大型汽輪機新型末級葉片的製作方法
2023-08-10 19:03:46 4
專利名稱：大型汽輪機新型末級葉片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種大型汽輪機的末級葉片，特別是909mm末級葉片，可作為功率變化範圍在250MW-1000MW等級的亞臨界、超臨界、核電、調峰汽輪機的末級葉片。
據申請人專業製造研究所知汽輪機末級功率通常佔整個機組功率的15-20％，末級葉片長、離心力大，結構、振動特性複雜，又處在汽輪機通流末端溼蒸汽區，低負荷、高背壓工況有可能發生大的負攻角失速和葉根倒流，因此它的效率和可靠性對機組的經濟性和安全性影響極大。世界各大汽輪機製造廠商對末級葉片的研製都十分看重，投入了大量的人力、財力，成果頗豐。正因為末級葉片研製的難度—它的開發涉及氣體動力學、彈塑性力學、氣動彈性力學、振動力學、計算流體力學、計算機技術、計算數學、冶金材料學及加工能力等各方面，迄今為止，世界上成功的末級葉片數量並不多。當今末級長葉片從結構上講沒有採用阻尼葉片設計技術，沒有採用高效率的葉型。
本實用新型的目的就是為了彌補上述現有技術的不足，採用世界上最先進的技術並經反覆試驗研究，成功研製出909mm末級葉片。
本實用新型的目的是這樣實現包括一體件的末級葉片，按其結構分為三部分葉片型線部分、葉根部分和葉頂部分，其特徵在於動葉型線為變截面扭葉片，沿葉片高度截面形狀不同、截面面積減小、且相鄰兩截面間有相對扭轉，葉根為大寬度、大剛度的七叉葉根，構成七叉葉根的每個叉和槽的結構尺寸相同，葉根平臺成弓字型包住葉型根部截面，葉頂部分的拉筋和圍帶分別為自帶凸臺式阻尼拉筋、自帶冠阻尼圍帶。
變截面扭葉片截面幾何數據A-A至X-X截面號截面高度(mm)、截面面積(mm2)、軸向寬度(mm)、幾何進口角(度)、幾何出口角(度)分別為0-909、4084-711、216.63-41.27、34.6-157.4、32.54-13.32，七叉型葉根的軸向總寬度為254mm，總高度為168.3mm；自帶凸臺式阻尼拉筋的相對高度為0.5mm，直徑為φ26mm，靜態時C、D面之間間隙為0.6-0.8mm，自帶冠阻尼圍帶的軸向寬度為45mm，厚度為12mm，靜態時A、B面之間間隙為0.2-0.4mm。
動葉根部截面為K型通道葉柵，中部截面為收縮型通道葉柵，頂部截面為縮放型通道葉柵。
末級葉片為徑向裝配式，在葉根處採用直徑不同的三根銷釘固定在葉輪輪緣上，裝配後G、H面之間間隙為0，葉根內背徑向面裝配E、F面間隙小於0.05mm。
本實用新型具有以下優點葉型根部進汽角小、彎度大、剛性大，具有較高的阻塞馬赫數，根部設計為K型通道葉柵，在葉型中部進口馬赫數小於0.8，葉型設計為亞音速葉柵，在相對高度0.75以上進口馬赫數在0.8-1.4之間，葉型設計為直背、縮放型跨音葉柵。因此，安全可靠性高，氣動性能及變工況性能良好，葉根強度有較大的安全裕度，葉根平臺成弓字型包住葉型根部截面，以減少葉型根部截面的應力水平。拉筋和圍帶，靜態時連接件間留有間隙，在一定轉速下開始接觸，在額定轉速時連接件接觸面產生一定的正應力，形成整圈振動特性和摩擦阻力以降低動應力，圍帶基本上完全限制扭轉恢復，拉筋則部分限制扭轉恢復。申請人研製成功的909末級葉片，從經濟性方面講相對已有的851末級葉片效率提高1.5％，從強度振動方面由於採用了大阻尼整圈連接件結構形式，振動特性優良，大大降低動應力水平。靜強度與當今世界典型末級葉片相當。
以下結合附圖詳述。
圖1是本實用新型動葉型線疊合圖。圖中A-A，X-X表示截面號。
圖2是本實用新型葉柵通道圖。
圖3是本實用新型的主視圖。
圖4是圖3的俯視圖。
圖5是圖3的側視圖。
圖6是圖3中圍帶4裝配放大圖。圖中4與4代表兩隻末級葉片圍帶。
圖7是圖3中拉筋3裝配放大圖。圖中3與3代表兩隻末級葉片拉筋。
圖8是圖3中葉根1裝配俯視放大圖。圖中三個1代號代表三隻末級葉片葉根。
圖9是圖3中葉根1裝配剖視放大圖。
圖10是圖9中G、H面放大示意圖。
參照
圖1-
圖10，一體件的末級葉片按其結構分為三部分葉片型線部分、葉根部分和葉頂部分(圍帶、拉筋)。本實用新型葉片型線2為變截面扭葉片，沿葉片高度截面形狀不同，截面面積減小，且相鄰兩截面間有相對扭轉(詳見表2、不同截面幾何數據)，在氣動和強度振動方面能滿足設計要求。葉根採用申請人已有多臺套良好運行業績且剛度大的七叉型葉根1，軸向總寬度為254mm，總高度為168.3mm，每個叉和槽結構尺寸完全相同(具體尺寸見表1)。該葉根1強度有較大的安全裕度，而且葉根平臺為弓字型包住葉型根部截面，以減少葉型根部截面的應力水平。自帶凸臺式阻尼拉筋3，相對高度為0.5mm，直徑為φ26mm，靜態時C、D面之間間隙為0.6-0.8mm，運行時C、D面完全接觸。自帶冠阻尼圍帶4，軸向寬度為45mm，厚度為12mm，靜態時A、B面之間間隙為0.2-0.4mm，運行時A、B面完全接觸。動葉根部截面為K型通道葉柵8，中部截面為收縮型通道葉柵9，頂部截面為縮放型通道葉柵10。末級葉片為徑向裝配式，在葉根1處採用直徑不同的三根銷釘6固定在葉輪輪緣7上，裝配後G、H面之間間隙為零，葉根內背徑向面裝配E、F面間隙小於0.05mm。防水蝕措施為高頻淬火。高頻淬火後防水蝕區5的面積為248mm×20mm，硬度為HRC42-52。它具有優良的抗疲勞及抗應力腐蝕性能，運行安全可靠。本實用新型---909末級葉片在沙嶺子8#汽輪機試用後，機組經濟性將提高2.5％，熱耗下降30Kcal/KW·h，同時機組安全可靠性也有相應提高。
表1 七叉葉根叉槽具體尺寸
表2動葉型線截面幾何數據
權利要求1.一種大型汽輪機新型末級葉片，包括一體件的末級葉片，按其結構分為三部分葉片型線部分、葉根部分和葉頂部分，其特徵在於動葉型線為變截面扭葉片，沿葉片高度截面形狀不同、截面面積減小、且相鄰兩截面間有相對扭轉，葉根為大寬度、大剛度的七叉葉根，每個叉和槽結構尺寸相同，葉根平臺成弓字型包住葉型根部截面，葉頂部分的拉筋和圍帶分別為自帶凸臺式阻尼拉筋、自帶冠阻尼圍帶。
2.根據權利要求1所述的大型汽輪機新型末級葉片，其特徵在於變截面扭葉片截面幾何數據A-A至X-X截面號截面高度(mm)、截面面積(mm2)、軸向寬度(mm)、幾何進口角(度)、幾何出口角(度)分別為0-909、4084-711、216.63-41.27、34.6-157.4、32.54-13.32；七叉型葉根軸向總寬度為254mm，總高度為168.3mm；自帶凸臺式阻尼拉筋相對高度為0.5mm，直徑為φ26mm，靜態時C、D面之間間隙為0.6-0.8mm，自帶冠阻尼圍帶軸向寬度為45mm，厚度為12mm，靜態時A、B面之間間隙為0.2-0.4mm。
3.根據權利要求1所述的大型汽輪機新型末級葉片，其特徵在於動葉根部截面為K型通道葉柵，中部截面為收縮型通道葉柵，頂部截面為縮放型通道葉柵
4.根據權利要求1所述的大型汽輪機新型末級葉片，其特徵在於末級葉片為徑向裝配式，在葉根處採用直徑不同的三根銷釘固定在葉輪輪緣上，裝配後G、H面之間間隙為0，葉根內背徑向面裝配E、F面間隙小於0.05mm。
專利摘要本實用新型提供了一種大型汽輪機新型末級葉片。該動葉型線為變截面扭葉片,沿葉片高度截面形狀不同,截面面積減小,且相鄰兩截面間有相對扭轉;葉根為大寬度、大剛度的七叉葉根,且葉根平臺成弓字型包住葉型根部截面;葉頂為自帶凸臺式阻尼拉筋和自帶冠阻尼圍帶。本葉片可作為功率變化範圍250MW—1000MW等級的亞臨界、超臨界、核電、調峰汽輪機組的末級葉片。無論是在經濟性,強度振動特性、靜強度及保證機組的安全可靠性方面均達到先進水平。
文檔編號F01D5/14GK2479214SQ0120654
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月12日 優先權日2001年6月12日
發明者馮斌, 周顯丁, 吳其林, 範小平, 孫奇, 梁小兵, 黃永東, 徐雲冬, 何斌 申請人:東方汽輪機廠