[发明专利]间接空冷末级动叶片

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机的动叶片，适用于功率600MW～1200MW，转速3000rpm的亚临界、超临界、超超临界间接空冷汽轮机。

背景技术

空冷汽轮机是一种特殊的蒸汽轮机，特殊性表现在：它经常处于高背压小容积流量工况运行，且背压变化范围大、变化频繁，这些运行条件极大地限制了末级叶片的设计。且空冷汽轮机的经济性与安全性在很大程度上与低压末级的热力、气动、强度、振动设计密切相关，其中尤以低压末级叶片设计难度最大，必须统筹兼顾，进行繁杂的多因素约束条件下的方案设计优选，才能设计出高性能的末级叶片。

空冷汽轮机一般分为直接空冷和间接空冷，间接空冷汽轮机相对于直接空冷汽轮机，其设计背压更低，在相同的质量流量下，所需末级叶片高度更长，设计难度也更大。

世界上各大汽轮机厂家均拥有自己风格的适合于间接空冷汽轮机的末级叶片。如：KWU公司在Kendal电厂已成功投运了间接空冷686MW汽轮机，该机末级叶片高668mm，圆弧枞树型叶根，型根宽230mm，自由叶片；哈汽厂在山西阳城电厂间接空冷600MW工程中采用了620mm末级叶片，根径1700mm，排气环形面积4.52m²。上述叶片属于第二、三代空冷末级叶片，结构落后，叶片的动应力高，机组经济性较差。

最近几年来，以燃煤为主的新建火力发电站逐步向高参数、大容量、高发电密度方向发展。最近的市场需求表明，以高参数（超临界、超超临界）、高发电密度（双排汽）660MW间接空冷汽轮机为代表的新一代大容量紧凑型空冷电站具有巨大的市场前景和推广应用价值。

发明内容

本发明的目的在于：以2F-660MW、4F-1200MW等级的先进的间接空冷机组作为设计目标，设计开发出的具有优良气动性能以及强度振动特性的末级动叶片。

本发明为实现其技术目的，采用的技术方案是：

一种间接空冷汽轮机末级动叶片，具有叶根和叶身，所述叶身顶部设有围带，腰部设有凸台拉筋，叶根、叶身、围带和凸台拉筋是整体结构；所述叶身是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体；所述特征截面的轮廓型线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，具有特征参数安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积A；截面的迭合规律是沿叶高方向自根端向顶端各截面连续光滑过渡、呈塔形变化；所述叶身的有效高度为H、根径为Dr；叶高H的相对值由0.0单调增加到1.0；与之相对应，安装角c1由77.06°单调减小到11.67°；从根截面到顶截面的截面积A的相对值由7.770单调减小到1.0；从根截面到顶截面的轴向宽度Xa的相对值由7.820单调减小到1.0；从根截面到顶截面的弦长b1的相对值由1.716单调减小到1.0；从根截面到顶截面的最大厚度w1的相对值由3.199单调减小到1.0。

所述围带具有背弧工作面S1和内弧工作面P1，S1和P1是相互平行的平面，在转速N1转/分时，围带背弧工作面S1与相邻叶片围带内弧工作面P1接触，产生压应力F1，A1为工作面S1、P1间的距离，T1为工作面S1、P1几何中心间的距离；

所述围带厚度H1满足关系式：

10＜H1＜20mm；

所述背弧工作面S1与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B1满足关系式：

A1=T1·COSB1，30°≤B1≤50°；

所述相邻叶片的围带接触转速N1满足关系式：

0≤N1≤2500转/分；

所述工作面的压应力F1满足关系式：

0.0136＜F1≤0.054倍材料的强度极限。

所述凸台拉筋具有背弧工作面S2和内弧工作面P2，S2和P2是相互平行的平面， A2为工作面S2、P2间的距离，T2为工作面S2、P2几何中心间的距离；

所述背弧工作面S2与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B2满足关系式：

A2=T2·COSB2，30°≤B2≤50°；

所述凸台拉筋截面最大厚度B满足关系式：

20≤B≤30mm；

所述凸台拉筋的高度Lj满足关系式：

0.5＜Lj/H＜0.75。

所述叶根为四齿直线型枞树型叶根。

本发明所产生的技术效果是：