CN216741633U - 3.6m2等级的水冷低压末级动叶 - Google Patents
3.6m2等级的水冷低压末级动叶 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供了一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶，包括叶身、叶根、围带和凸台，凸台和围带用于使叶片形成整圈自锁；叶身的型线为变截面扭曲型线；叶身的高度为600mm‑700mm，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165mm‑180mm，叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为75mm‑90mm；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170mm‑190mm，叶身的顶部的叶型截面的弦长b为150mm‑165mm；从而提供了一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶，可满足3000rpm水冷运行，且具有气动效率高、强度性能好、结构合理、装配方便等优点。
Description
技术领域
本申请涉及工业汽轮机领域，尤其是涉及一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶。
背景技术
工业发电领域，当需要排汽面积在2.6m2以上的末叶时，3000rpm汽轮机的效率较高速系列优。以往的工业汽轮机低压扭叶叶片粗壮、排缸外型较大成本较高、相对焓降不高(速比大)；同时当所需排汽面积较大时,反动式工业汽轮机的推力很难降到理想水平。
为综合解决以上问题，需要设计出低根径、大排汽面积、小径高比，最优效率点在马赫数为0.4～0.6的发电用低压扭叶。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可满足3000rpm水冷运行的3.6m2等级的水冷低压末级动叶。
本实用新型提供了一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶，包括叶身、叶根和用于使叶片形成整圈自锁的围带和凸台，且所述叶身的型线为变截面扭曲型线；
所述叶身的高度为600mm-700mm；
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165mm-180mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为75mm-90mm；
所述叶型截面的弦长为b，且所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为170mm-190mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为150mm-165mm。
进一步地，所述叶身的高度为648mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的轴向宽度B的变化规律为172.5mm≤B≤83.1mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的弦长b的变化规律为181.8mm≤b≤158mm。
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：0.30≤T/b≤0.75；
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：0.32≤T/B≤1.43。
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：20.4mm≤D≤13.1mm；
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：2.70≤T/D≤9.05。
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：0.0202≤T/A≤0.0975。
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：73.8°≤BETA≤32.2°。
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：62.3°≤SITA1≤137.4°；
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：32.7°≤SITA2≤21.4°。
进一步地，所述叶型截面的前缘半径为R0和尾缘半径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：2.3mm≥R0≥1.5mm；
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：1.7mm≥R1≥0.8mm。
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190mm-210mm，所述叶根的高度为50mm-60mm；
优选地，所述叶根的轴向宽度为207mm，所述叶根的高度为54.98mm。
进一步地，所述围带的厚度为10mm-20mm，所述围带的轴向宽度W为85mm-100mm；
优选地，所述围带的厚度为15mm，所述围带的轴向宽度W为92.6mm。
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3.6m2等级的水冷低压末级动叶包括叶身、叶根、围带和凸台，凸台设置于围带的中上部，凸台和围带用于使叶片形成整圈自锁；叶身的型线为变截面扭曲型线；叶身的高度为600mm-700mm，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165mm-180mm，叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为75mm-90mm；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170mm-190mm，叶身的顶部的叶型截面的弦长b为150mm-165mm；从而提供了一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶，可满足3000rpm水冷运行，且具有气动效率高、强度性能好、结构合理、装配方便等优点。
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，4-凸台。
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3.6m2等级的水冷低压末级动叶。
本申请提供了一种3.6m2等级的水冷低压末级动叶(以下简称叶片)，如图1和图2所示，叶片包括叶身2、叶根3、围带1和凸台4，叶身2具有预定的高度，叶身2的高度方向的一端为叶身2的根部，叶根3设置于叶身2的根部，且叶片通过叶根3插接于叶轮的插槽内；叶身2的高度方向的另一端为叶身2的顶部，围带1设置于叶身2的顶部，凸台4设置于围带1的中上部，叶片能够通过围带1和凸台4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，叶身2从叶身2的根部至叶身2的顶部的方向的叶型截面具有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600mm-700mm，优选地，叶身2的高度为648mm。
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的根部至顶部的叶型截面的轴向宽度B逐渐减小；其中，叶身2的根部的叶型截面的轴向宽度B为165mm-180mm，叶身2的顶部的叶型截面的轴向宽度B为75mm-90mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的轴向宽度B为172.5mm，叶身2的顶部的叶型截面的轴向宽度B为83.1mm，即叶身2的叶型截面的轴向宽度B由叶身2的根部至顶部的变化规律为：172.5mm≤B≤83.1mm。
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的根部至顶部的叶型截面的T/B的变化规律为：0.32≤T/B≤1.43。
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170mm-190mm，叶身2的顶部的叶型截面的弦长b为150mm-165mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的弦长b为181.8mm，叶身2的顶部的叶型截面的弦长b为158mm，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：181.8mm≤b≤158mm。
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：0.30≤T/b≤0.75。
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10mm-15mm。
优选地，叶身2的根部的叶型截面的最大厚度D为20.4mm，叶身2的顶部的叶型截面的最大厚度D为13.1mm，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：20.4mm≤D≤13.1mm。
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的根部至顶部的叶型截面的T/D的变化规律为：2.70≤T/D≤9.05。
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：0.0202≤T/A≤0.0975。
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：73.8°≤BETA≤32.2°。
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：62.3°≤SITA1≤137.4°；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：32.7°≤SITA2≤21.4°。
优选地，如图4所示，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：2.3mm≥R0≥1.5mm。
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：1.7mm≥R1≥0.8mm。
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、64.8mm、129.6mm、194.4mm、259.2mm、324mm、388.8mm、453.6mm、518.4mm、583.2mm、648mm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，叶片的根部直径为1120mm。
优选地，叶片的叶根3为枞树型斜叶根，叶根3的轴向宽度为190mm-210mm，叶根3的高度为50mm-60mm；进一步优选地，叶根3的轴向宽度为207mm，叶根3的高度为54.98mm。
通过采用枞树型斜叶根，使叶片装配更方便，使叶片可在水冷条件下安全运行，具有广阔的市场应用前景。
叶身2的顶部设置有围带1，优选地，围带的厚度为10mm-20mm，围带的轴向宽度为85mm-100mm；进一步优选地，围带的厚度为15mm，轴向宽度为92.6mm。
叶身2的中上部设置有凸台4，凸台4的截面为椭圆形或圆形，围带和凸台均可用于使叶片形成整圈自锁。
对于安装于叶轮上的多个叶片，在处于静态时，叶片为单片结构，即相邻的两个叶片的围带1之间不贴合，凸台4之间也不贴合；在工作转速下时，在离心力的作用下叶身2会产生一定的反扭，相邻的两个叶片的围带1相贴合，凸台4也相贴合，从而在围带1与围带1之间、凸台4与凸台4之间产生正压力和摩擦力，增加了系统的阻尼，同时实现叶片的整圈自锁，提高了叶片的振动性能，降低了叶片所受的动应力。
综上，本申请提供的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，叶身2采用三元流设计技术设计而成，使叶片在兼顾了静强度要求的同时，叶身各热力参数分布规律合理，具有良好的气动性能；因此，本申请的3.6m2等级的水冷低压末级动叶能够满足3000rpm水冷运行，且根径低、排气面积大、径高比小，最优效率点的马赫数为0.4-0.6；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91.8％，最大流量在280t/h，同时具有良好的变工况性能。
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3.6m2等级的水冷低压末级动叶，包括叶身、叶根和用于使叶片形成整圈自锁的围带和凸台，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600mm-700mm；
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165mm-180mm，所述叶身的顶部的叶型截面的轴向宽度B为75mm-90mm；
所述叶型截面的弦长为b，且所述叶身的根部的叶型截面的弦长b为170mm-190mm，所述叶身的顶部的叶型截面的弦长b为150mm-165mm。
2.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，其特征在于，所述叶身的高度为648mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的轴向宽度B的变化规律为172.5mm≤B≤83.1mm；
从所述叶身的根部至顶部的所述叶型截面的弦长b的变化规律为181.8mm≤b≤158mm。
3.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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：0.30≤T/b≤0.75；
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：0.32≤T/B≤1.43。
4.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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：20.4mm≤D≤13.1mm；
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：2.70≤T/D≤9.05。
5.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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：0.0202≤T/A≤0.0975。
6.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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：73.8°≤BETA≤32.2°。
7.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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：62.3°≤SITA1≤137.4°；
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：32.7°≤SITA2≤21.4°。
8.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，其特征在于，所述叶型截面的前缘半径为R0和尾缘半径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：2.3mm≥R0≥1.5mm；
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：1.7mm≥R1≥0.8mm。
9.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，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190mm-210mm，所述叶根的高度为50mm-60mm。
10.根据权利要求9所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，其特征在于，所述叶根的轴向宽度为207mm，所述叶根的高度为54.98mm。
11.根据权利要求1所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，其特征在于，所述围带的厚度为10mm-20mm，所述围带的轴向宽度为85mm-100mm。
12.根据权利要求11所述的3.6m2等级的水冷低压末级动叶，其特征在于，所述围带的厚度为15mm，所述围带的轴向宽度为92.6mm。
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