高爐煤氣透平葉片的葉根平臺阻尼結構的製作方法
2023-09-11 10:37:35
專利名稱：高爐煤氣透平葉片的葉根平臺阻尼結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及高爐煤氣能量回收透平葉片，尤其涉及一種高爐煤氣透平葉 片的葉根平臺阻尼結構，它包括裝在葉根平臺的阻尼帶，用於降低和減緩葉 片的振動。
背景技術：
高爐煤氣餘壓能量回收透平是利用高爐爐頂的餘壓發電的一種能量回 收裝置。該裝置既回收減壓閥組洩放的能量，又淨化煤氣、降低噪音、禾急 定爐頂壓力、改善高爐生產條件，可實現不生產任何汙染，做到無公害發 電。是現代國際國內鋼鐵企業公認的節能環保裝置。裝在轉子上的葉片是高爐煤氣餘壓能量回收透平實現能量轉換的重要 部件，典型的葉片包括葉身、葉根平臺、葉根三部分，葉片通過葉根固定 在轉子上。由於結構以及製造安裝的偏差等不可避免的原因導致氣流速度 和壓力沿圓周上的不均勻會誘發葉片振動，過大的振動導致葉片過早失效， 加上葉片工作介質含有腐蝕性、以及工況不穩定，使得高爐煤氣能量回收 透平葉片安全可靠性和服役壽命受到極大限制。在汽輪機葉片中已經有多種不同形式的阻尼結構，例如圍帶在葉頂的 自帶圍帶成圈阻尼結構、葉身上裝有拉筋的成組葉片或成圈葉片結構，這些 阻尼結構對於增加汽輪機葉片結構阻尼，減小葉片振動具有良好的效果，但 對於高爐煤氣能量回收透平葉片並不完全適用和有效，因為高爐煤氣能量回 收透平工質的氣流密度小、壓差小、焓降小，以及為了防止葉片的磨損和積 灰等原因，每級葉片數目少，節距大，如果在葉身上採用上述結構，圍帶或 拉筋切向尺寸必然很大，離心力也會很大，可能導致圍帶或拉筋本身的破壞，
所以，在葉頂裝圍帶或者在葉身部分裝拉筋是有困難的，因此，提出一種適 合於該種透平葉片的阻尼結構是工業領域的一個期待。發明內容本發明的目的在於，提供一種高爐煤氣透平葉片的葉根平臺阻尼結構， 葉片工作時阻尼帶在離心力作用下和葉根平臺凹槽上表面形成摩擦接觸狀 態，使得級內葉片成為成組或成圈結構，有效地增加了葉片的結構阻尼。該 結構要素不同於現有的產品，克服了高爐煤氣能量回收透平級內葉片數少， 節距大，難以加裝阻尼結構的技術難點。為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案 一種高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結構，包括由葉身、葉 根平臺、葉根組成的葉片，其特徵在於，在葉根平臺的進氣側或出氣側加工 一個截面形狀為帶圓角的正方形或帶圓角的矩形凹槽，在葉片全部裝入葉輪 或轉子體上後，在矩形凹槽中嵌入阻尼帶，葉片工作時在離心力作用下阻尼 帶緊壓在葉根平臺凹槽的上表面，葉片在葉根平臺阻尼帶的作用下形成阻尼 成組或阻尼成圈的結構。當葉片工作時，隨著轉速升高，阻尼帶在離心力作用下沿徑向向外移動， 而葉根平臺凹槽阻止了阻尼帶的徑向運動，這樣阻尼帶的徑向外表面緊貼在 葉根平臺凹槽上表面，形成了具有正壓力的接觸面，阻尼帶和凹槽之間的幹 摩擦接觸作用，使得級內葉片成組或成圈。在非均勻氣流力作用下，葉片發 生振動時，葉根平臺凹槽和阻尼帶接觸面產生相對運動和相互作用的幹摩擦 力，該相對運動和幹摩擦消耗葉片振動能量，起到降低和消除葉片振動的作 用。可以通過調整阻尼帶截面形狀、尺寸、阻尼帶的長度以及組內葉片數以 獲得較佳的葉片阻尼特性及振動特性，以滿足不同機組和不同葉片級次可能 遇到的危險振型和危險激振力頻率的階次的調頻及增加阻尼的要求。另外， 該結構的優點還在於增加了葉根的剛性，降低了葉片振動下傳導致的葉根疲 勞破壞的可能性，該結構並不增加葉片靜應力水平以及葉片的總體尺寸，加 工量小，加工、裝拆方便、檢修便捷，而且具有較好的通用性。可以通過調 整阻尼帶結構尺寸獲得較佳的阻尼特性及振動特性，以滿足不同葉片級安全 可靠性需求。
圖l是葉片結構要素的示意圖；圖2是葉根平臺上加工的裝阻尼帶的凹槽； ' 圖3是葉片裝配布置圖的一部分； 圖4是阻尼條示意圖；圖5是本發明葉片平臺阻尼結構的部分示意圖；圖中的標號分別表示1、葉身，2、葉根平臺，3、葉根，4、葉根平臺上的凹槽，5、葉輪或轉子體，6葉根和葉輪間的墊片，7、阻尼帶，8、 阻尼帶上的缺口；以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參見圖1至圖5，以樅樹形葉根為例作如下說明本發明的高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結構，包括由葉身1、葉根平臺2、葉根3三部分組成的高爐煤氣能量回收透平葉片，它是透 平能量轉換的重要部件，通過葉根3固定在葉輪或轉子體上。所有葉片加工時，在葉根平臺2的進氣側或出氣側加工一個截面形狀為 帶圓角的正方形或帶圓角的矩形凹槽4，將葉片依次裝配固定在葉輪5上， 葉根3和葉輪5裝配固定時須加墊片6。部件7為阻尼帶，在放入葉根平臺 2前加工出Rl的缺口 8。在葉片安裝完畢後，將阻尼帶7放入葉根平臺2 己經加工的凹槽4中，在阻尼帶7的缺口處衝鉚，並在一根阻尼帶的一個缺 口處點焊，以免阻尼帶在軸向竄動。需要注意的是兩根阻尼帶的交接處，應
放在葉根平臺周向的中間，接口不要和兩個葉片葉根平臺匹配面重合。阻尼 帶的截面形狀和大小、以及阻尼帶的長度可根據葉片的形狀、危險的激振頻 率階次以及危險的振型來確定最佳值。裝配好之後，在葉輪5工作旋轉時，阻尼帶7因離心力作用緊貼在葉根平臺凹槽的上表面，該接觸面的摩擦力使葉片形成阻尼成組或阻尼成圈結構。葉片振動時阻尼帶7和葉根平臺2上凹槽4的接觸面發生幹摩擦，消耗 振動的能量，起到增加結構阻尼，降低和消除振動能量的作用，同時由於摩 擦力的作用，該結構增加了葉根的剛性，降低了振動下傳到葉根的情況，降 低了葉根出現裂紋和破壞的可能性。很顯然，儘管是以縱樹型葉根來說明的， 但由於結構上的特點，也可以用到其它葉根形式及裝配方式中去。
權利要求
1.一種高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結構，包括由葉身、葉根平臺、葉根組成的葉片，其特徵在於，在葉根平臺的進氣側或出氣側加工一個截面形狀為帶圓角的正方形或帶圓角的矩形凹槽，在葉片全部裝入葉輪或轉子體上後，在矩形凹槽中嵌入阻尼帶，葉片工作時在離心力作用下阻尼帶緊壓在葉根平臺凹槽的上表面，葉片在葉根平臺阻尼帶的作用下形成阻尼成組或阻尼成圈的結構。
2. 如權利要求1所述的高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結 構，其特徵在於，所述的阻尼帶的截面形狀是帶圓角的正方型，或者是帶圓 角的矩形。
3. 如權利要求1所述的高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結 構，其特徵在於，所述的阻尼帶在周向的圓弧半徑和葉根平臺裝阻尼帶凹槽 的半徑相同。
4. 如權利要求1所述的高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結 構，其特徵在於，所述的阻尼帶在裝入葉根平臺凹槽後，將阻尼帶衝鉚，並 在阻尼帶中間處點焊，以防止阻尼帶軸向竄動。
5. 如權利要求1所述的高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結 構，其特徵在於，所述的阻尼帶在葉片工作時，在離心力作用下在徑向上移， 緊壓在葉根平臺的凹槽上表面。
全文摘要
本發明公開了一種高爐煤氣能量回收透平葉片的葉根平臺阻尼結構，包括由葉身、葉根平臺、葉根組成的葉片，在葉根平臺的進氣側或出氣側加工一個截面形狀為帶圓角的正方形或帶圓角的矩形凹槽，在葉片全部裝入葉輪或轉子體上後，在矩形凹槽中嵌入阻尼帶，葉片工作時在離心力作用下阻尼帶緊壓在葉根平臺凹槽的上表面，葉片在葉根平臺阻尼帶的作用下形成阻尼成組或阻尼成圈的結構。當葉片在氣流力作用下發生振動特別是切向振動時，阻尼帶和葉根平臺凹槽的接觸面發生相對運動，產生幹摩擦力，消耗葉片振動的能量，達到減小葉片振動目的。該結構加工量小，加工、裝拆方便、檢修便捷，並不增加葉片靜應力水平以及葉片的總體尺寸，降低了葉片振動下傳導致的葉根疲勞破壞的可能性，具有較好的通用性。
文檔編號F01D5/10GK101131093SQ20071001873
公開日2008年2月27日 申請日期2007年9月25日 優先權日2007年9月25日
發明者光 席, 徐朝蓉, 徐自力 申請人:西安交通大學