一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片，该动叶片包括：叶顶、叶片及叶根，其中：叶顶、叶片和叶根为一体结构；叶片的型线为变截面扭转状，叶片的型线部分沿叶片高度方向由根部至顶部的截面面积逐渐减小，且相邻两截面之间存在扭转；叶根与轮缘固定连接。本实用新型在一定程度上解决了现有小型高背压供热工业汽轮机末级叶片所存在的工作效率低、工作安全性差等问题，工况适应范围更广。
【专利说明】一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及动力机械设备制造【技术领域】，具体涉及一种小型高背压供热工业 汽轮机动叶片。
【背景技术】
[0002] 低真空循环水供热是将凝汽器中乏汽的压力提高，即降低凝汽器的真空度，提高 冷却水温，将凝汽器改为供热系统的热网加热器，而冷却水直接用作热网的循环水，充分利 用凝汽式机组排汽的汽化潜热加热循环水，将冷源损失降低为零，从而提高机组的循环热 效率的一种供热方式。采用该方法供热在不增加机组规模的前提下，减小了供热抽汽量，增 大了供热面积，同时由于其施工周期短、经济效益显著，因此在供热企业中多有应用。
[0003]目前，在国家节能减排政策的鼓励和推动下，各发电企业在具备供热条件的地区 实施热电联产并通过技术改造增加供热能力，已经成为一种必然的趋势。
[0004] 对于配置汽动给水泵组的主机，且小机和主机共用一台凝汽器来说，实施热电联 产时，必然要考虑小机的工况适应能力。而小机的适应能力在一定程度上取决于末叶片。小 机末叶片的设计是关系热电联产能否成功的一个关键点。小型高背压供热工业汽轮机末级 叶片既要承受冬季高背压时可能的鼓风工况，又要承受夏季低背压时可能的阻塞工况，这 对汽轮机整体效率产生很大的影响。增加末级叶片各截面的最大厚度，改进叶片变工况性 能，能有效地降低占汽轮机整体损失份额较大的排汽损失，提高叶片强度，是保证汽轮机安 全可靠高效率运行的最有效的方法之一。
[0005] 小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片夏季长期处于湿蒸汽区运行，水蚀影响严 重，所以目前广泛采用司太立合金片防止水蚀，但是司太立合金片型线设计得不合理，使得 焊缝处极易开裂，严重影响了叶片强度和汽轮机的运行安全。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片，可供小型 高背压供热工业汽轮机安全可靠运行，而工作效率又高，从而能够解决现有小型高背压供 热工业汽轮机末级叶片工作效率低、工作安全性差的问题。
[0007] 本实用新型提出的一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片包括：叶顶、叶片 及叶根，其中：
[0008] 所述叶顶、叶片和叶根为一体结构；
[0009] 所述叶片的型线为变截面扭转状，所述叶片的型线部分沿叶片高度方向由根部至 顶部的截面面积逐渐减小，且相邻两截面之间存在扭转；
[0010] 所述叶根与轮缘固定连接。
[0011] 可选地，所述叶顶为冠阻尼马鞍形围带。
[0012] 可选地，相邻叶顶之间彼此独立。
[0013] 可选地，相邻两马鞍形围带工作面之间的间隙为0?0. 03_，非工作面之间的间 隙为0. 3?0. 6mm，马鞍形围带的切向距离为59. 39mm。
[0014] 可选地，从根部至顶部方向上，叶片型线部分的根部截面到顶部截面的截面高度 为0?194mm，轴向宽度为84. 00?33. 689mm，弦长为90. 892?73. 486mm，几何出汽角为 22.078° ?16. 193。，安装角为 67. 69° ?26.93°，叶型截面积为 1L 1810 ?2. 7574cm2， 最大厚度为17. 209?6. 513mm，出汽边厚度为1. 3559?1. 2953mm。
[0015] 可选地，所述叶片根部为K型通道叶栅，中部为收缩型通道叶栅，顶部为缩放通道 叶栅。
[0016] 可选地，叶顶与叶片型线部分的顶部型线采用同叶片型线的方式过渡。
[0017] 可选地，所述叶根为直齿揪树形叶根。
[0018] 可选地，直齿揪树形叶根的轴向宽度为84. 00mm，直齿揪树型叶根的总高度为 53. 12mm〇
[0019] 可选地，所述叶片进汽边背弧侧中上部设有激光强化区域。
[0020] 本实用新型的优点是：1)本实用新型的叶片顶部采用自带冠马鞍形围带，不存在 铆接造成的应力集中问题，减少损失，提高机组效率；2)使得叶片在较高转速状态下，将该 叶片的安全性和高效性有机结合，并保证该叶片具有较高的变工况特性，即机组在变工况 下，亦能高效而安全地运行；3)本实用新型采用直齿揪树形叶根，保证叶片强度；4)本实用 新型采用马鞍形围带的结构，大大降低了围带的离心拉应力，从而提高了运行的安全性；5) 本实用新型采用先进的激光强化方法来防止水蚀，马鞍形围带与叶片型线部分的顶部型线 采用同叶片型线的过渡方式，激光强化至顶部端面，极大地降低了水滴冲击对叶片的不利 影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型的一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片的整体结构示 意图；
[0022] 图2为图1所示小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片的俯视图；
[0023] 图3为图1所示小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片的叶型几何结构示意图；
[0024] 图4为根据本实用新型一实施例的动叶片型线部分的截面轮廓的叠合图，其中图 4(a)、图4(b)、图4(c)分别为根部、中部、顶部截面的叶栅通道示意图；
[0025] 图5为根据本实用新型一实施例的叶顶马鞍形围带间隙示意图；
[0026] 图6为根据本实用新型一实施例的叶根与轮缘定位方式的示意图；
[0027] 图7为图1所示末级动叶片型线叠合图。
【具体实施方式】
[0028] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0029] 本实用新型综合了末级叶片的端壁和叶片形状的流体情况、对静叶片尾迹在动叶 片叶栅内的流动、二次流的干涉、冲击波和附面层形成二次流之间的干涉以及叶片强度等 多方面影响因素进行全面评估分析，在一定程度上解决了现有小型高背压供热工业汽轮机 末级叶片所存在的工作效率低、工作安全性差等问题，工况适应范围更广。
[0030] 图1为本实用新型的一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片的整体结构示 意图，图2为图1所示末级动叶片的俯视图；图3为图1所示末级动叶片的叶型几何结构示 意图，图7为图1所示末级动叶片型线叠合图，图7中，A-A，F-F，K-K表示截面号。
[0031] 参见图1?3和图7,本实用新型提出的小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片， 包括：叶顶1、叶片2及叶根3,其中：
[0032] 叶顶1、叶片2和叶根3为一体结构，即叶顶1、叶片2和叶根3由上到下模锻成一 体；
[0033] 所述叶片2的型线为变截面扭转状，即所述叶片2为变截面扭叶片，具有很好的气 动性能和强度性能，其中，所述叶片2的型线部分沿叶片高度方向由根部至顶部的截面面 积逐渐减小，且相邻两截面之间存在扭转；
[0034] 所述叶根3与轮缘5固定连接。
[0035] 在本实用新型一实施例中，所述叶顶1为自带冠阻尼马鞍形围带。
[0036] 相邻两叶顶1之间彼此独立，不焊接成整体。
[0037] 图5为根据本实用新型一实施例的叶顶马鞍形围带间隙示意图，如图5所示，相 邻两马鞍形围带1工作面之间的间隙W1为0?0. 03mm，非工作面之间的间隙W2为0. 3? 0· 6mm,马鞍形围带1的切向距离W3为59. 39mm。
[0038] 如图1、图3所示，在本实用新型一实施例中，叶片2的型线部分高度为194mm， 叶片2型线部分的根部轴向宽度B1为84. 00mm，叶片2型线部分的顶部轴向宽度B2为 33. 69mm。叶片2型线部分从根部至顶部的截面几何数据为：根部截面A-A到顶部截面 K-K的截面高度H1为0?194mm，轴向宽度B为84. 00?33. 689mm，弦长b为90. 892? 73. 486mm，几何出汽角为22. 078°?16. 193°，安装角为67. 69°?26. 93°，叶型截面积 为11. 1810?2. 7574cm2,最大厚度0为17. 209?6. 513mm，出汽边厚度δ为1. 3559? 1. 2953mm。
[0039] 在本实用新型一实施例中，叶片2根部为K型通道叶栅，如图4(a)所示，中部为收 缩型通道叶栅，如图4(b)所示，顶部为缩放通道叶栅，如图4(c)所示，图中的圆形表示各个 位置的叶栅通道的直径。
[0040] 在本实用新型一实施例中，所述叶根3为高强度的直齿揪树形叶根，承载能力大， 更适用于高转速小功率的工业汽轮机末级叶片。在本实用新型一实施例中，直齿揪树形叶 根3的轴向宽度B0为84. 00mm，直齿揪树型叶根3的总高度H2为53. 12mm。
[0041] 其中，叶顶1与叶片2型线部分的顶部型线采用同叶片2型线的方式过渡。采用 自带冠马鞍形围带的叶顶1，进汽边侧设计尽可能贴合叶片型线。
[0042] 在本实用新型一实施例中，所述叶片2所述叶片2进汽边背弧侧中上部还设有激 光强化区域4,用于增强叶片表面的局部硬度，降低水滴对叶片型线的冲蚀作用，提高叶片 的安全性。
[0043] 图6为根据本实用新型一实施例的叶根与轮缘定位方式示意图，如图6所示，所述 叶根3与轮缘5的定位采用定位销6和定位螺钉7的方式，在叶根3和轮缘5相接面上，叶 根3底部以及轮缘5的相应位置处设有与定位销6和定位螺钉相适配的凹槽和螺钉孔，如 图6所示。
[0044] 在本实用新型一实施例中，所述叶根3与轮缘5的装配方式为轴向装配。本实用新 型的叶片2顶部采用自带冠马鞍形围带，因此不存在铆接造成的应力集中问题，减少损失， 叶片2顶部还可装配多片汽封齿，防止漏气，提高机组效率；同时还极大地降低了马鞍形围 带1的离心拉应力，从而提高了运行的安全性。本实用新型所采用的强化变截面扭叶型，合 理控制叶片2根部反动度及反动度沿叶高的分布等办法，使该叶片2的安全性和高效性有 机结合，使该叶片2具有较高的变工况特性，从而保证机组在变工况下，亦能高效而安全地 运行。直齿揪树形叶根3在保证了叶片强度的前提下，使得叶片2的装配方式更为简便。而 激光强化区域4可以用于防止水蚀，提高了叶片2的安全性。在整体装配方面，马鞍形围带 1、叶片2型线部分与叶根3为一体的结构形式，装配十分方便。
[0045] 在本实用新型一实施例中，各截面的具体参数如表1所示：
[0046]
【权利要求】
1. 一种小型高背压供热工业汽轮机末级动叶片，其特征在于，该动叶片包括：叶顶、叶 片及叶根，其中： 所述叶顶、叶片和叶根为一体结构； 所述叶片的型线为变截面扭转状，所述叶片的型线部分沿叶片高度方向由根部至顶部 的截面面积逐渐减小，且相邻两截面之间存在扭转； 所述叶根与轮缘固定连接。
2. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，所述叶顶为冠阻尼马鞍形围带。
3. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，相邻叶顶之间彼此独立。
4. 根据权利要求2所述的动叶片，其特征在于，相邻两马鞍形围带工作面之间的间隙 为0?0· 03mm，非工作面之间的间隙为0· 3?0· 6mm，马鞍形围带的切向距离为59. 39mm。
5. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，从根部至顶部方向上，叶片型线部分 的根部截面到顶部截面的截面高度为〇?194mm，轴向宽度为84.00?33. 689mm，弦长为 90. 892 ?73. 486mm，几何出汽角为 22. 078。?16. 193。，安装角为 67. 69° ?26. 93°，叶 型截面积为11. 1810?2. 7574cm2,最大厚度为17. 209?6. 513mm，出汽边厚度为1. 3559? 1. 2953mm。
6. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，所述叶片根部为K型通道叶栅，中部为 收缩型通道叶栅，顶部为缩放通道叶栅。
7. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，叶顶与叶片型线部分的顶部型线采用 同叶片型线的方式过渡。
8. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，所述叶根为直齿揪树形叶根。
9. 根据权利要求8所述的动叶片，其特征在于，直齿揪树形叶根的轴向宽度为 84. 00mm，直齿揪树型叶根的总高度为53. 12mm。
10. 根据权利要求1所述的动叶片，其特征在于，所述叶片进汽边背弧侧中上部设有激 光强化区域。
【文档编号】F01D5/30GK204060801SQ201420442956
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】徐克鹏, 姚宏, 兰大辉, 张建英, 冉祥坤, 王武刚 申请人:北京全四维动力科技有限公司