[发明专利]一种变转速大流量的工业汽轮机低压级动叶片

说明书

本发明所设计的是一种变转速大流量工业汽轮机低压级动叶片，它是变转速大流量工业汽轮机的低压级动叶片为低压级的末3级，包括叶身、围带和叶根，其特征在于，所述叶身、围带、叶根由上至下模锻成一体，所述叶身型线为变截面扭叶片，且根部至顶部的截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，这种结构的额特点是叶身的型线为变截面扭曲型线，由若干特征截面按特点规律迭合而成，相邻截面间有相对扭转。本发明可在背压5kPa‑40kPa、转速2400rpm‑4000rpm下安全运行，具有变转速变负荷效率高、强度振动性能好、质量流量大、结构稳定、加工装配方便的特点，可以广泛应用于大负荷变转速的工业汽轮机中。

技术领域

本发明涉及一种驱动用工业汽轮机动叶片，尤其是一种变转速大流量的工业汽轮机低压级动叶片。

背景技术

在工业驱动领域，尤其是大型乙烯、大型空分等关键领域，变转速大流量大功率的工业汽轮机需求不断增加，其高效、安全设计逐渐凸显重要性。低压级组叶片运行工况恶劣，必须满足能由阻塞工况到鼓风工况下运行，因此低压级组叶片可靠性直接影响机组的安全运行。低压级组动叶片的设计技术，因涉及的技术面广、技术含量高而成为汽轮机设计中的核心技术，涉及到热力学、理论力学、流体力学、材料力学、材料等多个学科。

此前大部分变转速工业汽轮机末3级动叶片的型线效率不高，且大多为不带围带，这增加了漏汽损失。为了增加叶片的减振阻尼效果，大部分变转速工业汽轮机采用松拉筋的结构，使叶片部分成组，松拉筋结构增加了水蒸汽的碰撞损失，降低了叶片的效率。本发明结构与传统变转速工业汽轮机末3级动叶片具有很大不同。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的变转速大流量的工业汽轮机用的末三级动叶片，该叶片具有良好的变工况性能和强度振动性能，同时结构合理，装配方便。

本发明所设计的是一种变转速大流量的工业汽轮机低压级动叶片，它是变转速大流量工业汽轮机的低压级动叶片为低压级的末3级，包括叶身、围带和叶根，其特征在于，所述叶身、围带、叶根由上至下模锻成一体，所述叶身型线为变截面扭叶片，且根部至顶部的截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，所述的叶片工作部分的高度H为196.0mm，根部轴向宽度V为78.11mm，根部直径为535.0mm，顶部轴向宽度V1为52.1mm，所述叶身排汽面积为2.9m²。这种结构的额特点是叶身的型线为变截面扭曲型线，由若干特征截面按特点规律迭合而成，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，截面的迭合规律是沿叶高方向自根部至顶部各截面连续光滑过渡，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，相邻截面间有相对扭转。

进一步的方案为，所述叶片围带部分为Z型结构，具有背弧工作面和内弧工作面，两个工作面是相互平行的平面，工作状态下，围带的背弧工作面与相邻叶片围带内弧工作面接触。围带的工作面距离A1为48.46mm，工作面几何中心距离T1为67.32mm。围带的厚度W为7.9mm，轴向宽度C1为56.09mm。围带的特征角度α1为50°，围带的特征角度α2为95°，过渡圆角R为1mm。

更进一步的方案为，所述叶根为T型叶根，叶根的轴向宽度C为111.8mm，叶根的总高度K为127.57mm。

进一步的方案为，所述叶身相对叶高H由0％单调增加到100％，从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.56≤T/b≤0.77；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.62≤T/B≤1.26；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为： 2.26≤T/B≤7.05；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为0.034≤T/A≤0.127；从叶根截面到叶顶截面安装角β的变化范围为 65.31°～37.33°，进口角α的变化范围为39.54≤α≤98.20°，出口角θ的变化范围为 68.70°≤θ≤69.46°。