[发明专利]一种高速、高效工业汽轮机低压末级动叶片

说明书

本发明为一种高速、高效工业汽轮机低压末级动叶片，包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，所述动叶片包括由叶身和叶根，所述叶身上设有拉筋孔凸台结构和双锥棒，所述叶身通过叶根安装在转子外圆的叶轮槽中，所述拉筋孔凸台结构包括凸台和拉筋孔，所述凸台位于叶身前后两侧，所述拉筋孔位于凸台内，所述双锥棒的两端分别设于拉筋孔内，使相邻的两个动叶片形成松拉筋连接。这种结构的特点，叶片为扭叶片，叶身上具有拉筋孔凸台，叶片间采用双锥棒松拉筋结构，在离心力的作用下，这样的结构设计具有很好的整圈效果和阻尼特性，使该叶片具有良好的强度和振动性能。

技术领域

本发明涉及汽轮机领域，具体涉及一种高速、高效工业汽轮机低压末级动叶片。

背景技术

大功率高参数驱动合成气压缩机用汽轮机工作参数和使用场合为：

进汽压力为89bar或121bar左右，进汽温度在480℃～535℃之间，转速范围为7000转/分～12000转/分，最大功率超过30MW，最大进汽量超过250t/h，抽汽量约为进汽量的50％以上，绝大多数场合要求直连压缩机，1/3场合需要轴的两端均联接压缩机(双出轴)。如果想要满足这样的设计要求，必须要配套合适低压级扭叶片组，而末级长叶片则是整个低压叶片级组设计的最关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题而设计的一种具有良好的变工况性能和强度性能的高转速驱动用工业汽轮机的低压末级叶片。

为了实现上述目的，本发明的一种高速、高效工业汽轮机低压末级动叶片，包括动叶片，所述动叶片为变截面扭叶片，所述动叶片包括由叶身和叶根，所述叶身上设有拉筋孔凸台结构和双锥棒，所述叶身通过叶根安装在转子外圆的叶轮槽中，所述拉筋孔凸台结构包括凸台和拉筋孔，所述凸台位于叶身前后两侧，所述拉筋孔位于凸台内，所述双锥棒的两端分别设于拉筋孔内，使相邻的两个动叶片形成松拉筋连接。这种结构的特点，叶片为扭叶片，各高度叶型各出汽角沿叶高逐渐变小，叶身沿叶高方向面积逐渐减小，满足了静动强度要求，经计算和运行验证，其具有良好的变工况运行特性，叶身上具有拉筋孔凸台，叶片间采用双锥棒松拉筋结构，在离心力的作用下，这样的结构设计具有很好的整圈效果和阻尼特性，使该叶片具有良好的强度和振动性能；这样，在工作转速，由于离心力的作用，双锥棒将与拉筋孔凸台上部贴合，并产生较大的正压力，当未发生共振且气流力较低时，双锥棒与拉筋孔凸台紧密结合，整圈叶片成组，可以有效减少叶片的动应力；当叶片发生共振或气流力较大时，该结构中双锥棒与拉筋孔凸台相对产生滑移、碰撞、翻滚，增加系统的摩擦阻尼，有效的降低了叶片的动应力，因而具有良好的变工况性能和强度性能。

进一步的方案为，所述动叶片顶部为斜切面，所述叶身的宽度、厚度及横截面积由根部到顶部逐渐减小且平滑过渡，所述叶身的进汽边背弧处设有淬硬段，所述拉筋孔凸台结构位于叶身中上部。

更进一步的方案为，叶根轴向宽度为93.4mm，当汽轮机设计最高转速低于9460rpm，即叶顶最高线速度低于475m/s时，所述叶根为四叉形叶根，四叉形叶根高度为77.3mm，，；当汽轮机设计最高转速为9460rpm～10320rpm，即叶顶设计最高线速度为475m/s～518m/s，所述叶根为三齿枞树形叶根，三齿枞树形叶根高度 45.0mm。这种结构的特点是，叶根采用两种叶根形式，充分考虑到成本与需求之间的矛盾，连接牢固、装配方便，具有较广的市场应用前景。

进一步的方案为，所述拉筋孔直径10.0mm，且拉筋孔中心距叶身底部135.6mm。

更进一步的方案为，所述动叶片顶部斜切面与水平线呈26°角。这种结构的特点是，其子午面和叶型均具有良好的气动性能，叶片顶部为26°斜切，有利于气流膨胀和流动，叶身叶型部分扭转，可满足各叶片截面速度三角形、进出汽角、控制径向反动度分布的要求。