CN103628926A - 排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片 - Google Patents

排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片 Download PDF

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本发明涉及汽轮机叶片领域，尤其是公开了一种具有良好的变工况性能和强度性能的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，它是一种变截面扭叶片，包括叶身、叶根及设置在叶身上的拉筋凸台，所述叶身相对叶高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：0.4≤T/b≤0.85；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：0.4≤T/B≤2.1；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：2.7≤T/Dmax≤17.8；该叶片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，可在背压0.05bar～0.3bar，转速3000rpm～4000rpm下安全运行，具有广阔的市场应用前景。

Description

排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片
技术领域
本发明涉及一种汽轮机叶片，尤其是一种排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片。
背景技术
变转速空冷工业汽轮机在国内拖动行业的需求量不断增加，其高效设计逐渐凸显其重要性。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大，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提供一种具有良好的变工况性能和强度性能的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片。
为了达到上述目的，本发明所设计的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，它是一种变截面扭叶片，包括叶身、叶根和设置在叶身上的拉筋凸台，所述叶身相对叶高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：0.4≤T/b≤0.85；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：0.4≤T/B≤2.1；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：2.7≤T/Dmax≤17.8；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：0.01≤T/A≤0.20；从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.4mm≤R0≤1.8mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：1.2mm≤R1≤1.7mm。
作为优化：
所述的叶身高度为460mm。
所述的叶根为枞树型叶根，叶根轴向宽度为220mm。
所述的拉筋凸台为椭圆台，拉筋凸台中心距叶身底部360mm。
所述的叶身的进汽边背弧处设有淬硬部分。
本发明所得到的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，叶身采用三元流设计技术设计而成，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，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了叶片静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得叶片具有很好的气动性能。经专业计算流体动力学软件CFX和Numeca验证，在背压为0.15bar出口马赫数0.49的工况下，所在低压级组的气动效率在81%左右，最大流量在385t/h以上，同时具有良好的变工况性能；叶片叶身中上部具有凸台拉筋，在工作转速下，由于离心力的作用，叶身产生一定的反扭，使叶片间凸台与凸台间贴合，产生正压力和摩擦力，增加了系统的阻尼；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；叶根采用枞树型叶根设计，叶片装配方便，可在背压0.05bar～0.3bar，转速3000rpm～4000rpm下安全运行，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1为本发明的叶片的结构示意图；
图2为本发明的叶片的侧视图；
图3为本发明的叶片的俯视图；
图4为本发明的相邻三只叶片的拉筋凸台连接示意图。
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、图2、图3所示，本实施例描述的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，它是一种变截面扭叶片，包括叶身2、叶根1和设置在叶身2上的拉筋凸台3，所述叶身2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：0.4≤T/b≤0.85；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：0.4≤T/B≤2.1；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：2.7≤T/Dmax≤17.8；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：0.01≤T/A≤0.20；从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.4mm≤R0≤1.8mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：1.2mm≤R1≤1.7mm，其中：所述的叶身2高度为460mm，所述的叶根1为枞树型叶根1，叶根1轴向宽度为220mm，所述的拉筋凸台3为椭圆台，拉筋凸台3中心距叶身2底部360mm，所述的叶身2的进汽边背弧处设有淬硬部分。
静态时叶片为单片结构，拉筋凸台3贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，叶身2产生一定的反扭，使拉筋凸台3与拉筋凸台3间产生正压力和摩擦力，增加了系统的阻尼；同时如图4所示，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能。

Claims (5)

1.一种排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，它是一种变截面扭叶片，包括叶身、叶根和设置在叶身上的拉筋凸台，其特征是：所述叶身相对叶高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：0.4≤T/b≤0.85；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：0.4≤T/B≤2.1；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：2.7≤T/Dmax≤17.8；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：0.01≤T/A≤0.20；从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.4mm≤R0≤1.8mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：1.2mm≤R1≤1.7mm。
2.根据权利要求1所述的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，其特征是；所述的叶身高度为460mm。
3.根据权利要求1所述的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，其特征是；所述的叶根为枞树型叶根，叶根轴向宽度为220mm。
4.根据权利要求1所述的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，其特征是；所述的拉筋凸台为椭圆台，拉筋凸台中心距叶身底部360mm。
5.根据权利要求1所述的排汽面积3.0m2变转速工业汽轮机低压级组末级叶片，其特征是；所述的叶身的进汽边背弧处设有淬硬部分。
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