一种工业汽轮机双背压末级动叶片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工业汽轮机高背压供热技术领域，具体涉及一种工业汽轮机双背 压末级动叶片。
【背景技术】
[0002] 高背压供热是将汽轮机排汽压力、温度提高，排汽用于城市供热或是其它用途。此 技术能够提高能源利用率，降低锅炉供暖带来的空气污染，因此近年来得到较快的发展。
[0003] 工业汽轮机在非供热期间，排汽压力很低、排汽容积流量很大；在供热期间，排汽 压力较高、排汽容积流量比正常运行工况小很多。两种背压相差约50kPa左右，而末级叶片 需要在两种极端条件下安全稳定运行，这就对叶片的气动性能和强度性能都提出了更高的 要求。因此，末级动叶片需要依据实际情况特殊设计。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种工业汽轮机双背压末级动叶片，可供工业汽轮机在 容积流量相差极大的工况下安全稳定运行，而且保证高的工作效率，以解决现有工业汽轮 机末级叶片无法在两种背压条件下工作的问题或者虽能在两种背压条件下工作但效率低 下、工作安全性差的问题。
[0005] 本实用新型提出的一种工业汽轮机双背压末级动叶片由上至下包括：叶顶、叶片 和叶根，其中：
[0006] 所述叶顶、叶片和叶根为一体成型结构；
[0007] 所述叶顶设有围带；
[0008] 所述叶片的型线为变截面扭转状；
[0009] 所述叶根为四叉型叶根。
[0010] 可选地，所述叶顶、叶片和叶根由上到下模锻成一体。
[0011] 可选地，所述围带为自带冠阻尼围带。
[0012] 可选地，相邻叶顶的围带的相邻工作面之间的间隙为0~0. 4mm，相邻非工作面之 间的间隙为〇. 5~2mm，相邻两围带的切向距离为54. 41mm，相邻围带两侧的曲率半径均为 50mm〇
[0013] 可选地，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，且相邻两截面之间有扭转。
[0014] 可选地，所述围带与叶片型线部分的顶部型线采用同叶片型线的方式过渡。
[0015] 可选地，所述叶片型线部分的高度为300mm，根部轴向宽度为110. 00mm，顶部轴向 宽度为35. 17mm〇
[0016] 可选地，所述叶片的顶部进汽边背弧侧设有激光熔覆层。
[0017] 可选地，所述叶根的轴向宽度为130_，总高度为105_。
[0018] 本实用新型的有益效果是：1)本实用新型的叶片采用激光熔覆层来防止水蚀，能 够在容积流量相差极大的不同工况下完全稳定运行；2)本实用新型采用自带围带的结构， 极大地降低了离心应力，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) 本实用新型采用四叉型叶根，装配方便，且叶片强度高；4)本实用新型采用变截面扭叶片， 不仅具有较高效率且运行稳定性高，在工况大幅度变化时效率变化平缓；5)本实用新型能 够在容积流量为35~220m 3/s范围内安全高效地运行。
【附图说明】
[0019] 图1为根据本实用新型一实施例的工业汽轮机双背压末级动叶片的整体结构示 意图；
[0020] 图2为图1所示工业汽轮机双背压末级动叶片的俯视图；
[0021] 图3为叶片叶型的几何结构示意图；
[0022] 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)分别为叶片根部、中部、顶部截面的叶栅通道示意图；
[0023] 图5为叶顶围带间隙示意图；
[0024] 图6为叶片型线叠合图。
【具体实施方式】
[0025] 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。
[0026] 本实用新型基于两个极端工况条件下末级叶片的端壁和叶片形状的流动情况、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了全面研宄分析，在一定程度上解决了现有工业汽 轮机末级动叶片不能在两种极端工况条件下安全运行、变工况工作效率低、工作安全性差 等问题。
[0027] 图1为根据本实用新型一实施例的工业汽轮机双背压末级动叶片的整体结构示 意图，图2为图1所示工业汽轮机双背压末级动叶片的俯视图，图3为叶片叶型的几何结构 示意图，图6为叶片型线叠合图，其中，A-A，F-F，K-K表示截面号。
[0028] 参见图1~3和图6,本实用新型提出的工业汽轮机双背压末级动叶片由上至下包 括：叶顶、叶片2和叶根3,其中：
[0029] 所述叶顶、叶片2和叶根3为一体成型结构，比如可以为由上到下模锻成一体；
[0030] 其中，所述叶顶设有围带1，但两相邻围带1之间不焊接成整体。在本实用新型一 实施例中，所述围带1为自带冠阻尼围带；
[0031] 所述叶片2的型线为变截面扭转形状，即所述叶片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，且相邻两截面之间有扭转；
[0032] 所述叶根3为高强度的四叉型叶根。叶片的装配方式为径向装配。
[0033] 在本实用新型一实施例中，所述叶根3与轮缘的定位采用轴向骑缝销的方式。
[0034] 图5为叶顶围带间隙示意图，如图5所示，相邻两叶顶的围带1的工作面A、B面之 间的间隙Wl为0~0. 4mm，非工作面C、D面之间的间隙W2为0. 5~2mm，相邻两围带的切 向距离W3为54. 41mm，相邻围带1两侧的曲率半径Rl和R2均为50mm。
[0035] 如上所述，所述叶片2的型线部分为变截面扭转状，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，相邻两截面之间有扭转。具体地，所述叶片2的型 线部分高度Hl为300mm，叶片2型线部分的根部轴向宽度Bl为110. 00mm，叶片2型线部分 的顶部轴向宽度B2为35. 17_。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)的截面高度为0~300mm，轴向宽度B为110. 00~35. 17mm，弦 长b为115. 257~94. 761mm，几何出汽角为24. 899°~11. 843°，安装角为72. 463°~ 23. 934°，叶型截面积为13. 863~3. 312cm2,最大厚度O为16. 663~5. 481mm，出汽边厚度 δ为2. 470~1.628mm。另外，所述叶片2的根部为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，顶部亦为收缩型通道叶栅，如图4(c)所示，图中的圆表示 各个位置的叶栅通道的直径。
[0036] 所述叶根3的轴向宽度BO为130mm，总高度H2为105mm。
[0037] 其中，所述围带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。另 外，采用自带冠围带1，进汽边侧设计尽可能地贴合叶片型线。
[0038] 在本实用新型一实施例中，所述叶片2的顶部进汽边背弧侧设有激光熔覆层4,从 而防止水滴直接冲蚀叶片2的端部叶型部分。
[0039] 在本实用新型一实施例中，所述末级动叶片的数量为68只，且所有动叶片的结构 相同。
[0040] 根据上述技术方案，本实用新型的叶片2顶部采用自带围带，不存在铆接造成的 应力集中问题，从而减少能量损失；同时叶片顶部可装配多片汽封齿，以防止漏气，提高机 组效率；极大地降低了围带1的离心拉应力，从而提高了运行的安全性；采用强化变截面扭 叶型，合理控制叶片2根部反动度及反动度沿叶高的分布，使叶片2的安全性和高效性有机 结合，使叶片2具有较高的变工况特性，从而保证机组在容积流量相差极大的工况下，亦能 高效而安全地运行；对于四叉型叶根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，其中，叶片的装配方式为径向装入，叶根3与轮缘的轴向定位采用轴向销的方 式；激光熔覆层4可以用于防止水蚀，从而提高了叶片2的安全性。在整体装配方面，带有 围带1的叶顶、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。
[0041] 各截面的具体参数请见表1 :
[0042]
[0043] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，该动叶片由上至下包括：叶顶、叶 片和叶根，其中： 所述叶顶、叶片和叶根为一体成型结构； 所述叶顶设有围带； 所述叶片的型线为变截面扭转状； 所述叶根为四叉型叶根。2. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述叶顶、叶片 和叶根由上到下模锻成一体。3. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述围带为自 带冠阻尼围带。4. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，相邻叶顶的围 带的相邻工作面之间的间隙为O~0. 4_，相邻非工作面之间的间隙为0. 5~2_，相邻两 围带的切向距离为54. 41mm，相邻围带两侧的曲率半径均为50mm。5. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，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，且相邻两截面之间有扭转。6. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述围带与叶 片型线部分的顶部型线采用同叶片型线的方式过渡。7. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述叶片的型 线部分的高度为300mm，根部轴向宽度为110. 00mm，顶部轴向宽度为35. 17mm。8. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述叶片的顶 部进汽边背弧侧设有激光熔覆层。9. 根据权利要求1所述的工业汽轮机双背压末级动叶片，其特征在于，所述叶根的轴 向宽度为130mm，总高度为105mm〇
【专利摘要】本实用新型公开了一种工业汽轮机双背压末级动叶片，该动叶片由上至下包括：叶顶、叶片和叶根，其中：叶顶、叶片和叶根为一体成型结构；叶顶设有围带；叶片的型线为变截面扭转状；叶根为四叉型叶根。围带为自带冠阻尼围带；叶片型线部分为变截面扭叶片，有很好的气动性能和强度性能；叶根为四叉型叶根，承载能力大，适用于高转速的工业汽轮机末级叶片；在叶片型线部分的顶端有激光熔覆层处理，防止了水滴直接冲蚀叶片型线部分的端部，进而提高了叶片的安全性。
【IPC分类】F01D5/30, F01D5/28, F01D5/14, F01D5/22
【公开号】CN204703963
【申请号】CN201520127947
【发明人】姚宏, 兰大辉, 余弦, 张之猛
【申请人】北京全四维动力科技有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年3月5日