1的截面号B-B的截面高度h为13.60mm，截面号B-B位置所对应的工作叶片1的弦长b为40.02mm，安装角β为59.17°，型线最大厚度δ为4.36mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.80mm；
工作叶片1的截面号C-C的截面高度h为23.60mm，截面号C-C位置所对应的工作叶片1的弦长b为40.02mm，安装角β为55.31°，型线最大厚度δ为3.89mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.72mm；
工作叶片1的截面号D-D的截面高度h为33.60mm，截面号D-D位置所对应的工作叶片1的弦长b为40.03mm，安装角β为51.86°，型线最大厚度δ为3.45mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.65mm；
工作叶片1的截面号E-E的截面高度h为43.60mm，截面号E-E位置所对应的工作叶片1的弦长b为40.21mm，安装角β为48.66°，型线最大厚度δ为3.10mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.58mm；
工作叶片1的截面号F-F的截面高度h为53.60mm，截面号F-F位置所对应的工作叶片1的弦长b为41.61mm，安装角β为45.79°，型线最大厚度δ为2.80mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.52mm；
工作叶片1的截面号G-G的截面高度h为63.60mm，截面号G-G位置所对应的工作叶片1的弦长b为43.49mm，安装角β为43.15°，型线最大厚度δ为2.60mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.48mm；
工作叶片1的截面号H-H的截面高度h为73.60mm，截面号H-H位置所对应的工作叶片1的弦长b为45.21mm，安装角β为40.78°，型线最大厚度δ为2.45mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.45mm；
工作叶片1的截面号I-I的截面高度h为81.60mm，截面号I-I位置所对应的工作叶片1的弦长b为46.61mm，安装角β为38.95°，型线最大厚度δ为2.40mm，距出气边距离L1为1mm处的出气边厚度D1为0.43mm。
如此设计，这种结构使工作叶片1能牢固地装入轮缘，承载面积大、安全可靠。本实施方式的工作叶片1的总高度L0是指叶片型线部分的中心线的顶点至叶根的截面M-N(定义叶根截面M-N为基准面)的总高度。
本实施方式用于功率为20MW～30MW的燃气轮机的压气机中，该压气机的转速为8000～10000转/分。
具体实施方式二：如图1和图2所示，本实施方式叶根2为燕尾形叶根。如此设计，在保证工作叶片1的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使高压首级动叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1和图3所示，本实施方式叶根2的宽度W为37.90mm。如此设计，使叶片能牢固地装入轮缘，便于轴向装入轮槽，这样的尺寸承载面积大，安全可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：如图1和图2所示，本实施方式叶根2的高度K为7.70mm。如此设计，使叶片能牢固地装入轮缘，便于轴向装入轮槽，这样的尺寸承载面积大，安全可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

Claims (4)

1.一种燃气轮机用压气机的高压首级动叶片，所述高压首级动叶片由工作叶片(1)和叶根(2)组成，工作叶片(1)和叶根(2)由上至下制成一体，其特征在于：工作叶片(1)为变截面扭叶片，工作叶片(1)沿高度方向的截面形状不同设置，工作叶片(1)由下至上的截面积逐渐减小，相邻两截面之间相对扭转设置，工作叶片(1)由下至上的截面的几何数据：
工作叶片(1)的截面号A-A至截面号I-I的截面高度(h)为5.60～81.60mm，弦长(b)为40.02～46.61mm，安装角(β)为62.58°～38.95°，型线最大厚度(δ)为4.80～2.40mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.87～0.43mm，工作叶片(1)的总高度(L0)为68.30mm；
工作叶片(1)的截面号A-A的截面高度(h)为5.60mm，截面号A-A位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为40.02mm，安装角(β)为62.58°，型线最大厚度(δ)为4.80mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.87mm；
工作叶片(1)的截面号B-B的截面高度(h)为13.60mm，截面号B-B位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为40.02mm，安装角(β)为59.17°，型线最大厚度(δ)为4.36mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.80mm；
工作叶片(1)的截面号C-C的截面高度(h)为23.60mm，截面号C-C位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为40.02mm，安装角(β)为55.31°，型线最大厚度(δ)为3.89mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.72mm；
工作叶片(1)的截面号D-D的截面高度(h)为33.60mm，截面号(D-D)位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为40.03mm，安装角(β)为51.86°，型线最大厚度(δ)为3.45mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.65mm；
工作叶片(1)的截面号E-E的截面高度(h)为43.60mm，截面号E-E位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为40.21mm，安装角(β)为48.66°，型线最大厚度(δ)为3.10mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.58mm；
工作叶片(1)的截面号F-F的截面高度(h)为53.60mm，截面号F-F位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为41.61mm，安装角(β)为45.79°，型线最大厚度(δ)为2.80mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.52mm；
工作叶片(1)的截面号G-G的截面高度(h)为63.60mm，截面号G-G位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为43.49mm，安装角(β)为43.15°，型线最大厚度(δ)为2.60mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.48mm；
工作叶片(1)的截面号H-H的截面高度(h)为73.60mm，截面号H-H位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为45.21mm，安装角(β)为40.78°，型线最大厚度(δ)为2.45mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.45mm；
工作叶片(1)的截面号I-I的截面高度(h)为81.60mm，截面号I-I位置所对应的工作叶片(1)的弦长(b)为46.61mm，安装角(β)为38.95°，型线最大厚度(δ)为2.40mm，距出气边距离(L1)为1mm处的出气边厚度(D1)为0.43mm。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片，其特征在于：叶根(2)为燕尾形叶根。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片，其特征在于：叶根(2)的宽度(W)为37.90mm。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机用压气机的高压首级动叶片，其特征在于：叶根(2)的高度(K)为7.70mm。
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