一种轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片的制作方法

本实用新型属于燃气轮机导叶片技术领域，具体涉及一种轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片。

背景技术：
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燃气轮机具有质量轻、体积小，消耗水、电和润滑油量少，启动速度快，控制方便、易磨损件少，运行可靠和维修方便等优点，目前已被广泛应用在舰艇、发电机组等多个领域。导叶片是燃气轮机涡轮的关键部件，而目前的燃气轮机用涡轮叶片品种单一，设计方法原始，计算精度较低，无法进行精确的气动计算和流场计算，从而使叶片型面设计不光顺。此外由于受多个截面叶型型线包络的叶片实体形状的影响，使得轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片的空气动力效率不高，使用寿命短，影响涡轮的安全运行。

技术实现要素：
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本实用新型为克服上述缺陷，提供了一种轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片，该导叶片工作效率有所提高、使用寿命延长，可以解决目前轻型燃气轮机用动力涡轮的首级叶片空气动力效率不高、使用寿命短、影响涡轮安全运行的问题。

本实用新型采用的技术方案在于：一种轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片，包括叶片上端壁、叶片工作部分和叶片下端壁，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，所述叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，沿叶片工作部分高度截面形状不同，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，所述叶片工作部分的总高度L为151.5mm，叶片工作部分以靠近叶片下端壁的叶片根部截面B-B为基准，由截面B-B向下定义为截面A-A，由截面B-B向上依次定义为截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，且截面A-A、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的截面高度h变化范围在-18.08～161.8mm之间，与之对应的轴向宽度Q的变化范围在148.504～186.161mm之间，弦长b的变化范围在158.117～198.259mm之间，进气角α的变化范围在46.477°～46.481°之间，安装角βy的变化范围在-70.495°～-70.509°之间，型线最大厚度T的变化范围在12.596～14.542mm之间，出气边厚度δ均为1.398mm。

优选地，所述叶片工作部分截面A-A的截面高度h1为-18.08mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q1为148.504mm、弦长b1为158.117mm、进气角α1为46.477°、安装角βy1为-70.495°、型线最大厚度T1为12.596mm。

优选地，所述叶片工作部分截面B-B的截面高度h2为0mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q2为150.297mm、弦长b2为160.028mm、进气角α2为46.484°、安装角βy2为-70.496°、型线最大厚度T2为12.691mm。

优选地，所述叶片工作部分截面C-C的截面高度h3为10mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q3为152.516mm、弦长b3为162.394mm、进气角α3为46.492°、安装角βy3为-70.498°、型线最大厚度T3为12.807mm。

优选地，所述叶片工作部分截面D-D的截面高度h4为50mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q4为161.386mm、弦长b4为171.849mm、进气角α4为46.454°、安装角βy4为-70.502°、型线最大厚度T4为13.268mm。

优选地，所述叶片工作部分截面E-E的截面高度h5为90mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q5为170.245mm、弦长b5为181.292mm、进气角α5为46.427°、安装角βy5为-70.504°、型线最大厚度T5为13.725mm。

优选地，所述叶片工作部分截面F-F的截面高度h6为125mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q6为178.008mm、弦长b6为189.568mm、进气角α6为46.504°、安装角βy6为-70.507°、型线最大厚度T6为14.125mm。

优选地，所述叶片工作部分截面G-G的截面高度h7为161.8mm，该位置所对应的叶片工作部分的轴向宽度Q7为186.161mm、弦长b7为198.259mm、进气角α7为46.481°、安装角βy7为-70.508°、型线最大厚度T7为14.542mm。

优选地，所述叶片上端壁的轴向宽度W为120.00mm,壁厚E为3.50mm,上部凹槽轴向宽度B为102.5mm，上挂环轴向宽度V为112mm，径向高度H为40.715mm，轴向扩张角γ为20°。

优选地，所述叶片下端壁的轴向宽度W1为115.00mm，壁厚E1为3.5mm,下部凹槽轴向宽度B1为81.00mm,下挂环轴向宽度V1为95.00mm,径向高度H1为34.35mm，轴向扩张角γ1为23°。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型是在一维、准三维、全三维气动、热力分析计算该首级导叶片的全三维设计，计算精度高，使主流区沿叶片轴向方向的流动得到改善，计算精度有所提高，使得本实用新型的安全性和高效性有机结合，已保证在变工况下能安全高效运行，经过计算，本实用新型的叶片较原尺寸，在气动效率方面提高了0.3％-0.9％，在使用寿命方面延长了0.2至0.4倍；

2、通过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，使首级导叶片根部截面的吸力面进口处曲率增大，喉部以后的曲率减小，中部截面和顶部截面的吸力面中部曲率均有所减小，叶片工作部分的根部截面和顶部截面的负荷有所增加。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为叶片工作部分各截面断层叠合示意图；

图4为叶型参数Q、b、α、βy、T、δ的示意图；

图5是上端壁参数W、E、B、V、H、γ的示意图；

图6是下端壁参数W1、E1、B1、V1、H1、γ1的示意图

其中：叶片上端壁1、叶片工作部分2、叶片下端壁3。

具体实施方式：

如图1至图6所示，本实用新型为一种轻型燃气轮机用动力涡轮的首级导叶片，包括叶片上端壁1、叶片工作部分2和叶片下端壁3，叶片上端壁1、叶片工作部分2和叶片下端壁3由上到下制成一体，所述叶片工作部分2的型线为变截面扭叶片，沿叶片工作部分2高度截面形状不同，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，所述叶片工作部分2的总高度L为叶片工作部分2的中轴线与叶片上端壁1和叶片下端壁3之间的距离，总高度L为151.5mm，叶片工作部分2以靠近叶片下端壁3的叶片根部截面B-B为基准，由截面B-B向下定义为截面A-A，由截面B-B向上依次定义为截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F和截面G-G，且截面A-A、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的截面高度H变化范围在-18.08～161.8mm之间，与之对应的轴向宽度Q的变化范围在148.504～186.161mm之间，弦长b的变化范围在158.117～198.259mm之间，进气角α的变化范围在46.477°～46.481°之间，安装角βy的变化范围在-70.495°～-70.509°之间，型线最大厚度T的变化范围在12.596～14.542mm之间，出气边厚度δ均为1.398mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面A-A的截面高度h1为-18.08mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q1为148.504mm、弦长b1为158.117mm、进气角α1为46.477°、安装角βy1为-70.495°、型线最大厚度T1为12.596mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面B-B的截面高度h2为0mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q2为150.297mm、弦长b2为160.028mm、进气角α2为46.484°、安装角βy2为-70.496°、型线最大厚度T2为12.691mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面C-C的截面高度h3为10mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q3为152.516mm、弦长b3为162.394mm、进气角α3为46.492°、安装角βy3为-70.498°、型线最大厚度T3为12.807mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面D-D的截面高度h4为50mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q4为161.386mm、弦长b4为171.849mm、进气角α4为46.454°、安装角βy4为-70.502°、型线最大厚度T4为13.268mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面E-E的截面高度h5为90mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q5为170.245mm、弦长b5为181.292mm、进气角α5为46.427°、安装角βy5为-70.504°、型线最大厚度T5为13.725mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面F-F的截面高度h6为125mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q6为178.008mm、弦长b6为189.568mm、进气角α6为46.504°、安装角βy6为-70.507°、型线最大厚度T6为14.125mm。

进一步地，所述叶片工作部分2截面G-G的截面高度h7为161.8mm，该位置所对应的叶片工作部分2的轴向宽度Q7为186.161mm、弦长b7为198.259mm、进气角α7为46.481°、安装角βy7为-70.508°、型线最大厚度T7为14.542mm。

所述叶片上端壁1的轴向宽度W为120.00mm,壁厚E为3.50mm,在叶片上端壁1上表面设有上挂环，所述上挂环包括上垂直侧壁和倒置L型侧壁，所述倒置L型侧壁水平位置高于上垂直侧壁，且倒置L型侧壁的开口朝向上垂直侧壁，在上垂直侧壁与倒置L型侧壁之间形成斜坡式上部凹槽，所述上部凹槽轴向宽度B为102.5mm，从倒置L型侧壁的开口顶部到叶片工作部分2间的径向高度H为40.715mm，轴向扩张角γ为20°。

所述叶片下端壁3的轴向宽度W1为115.00mm，壁厚E1为3.5mm,在叶片下端壁3上设有下挂环，所述下挂环包括下垂直侧壁和L型侧壁，所述L型侧壁水平位置高于垂直侧壁，且L型侧壁的开口背向下垂直侧壁，在下垂直侧壁与L型侧壁之间形成斜坡式下部凹槽，所述下部凹槽轴向宽度B1为81.00mm,下挂环轴向宽度V1为95.00mm,从下垂直侧壁的底部到叶片工作部分2间的径向高度H1为34.35mm，轴向扩张角γ1为23°。

在叶型造型时，根据首级导叶片对叶片参数的要求，当选取以上参数值时，首级导叶片根部截面的吸力面进口处曲率增大，喉部以后的曲率减小，中部截面和顶部截面的吸力面中部曲率均有所减小，叶片工作部分的根部截面和顶部截面的负荷有所增加，使其效果优于调整前。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。