CN201934146U - 高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，它包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，其主要由叶身和叶根组成，并通过叶根安装在转子外圆的叶轮槽中，所述叶身上设有拉筋孔凸台结构，所述拉筋孔凸台结构主要由凸台和拉筋孔组成，所述凸台位于叶身前后两侧，所述拉筋孔位于凸台内；还包括双锥棒，所述双锥棒的两端分别设置在相邻两个动叶片的拉筋孔内使相邻两个动叶片形成松拉筋连接。本实用新型所得的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片具有良好的变工况性能和强度性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽轮机叶片，尤其是一种高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片。
背景技术
对于驱动合成气压缩机用汽轮机进汽参数有三档：
①进汽压力为89bar或121bar左右，进汽温度在510℃～535℃之间；
②进汽压力为89bar或121bar左右，进汽温度在480～490℃之间；
③进汽压力为39bar或45bar左右，进汽温度在400℃～450℃之间。
这三档汽轮机和压缩机均采用直联，转速范围为9012转/分～11911转/分功率范围为6695kW～25000kW之间，冷凝流量在51.0t/h的范围内，如果想要达到这样的设计要求，必须要配套合适低压级扭叶片组，而末级长叶片则是整个低压叶片级组设计的最关键技术之一。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种具有良好的变工况性能和强度性能的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片。
本实用新型所设计的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，它包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，其主要由叶身和叶根组成，并通过叶根安装在转子外圆的叶轮槽中，所述叶身上设有拉筋孔凸台结构，所述拉筋孔凸台结构主要由凸台和拉筋孔组成，所述凸台位于叶身前后两侧，所述拉筋孔位于凸台内；还包括双锥棒，所述双锥棒的两端分别设置在相邻两个动叶片的拉筋孔内使相邻两个动叶片形成松拉筋连接。
作为优选，所述的动叶片顶部为斜切面；所述叶身的宽度、厚度及横截面积由根部到顶部逐渐减小且平滑过渡；在叶身的出汽边背弧处设有淬硬段；所述叶根为四叉形叶根，所述拉筋孔凸台结构位于叶身中上部。
作为优选，所述叶根轴向宽度为75.2mm；所述拉筋孔直径7.6mm，且距叶身底部108.2mm，所述斜切面与水平线呈26°角。
作为优选，所述动叶片叶身横截面积为528.134mm2～105.04mm2；叶身的轴向宽度为62.15mm～21.34mm；弦长为63.30mm～56.27mm；安装角为78.72°～24.16°，最大厚度为9.39mm～2.38mm，出汽边厚度为1.1mm～0.44mm。
作为优选，所述叶身高度为192.33mm；在叶身上高度为48.09mm、96.17mm、144.24mm三处的横截面积依次为304.66mm2、193.80mm2、135.38mm2，弦长依次为：58.46mm、56.56mm、56.41mm，安装角依次为：65.16°、49.13°、33.39°，最大厚度依次为：6.36mm、4.42mm、3.14mm，出汽边厚度依次为：0.48mm、0.45mm、0.44mm。
本实用新型所得的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，叶身中上部具有凸台和拉筋孔，叶片间采用双锥棒松拉筋结构，在离心力的作用下，这样的结构设计具有很好的阻尼特性，使该叶片具有良好的强度和振动性能；这样，静态时叶片为单片结构，双锥棒不与拉筋孔上部贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，双锥棒将与拉筋孔上部贴合，并产生较大的正压力，在离心力的作用下，这种结构一方面使双锥棒与拉筋孔之间产生摩擦力，增加了系统的阻尼；另一方面，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能，因而具有良好的变工况性能和强度性能。
本实用新型所得的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其子午面结构尺寸很好地满足了S2流面的气动设计要求，叶片顶部沿26度角方向切去，使得顶部气流流动情况良好，叶身的部分扭曲满足各叶片截面速度三角形的要求，叶片为扭叶片，动叶片各出汽角沿叶高逐渐变小，叶身部分在兼顾强度的同时满足了气动设计的要求，经计算流体动力学软件验证，具有良好的变工况运行性能；叶根采用大刚性的叉形叶根设计，连接牢固、装配方便，具有较广的市场应用前景。
本实用新型所得的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，末级通流面积0.358m2，可以在0.05～0.25背压下运行，最高转速可达到11880rpm，最大质量流量可达到22.5kg/s，可以满足合成气压缩机用汽轮机对末级叶片的要求。
附图说明
图1是实施例1动叶片的结构示意图；
图2是实施例1动叶片侧视图；
图3是实施例1动叶片俯视图；
图4是实施例1动叶片型线示意图；
图5是实施例1动叶片凸台拉筋结构剖视图；
图6是实施例1相邻两只叶片用双锥棒连接的示意图；
图中：叶身1，叶根2，拉筋孔凸台结构3、双锥棒4、凸台5、拉筋孔6、斜切面7。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。
实施例1：
如图1、2、3所示，本实施例所描述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，它包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，其主要由叶身1和叶根2组成，并通过叶根2安装在转子外圆的叶轮槽中，所述叶身1上设有拉筋孔凸台结构3，所述拉筋孔凸台结构3主要由凸台5和拉筋孔6组成，所述凸台5位于叶身1前后两侧，所述拉筋孔6位于凸台5内；如图5、6所示，还包括双锥棒4，所述双锥棒4的两端分别设置在相邻两个动叶片的拉筋孔6内使相邻两个动叶片形成松拉筋连接。所述的动叶片顶部为斜切面7；所述叶身1的宽度、厚度及横截面积由根部到顶部逐渐减小且平滑过渡；在叶身1的出汽边背弧处设有淬硬段；所述叶根2为四叉形叶根2，所述拉筋孔凸台结构3位于叶身1中上部。
其中，所述叶根2轴向宽度为75.2mm；所述拉筋孔6直径7.6mm，且距叶身1底部108.2mm，所述斜切面7与水平线呈26°角，所述动叶片叶身1横截面积为528.134mm2～105.04mm2；叶身1的轴向宽度为62.15mm～21.34mm；弦长为63.30mm～56.27mm；安装角为78.72°～24.16°，最大厚度为9.39mm～2.38mm，出汽边厚度为1.1mm～0.44mm。所述叶身1高度为192.33mm；在叶身1上高度为48.09mm、96.17mm、144.24mm三处的横截面积依次为304.66mm2、193.80mm2、135.38mm2，弦长依次为：58.46mm、56.56mm、56.41mm，安装角依次为：65.16°、49.13°、33.39°，最大厚度依次为：6.36mm、4.42mm、3.14mm，出汽边厚度依次为：0.48mm、0.45mm、0.44mm。
叶身1部分各截面基本参数如下表
本实施例所描述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，叶身1中上部具有凸台5和拉筋孔6，叶片间采用双锥棒4松拉筋结构，在离心力的作用下，这样的结构设计具有很好的阻尼特性，使该叶片具有良好的强度和振动性能；这样，静态时叶片为单片结构，双锥棒4不与拉筋孔6上部贴合，在工作转速下，由于离心力的作用，双锥棒4将与拉筋孔6上部贴合，并产生较大的正压力，在离心力的作用下，这种结构一方面使双锥棒4与拉筋孔6之间产生摩擦力，增加了系统的阻尼；另一方面，使叶片整圈成组，提高叶片的振动性能，因而具有良好的变工况性能和强度性能。
本实施例所描述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其子午面结构尺寸很好地满足了S2流面的气动设计要求，叶片顶部沿26度角方向切去，使得顶部气流流动情况良好，叶身1的部分扭曲满足各叶片截面速度三角形的要求，叶片为扭叶片，动叶片各出汽角沿叶高逐渐变小，叶身1部分在兼顾强度的同时满足了气动设计的要求，经计算流体动力学软件验证，具有良好的变工况运行性能；叶根2采用大刚性的叉形叶根2设计，连接牢固、装配方便，具有较广的市场应用前景。
本实施例所描述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，末级通流面积0.358m2，可以在0.05～0.25背压下运行，最高转速可达到11880rpm，最大质量流量可达到22.5kg/s，可以满足合成气压缩机用汽轮机对末级叶片的要求。
需要说明的是，本专利的保护范围不限于上述实施例，在上述技术的启示下，本领域普通技术人员无论作何种常规变动，应当都落入本专利的保护范围。
Claims (5)
1.一种高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，它包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，其主要由叶身和叶根组成，并通过叶根安装在转子外圆的叶轮槽中，其特征是所述叶身上设有拉筋孔凸台结构，所述拉筋孔凸台结构主要由凸台和拉筋孔组成，所述凸台位于叶身前后两侧，所述拉筋孔位于凸台内；还包括双锥棒，所述双锥棒的两端分别设置在相邻两个动叶片的拉筋孔内使相邻两个动叶片形成松拉筋连接。
2.根据权利要求1所述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其特征是所述的动叶片顶部为斜切面；所述叶身的宽度、厚度及横截面积由根部到顶部逐渐减小且平滑过渡；在叶身的出汽边背弧处设有淬硬段；所述叶根为四叉形叶根，所述拉筋孔凸台结构位于叶身中上部。
3.根据权利要求2所述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其特征是所述叶根轴向宽度为75.2mm；所述拉筋孔直径7.6mm，且距叶身底部108.2mm，所述斜切面与水平线呈26°角。
4.根据权利要求1或2或3所述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其特征是所述动叶片叶身横截面积为528.134mm2～105.04mm2；叶身的轴向宽度为62.15mm～21.34mm；弦长为63.30mm～56.27mm；安装角为78.72°～24.16°，最大厚度为9.39mm～2.38mm，出汽边厚度为1.1mm～0.44mm。
5.根据权利要求4所述的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片，其特征是所述叶身高度为192.33mm；在叶身上高度为48.09mm、96.17mm、144.24mm三处的横截面积依次为304.66mm2、193.80mm2、135.38mm2，弦长依次为：58.46mm、56.56mm、56.41mm，安装角依次为：65.16°、49.13°、33.39°，最大厚度依次为：6.36mm、4.42mm、3.14mm，出汽边厚度依次为：0.48mm、0.45mm、0.44mm。
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