[发明专利]低压蒸汽透平的低压末端叶片

说明书

本发明涉及蒸汽透平，特别是涉及使透平叶片末级性能最佳的末端叶片。

在过去数年中，为满足电力事业的需要，传统上的做法是建造大型机组，它要求使用增大的排气圈，这样使连续环形区域增加大约25%。以这种带有单级双流路排汽结构的新设计，取代了总的排汽环形面积相同，但带有双流路的低压透平的较陈旧的设计。

在最近数年中，透平机市场已在强调运转机组叶栅的更换，以便延长运转寿命，改进热效率（功率输出和热耗），增加可靠性，补偿设备的降级。此外，目前市场上对现行透平的设计要求升级换型，以便增加可靠性，降低热耗，增加机动性。

蒸汽透平总功的最大部分产生于蒸汽透平的后几级，这是因为后几级长度上的原因。因此，在改善热耗上的潜力最大。由于透平的最末一级是在可变压力比条件下工作，因此，该级的设计极为复杂。如果透平所有的第一级是按部分进气设计，在种种运转条件下将经受类似的变化。除了末级之外，上游低压（LP）透平级同样经历种种运转条件的变化，这是因为：

（1）额定负荷和加负荷的差别;

（2）由于现场预定的排汽压力和偏差与设计值的差别;

（3）各种透平机架的罩壳特性的差别;

（4）由于循环蒸汽条件和循环变化导致的低压（LP）进口汽流;

（5）抽气口的位置;

（6）运转负荷分布（基本负荷与循环的关系曲线）;

（7）分区的或多背压式冷凝器的应用与不分区或单压冷凝器的应用的关系;

由于在透平几个末级带有选定进口角的调谐的、锥形和扭曲的叶片的并不多，上面指出的七个因素对于级的特性有更大的影响。因此希望为低压蒸汽透平设计出的末排叶片，能够满足上述七个因素的要求。

本发明的主要目的是为低压蒸汽透平提供末端叶片，它使末端叶栅的效率达到最佳值。

按照这样的目的，本发明的蒸汽透平叶片的形状是由下述尺寸所限定（英制，公制）：

按照本发明的叶片形成的多个叶片的叶片列形式具有如下特点：

这个叶片或这些叶片用于低压蒸汽透平，它在长度上比起用于同样设计的蒸汽透平的现有技术的叶片有所延长。此外，末端叶片与沿着后缘的一个延伸的平面相结合，可以改善流动特性，减少穿过末端叶片的流动损失。末端叶片调谐成三种不同的模式，即：切向方向的振动模式，轴向方向的振动模式，扭转（扭曲）方向的振动模式。叶片被调谐，使它的自然频率与透平运转速度的谐波有所不同。通过改变叶片内质量的分布来调谐叶片，从而改变叶片的自然共振频率。此外，对叶根也做了修改，使之在轮盘下有较大的间隙，便于透平叶片改型时的安装。

为了更好地理解本发明，下面将参照附图对本发明做详细说明。

图1为叶片对旋转法面的横向视图;图中表示出为确定叶片外形的多条断面线;

图2是将图1叶片视图旋转90°;

图3是自断面线B-B的叶片剖视图;

图4是图1自断面线F-F的叶片剖视图;

图5是按照本发明由计算机绘制的一对透平叶片的轮廓视图，并示出了本发明叶片后缘平的程度。

图1显示了叶片对旋转法面的横向视图。在这法面中，叶片10实际上是变截面叶片，它在断面线F-F和B-B处有两个为将叶片与邻近叶片相连接的连接位置，叶片最好四个一组地进行分组，调谐这些叶片组来避免带有多级谐波的切向的、轴向的和扭振形式的共振。通过在叶片中质量的分布来获得调谐，以避免多级谐波共振。调谐同样设计成能避免当频率为透平转速倍数时对频率的激励。在断面线B-B和F-F处的连接位置12、14有内凸台和外凸台，并分别位于叶片基础截面以上28厘米（11英寸）和50厘米（20英寸）处。为简化制造过程，叶片在基部有一个零度锥角。叶片基部部分的轴向宽度为11厘米（4.25英寸），而叶尖部分的轴向宽度为3.1厘米（1.22英寸）。为改善叶片在跨音速时的气动性能，叶片从喉部到叶片后缘设计为直的背弧。这个截面可从计算机绘制的图5中看到，该直的背弧是从叶片A点到B点。从B点到叶片前缘C点，叶片基本上是连续样条函数。

由图2可见叶根包括有多个凸部20，它们是用来将叶片支撑在透平转子的槽中。凸部的半径已被改变，从而提供在轮盘下额外的间隙，以便于叶片易于安装入轮盘的槽中。