一种工业透平用大负荷压力级动叶及动叶组件的制作方法

本发明涉及透平，具体涉及一种工业透平用大负荷压力级动叶及动叶组件。

背景技术：

1、在工业驱动和工业发电领域，高参数、高转速、大功率的工业透平需求量与日俱增，其高效高可靠性显得尤为重要。工业透平压力级动叶运行工况较为恶劣，必须能够在阻塞工况到鼓风工况下运行，也必须能在500℃左右的高温蒸汽或具有一定湿度的蒸汽中运行，此外，动叶片展弦比大、叶顶线速度较大，通过的流量非常大，焓降占比较大，且叶片级数受到结构的限制，需要在工艺成熟且保证可靠性的前提下尽可能减小叶片级数。因此，大负荷工业透平压力级动叶的设计难度较大，涉及到热力学、理论力学、材料力学、弹性力学、流体力学、机械设计等多个学科的知识，属于工业透平设计中的核心技术，但现有的压力级叶片在气动性能与强度性能上较差，无法满足汽轮机高效可靠的要求。

2、因此，急需提供一种工业透平用大负荷压力级动叶及动叶组件，以在一定程度上解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提供了一种工业透平用大负荷压力级动叶及动叶组件，动叶本体沿叶片径向、轴向、周向各热力参数分布规律合理，动叶气动性能较好，且具有良好的强度性能。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种工业透平用大负荷压力级动叶，包括具有叶身和叶根的动叶本体，所述叶身的截面面积、截面宽度、轴向宽度、型线最大厚度、弦长沿着径向逐渐递增且平滑过渡至叶根；所述动叶本体还包括位于叶身端部的围带，叶身与围带和叶根的连接处为斜切面，且分别形成进汽侧和出汽侧，进汽侧轴向夹角θ2大于出汽侧轴向夹角θ1，动叶本体沿叶片径向、轴向、周向各热力参数分布规律合理，动叶气动性能较好，且具有良好的强度性能。

4、作为优选，所述围带具有顶切部以及位于顶切部一侧的侧切部，所述侧切部的叶顶斜角γ为90°～125°。

5、作为优选，所述进汽侧距叶身重心线s1为10.7mm，出汽侧距叶身重心线s2为9.3mm，侧切部内壁距叶身重心线k为2.9mm。

6、作为优选，所述围带进汽侧轴向夹角θ2为8°，围带出汽侧轴向夹角θ1为7°。

7、作为优选，所述叶身高度l为139.5mm，所述叶身在径向上、从进汽侧至出汽侧其横截面积s由130.77mm递增至208.04mm2，轴向宽度b由16.38mm递增至26.81mm，弦长cho由32.04mm递增至32.50mm，安装角β由31.63°递增至57.18°，最大厚度dm由6.61mm递增至10.23mm。

8、作为优选，所述叶根包括叶根基体、位于叶根基体上的叶根凸肩、位于叶根凸肩上的叶根平台、位于叶根基体下方的叶根底座以及叶根基体与叶根底座之间的叶根接触面，所述叶根接触面为斜面。

9、作为优选，所述叶根凸肩的轴向宽度a为32mm，叶根平台轴向宽度w1为27.5mm，叶根基体轴向宽度w2为18mm，叶根底座底部轴向宽度w3为19.4mm，叶根高度h为56.4mm，叶根接触面与轴向的夹角α为25°，其径向定位h距叶根底座底部为14.3mm，与叶根基体连接处的圆角r为2mm。

10、一种工业透平用大负荷压力级动叶组件，包括工业透平用大负荷压力级动叶，还包括轮毂；若干个所述动叶本体呈环形安装于轮毂的叶槽中，且端部设有封口动叶。

11、作为优选，所述叶槽底部设有垫隙槽，且垫隙槽与动叶本体之间设有垫隙条。

12、作为优选，所述封口动叶与叶槽之间设有与径向倾角为6°、与轴向倾角为90°的骑缝螺栓，骑缝螺栓下方具有钢球。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、1、本发明提供的大负荷压力级动叶，沿叶片径向、轴向、周向各热力参数分布规律合理，叶身的截面面积、截面宽度、轴向宽度、型线最大厚度、弦长沿着径向逐渐递增且平滑过渡至叶根，且进汽侧轴向夹角θ2大于出汽侧轴向夹角θ1，动叶气动性能较好，且具有良好的强度性能。

15、2、采用三维气动设计方法，控制叶身沿径向的扭曲规律，调节叶身叶型流向载荷分布，确保各截面叶型具有良好的进汽角适应性，使得流线分布较为均匀，气动损失较小且上下游间的气动匹配性较好，进而使得动叶的工业透平效率高、经济性好。

16、3、叶根为单倒t菱形结构，叶根接触面为斜面，增大了其接触面积，具有承载能力大、对加工误差不敏感等特点，尤其是在高温环境下，该结构能够充分地释放叶根材料的应用潜力。

17、4、此外，本发明还提供一种动叶组件，包括工业透平用大负荷压力级动叶，还包括轮毂和围带，若干个所述动叶本体呈环形安装于轮毂的叶槽中，且端部设有封口动叶，围带可减小叶顶的重量、调整叶身的重心，且能够有效降低叶顶的漏汽量。

技术特征：

1.一种工业透平用大负荷压力级动叶，包括具有叶身(11)和叶根(12)的动叶本体(1)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述围带(13)具有顶切部(131)以及位于顶切部(131)一侧的侧切部(132)，所述侧切部(132)的叶顶斜角γ为90°～125°。

3.根据权利要求2所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述围带(13)进汽侧距叶身重心线s1为10.7mm，所述围带(13)出汽侧距叶身重心线s2为9.3mm，所述围带(13)的侧切部(132)内壁距叶身重心线k为2.9mm。

4.根据权利要求1所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述进汽侧轴向夹角θ2为6～24°，出汽侧轴向夹角θ1为5～10°。

5.根据权利要求1所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述叶身(11)高度l为139.5mm，所述叶身(11)在径向上、从进汽侧至出汽侧其横截面积s由130.77mm递增至208.04mm2，轴向宽度b由16.38mm递增至26.81mm，弦长cho由32.04mm递增至32.50mm，安装角β由31.63°递增至57.18°，最大厚度dm由6.61mm递增至10.23mm。

6.根据权利要求1所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述叶根(12)包括叶根基体(124)、位于叶根基体(124)上的叶根凸肩(121)、位于叶根凸肩(121)上的叶根平台(125)、位于叶根基体(124)下方的叶根底座(123)以及叶根基体(124)与叶根底座(123)之间的叶根接触面(122)，所述叶根接触面(122)为斜面。

7.根据权利要求6所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶，其特征在于，所述叶根凸肩(121)的轴向宽度a为32mm，叶根平台(125)轴向宽度w1为27.5mm，叶根基体(124)轴向宽度w2为18mm，叶根底座(123)底部轴向宽度w3为19.4mm，叶根(12)高度h为56.4mm，叶根接触面(122)与轴向的夹角α为25°，其径向定位h距叶根底座(123)底部为14.3mm，与叶根基体(124)连接处的圆角r为2mm。

8.一种工业透平用大负荷压力级动叶组件，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的工业透平用大负荷压力级动叶，还包括轮毂；

9.根据权利要求8所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶组件，其特征在于，所述叶槽(3)底部设有垫隙槽(7)，且垫隙槽(7)与动叶本体(1)之间设有垫隙条(4)。

10.根据权利要求8所述的一种工业透平用大负荷压力级动叶组件，其特征在于，所述封口动叶(2)与叶槽(3)之间设有与径向倾角为6°、与轴向倾角为90°的骑缝螺栓(5)，骑缝螺栓(5)下方具有钢球(6)。

技术总结
本发明公开一种工业透平用大负荷压力级动叶及动叶组件，包括具有叶身和叶根的动叶本体；所述叶身的截面面积、截面宽度、轴向宽度、型线最大厚度、弦长沿着径向逐渐递增且平滑过渡至叶根；所述动叶本体还包括位于叶身端部的围带，叶身与围带和叶根的连接处为斜切面，且分别形成进汽侧和出汽侧，进汽侧轴向夹角θ<subgt;2</subgt;大于出汽侧轴向夹角θ<subgt;1</subgt;，动叶本体沿叶片径向、轴向、周向各热力参数分布规律合理，动叶气动性能较好、便于加工，且具有良好的强度性能。

技术研发人员：张军辉,高骥,郑淑华,马晓飞,马学飞,高浪
受保护的技术使用者：杭州汽轮动力集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15