CN113027536A - 一种用于工业汽轮机的调节级动叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于工业汽轮机的调节级动叶片，包括由上往下依次设置的自带冠围带、动叶片组以及倒T型叶根，所述动叶片组包括至少两个并行排列的动叶片。本申请提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片通过动叶片成组，能够在满足气动、轴向和径向尺寸的前提下，降低动叶片所受到的拉应力，以此提高叶片对恶劣工况的适应能力，从而保证机组在更恶劣的工况下安全运行。

Description

一种用于工业汽轮机的调节级动叶片
技术领域
本发明涉及工业汽轮机技术领域，尤其涉及一种用于工业汽轮机的调节级动叶片。
背景技术
工业汽轮机是功能转换的重要设备，具有结构复杂、设计制造难度高的特点，属于高端装备制造业，其广泛应用于石油、化工、冶金、能源、核电、舰船等各个领域。
在工业汽轮机中，采用喷嘴配汽后的第一级动叶片称为调节级动叶片。调节级动叶片的工作状态一般为高温高压，而且无论在设计工况还是在非设计工况下都存在部分进汽，因此，调节级动叶将受到更为复杂的激振力作用，并引起较大的振动应力。由此，调节级动叶的强度设计条件相对一般压力级叶片来说更加恶劣，设计要求更高。
现有调节级动叶片能够满足一般工况需要，但是当设计要求工况变恶劣，对叶片强度要求变高时，就需要对叶片进行加宽并重新设计。叶片的加宽设计容易导致调节级占用通流部分轴向尺寸过大，导致汽轮机整机尺寸变大，进而导致成本较高。
发明内容
本发明提供一种用于工业汽轮机的调节级动叶片，以解决现有调节级动叶片在工况较恶劣时尺寸较大的问题。
本发明提供一种用于工业汽轮机的调节级动叶片，包括由上往下依次设置的自带冠围带、动叶片组以及倒T型叶根，所述动叶片组包括至少两个并行排列的动叶片。
优选地，所述动叶片组包括两个并行排列的动叶片。
优选地，两个所述动叶片的朝向、形状、尺寸均相同。
优选地，所述自带冠围带包括自带冠围带本体以及设在所述自带冠围带本体一侧的衬托。
优选地，所述动叶片组还包括异型平台，所述异型平台相对的两侧面分别设置所述动叶片和所述倒T型叶根。
优选地，所述倒T型叶根包括叶根底部以及设置在所述叶根底部上的叶根颈部，所述叶根颈部上设置所述动叶片组。
优选地，所述自带冠围带、所述动叶片组以及所述倒T型叶根一体成型。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种用于工业汽轮机的调节级动叶片，包括由上往下依次设置的自带冠围带、动叶片组以及倒T型叶根，所述动叶片组包括至少两个并行排列的动叶片。本申请提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片通过动叶片成组，能够在满足气动、轴向和径向尺寸的前提下，降低动叶片所受到的拉应力，以此提高叶片对恶劣工况的适应能力，从而保证机组在更恶劣的工况下安全运行。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片的主视图；
图3为本发明实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片的左视图；
图4为本发明实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片的俯视图；
图5为本发明实施例提供的图2中A-A剖视图；
符号表示：
1-自带冠围带，2-动叶片组，3-倒T型叶根；
101-自带冠围带本体，102-衬托；201-动叶片，202-异型平台；301-叶根底部，302-叶根颈部。
具体实施方式
请参考附图1-4，其中，附图1-4分别示出了本申请实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片的立体结构示意图、主视图、左视图和俯视图。由附图1-4可见，本申请实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片包括由上往下依次设置的自带冠围带1、动叶片组2以及倒T型叶根3，其中，动叶片组2包括至少两个并行排列的动叶片201。
具体的，自带冠围带1包括自带冠围带本体101以及设在自带冠围带本体101一侧的衬托102。本申请实施例中的自带冠围带本体101为规则的长方形结构，衬托102为不规则形状。自带冠围带1设置在动叶片组2的上方，且衬托102能够完全包裹住动叶片组2，由此，在安装时能够防止产生碰磨，同时还能够在机组运行时减少集中应力。
动叶片组2为本申请实施例中的重要部件，其包括至少两个并行排列的动叶片201，该动叶片201较为优选为调节级用冲动式叶型。进一步，本申请实施例中的动叶片组2包括两个并行排列的动叶片201，且两个动叶片201的朝向、形状、尺寸均相同。当然，动叶片组2还可以为3个、4个或更多的动叶片201，这需要根据具体工业汽轮机的使用要求、使用叶型以及叶片安装设计等确定。
另外，动叶片组2还包括异型平台202，该异型平台202相对的两侧面分别设置动叶片201和倒T型叶根3。即异型平台202是动叶片201的突出部分，该突出部分能够完全包裹住动叶片组2，进而在安装时能够防止产生碰磨，同时还能够在机组运行时减小集中应力。同样的，异型平台202的尺寸也需要根据具体工业汽轮机的使用要求、使用叶型以及叶片安装设计等确定。
倒T型叶根3包括叶根底部301以及设置在叶根底部301上的叶根颈部302，叶根颈部302上设置动叶片组2。进一步，为提高本申请实施例提供的调节级动叶片的结构强度以及使用寿命，自带冠围带1、动叶片组2以及倒T型叶根3一体成型。
当本申请实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片安装在转子上时，调节级动叶片能够随转子一起高速旋转。此时，整个调节级动叶片只有倒T型叶根3起到支撑固定作用，其中，叶根颈部302受到拉应力，该拉应力是强度考核中最难满足应力许可的结构。
以动叶片组2包括两个并行排列的动叶片201为例，计算本申请实施例提供的调节级动叶片与现有叶片的叶根颈部302所受到拉应力。具体的，
现有叶片的叶根颈部302拉应力
Figure BDA0003034695940000021
其中，M1是颈部受到的合成拉力，即蒸汽弯应力和叶片离心力的合成应力，W1是叶根颈部截面的截面系数，
Figure BDA0003034695940000031
t1是叶片颈部节距，b1是叶片颈部宽度，如附图5所示。
当工况和叶型不变时，本申请实施例中的动叶片组2受到的合成力：M2＝M1×2，叶片颈部宽度：b2＝b1，叶片颈部节距：t2＝t1×2，叶根颈部截面的截面系数：
Figure BDA0003034695940000032
由此，动叶片组2的叶根颈部拉应力：
Figure BDA0003034695940000033
由上述计算可见，将动叶片201成组后，在工况和叶型不变的情况下，叶根颈部302所受到的拉应力降低了一半，使叶片可以在更恶劣的工况下运行。
本申请实施例提供的用于工业汽轮机的调节级动叶片通过动叶片201成组，能够在满足气动、轴向和径向尺寸的前提下，降低动叶片201所受到的拉应力，以此提高叶片对恶劣工况的适应能力，从而保证机组在更恶劣的工况下安全运行。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，包括由上往下依次设置的自带冠围带(1)、动叶片组(2)以及倒T型叶根(3)，所述动叶片组(2)包括至少两个并行排列的动叶片(201)。
2.根据权利要求1所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，所述动叶片组(2)包括两个并行排列的动叶片(201)。
3.根据权利要求2所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，两个所述动叶片(201)的朝向、形状、尺寸均相同。
4.根据权利要求1所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，所述自带冠围带(1)包括自带冠围带本体(101)以及设在所述自带冠围带本体(101)一侧的衬托(102)。
5.根据权利要求1所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，所述动叶片组(2)还包括异型平台(202)，所述异型平台(202)相对的两侧面分别设置所述动叶片(201)和所述倒T型叶根(3)。
6.根据权利要求1所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，所述倒T型叶根(3)包括叶根底部(301)以及设置在所述叶根底部(301)上的叶根颈部(302)，所述叶根颈部(302)上设置所述动叶片组(2)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于工业汽轮机的调节级动叶片，其特征在于，所述自带冠围带(1)、所述动叶片组(2)以及所述倒T型叶根(3)一体成型。
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