汽轮机叶轮的制作方法

本发明涉及汽轮机零部件领域，具体而言，涉及汽轮机叶轮。

背景技术：

汽轮机是一种能量转换设备，其将热能转换为机械能。汽轮机叶轮是汽轮机能量转换过程中的核心部件，尤其动叶片的设计优劣对于汽轮机的安全性至关重要。

事实上动叶片的损坏绝大部分都是由于动应力过大产生的。为确保汽轮机动叶片的安全运行，必须控制动叶片工作时的动应力，一般要求将叶片的固有频率避开可能有的激振力频率范围，即调开共振。即使作为阻尼叶片，避开共振也能减少其工作时的动应力，从而提高动叶片的安全裕度。但是，对于短的调频叶片(通常是指汽道高度在200mm以下)，由于叶片较短，根部连接刚性、切力和转动惯量等因素对叶片自振频率的影响很大，所以对其振动很难计算准确，其振动特性是很难把握的。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种汽轮机叶轮，以减轻或避免汽轮机叶轮的共振带来的影响。

本发明的实施例是这样实现的：

一种汽轮机叶轮，其包括轮盘和连接在所述轮盘周向的多个叶片；所述叶片包括叶根、叶身和叶冠；叶片有两种，两种叶片的叶身的宽度不同；两种叶片在轮盘上相间地布置。

在一种实施方式中，两种叶片的叶根结构形状相同，两种叶片的叶冠结构形状相同；两种叶片的叶身除宽度尺寸不同外，其他尺寸均相同。

在一种实施方式中，多个所述叶片的叶冠依次组合成冠圈；所述叶片的叶冠的侧面设有阻尼结构，以使相邻叶片的叶冠之间通过阻尼结构阻尼连接。

综合以上描述，本实施例中的汽轮机叶轮中，即便是其中一种叶片的固有频率与激振力频率发生共振，由于两种叶片的叶身的宽度不同导致两种叶片的固有频率不同，以使另一种叶片总是不共振的。

而且从叶片排列来看，每个处于共振状态的叶片其相邻的叶片都不是处于共振状态，所以激振力对共振叶片输入能量的一部分将被不共振叶片吸收。并且对于在设置阻尼结构的进一步方案中，剩下一部分的能量由于阻尼而耗散。虽然不处于共振状态的叶片振幅会有所增加，但是就整个系统来说，叶片动应力得以大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中的汽轮机叶轮的结构示意图(部分展示)；

图2为本发明实施例的第一叶片的结构示意图；

图3为图2沿e2-e2线的剖视图；

图4为本发明实施例的第二叶片的结构示意图；

图5为图4沿e1-e1线的剖视图；

图6为图1的m处放大图。

图标：汽轮机叶轮100，轮盘10，叶片20，叶根1，叶身2，叶冠3，第二叶片a，第一叶片b，阻尼结构4，中轴线l1，冠圈5。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参见图1，本实施例提供一种汽轮机叶轮100，其包括轮盘10和连接在轮盘10周向的多个叶片20。叶片20包括叶根1、叶身2和叶冠3。叶片20有两种，两种叶片20的叶身2的宽度不同。两种叶片20在轮盘10上相间地布置。为方便描述，本实施例中，将叶身2宽度较大的叶片20定义为第一叶片b。叶身2宽度较小的叶片20定义为第二叶片a。第一叶片b的结构请参见图2和图3，第二叶片a的结构请参见图4和图5。

采用该结构之后，整级叶片的汽流通道仅在进汽段有区别，出汽段则是相同的，因此喉宽是一样的，其通流面积也是一样的，不影响汽轮机的通流效果。但是由于相邻叶片叶身轴向宽度不一样，所以这两种动叶片固有频率总是不一样的。

可选的情形下，第二叶片a的宽度bd1为第一叶片b宽度bd2的59.9％-90.1％。为综合考虑结构的力学性能和得到差异足够大的固有频率，第二叶片a的宽度选自第一叶片b宽度的70％-85％之间。在该区间内，第二叶片a和第一叶片b的固有频率具有足够的差异，能够很好地避免同时发生共振，并且该区间内第二叶片a亦能够保持足够的结构强度，避免影响汽轮机叶轮100的整体力学性能。

配合参见图1和图6，在一种实施方式中，多个叶片20的叶冠3依次组合成冠圈5。叶片20的叶冠3设有阻尼结构4，以使相邻叶片20的叶冠3之间通过阻尼结构4阻尼配合。

综合以上描述，本实施例中的汽轮机叶轮100中，即便是其中一种叶片20的固有频率与激振力频率发生共振，由于两种叶片20的叶身2的宽度不同导致两种叶片20的固有频率不同，以使另一种叶片20总是不共振的。

而且从叶片20排列来看，每个处于共振状态的叶片20其相邻的叶片20都不是处于共振状态，所以激振力对共振叶片20输入能量的一部分将被不共振叶片20吸收。并且对于在设置阻尼结构4的进一步方案中，剩下一部分的能量由于阻尼而耗散。虽然不处于共振状态的叶片20振幅会有所增加，但是就整个系统来说，叶片20动应力得以大大降低。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。