[发明专利]用于制造带有涂层的透平动叶片的方法及用于轴流式透平转子的动叶片圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造带有涂层的透平动叶片的方法，其中，在透平 动叶片上涂覆至少一个保护层，以及，在透平动叶片叶身的叶片顶端引入至 少一个凹槽用于调整透平动叶片的固有频率。

背景技术

已知，透平动叶片配设有保护层，因此该透平动叶片在燃气轮机内工作 时具有提高的寿命。在这里，经常在浇铸制成的透平动叶片上涂敷型号为 MCrAlY的抗腐层作为保护层。在此，该保护层的涂敷在其表面的这个区域 完成，该区域在燃气轮机工作时遭受热燃气。该区域包括透平动叶片的叶身 以及平台，在该平台上有所述叶身成型。除抗腐层以外，还可以在前面所述 区域涂敷隔热层，以便热燃气尽可能少地将热量传入透平动叶片的基材中。

另外还已知，透平动叶片在燃气轮机工作时会遭受振动激励。基于转子 的转动会形成振动激励，在该转子上固定所述透平动叶片。该透平动叶片的 叶身通过撞在其上的热燃气也能被激励产生振动。因为所述透平动叶片的叶 身(从热燃气流动的方向看)在透平导向叶片圈后旋转，通过热燃气的周期性 撞击，就能激励这个透平动叶片发生振动。因此，每个透平动叶片必须具有 足够高的固有频率，以使得由转子转速和热燃气分别以各自的激励频率引起 的振动激励不会导致叶身产生不被许可的高频振动。相应地，在现有技术中 这样设计所述透平动叶片，即，使其固有频率偏离固定式燃气轮机的激励频 率。因此，在开发设计透平动叶片的过程中应该注意，制成的透平动叶片总 的来说要满足自然谐振方面的要求。

因此，在透平动叶片制造过程中规定，对每个单独的透平动叶片的振动 特性都要进行检验。只要所述透平动叶片不能满足固有频率的给定值时，就 弃掉该透平动叶片或借助合适的措施来操纵该透平动叶片，使该透平动叶片 在此之后适合工作并满足固有频率的要求。已知，为了使那些仅仅基于其振 动特性规定不能用于燃气轮机的透平动叶片还能获得应用，在透平动叶片的 叶身的端侧引入凹槽，亦即开设凹穴，由此可以在透平动叶片的可振动的自 由端减小其叶片质量。通过减小透平动叶片的质量可积极地影响它的振动特 性。通过特别是在其外侧的一端去除质量可提高叶片的固有频率。

此外业已公知的是，对之前应用在燃气轮机中的透平动叶片采取一些延 长使用寿命的措施。这些措施包括一方面消除工作过程中产生的裂纹，另一 方面更新设置在透平动叶片上的保护层。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于制造带有涂层的透平动叶片的方法， 其固有频率满足在固定式燃气轮机中使用该透平动叶片的要求。

与该方法相关的目的通过一种具有如权利要求1所述特征的方法实现， 其中，从属权利要求反映本发明方法有利的设计。

本发明从该认识出发，即，应该在给透平动叶片涂层之后引入凹槽用于 调节固有频率。只有在透平动叶片涂层之后才可达到最终外形和最终重量， 其中，所述透平动叶片的固有频率(谐振频率)也取决于此。尤其是在透平动 叶片上涂敷抗腐层后导致质量显著增加，并由此使得所涉及的透平动叶片的 固有频率减小。因此，产生危险，即，所述透平动叶片的固有频率到达振动 频率的附近，以致在燃气轮机工作时更可能产生损害透平动叶片或叶身或缩 短其寿命的振动激励。在燃气轮机工作时连续地受到振动激励并连续振动的 透平动叶片，断裂危险增大且寿命缩短。该透平动叶片由于振动激励受到的 负载也称作HCF负载(高周疲劳)。

本发明建议，特别是对于那些已经用过的透平动叶片，亦即那些已经消 耗了一部分寿命并应该通过所谓的整修(翻新)而延长使用寿命的透平动叶 片，为将它们应用在固定的燃气轮机中，对它们进行调整。因为所述整修常 常包括给透平动叶片去涂层以及在前面提到的区域再次涂层，所以在涂层之 后对该翻新的透平动叶片要进行固有频率的检查，其中，必要时通过在叶片 顶端去掉质量来改善叶片顶端的振动特性。通过在透平动叶片的自由端去除 质量，使固有频率偏离激励频率。