一种中等功率燃气轮机用动力涡轮的第三级动叶片的制作方法

本实用新型属于燃气轮机叶片技术领域，具体涉及一种中等功率燃气轮机用动力涡轮的第三级动叶片。

背景技术：
：

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。动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第三级动叶片品种单一，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，效率低，使用寿命短，已严重影响了动力涡轮乃至燃气轮机的安全运行。

技术实现要素：
：

本实用新型为克服上述缺陷，提供了一种中等功率燃气轮机用动力涡轮的第三级动叶片，该动叶片可以解决目前中等功率燃气轮机中动力涡轮第三级叶片效率低、使用寿命短、影响燃气轮机安全运行的问题。

本实用新型采用的技术方案在于：一种中等功率燃气轮机用动力涡轮的第三级动叶片，包括叶片工作部分、中间体和叶根，叶片工作部分、中间体和叶根由上到下制成一体，所述叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面面积由中间体至叶片工作部分的顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根靠近中间体的截面O-O为基准，由截面O-O向上依次定义为截面A-A、截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F、截面G-G和截面H-H，且截面A-A至截面H-H的截面高度的变化范围在21.5～256.5mm之间，与之对应的轴向宽度B的变化范围在81.1984～63.3850mm之间，弦长b的变化范围在80.5182～83.7442mm之间，进气角α的变化范围在17.2610°～97.2085°之间，型线最大厚度Dmax的变化范围在16.9380～3.8976mm之间，出气边厚度DE的变化范围在1.5978～1.6113mm之间。

优选地，所述截面A-A位于中间体上，截面A-A的截面高度为21.5mm，该位置所对应的轴向宽度B1为81.1984mm、弦长b1为83.7442mm、进气角α1为17.2610°、型线最大厚度Dmax1为16.9380mm、出气边厚度DE1为1.6022mm。

优选地，所述截面B-B位于中间体上，截面B-B的截面高度为61.5mm，该位置所对应的轴向宽度B2为77.6604mm、弦长b2为81.5430mm、进气角α2为28.6491°、型线最大厚度Dmax2为14.5771mm、出气边厚度DE2为1.6113mm。

优选地，所述截面C-C位于叶片工作部分上，截面C-C的截面高度为80.5mm，该位置所对应的轴向宽度B3为76.0830mm、弦长b3为80.9727mm、进气角α3为35.0811°、型线最大厚度Dmax3为13.4449mm、出气边厚度DE3为1.5978mm。

优选地，所述截面D-D位于叶片工作部分上，截面D-D的截面高度为120.75mm，该位置所对应的轴向宽度B4为72.9040mm、弦长b4为80.5182mm、进气角α4为48.5871°、型线最大厚度Dmax4为11.0828mm、出气边厚度DE4为1.5981mm。

优选地，所述截面E-E位于叶片工作部分上，截面E-E的截面高度为161mm，该位置所对应的轴向宽度B5为69.9460mm、弦长b5为80.7736mm、进气角α5为62.4911°、型线最大厚度Dmax5为8.8111mm、出气边厚度DE5为1.5983mm。

优选地，所述截面F-F位于叶片工作部分上，截面F-F的截面高度为201.25mm，该位置所对应的轴向宽度B6为67.1310mm、弦长b6为81.6503mm、进气角α6为76.6120°、型线最大厚度Dmax6为6.6458mm、出气边厚度DE6为1.5984mm。

优选地，所述截面G-G位于叶片工作部分上，截面G-G的截面高度为241.5mm，该位置所对应的轴向宽度B7为64.3950mm、弦长b7为83.0523mm、进气角α7为91.3489°、型线最大厚度Dmax7为4.5476mm、出气边厚度DE7为1.5985mm。

优选地，所述截面H-H位于叶片工作部分上，截面H-H的截面高度为256.5mm，该位置所对应的轴向宽度B8为63.3850mm、弦长b8为83.6888mm、进气角α8为97.2085°、型线最大厚度Dmax8为3.8976mm、出气边厚度DE8为1.5985mm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型是在一维、准三维、全三维气动、热力分析计算该第三级动叶片的全三维设计，计算精度高，使本实用新型的安全性和高效性得到有机结合，保证在变工况下能安全高效运行，并且经过反复的实验和计算验证，可以确定本实用新型所有各项物理参数取值范围的组合共同使该动叶片的空气动力效率提高了1.2％-1.5％、使用寿命延长了1.2-1.4倍，还使原有动叶片端区分离严重的问题也得到了有效控制。此外在保证该动叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，动叶片装配也变得容易。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为叶片型线部分各截面断层叠合示意图；

图3为叶片参数B、b、DE、Dmax的示意图；

图4为叶片出气边厚度的示意图；

图5为叶片进气角的示意图；

其中：1叶片工作部分、2中间体、3叶根。

具体实施方式：

如图1至图5所示，本实用新型为一种中等功率燃气轮机用动力涡轮的第三级动叶片，包括叶片工作部分1、中间体2和叶根3，叶片工作部分1、中间体2和叶根3由上到下制成一体，所述叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片，沿动叶片高度截面形状不同，截面面积由中间体2至叶片工作部分1的顶部逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，以叶根3靠近中间体2的叶根3截面O-O为基准，由截面O-O向上依次定义为截面A-A、截面B-B、截面C-C、截面D-D、截面E-E、截面F-F、截面G-G和截面H-H，且截面A-A至截面H-H的截面高度(所述截面高度是指从截面O-O到某一截面的高度)的变化范围在21.5～256.5mm之间，与之对应的轴向宽度B的变化范围在81.1984～63.3850mm之间，弦长b的变化范围在80.5182～83.7442mm之间，进气角α的变化范围在17.2610°～97.2085°之间，型线最大厚度Dmax的变化范围在16.9380～3.8976mm之间，出气边厚度DE的变化范围在1.5978～1.6113mm之间。这样设计能保证转子的最佳受力状态，并避免在叶根3和承载面处出现应力峰值。

进一步地,所述截面A-A位于中间体2上，截面A-A的截面高度为21.5mm，所述截面A-A的截面高度是指从截面O-O到截面A-A之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B1为81.1984mm、弦长b1为83.7442mm、进气角α1为17.2610°、型线最大厚度Dmax1为16.9380mm、出气边厚度DE1为1.6022mm。

进一步地,所述截面B-B位于中间体2上，截面B-B的截面高度为61.5mm，所述截面B-B的截面高度是指从截面O-O到截面B-B之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B2为77.6604mm、弦长b2为81.5430mm、进气角α2为28.6491°、型线最大厚度Dmax2为14.5771mm、出气边厚度DE2为1.6113mm。

进一步地,所述截面C-C位于叶片工作部分1上，截面C-C的截面高度为80.5mm，所述截面C-C的截面高度是指从截面O-O到截面C-C之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B3为76.0830mm、弦长b3为80.9727mm、进气角α3为35.0811°、型线最大厚度Dmax3为13.4449mm、出气边厚度DE3为1.5978mm。

进一步地,所述截面D-D位于叶片工作部分1上，截面D-D的截面高度为120.75mm，所述截面D-D的截面高度是指从截面O-O到截面D-D之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B4为72.9040mm、弦长b4为80.5182mm、进气角α4为48.5871°、型线最大厚度Dmax4为11.0828mm、出气边厚度DE4为1.5981mm。

进一步地,所述截面E-E位于叶片工作部分1上，截面E-E的截面高度为161mm，所述截面E-E的截面高度是指从截面O-O到截面E-E之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B5为69.9460mm、弦长b5为80.7736mm、进气角α5为62.4911°、型线最大厚度Dmax5为8.8111mm、出气边厚度DE5为1.5983mm。

进一步地,所述截面F-F位于叶片工作部分1上，截面F-F的截面高度为201.25mm，所述截面F-F的截面高度是指从截面O-O到截面F-F之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B6为67.1310mm、弦长b6为81.6503mm、进气角α6为76.6120°、型线最大厚度Dmax6为6.6458mm、出气边厚度DE6为1.5984mm。

进一步地,所述截面G-G位于叶片工作部分1上，截面G-G的截面高度为241.5mm，所述截面G-G的截面高度是指从截面O-O到截面G-G之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B7为64.3950mm、弦长b7为83.0523mm、进气角α7为91.3489°、型线最大厚度Dmax7为4.5476mm、出气边厚度DE7为1.5985mm。

进一步地,所述截面H-H位于叶片工作部分1上，截面H-H的截面高度为256.5mm，所述截面H-H的截面高度是指从截面O-O到截面H-H之间的高度，该位置所对应的轴向宽度B8为63.3850mm、弦长b8为83.6888mm、进气角α8为97.2085°、型线最大厚度Dmax8为3.8976mm、出气边厚度DE8为1.5985mm。

在叶型造型时，根据第三级动叶片对叶片参数的要求，在本实用新型叶片的轴向宽度B、进气角α、型线最大厚度Dmax的取值范围内，使得各几何参数更加合理，叶型更加优化，攻角更加合适，叶片气动效率得到提高，主流区内流动得到改善，叶片使用寿命延长了1.2-1.4倍，可靠性和耐久性得到极大提高，使其使用效果优于调整前，以上各项性能的提升均是基于数值计算以及实验验证的结果。

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。