[发明专利]一种大型汽轮机钛合金末级动叶片的叶身结构

说明书

本发明公开了一种大型汽轮机钛合金末级动叶片的叶身结构，属于汽轮机的技术领域，该叶身结构包括若干个特征截面按照规律叠合而成的变截面扭曲型线；各所述特征截面的轮廓线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，各所述特征截面的叠合规律是沿叶身高度方向自根端向顶端连续且平滑过渡，且叶身高度H的相对值由0.0单调递增到1.0，安装角c1的绝对值由81.16单调递减到8.87；各所述特征截面的特征参数以顶截面为基准，弦长b1的相对值从根截面到顶截面由1.65单调递减到1.0，最大厚度w1的相对值从根截面到顶截面由4.24单调递减到1.0，轴向宽度Xa的相对值从根截面到顶截面由11.33单调递减到1.0，截面积A的相对值从根截面到顶截面由8.84单调递减到1.0，以满足强度设计要求。

技术领域

本发明属于汽轮机的技术领域，具体而言，涉及一种大型汽轮机钛合金末级动叶片的叶身结构。

背景技术

经过多年的发展，火力发电汽轮机产品已几乎覆盖从几千千瓦到百万千瓦等级各种适应市场需求的汽轮机，形成了完善的末级叶片开发准则，具有强大的末级叶片开发能力。现已开发出了较完整的末级长叶片系列，以适应各汽轮机产品的排汽面积的需要，实现机组最佳性能匹配。

随着国民经济持续高速增长，全国范围对用电的需求也快速增长，中等容量的发电机组已不能适应电力需求和环保节能的要求。发展高参数、大容量、高效、环保型燃煤电站是发电行业面临和亟待解决的主要问题，而限制机组大容量化的主要因素之一就是末级叶片的长度。在全球范围内，掌握高初参数、大容量燃煤电站技术的汽轮机制造商为数不多，由于受到汽轮机末级长叶片的制约，通常采用不同的排汽缸数和模块化设计可以设计从600MW～1300MW功率等级的各型汽轮机。

每类末级叶片存在最佳排汽环形速度，在最佳排汽环形速度附近，排汽损失较小，效率较高。火力发电机组的大容量能够提高机组的经济性、高发电密度，从而节省电力建设的投资以及降低电厂的基建投资和运行维修费用；从降低汽轮机制造成本方面考虑，采用适用于超超临界大容量4F-1200MW～1300MW等级汽轮机3000r/min的技术含量更高、叶片高度更高的1400mm等级超长末级叶片很有必要。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种大型汽轮机钛合金末级动叶片的叶身结构以达到钛合金末级动叶片能够匹配大型汽轮机机型，如1000MW等级和1300MW等级四排汽机型的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种大型汽轮机钛合金末级动叶片的叶身结构，该叶身结构包括若干个特征截面按照规律叠合而成的变截面扭曲型线，所述叶身结构的特征参数包括：叶身高度H；各所述特征截面的轮廓线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，所述特征截面的特征参数包括：安装角c1、弦长b1、最大厚度w1、轴向宽度Xa、截面积A，各所述特征截面的叠合规律是沿叶身高度方向自根端向顶端连续且平滑过渡，且叶身高度H的相对值由0.0单调递增到1.0～1.05，安装角c1的绝对值由81.0～81.5单调递减到8.5～9.0；各所述特征截面的特征参数以顶截面为基准，弦长b1的相对值从根截面到顶截面由1.6～1.7单调递减到1.0，最大厚度w1的相对值从根截面到顶截面由4.0～4.5单调递减到1.0，轴向宽度Xa的相对值从根截面到顶截面由11.0～11.5单调递减到1.0，截面积A的相对值从根截面到顶截面由8.5～9.0单调递减到1.0。

进一步地，所述叶身结构由42个轮廓形状不同的特征截面沿叶身高度方向自根端向顶端连续且平滑过渡而成。

进一步地，分别以位于4.15％叶身高度H处的B-B截面、位于50.37％叶身高度H处的M-M截面和位于98.53％叶身高度H处的Y-Y截面作为关键截面，各个关键截面的理论轮廓线分别用若干个离散点的坐标(X、Y)描述，并将各个离散点平滑连接起来，以获取对应关键截面的理论轮廓线。

进一步地，各个关键截面的理论轮廓线分别用28个离散点的坐标(X、Y)描述。