CN216691182U - 2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，包括叶身、叶根和用于使叶片形成整圈自锁的围带。叶身的型线为变截面扭曲型线；叶身的高度为500mm‑550mm，叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为130mm‑145mm，叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为60mm‑75mm；叶身的根部的叶型截面的弦长b为135mm‑150mm，叶身的顶部的叶型截面的弦长b为115mm‑130mm；从而提供了一种排气面积为2.5m2等级的工业汽轮机用3000rpm空冷末级动叶，且具有气动效率高、强度性能好、结构合理、装配方便等优点，可广泛应用于3000rpm空冷工业汽轮机。
Description
技术领域
本申请涉及工业汽轮机领域，尤其是涉及一种2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶。
背景技术
在工业发电领域，一般采用高速汽轮机(转速大于3000rpm)或者采用转速3000rpm的定转速的汽轮机，在使用时，高速汽轮机需要连接齿轮箱再与发电机组连接，而转速3000rpm的汽轮机则可通过直连的方式与发电机组连接。一般情况下高速汽轮机具有更高的效率，但当排汽面积在2.5m2～2.6m2时，高速汽轮机与定转速的汽轮机的效率差别就不那么明显，甚至定转速汽轮机的效率更优；因此需要一种排气面积2.5m2等级、3000rpm的工业汽轮机用空冷末级动叶。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够满足3000rpm空冷运行，并要求排气面积为2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶。
本实用新型提供了一种2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，包括依次相连的叶根、叶身和用于使叶片形成整圈自锁的围带，且所述叶身的型线为变截面扭曲型线；
所述叶身的高度为500mm-550mm；
所述叶身具有叶型截面，所述叶型截面的轴向宽度为B，且所述叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为130mm-145mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为60mm-75mm；
所述叶型截面的弦长为b，所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为135mm-150mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为115mm-130mm。
进一步地，所述叶身的高度为505mm；
所述叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为138.87mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为68.13mm；
所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为142.24mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为123.39mm。
进一步地，所述叶型截面的节距为T；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/b的变化规律为：0.36≤T/b≤0.83；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/B的变化规律为：0.37≤T/B≤1.51。
进一步地，所述叶型截面的最大厚度为D，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的最大厚度D的变化规律为19.56mm≤D≤6.61mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/D的变化规律为：2.59≤T/D≤15.57。
进一步地，所述叶型截面的面积为A；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/A的变化规律为：0.024≤T/A≤0.1863。
进一步地，所述叶型截面的安装角为BETA，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的安装角BETA的变化规律为：77.35°≤BETA≤33.18°。
进一步地，所述叶型截面的进口角为SITA1，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的进口角SITA1的变化规律为：53.4°≤SITA1≤123.9°；
所述叶型截面的出口角为SITA2，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的出口角SITA2的变化规律为：44.8°≤SITA2≤22.9°。
进一步地，所述叶型截面的叶型前缘半径为R0和叶型尾缘半径R1；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的R0的变化规律为：2.4mm≥R0≥1.49mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的R1的变化规律为：2.28mm≥R1≥0.92mm。
进一步地，所述叶根为枞树型斜叶根；
所述叶根的轴向宽度为150mm-170mm，所述叶根的高度为50mm-60mm；
优选地，所述叶根的轴向宽度为162mm，所述叶根的高度为54.98mm。
进一步地，所述围带的厚度为10mm-15mm，所述围带的轴向宽度为75mm-85mm；
优选地，所述围带的厚度S为12mm，所述围带的轴向宽度为79.83mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶包括叶身、叶根和围带，叶身具有预定的高度，且叶身的高度的两端分别为叶身的根部和叶身的顶部，叶根设置于叶身的根部，叶片通过叶根插接于叶轮的插槽内；围带设置于叶身的顶部，且围带能够使叶片形成整圈自锁。叶片为变截面扭叶片，叶身的型线为变截面扭曲型线；叶身的高度为500mm-550mm，叶身的叶型截面具有轴向宽度B，叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为130mm-145mm，叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为60mm-75mm；叶身的叶型截面具有弦长b，叶身的根部的叶型截面的弦长b为135mm-150mm，叶身的顶部的叶型截面的弦长b为115mm-130mm；从而提供了一种排气面积为2.5m2等级的工业汽轮机用3000rpm空冷末级动叶，且具有气动效率高、强度性能好、结构合理、装配方便等优点，可广泛应用于3000rpm空冷工业汽轮机。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的叶片第一视角下的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的叶片第二视角下的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的叶型截面积叠示意图；
图4为本实用新型实施例提供的叶型截面的尺寸示意图；
图5为图4中Ⅰ处放大图；
图6为图4中Ⅱ处放大图。
附图标记：
1-围带，2-叶身，3-叶根。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面参照图1至图6描述根据本申请一些实施例所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶。
本申请提供了一种2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶(以下简称叶片)，如图1和图2所示，叶片包括叶身2、叶根3和围带1，叶身2具有预定的高度，且叶身2的高度的两端分别为叶身2的根部和叶身2的顶部，叶根3设置于叶身2的根部，叶片通过叶根3插接于叶轮的插槽内；围带1设置于叶身2的顶部，且围带1能够使叶片形成整圈自锁。
叶片为变截面扭叶片，叶身2的型线为变截面扭曲型线，即叶身2的叶型截面沿叶身2的高度方向具体为从叶身2的根部至叶身2的顶部的方向具有逐渐减小的面积、宽度和厚度，且单调平滑过渡；同时叶身2沿自身的高度方向具有一定的扭转规律，使得叶身2相邻的两个叶型截面之间有相对的扭转；从而使叶身2能够兼顾叶片的静强度要求和良好的气动性能。
在该实施例中，叶身2的高度为500mm-550mm，优选地，叶身2的高度为505mm。
结合图4所示，叶身2的叶型截面具有轴向宽度B，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的轴向宽度B正逐渐减小；其中，叶身2的根部的叶型截面的轴向宽度B为130mm-145mm，叶身2的顶部的叶型截面的轴向宽度B为60mm-75mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的轴向宽度B为138.87mm，叶身2的顶部的叶型截面的轴向宽度B为68.13mm，即叶身2的叶型截面的轴向宽度B由叶身2的根部至叶身2的顶部的变化规律为：138.87mm≤B≤68.13mm。
优选地，叶身2叶型截面具有节距T，叶型截面的节距T与轴向宽度B的比值为T/B，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的T/B的变化规律为：0.37≤T/B≤1.51。
结合图4所示，叶身2的叶型截面具有弦长b，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的弦长b呈逐渐减小，其中叶身2的根部的叶型截面的弦长b为135mm-150mm，叶身2的顶部的叶型截面的弦长b为115mm-130mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的弦长b为142.24mm，叶身2的顶部的叶型截面的弦长b为123.39mm，即叶身2的叶型截面的弦长b由叶身2的根部至叶身2的顶部的变化规律为：142.24mm≤b≤123.39mm。
优选地，叶型截面的节距T与弦长b的比值为T/b，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的T/b的变化规律为：0.36≤T/b≤0.83。
结合图4所示，叶身2的叶型截面具有最大厚度D，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的最大厚度D呈逐渐减小；其中叶身2的根部的叶型截面的最大厚度D为18mm-25mm，叶身2的顶部的叶型截面的最大厚度D为6mm-7.5mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的最大厚度D为19.56mm，叶身2的顶部的叶型截面的最大厚度D为6.61mm，即叶身2的叶型截面的最大厚度D由叶身2的根部至叶身2的顶部的变化规律为：19.56mm≤D≤6.61mm。
优选地，叶型截面的节距T与最大厚度D的比值为T/D，且由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的T/D的变化规律为：2.59≤T/D≤15.57。
叶身2的叶型截面具有面积A，且叶型截面的节距T与面积A的比值为T/A，由叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面T/A的变化规律为：0.024≤T/A≤0.1863。
结合图4所示，优选地，叶身2的叶型截面的安装角为BETA，具体为叶型截面的弦长与轴向的夹角；从叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的安装角BETA的变化规律为：77.35°≤BETA≤33.18°。
结合图4至图6所示，叶身2的叶型截面具有进口角和出口角，进口角为SITA1，出口角为SITA2；从叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的进口角SITA1的变化规律为：53.4°≤SITA1≤123.9°；从叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的出口角SITA2的变化规律为：44.8°≤SITA2≤22.9°。
优选地，叶型的叶型截面具有叶型前缘半径和叶型尾缘半径，叶型前缘半径为R0，且从叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的叶型前缘半径R0的变化规律为：2.4mm≥R0≥1.49mm。
叶型尾缘半径为R1，且从叶身2的根部至叶身2的顶部的叶型截面的叶型尾缘半径R1的变化规律为：2.28mm≥R1≥0.92mm。
结合图3所示，下面给出叶身2的一较优实施例。
叶身2的高度分别为0mm、50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、540mm处所对应的叶型截面的截面积A、弦长b、轴向宽度B、安装角BETA、最大厚度D、进口角SITA1和出口角SITA2的数据如表1。
表1叶身2的叶型截面参数
在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，叶根3为枞树型斜叶根，叶根3的轴向宽度为150mm-170mm，叶根3的高度为50mm-60mm；进一步优选地，叶根3的轴向宽度为162mm，叶根3的高度为54.98mm。
优选地，叶片的根部直径为1050mm。
通过采用枞树型斜叶根，使叶片装配更方便，使叶片可在空冷条件下安全运行，具有广阔的市场应用前景。
叶身2上设置有用于使叶片形成整圈自锁的围带1，优选地，如图1所示，围带1的厚度为10mm-15mm，围带1的轴向宽度W为75mm-85mm；进一步优选地，围带1的厚度S为12mm，围带1的轴向宽度W为79.83mm。
在安装于叶轮上时，相连的两个叶片的围带1之间具有0-0.2mm的间隙，在工作转速下时，由于离心力的作用，叶身2将产生一定的反扭，使叶片间围带与围带相贴合，并产生正压力和摩擦力，从而增加了系统的阻尼；同时，叶片整圈自锁的结构，也在一定程度上提高了叶片的振动性能，降低了叶片所受的动应力。
综上，本申请所得的排气面积为2.5m2等级的工业汽轮机用3000rpm空冷末级动叶，叶身2采用三元流设计技术设计而成，使叶身2不仅兼顾了叶片静强度要求，同时沿叶身2各热力参数分布规律合理，以使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，低压级组叶型的气动效率在大多数场合超过92％，最大流量在220t/h，同时具有良好的变工况性能。配合能够实现叶片整圈自锁的围带1，以增加系统的阻尼，以及采用枞树型斜叶根，使叶片装配方便，可在空冷条件下安装运行，从而使叶片具有更广阔的市场应用前景。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，包括依次相连的叶根、叶身和用于使叶片形成整圈自锁的围带，且所述叶身的型线为变截面扭曲型线；
其特征在于，所述叶身的高度为500mm-550mm；
所述叶身具有叶型截面，所述叶型截面的轴向宽度为B，且所述叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为130mm-145mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为60mm-75mm；
所述叶型截面的弦长为b，所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为135mm-150mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为115mm-130mm。
2.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶身的高度为505mm；
所述叶身的根部的叶型截面的轴向宽度B为138.87mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为68.13mm；
所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为142.24mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为123.39mm。
3.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的节距为T；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/b的变化规律为：0.36≤T/b≤0.83；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/B的变化规律为：0.37≤T/B≤1.51。
4.根据权利要求3所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的最大厚度为D，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的最大厚度D的变化规律为19.56mm≤D≤6.61mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/D的变化规律为：2.59≤T/D≤15.57。
5.根据权利要求2所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的面积为A；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的T/A的变化规律为：0.024≤T/A≤0.1863。
6.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的安装角为BETA，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的安装角BETA的变化规律为：77.35°≤BETA≤33.18°。
7.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的进口角为SITA1，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的进口角SITA1的变化规律为：53.4°≤SITA1≤123.9°；
所述叶型截面的出口角为SITA2，从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的出口角SITA2的变化规律为：44.8°≤SITA2≤22.9°。
8.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的叶型前缘半径为R0和叶型尾缘半径R1；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的R0的变化规律为：2.4mm≥R0≥1.49mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的R1的变化规律为：2.28mm≥R1≥0.92mm。
9.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶根为枞树型斜叶根；
所述叶根的轴向宽度为150mm-170mm，所述叶根的高度为50mm-60mm。
10.根据权利要求9所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述叶根的轴向宽度为162mm，所述叶根的高度为54.98mm。
11.根据权利要求1所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述围带的厚度为10mm-15mm，所述围带的轴向宽度为75mm-85mm。
12.根据权利要求11所述的2.5m2等级的工业汽轮机用空冷末级动叶，其特征在于，所述围带的厚度S为12mm，所述围带的轴向宽度为79.83mm。
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