[发明专利]一种控制反动度分布的高效燃气轮机末级导叶

说明书

本发明公开了一种控制反动度分布的高效燃气轮机末级导叶，包括：上缘板、叶身、下缘板、上盖板、导流管、下盖板。叶身型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转，且所述叶身的根部截面到其顶部截面的节距与弦长、叶型截面轴向宽度、叶型截面最大厚度及叶型截面面积均有优化后的比值范围。本发明的末级导叶具有气动效率高、强度振动性能好等优点，适合工作的环境温度范围大。

技术领域

本发明涉及地面重型燃气轮机涡轮叶片领域，尤其涉及一种控制反动度分布的高效燃气轮机末级导叶。

背景技术

燃气轮机机组因为其质量轻、体积小、启动快，控制方便等优点，被广泛应用在舰艇、发电机组等多个领域。但是，涡轮导流叶片的工作环境温度高，工质流动状态复杂，现有技术中，叶片型线设计并不能很好的控制反动度，进而影响效率。

一般来讲，燃气轮机涡轮末级导叶在涡轮各级导叶中有着最大的工作高度和端壁扩张角度。大的叶身工作高度会增加控制参数沿径向合理分布的难度，例如：当使用传统的等出气角流型时，会引起叶片根部和顶部很大的反动度差，过高或者过低的反动度均会影响气动效率；而且，当燃气轮机在部分负荷下运行，涡轮末级根部反动度容易降低至负反动度，更加恶化根部流动状况，降低叶栅效率。另外，大的端壁扩张角度容易引起流动分离，降低气动效率。

中国专利CN208816192U公开了一种燃气轮机用动力涡轮末级导叶片，包括：叶片上端壁、叶片工作部分以及叶片下端壁，叶片上端壁、叶片工作部分和叶片下端壁由上到下制成一体，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，沿叶片高度形状不同，其截面面积由根部至顶部逐渐增大，相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分以靠近叶片下端壁的叶片根部截面A-A为基准，由下至上依次定义为截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，并对叶片工作部分上各截面高度、轴向宽度、弦长、进气角、安装角、型线最大厚度尺寸结构的调整。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种控制反动度分布的燃气轮机末级导叶，能够在叶片全工况下，保持气动性能以及强度振动性能稳定，解决上述问题。

为此目的，本发明由如下技术方案实施。

一种控制反动度分布的高效燃气轮机末级导叶，所述导叶由上缘板、叶身、下缘板、上盖板、导流管、下盖板组成；所述叶身型线为变截面扭叶片，相邻两截面间有相对扭转；

所述叶身的根部截面到其顶部截面的节距与弦长比值(t/b)变化范围为0.52～0.62；所述节距与叶型截面轴向宽度比值(t/w)变化范围为0.72～0.79，所述节距与叶型截面最大厚度比值(t/d)变化范围为3.3～3.9；所述节距与叶型截面面积比值(t/A)变化范围为0.03～0.07。

进一步，所述上盖板与所述上缘板焊接，所述下盖板与所述下缘板焊接；所述上盖板及下盖板中心区域加工有通孔，所述导流管穿过所述通孔，并与所述上盖板、下盖板焊接固定。

进一步，导叶安装角(γ)的变化范围为42.2°～55.3°，进口几何角(α)的变化范围为70.1°～88.3°，出口几何角(β)的变化范围为21.6°～32.4°。

更进一步，叶身工作高度(H)为325～332mm，所述出口几何角(β)随叶高增加呈单调递减趋势，最大出口几何角和最小出口几何角差值范围为10°～12°。

更进一步，所述上缘板轴向长度(L_s)为160～168mm，厚度(E_s)为8～12mm，扩张角度(α_s)为20°～24°；所述下缘板轴向长度(L_h)为137～145mm，厚度(E_h)为8～11mm，扩张角度(α_h)为10°～12°。

进一步，所述上缘板、叶身和下缘板由上至下精铸成一体，采用熔模铸造。