CN110566282A - 一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片 - Google Patents

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Abstract

一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，它涉及一种末级动叶片，它包括叶片工作部分和叶根；它还包括凸台拉筋和穿孔拉筋，叶片工作部分、凸台拉筋和叶根由上至下模锻成一体，穿孔拉筋位于叶片工作部分的中部，采用半剖形式，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分的高度为835mm，叶片工作部分的根部轴向宽度为160mm，叶片工作部分的排汽面积6.65m2，叶根为圆弧型枞树形叶根，叶根的轴向宽度为190mm。本发明用于重型燃气轮机的涡轮上。本发明末级动叶片提高整个叶片结构的安全性，保障了机组在低负荷工况下的的安全稳定运行。

Description

一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片
技术领域
本发明涉及一种末级动叶片，具体涉及一种电厂机组的适用于低负荷工况运行的835mm 末级动叶片。
背景技术
随着国内用电总量的变化，对电厂机组调峰能力的要求越来越高，机组低负荷工况运行时汽轮机末级叶片存在强度风险、颤振引发的动应力风险等安全隐患。目前现有机组汽轮机上末级叶片中900A系列叶片(包括900A2叶片)由于上述安全性问题，不具备直接进行低负荷工况运行(不具备切缸)的能力，无法适用于各类调峰机组。
发明内容
本发明是为克服现有技术不足，提供一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，该末级动叶片提高整个叶片结构的安全性，叶片动应力下降明显，末级叶片存在的颤振问题得到明显改善，保障了机组在低负荷工况下的的安全稳定运行。
本发明的技术方案是：一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，它包括叶片工作部分和叶根；它还包括凸台拉筋和穿孔拉筋，叶片工作部分、凸台拉筋和叶根由上至下模锻成一体，穿孔拉筋位于叶片工作部分的中部，采用半剖形式，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分的高度为835mm，叶片工作部分的根部轴向宽度为160mm，叶片工作部分的根部直径为1700mm，叶片工作部分的排汽面积6.65m2，叶根为圆弧型枞树形叶根，叶根的轴向宽度为190mm。
进一步地，叶片工作部分的根部轴向宽度至叶片工作部分的顶部轴向宽度的变化范围为160mm-40.739mm，弦长的变化范围为166.432mm-104.453mm，安装角的变化范围为75.39°-28.34°，型线最大厚度的变化范围为18.98mm-6.14mm，进口角的变化范围为45.45°-152.04°，出口角的变化范围为33.1°-23.1°。
本发明相比现有技术的有益效果是：
1、本发明的835mm末级叶片采用凸台拉筋、穿孔拉筋双道拉筋结构，通过预扭装配使动叶片形成整圈连接，调整叶片偏心，三维计算结果显示叶片叶根位置处的静应力减小约28.8％，这使得叶根位置处强度域量更大，提高整个叶片结构的安全性，同时改善过去空心穿孔拉筋位置的应力集中问题，减少拉筋处断裂风险。835mm末级动叶片适用于各类调峰机组，满足机组在低负荷工况运行的需求。
2、本发明的835mm末级叶片与900A2叶片相比去掉了自带冠围带结构、增加凸台拉筋结构，穿孔拉筋改为半剖形式，同时叶片高度降低，都大大提高了结构阻尼，叶片动应力下降明显，末级叶片存在的颤振问题得到明显改善，保障机组在低负荷工况下的的安全稳定运行。
3、本发明采用流体动力和结构强度综合优化，解决了气动/结构一体化设计优化问题，使835mm叶片的流动效率和强度振动特性都达到了最优。
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作详细的说明
附图说明
图1是本发明的末级动叶片的结构示意图；
图2是叶片型线部分各截面断层叠合示意图；
图3是凸台拉筋的俯视图，其中X为凸台拉筋X轴，Y为凸台拉筋Y轴；
图4是穿孔拉筋俯视图；
图5是叶片工作部分1显示叶型参数B、b、α、βy、T、θ的示意图；
图6是图5的Ⅱ局部放大图；
图7是图5的Ⅰ局部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片包括叶片工作部分1和叶根2；它还包括凸台拉筋3和穿孔拉筋4，叶片工作部分1、凸台拉筋3和叶根2由上至下模锻成一体，穿孔拉筋4位于叶片工作部分1的中部，采用半剖形式，叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分1从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分1的高度L 为835mm，叶片工作部分1的根部轴向宽度V为160mm，叶片工作部分1的根部直径为1700mm，叶片工作部分1的排汽面积6.65m2，叶根2为圆弧型枞树形叶根，叶根2的轴向宽度W为190mm。穿孔拉筋4采用半剖形式结构，是两半实心结构，通常穿孔拉筋是空心的管，运行过程中焊接部分容易开裂，这种半剖形式，实心结构重量大，能提高结构阻尼，而且安装时候可以两半错开，更安全些，这些都使得这种结构比之前要安全。
在装配整个叶片时，叶根处装入锁紧片避免叶片轴向窜动；整个叶片松装配，运行时通过扭转恢复使动叶片形成整圈连接。
具体实施方式二：结合图1、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的根部轴向宽度V至叶片工作部分1的顶部轴向宽度的变化范围为160mm～40.739mm，弦长b的变化范围为166.432mm-104.453mm，安装角βy的变化范围为 75.39°-28.34°，型线最大厚度T的变化范围为18.98mm～6.14mm，进口角α的变化范围为45.45°-152.04°，出口角θ的变化范围为33.1°-23.1°。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。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：结合图1、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的高度L分别为0mm、28mm、49.4mm、98.8mm、148.1mm、197.5mm、246.9 mm、296.3mm、345.7mm、390mm、410mm、444.4mm、493.8mm、543.2mm、592.6mm、 641.9mm、693.1mm、740.7mm、790.1mm、839.5mm处所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B依次分别为：160mm、155.975mm、152.882mm、145.708mm、138.439mm、131.032 mm、123.516mm、115.91mm、108.209mm、100.395mm、97.2118mm、92.513mm、84.574 mm、76.611mm、68.823mm、61.495mm、54.796mm、48.885mm、43.994mm、40.739mm，所对应的弦长b依次分别为：165.432mm、162.53mm、160.38mm、155.626mm、151.117 mm、146.763mm、142.498mm、138.2mm、133.886mm、129.644mm、127.905mm、125.565 mm、121.785mm、118.303mm、115.296mm、112.809mm、110.672mm、108.858mm、105.514 mm、104.453mm，所对应的安装角βy依次分别为：75.3852°、73.755°、72.4741°、 69.4502°、66.3239°、63.1439°、59.9598°、56.8339°、53.7177°、50.5045°、49.1804°、 47.1786°、43.6552°、40.0428°、36.3422°、32.7376°、29.4103°、26.455°、23.9951°、 28.3403°，所对应的型线最大厚度T依次分别为：18.9801mm、18.4412mm、18.0122mm、 16.9208mm、15.9237mm、15.0132mm、14.171mm、13.4884mm、14.6725mm、20.6301mm、 20.054mm、13.613mm、11.2391mm、10.517mm、9.6827mm、8.9356mm、7.8554mm、 7.049mm、6.4774mm、6.1428mm，所对应的进口角α依次分别为：45.4451°、45.7813°、 46.522°、46.8847°、47.0022°、48.3971°、51.0547°、53.2077°、58.652°、72.8355°、 75.3182°、71.3769°、83.3201°、96.8427°、112.2128°、124.4025°、133.6886°、140.1239°、 146.7318°、152.0372°。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的叶根2的总高度K为39.37mm；凸台拉筋3的截面椭圆长轴f为20mm，短轴t为15mm；穿孔拉筋4的直径D为14.5mm。这种结构使叶片能牢固地装入轮缘，装配稳定、安全可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面A-A的截面高度为0.00mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为160mm、弦长b为165.432mm、进口角α为45.4451°、安装角βy为75.3852°、型线最大厚度 T为18.9801mm。其它组成及连接关系与具体实施方式二或四相同。
具体实施方式六：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面E-E的截面高度为197.5mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为131.0320mm、弦长b为146.763mm、进口角α为48.3971°、安装角βy为63.1439°、型线最大厚度T为15.0132mm。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面I-I的截面高度为390mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为100.3950mm、弦长b为129.644mm、进口角α为72.8355°、安装角βy为50.5045°、型线最大厚度T为20.6301mm。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面L-L的截面高度为543.2mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为76.6110mm、弦长b为118.303mm、进口角α为96.8427°、安装角βy为40.0428°、型线最大厚度T为10.5170mm。
具体实施方式九：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面O-O的截面高度为693.1mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为54.7960mm、弦长b为110.672mm、进口角α为133.6886°、安装角βy为29.4103°、型线最大厚度T为7.8554mm。
具体实施方式十：结合图2、图3、图5-图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1截面R-R的截面高度为839.5mm，该位置所对应的叶片工作部分1的轴向宽度B为40.7390mm、弦长b为104.453mm、进口角α为152.0372°、安装角βy为28.3403°、型线最大厚度T为6.1428mm。
各截面具体参数如下表：

Claims (10)

1.一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，它包括叶片工作部分(1)和叶根(2)；其特征在于：它还包括凸台拉筋(3)和穿孔拉筋(4)，叶片工作部分(1)、凸台拉筋(3)和叶根(2)由上至下模锻成一体，穿孔拉筋(4)位于叶片工作部分(1)的中部，采用半剖形式，叶片工作部分(1)的型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分(1)从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分(1)的高度(L)为835mm，叶片工作部分(1)的根部轴向宽度(V)为160mm，叶片工作部分(1)的根部直径为1700mm，叶片工作部分(1)的排汽面积6.65m2，叶根(2)为圆弧型枞树形叶根，叶根(2)的轴向宽度(W)为190mm。
2.根据权利要求1所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)的根部轴向宽度(V)至叶片工作部分(1)的顶部轴向宽度的变化范围为160mm-40.739mm，弦长(b)的变化范围为166.432mm-104.453mm，安装角(βy)的变化范围为75.39°-28.34°，型线最大厚度(T)的变化范围为18.98mm-6.14mm，进口角(α)的变化范围为45.45°-152.04°，出口角(θ)的变化范围为33.1°-23.1°。
3.根据权利要求2所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)的高度(L)分别为0mm、28mm、49.4mm、98.8mm、148.1mm、197.5mm、246.9mm、296.3mm、345.7mm、390mm、410mm、444.4mm、493.8mm、543.2mm、592.6mm、641.9mm、693.1mm、740.7mm、790.1mm、839.5mm处所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)依次分别为：160mm、155.975mm、152.882mm、145.708mm、138.439mm、131.032mm、123.516mm、115.91mm、108.209mm、100.395mm、97.2118mm、92.513mm、84.574mm、76.611mm、68.823mm、61.495mm、54.796mm、48.885mm、43.994mm、40.739mm，所对应的弦长(b)依次分别为：165.432mm、162.53mm、160.38mm、155.626mm、151.117mm、146.763mm、142.498mm、138.2mm、133.886mm、129.644mm、127.905mm、125.565mm、121.785mm、118.303mm、115.296mm、112.809mm、110.672mm、108.858mm、105.514mm、104.453mm，所对应的安装角(βy)依次分别为：75.3852°、73.755°、72.4741°、69.4502°、66.3239°、63.1439°、59.9598°、56.8339°、53.7177°、50.5045°、49.1804°、47.1786°、43.6552°、40.0428°、36.3422°、32.7376°、29.4103°、26.455°、23.9951°、28.3403°，所对应的型线最大厚度(T)依次分别为：18.9801mm、18.4412mm、18.0122mm、16.9208mm、15.9237mm、15.0132mm、14.171mm、13.4884mm、14.6725mm、20.6301mm、20.054mm、13.613mm、11.2391mm、10.517mm、9.6827mm、8.9356mm、7.8554mm、7.049mm、6.4774mm、6.1428mm，所对应的进口角(α)依次分别为：45.4451°、45.7813°、46.522°、46.8847°、47.0022°、48.3971°、51.0547°、53.2077°、58.652°、72.8355°、75.3182°、71.3769°、83.3201°、96.8427°、112.2128°、124.4025°、133.6886°、140.1239°、146.7318°、152.0372°。
4.根据权利要求3所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶根(2)的总高度(K)为39.37mm；凸台拉筋(3)的截面椭圆长轴(f)为20mm，短轴(t)为15mm；穿孔拉筋(4)的直径(D)为14.5mm。
5.根据权利要求2所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面A-A的截面高度为0.00mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为160mm、弦长(b)为165.432mm、进口角(α)为45.4451°、安装角(βy)为75.3852°、型线最大厚度(T)为18.9801mm。
6.根据权利要求5所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面E-E的截面高度为197.5mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为131.0320mm、弦长(b)为146.763mm、进口角(α)为48.3971°、安装角(βy)为63.1439°、型线最大厚度(T)为15.0132mm。
7.根据权利要求6所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面I-I的截面高度为390mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为100.3950mm、弦长(b)为129.644mm、进口角(α)为72.8355°、安装角(βy)为50.5045°、型线最大厚度(T)为20.6301mm。
8.根据权利要求7所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面L-L的截面高度为543.2mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为76.6110mm、弦长(b)为118.303mm、进口角(α)为96.8427°、安装角(βy)为40.0428°、型线最大厚度(T)为10.5170mm。
9.根据权利要求8所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面O-O的截面高度为693.1mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为54.7960mm、弦长(b)为110.672mm、进口角(α)为133.6886°、安装角(βy)为29.4103°、型线最大厚度(T)为7.8554mm。
10.根据权利要求9所述一种适用于低负荷工况运行的835mm末级动叶片，其特征在于：叶片工作部分(1)截面R-R的截面高度为839.5mm，该位置所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(B)为40.7390mm、弦长(b)为104.453mm、进口角(α)为152.0372°、安装角(βy)为28.3403°、型线最大厚度(T)为6.1428mm。
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