[实用新型]一种工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片

说明书

本实用新型公开了一种工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片，包括叶身、过渡段、叶根和围带。在叶身的一端设有与叶身一体成型的过渡段和叶根，在叶身的另一端设有与叶身一体成型的围带，叶身为等截面叶型，叶根由两根带销钉孔的柱叉组成。叶身的叶型由4段曲线组成，4段曲线交接处切线斜率相等。本实用新型的高效叶片效率优于常规叶片，并且具有很好的变工况特性，其加工成本仅为一般的离散点叶型常规叶片加工成本的1/4～1/3。

技术领域

本实用新型属于叶轮机械领域，涉及一种工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片。

背景技术

工业汽轮机是功能转换的重要设备，广泛应用于石油、化工、冶金、能源、核电、舰船等各个领域。工业汽轮机结构复杂、设计制造难度高，属于高端装备制造业。

对于工业汽轮机而言，由于其主要作为风机、压缩机和泵等耗能设备的驱动机，被驱动机的负荷特性决定了工业汽轮机变工况的特点，其工况变化范围特别广。因而工业汽轮机叶片最重要也最明显的特点就是需要有非常好的变工况性能，在不同的工况下叶片应具有较高的效率。以ABB公司为例，其叶片从1900年代号为200的叶片经过5代的升级进化，演变到1980年代号为8000的叶片，效率得以逐步提高；以GE公司为例，其叶片也由1940年的传统叶片经历5次进化演变，达到了1980年的超级叶片(super profile)。随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽轮机通流叶片的全三维流场优化设计己经成为可能。目前使用的汽轮机叶片型线为早年开发的常规型线，其气动性能有较大提升空间。

叶片作为汽轮机的核心部件，不仅数量多，形状复杂，而且加工要求高，其加工工作量非常大，约占汽轮机总加工量的1/4～1/3。叶片的加工工艺性很大程度上决定了汽轮机成本的高低。目前多数厂家新开发的汽轮机叶片叶型均为离散点，需要采用数控加工方法加工，增加了叶片的加工成本。

为提高工业汽轮机的热经济性，达到节能减排的目的，同时降低叶片的加工成本，亟需实用新型一种性能优良，加工工艺性好的工业汽轮机叶片。

实用新型内容

针对目前工业汽轮机调节级动叶效率有较大提升空间的现状，本实用新型的目的是提供一种工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片，该叶片的气动性能、变工况性能、强度振动性能比目前使用的工业汽轮机调节级动叶片更高，而且其加工工艺性很好。

为了达到上述目的，实用新型了工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片，包括叶身，所述叶身的一端设有与叶身一体成型的过渡段、叶根，所述叶身的另一端设有与叶身一体成型的围带，所述叶身为等截面叶型，所述叶根由两根带销钉孔的柱叉组成。叶根由两根带销钉孔的柱叉组成。所述叶身的叶型由4段曲线组成，分别为ab段、bc段、cd段、da段所述ab段和bc段组成压力面，且ab段为单圆弧，其半径变化范围为0.6≤R₁/b≤0.8，所述bc段呈单圆弧状作为叶型前缘，其半径变化范围为0.038≤R₂/b≤0.055，所述cd段为高阶样条曲线作为吸力面，所述da段为单圆弧作为尾缘，其半径范围为0.008≤R₃/b≤0.012，4段曲线交接处切线斜率相等。

进一步的方案为，所述叶身满足如下规律：节弦比t/b的值为0.58≤t/b≤0.76，叶型最大厚度C_max/b的值为0.29≤C_max/b≤0.38，入口楔角w₁的值为45°≤w₁≤65°，出口楔角w₂的值为10°≤w₂≤14°，尾缘弯折角δ的值为15.5°≤δ≤20.5°。叶型安装角β的值为60°≤β≤85°，叶片菱形角γ的值为0°≤γ≤30°。

更进一步的方案为，所述的工业汽轮机大负荷高效调节级动叶片，其围带宽度b1/b的值为0.83≤b1/b≤1.06，围带高度h1/b的值为0.08≤h1/b≤0.11。