CN210152730U - 一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃气轮机叶片技术领域，涉及一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，是针对现有第一级动叶片由于叶型不够光顺、效率低下等问题所提出的，其包括由上至下制成的叶片工作部分、中间体和叶根，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面面积由中间体至叶片工作部分的顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根靠近中间体的叶根截面O‑O为基准，由截面O‑O向上依次定义为截面A‑A、B‑B、C‑C、D‑D、E‑E、F‑F和G‑G，通过对叶片各截面高度、轴向宽度、弦长、进气角、型线最大厚度及出气边厚度尺寸结构的调整，优化了之前叶片的压力分布，使叶片在安全性和高效性上有了更大提高。
Description
技术领域：
本实用新型属于燃气轮机叶片技术领域，具体涉及一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片。
背景技术：
燃气轮机具有质量轻、体积小，消耗水、电和润滑油量少，启动速度快，控制方便、易磨损件少，运行可靠和维修方便等优点，目前已被广泛应用在舰艇、发电机组等多个领域。动叶片是燃气轮机涡轮的关键部件，而目前所知的燃气轮机动力涡轮用第一级动叶片由于叶型不够光顺、设计老旧、效率低下，无法达到现在对动力涡轮日益增加的要求，效率低，使用寿命短，已严重影响了动力涡轮乃至燃气轮机的安全运行。
实用新型内容：
本实用新型为克服上述缺陷，提供了一种燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，该动力叶片可以以解决目前中等功率燃气轮机中动力涡轮第一级动叶片效率低下、型线不够光顺、使用寿命短、影响燃气轮机安全运行的问题。
本实用新型采用的技术方案在于：一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，包括：包括叶片工作部分、中间体和叶根，所述叶片工作部分、中间体和叶根由上到下制成一体，所述叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面积由根部至顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根靠近中间体的截面O-O为基准，由截面O-O向上依次定义为截面A-A、截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，且截面A-A至截面G-G的截面高度H的变化范围在36～166mm之间，与之对应的轴向宽度B的变化范围在56.5754～70.0646mm之间，弦长b的变化范围在71.8269～80.7494mm之间，进气角α的变化范围在30.8653°～68.1266°之间，型线最大厚度Dmax的变化范围在16.2218～24.1014mm之间，出气边厚度DE的变化范围在1.2775～2.2194mm之间。
优选地，所述截面A-A位于中间体上，截面A-A的截面高度为36mm，该位置所对应的轴向宽度B1为70.0646mm、弦长b1为72.8352mm、进气角α1为30.8653°、型线最大厚度Dmax1为24.1041mm、出气边厚度DE1为2.2194mm。
优选地，所述截面B-B位于叶片工作部分上，截面B-B的截面高度为66mm，该位置所对应的轴向宽度B2为67.0456mm、弦长b2为75.5115mm、进气角α2为38.5261°、型线最大厚度Dmax2为21.9672mm、出气边厚度DE2为1.4438mm。
优选地，所述截面C-C位于叶片工作部分上，截面C-C的截面高度为86mm，该位置所对应的轴向宽度B3为65.1133mm、弦长b3为76.1975mm、进气角α3为43.7689°、型线最大厚度Dmax3为20.9749mm、出气边厚度DE3为1.2775mm。
优选地，所述截面D-D位于叶片工作部分上，截面D-D的截面高度为106mm，该位置所对应的轴向宽度B4为63.0362mm、弦长b4为71.8269mm、进气角α4为47.2492°、型线最大厚度Dmax4为19.8896mm、出气边厚度DE4为1.3003mm。
优选地，所述截面E-E位于叶片工作部分上，截面E-E的截面高度为126mm，该位置所对应的轴向宽度B5为60.7647mm、弦长b5为77.9344mm、进气角α5为53.9408°、型线最大厚度Dmax5为18.8560mm、出气边厚度DE5为1.3000mm。
优选地，所述截面F-F位于叶片工作部分上，截面F-F的截面高度为146mm，该位置所对应的轴向宽度B6为58.5097mm、弦长b6为74.5401mm、进气角α6为60.5534°、型线最大厚度Dmax6为17.6734mm、出气边厚度DE6为1.3125mm。
优选地，所述截面G-G位于叶片工作部分上，截面G-G的截面高度为166mm，该位置所对应的轴向宽度B7为56.5745mm、弦长b7为80.7494mm、进气角α7为68.1266°、型线最大厚度Dmax7为16.2218mm、出气边厚度DE7为1.3048mm。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型是在以一维、二维、全三维气动、热力分析计算该第一级动叶片的全三维设计，拥有计算精度高的特点达到了安全性与高效性的有机结合。
2、本实用新型通过对叶片型线进行优化改进，使叶片的气动性有了较大提升，进一步降低了叶型的局部马赫数，使马赫数不超过1，并且有效控制了叶片的横向二次流与径向二次流大小，使损失降低了1.38％，避免在叶根处和承载面出现应力峰值，并且在保证了叶型的最佳光顺度和喉部宽度的前提下，优化了之前叶片的压力分布，使叶片在安全性上有了更大的提高，令其寿命提升了2％。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为叶片参数B、b、DE、Dmax的示意图；
图3为叶片型线部分各截面断层叠合示意图；
图4为叶片出气边厚度的示意图；
图5为叶片进气角的示意图；
其中：1叶片工作部分、2中间体、3叶根。
具体实施方式：
如图1至图5所示，本实用新型为一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，包括：叶片工作部分1、中间体2和叶根3，所述叶片工作部分1、中间体2和叶根3由上到下制成一体，所述叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面积由根部至顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根3靠近中间体2的截面O-O为基准，由截面O-O向上依次定义为截面A-A、截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，且截面A-A至截面G-G的截面高度H(所述截面高度是指从截面O-O到某一截面的高度)的变化范围在36～166mm之间，与之对应的轴向宽度B的变化范围在56.5754～70.0646mm之间，弦长b的变化范围在71.8269～80.7494mm之间，进气角α的变化范围在30.8653°～68.1266°之间，型线最大厚度Dmax的变化范围在16.2218～24.1014mm之间，出气边厚度DE的变化范围在1.2775～2.2194mm之间。这样设计能保证转子的最佳受力状态，进一步降低了叶型的局部马赫数，有效控制了了叶片的横向二次流与径向二次流大小，避免在叶根处和承载面出现应力峰值，并且在保证了叶型的最佳光顺度和喉部宽度的前提下，使马赫数降低，增加了叶片的安全性，减小了叶型的激波损失，优化了原有叶片的压力分布，使叶片在安全性和高效性上有了更大的提高。
进一步地,所述截面A-A位于中间体2上，截面A-A的截面高度为36mm，该位置所对应的轴向宽度B1为70.0646mm、弦长b1为72.8352mm、进气角α1为30.8653°、型线最大厚度Dmax1为24.1041mm、出气边厚度DE1为2.2194mm。
进一步地,所述截面B-B位于叶片工作部分1上，截面B-B的截面高度为66mm，该位置所对应的轴向宽度B2为67.0456mm、弦长b2为75.5115mm、进气角α2为38.5261°、型线最大厚度Dmax2为21.9672mm、出气边厚度DE2为1.4438mm。
进一步地,所述截面C-C位于叶片工作部分1上，截面C-C的截面高度为86mm，该位置所对应的轴向宽度B3为65.1133mm、弦长b3为76.1975mm、进气角α3为43.7689°、型线最大厚度Dmax3为20.9749mm、出气边厚度DE3为1.2775mm。
进一步地,所述截面D-D位于叶片工作部分1上，截面D-D的截面高度为106mm，该位置所对应的轴向宽度B4为63.0362mm、弦长b4为71.8269mm、进气角α4为47.2492°、型线最大厚度Dmax4为19.8896mm、出气边厚度DE4为1.3003mm。
进一步地,所述截面E-E位于叶片工作部分1上，截面E-E的截面高度为126mm，该位置所对应的轴向宽度B5为60.7647mm、弦长b5为77.9344mm、进气角α5为53.9408°、型线最大厚度Dmax5为18.8560mm、出气边厚度DE5为1.3000mm。
进一步地,所述截面F-F位于叶片工作部分1上，截面F-F的截面高度为146mm，该位置所对应的轴向宽度B6为58.5097mm、弦长b6为74.5401mm、进气角α6为60.5534°、型线最大厚度Dmax6为17.6734mm、出气边厚度DE6为1.3125mm。
进一步地,所述截面G-G位于叶片工作部分1上，截面G-G的截面高度为166mm，该位置所对应的轴向宽度B7为56.5745mm、弦长b7为80.7494mm、进气角α7为68.1266°、型线最大厚度Dmax7为16.2218mm、出气边厚度DE7为1.3048mm。
在叶型造型时，对第一级动叶片采用上述结构参数要求，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片更容易装配。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于，包括：包括叶片工作部分(1)、中间体(2)和叶根(3)，所述叶片工作部分(1)、中间体(2)和叶根(3)由上到下制成一体，所述叶片工作部分(1)的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面积由根部至顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根(3)靠近中间体(2)的截面O-O为基准，由截面O-O向上依次定义为截面A-A、截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，且截面A-A至截面G-G的截面高度H的变化范围在36～166mm之间，与之对应的轴向宽度B的变化范围在56.5754～70.0646mm之间，弦长b的变化范围在71.8269～80.7494mm之间，进气角α的变化范围在30.8653°～68.1266°之间，型线最大厚度Dmax的变化范围在16.2218～24.1014mm之间，出气边厚度DE的变化范围在1.2775～2.2194mm之间。
2.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面A-A位于中间体(2)上，截面A-A的截面高度为36mm，该位置所对应的轴向宽度B1为70.0646mm、弦长b1为72.8352mm、进气角α1为30.8653°、型线最大厚度Dmax1为24.1041mm、出气边厚度DE1为2.2194mm。
3.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面B-B位于叶片工作部分(1)上，截面B-B的截面高度为66mm，该位置所对应的轴向宽度B2为67.0456mm、弦长b2为75.5115mm、进气角α2为38.5261°、型线最大厚度Dmax2为21.9672mm、出气边厚度DE2为1.4438mm。
4.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面C-C位于叶片工作部分(1)上，截面C-C的截面高度为86mm，该位置所对应的轴向宽度B3为65.1133mm、弦长b3为76.1975mm、进气角α3为43.7689°、型线最大厚度Dmax3为20.9749mm、出气边厚度DE3为1.2775mm。
5.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面D-D位于叶片工作部分(1)上，截面D-D的截面高度为106mm，该位置所对应的轴向宽度B4为63.0362mm、弦长b4为71.8269mm、进气角α4为47.2492°、型线最大厚度Dmax4为19.8896mm、出气边厚度DE4为1.3003mm。
6.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面E-E位于叶片工作部分(1)上，截面E-E的截面高度为126mm，该位置所对应的轴向宽度B5为60.7647mm、弦长b5为77.9344mm、进气角α5为53.9408°、型线最大厚度Dmax5为18.8560mm、出气边厚度DE5为1.3000mm。
7.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面F-F位于叶片工作部分(1)上，截面F-F的截面高度为146mm，该位置所对应的轴向宽度B6为58.5097mm、弦长b6为74.5401mm、进气角α6为60.5534°、型线最大厚度Dmax6为17.6734mm、出气边厚度DE6为1.3125mm。
8.如权利要求1所述的一种中型燃气轮机用动力涡轮的第一级动叶片，其特征在于：所述截面G-G位于叶片工作部分(1)上，截面G-G的截面高度为166mm，该位置所对应的轴向宽度B7为56.5745mm、弦长b7为80.7494mm、进气角α7为68.1266°、型线最大厚度Dmax7为16.2218mm、出气边厚度DE7为1.3048mm。
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