CN103510998B - 一种适用于20-30mw等级的燃机涡轮第一级动叶片 - Google Patents
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Abstract
一种适用于20-30WM等级的燃机涡轮第一级动叶片，涉及一种燃机涡轮第一级动叶片。以解决目前20-30WM等级的燃机涡轮第一级动叶片空气动力效率低、使用寿命短、影响涡轮安全运行的问题。叶片工作部分的总高度为63.10mm，叶片工作部分从根部截面A-A至顶部截面E-E的几何数据如下：截面高度为0～63.10mm，轴向宽度为36.665～40.913mm，弦长为41.131～42.120mm，进气角为22.974°～30.618°，安装角为62.691°～84.441°，型线最大厚度为7.036～11.931mm，出气边厚度为0.800mm。本发明用于20-30WM等级的燃气轮机涡轮上。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃机涡轮第一级动叶片。
背景技术
近年来，高效率燃气轮机逐渐提高燃烧室出口温度并努力改进各种涡轮构件的冷却。然而，由于受多个截面叶型型线包络成的叶片实体形状的影响，使得20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片空气动力效率低、使用寿命短、影响涡轮安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，以解决目前20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片空气动力效率低、使用寿命短、影响涡轮安全运行的问题。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案如下：
一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，它包括叶片工作部分、上端壁、下端壁和叶根，上端壁、叶片工作部分、下端壁和叶根依次设置并铸造成一体，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，所述变截面扭叶片的截面面积由根部至顶部逐渐增大，相邻两截面间有相对扭转；所述叶片工作部分的总高度为63.10mm，叶片工作部分从根部截面A-A至顶部截面E-E的几何数据如下：截面高度的变化范围为0～63.10mm，轴向宽度的变化范围为36.665～40.913mm，弦长的变化范围为41.131～42.120mm，进气角的变化范围为22.974°～30.618°，安装角的变化范围为62.691°～84.441°，型线最大厚度的变化范围为7.036～11.931mm，出气边厚度为0.800mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明是在以一维、准三维、全三维气动、热力分析计算该第一级动叶片的全三维设计，计算精度高，使得本发明的安全性和高效性有机结合，从而保证了在变工况下能安全高效运行，叶片的空气动力效率提高了1.5％-2.3％，叶片使用寿命延长了1.2倍-1.5倍。
2、冷气对尾缘流场的总压和流速有所影响，尤其是在长尾缘附近随着高压的冷却流体的加入，能有效的吹除尾缘内部的低速气团对尾迹引起的能量损失提供一定的补偿，采用双尾缘结构对于叶片整体尾缘冷却效果好。
附图说明
图1是本发明的适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片主视图；图2是图1的左视图；图3是叶片工作部分各截面断层叠合示意图；图4是表示叶型参数的示意图；图5是图4的I处局部放大图；图6是图4的J处局部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图6说明，本实施方式的一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，它包括叶片工作部分1、上端壁2、下端壁3和叶根4，上端壁2、叶片工作部分1、下端壁3和叶根4依次设置并铸造成一体，叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片(沿叶片高度截面形状不同)，所述变截面扭叶片的截面面积由根部至顶部逐渐增大，相邻两截面间有相对扭转；所述叶片工作部分1的总高度H为63.10mm，叶片工作部分1从根部截面A-A至顶部截面E-E的几何数据如下：截面高度的变化范围为0～63.10mm，轴向宽度B的变化范围为36.665～40.913mm，弦长b的变化范围为41.131～42.120mm，进气角α的变化范围为22.974°～30.618°，安装角βy的变化范围为62.691°～84.441°，型线最大厚度T的变化范围为7.036～11.931mm，出气边厚度d为0.800mm。
具体实施方式二：结合图1至图4及图6说明，本实施方式所述叶片工作部分1位于根部截面A-A处的几何数据如下：截面高度为0.00mm，轴向宽度B为40.913mm，弦长b为41.400mm，进气角α为22.974°，安装角βy为84.441°、型线最大厚度T为11.931mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图4及图6说明，本实施方式所述叶片工作部分1位于截面B-B处的几何数据如下：截面高度为8.00mm，轴向宽度B为40.310mm，弦长b为41.199mm，进气角α为24.546°、安装角βy为81.357°、型线最大厚度T为11.111mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1至图4及图6说明，本实施方式所述叶片工作部分1位于截面C-C处的几何数据如下：截面高度为29.00mm，轴向宽度B为38.920mm，弦长b为41.131mm，进气角α为27.790°，安装角βy为74.115°，型线最大厚度T为9.081mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1至图4及图6说明，本实施方式所述叶片工作部分1位于截面D-D处的几何数据如下：截面高度为50.00mm，轴向宽度B为37.530mm，弦长b为41.589mm，进气角α为30.618°，安装角βy为66.975°，型线最大厚度T为7.613mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1至图4及图6说明，本实施方式所述叶片工作部分1位于截面E-E处的几何数据如下：截面高度为61.10mm，轴向宽度B为36.665mm，弦长b为42.12mm，进气角α为29.663°，安装角βy为62.691°，型线最大厚度T为7.036mm。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1、图2、图4及图5说明，本实施方式所述叶片工作部分1的出气侧为双尾缘，叶片工作部分1的吸力侧尾缘半径R1一致设置，叶片工作部分1的压力侧尾缘半径R2一致设置，且叶片工作部分1的吸力侧尾缘半径R1和压力侧尾缘半径R2相等均为0.4mm，叶片工作部分1的双尾缘中间为梳齿结构，双尾缘中间梳齿结构出气边厚度L在0.70～1.00mm之间。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
Claims (7)
1.一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，它包括叶片工作部分(1)、上端壁(2)、下端壁(3)和叶根(4)，上端壁(2)、叶片工作部分(1)、下端壁(3)和叶根(4)依次设置并铸造成一体，叶片工作部分(1)的型线为变截面扭叶片，所述变截面扭叶片的截面面积由根部至顶部逐渐增大，相邻两截面间有相对扭转；其特征在于：所述叶片工作部分(1)的总高度(H)为63.10mm，叶片工作部分(1)从根部截面A-A至顶部截面E-E的几何数据如下：截面高度的变化范围为0～63.10mm，轴向宽度(B)的变化范围为36.665～40.913mm，弦长(b)的变化范围为41.131～42.120mm，进气角(α)的变化范围为22.974°～30.618°，安装角(βy)的变化范围为62.691°～84.441°，型线最大厚度(T)的变化范围为7.036～11.931mm，出气边厚度(d)为0.800mm。
2.根据权利要求1所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)位于根部截面A-A处的几何数据如下：截面高度为0.00mm，轴向宽度(B)为40.913mm，弦长(b)为41.400mm，进气角(α)为22.974°，安装角(βy)为84.441°、型线最大厚度(T)为11.931mm。
3.根据权利要求1或2所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)位于截面B-B处的几何数据如下：截面高度为8.00mm，轴向宽度(B)为40.310mm，弦长(b)为41.199mm，进气角(α)为24.546°、安装角(βy)为81.357°、型线最大厚度(T)为11.111mm。
4.根据权利要求3所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)位于截面C-C处的几何数据如下：截面高度为29.00mm，轴向宽度(B)为38.920mm，弦长(b)为41.131mm，进气角(α)为27.790°，安装角(βy)为74.115°，型线最大厚度(T)为9.081mm。
5.根据权利要求4所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)位于截面D-D处的几何数据如下：截面高度为50.00mm，轴向宽度(B)为37.530mm，弦长(b)为41.589mm，进气角(α)为30.618°，安装角(βy)为66.975°，型线最大厚度(T)为7.613mm。
6.根据权利要求5所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)位于截面E-E处的几何数据如下：截面高度为61.10mm，轴向宽度(B)为36.665mm，弦长(b)为42.12mm，进气角(α)为29.663°，安装角(βy)为62.691°，型线最大厚度(T)为7.036mm。
7.根据权利要求1所述一种适用于20-30MW等级的燃机涡轮第一级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)的出气侧为双尾缘，叶片工作部分(1)的吸力侧尾缘半径(R1)一致设置，叶片工作部分(1)的压力侧尾缘半径(R2)一致设置，且叶片工作部分(1)的吸力侧尾缘半径(R1)和压力侧尾缘半径(R2)相等均为0.4mm，叶片工作部分(1)的双尾缘中间为梳齿结构，双尾缘中间梳齿结构出气边厚度(L)在0.70～1.00mm之间。
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