一种用于50MW汽轮机的300mm动叶片及叶轮的制作方法

一种用于50mw汽轮机的300mm动叶片及叶轮
技术领域
1.本实用新型属于汽轮机动叶片，尤其涉及一种用于50mw等级凝背式汽轮机的 300mm动叶片及叶轮。


背景技术：

2.随着国家城镇化进程加快，北方城市供暖扩容问题亟待解决，催生了火力发电产业在冬季供暖期提供热源的必然需求。因此火电机组必须同时保证采暖季高背压工况和非采暖季纯凝工况的运行安全。而目前同等级叶片不能很好地兼顾供暖期和非供暖期工况的运行，凝背式汽轮机组中的叶片在变工况下适应性差，结构强度和刚性不足，影响机组的使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型为解决现有凝背式汽轮机组中叶片在变工况下适应性差，结构强度和刚性不足的问题，从而提出了一种用于50mw等级凝背式汽轮机的300mm动叶片及叶轮。该叶片及叶轮可在采暖季高背压工况和非采暖季纯凝工况的恶劣条件下安全运行，减少因叶片及叶轮的失效导致停机引起的损失，增强了安全性和可靠性。
4.本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：
5.一种用于50mw等级凝背式汽轮机的300mm动叶片，它包括叶身、叶根和围带，所述的围带、叶身和叶根由上至下依次一体锻造而成；所述叶身在径向上，由根部至顶部的横截面面积、轴向宽度、安装角以及型线的最大厚度均呈逐渐递减趋势，且叶身的型线为变截面扭转叶片；所述叶身的高度l为300mm；叶身根部的直径为φ1272mm；叶身的排汽面积为1.482m2；所述叶身根部至叶身顶部的轴向宽度v由65.82mm递减至50.55mm；叶身根部至叶身顶部的安装角βy由66.38
°
递减至40.01
°
；叶身根部至叶身顶部的型线最大厚度t由12.69mm递减至8.36mm；叶身根部至叶身顶部的弦长b处于71.51mm ～78.72mm之间；叶身根部至叶身顶部的进口角α由43.36
°
递增至90.07
°
；叶身根部至叶身顶部的出口角θ由26.18
°
递减至20.65
°
。
6.一种汽轮机叶轮，它包括多片动叶片和轮盘，所述的轮盘上周向开有多个叶根槽，所述动叶片的枞树型叶根沿轴向装入轮盘的叶根槽中，并通过轴向定位销进行轴向定位。
7.本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：
8.1、本实用新型中300mm叶片在保证效率的基础上叶型部分更轻，叶根和轮缘的连接结构强度安全裕度更大，该叶片及叶轮可在采暖季高背压工况和非采暖季纯凝工况的恶劣条件下安全运行，减少因叶片及叶轮的失效导致停机引起的损失，增强了安全性和可靠性。
9.2、本实用新型中300mm叶片顶部自带围带，减少了漏气损失；在围带下缘设置扩张角，令通流部分光顺，从而提高了机组效率；围带圆周面具有燕尾槽设计，动叶片装配后采用围带连接条使多片动叶片形成整圈，改善了强度的振动特性。
10.3、本实用新型中300mm叶片根部设计有轴向枞树型叶根，轴向枞树型叶根沿轴向装入轮盘叶根槽，并通过轴向定位销进行定位，加工、装配方便，运行安全可靠。
11.4、汽轮机该级叶轮上一圈设计有102只动叶片，可替代常规空冷凝汽式汽轮机同等长度等级的动叶片。
附图说明
12.附图作为本技术的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
13.图1为本实用新型的整体结构示意图；
14.图2为图1中a-a处的剖视图；
15.图3为叶身的俯视投影的轮廓示意图；
16.图4为叶身的典型横截面示意图；
17.图5为图4中ⅱ处局部放大图；
18.图6是图4中ⅰ处局部放大图。
19.图中：1-叶身；2-叶根；3-围带。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。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实用新型中的具体含义。
23.参见图1至图6所示，本技术实施例提供一种用于50mw等级凝背式汽轮机的300mm 动叶片，它包括叶身1、叶根2和围带3，所述的围带3设置在叶身1的顶部，叶根2设置在叶身1的根部，围带3、叶身1和叶根2由上至下依次一体锻造而成；所述叶身1在径向上，由根部至顶部的横截面面积、轴向宽度、安装角以及型线的最大厚度均呈逐渐递减趋势，且叶身1的型线为变截面扭转叶片，即相邻两截面间有相对扭转；所述叶身1 的高度l为300mm；叶身1根部的直径为φ1272mm；叶身1的排汽面积为1.482m2；所述叶身1根部至叶身1顶部的轴向宽度v由65.82mm递减至50.55mm；叶身1根部至叶身1顶部的安装角βy由66.38
°
递减至40.01
°
；叶身1根部至叶身1顶部的型线最大厚度t由12.69mm递减至8.36mm；叶身1根部至叶身1顶部的弦长b处于71.51mm ～78.72mm之间；叶身1根部至叶身1顶部的进口角α由43.36
°
递增至90.07
°
；叶身1 根部至叶身1顶部的出口角θ由26.18
°
递减至20.65
°
。
24.本实施例中，所述叶身的顶部为自带冠阻尼围带，减少了叶轮的漏气损失。
25.本实施例中，300mm叶片采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配，在保证效率的基础上叶型部分更轻，叶根和轮缘的连接结构强度、安全裕度更大，该叶片及叶轮可在采暖季高背压工况和非采暖季纯凝工况的恶劣条件下安全运行，减少因叶片及叶轮的失效导致停机引起的损失，增强了安全性和可靠性。
26.在一种可能的实施例中，所述叶身1的高度l在0.0mm、30.0mm、60.0mm、90.0mm、 120.0mm、150.0mm、180.0mm、210.0mm、240.0mm、270.0mm、300.0mm处所对应的叶身1的轴向宽度v依次为：65.82mm、64.21mm、62.61mm、61.03mm、59.47mm、57.92mm、 56.39mm、54.88mm、53.39mm、51.95mm、50.55mm，所对应的弦长b依次为：72.09mm、 71.74mm、71.54mm、71.51mm、71.64mm、71.92mm、72.44mm、73.39mm、74.78mm、 76.57mm、78.72mm，所对应的安装角βy依次为：66.38
°
、63.96
°
、61.49
°
、58.98
°
、 56.46
°
、53.94
°
、51.36
°
、48.58
°
、45.69
°
、42.81
°
、40.01
°
，所对应的型线最大厚度t依次为：12.69mm、12.61mm、12.52mm、12.33mm、12.03mm、11.62mm、11.08mm、 10.37mm、9.61mm、8.93mm、8.36mm，所对应的进口角α依次为：43.36
°
、45.58
°
、 47.82
°
、50.17
°
、52.82
°
、55.97
°
、60.11
°
、66.24
°
、73.84
°
、81.97
°
、90.07
°
，所对应的出口角θ依次为：26.18
°
、25.19
°
、24.42
°
、23.71
°
、23.20
°
、22.69
°
、21.91
°
、21.18
°
、21.09
°
、20.65
°
、20.82
°
。
27.本实施例采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。
28.在一种可能的实施例中，如图1所示，叶根2的轴向宽度w为77mm；叶根2的扩张角为8
°
；叶根2出汽侧的最大总高度kmax为56.60mm，进汽侧最小总高度kmin为 45.78mm。
29.本实施例中，叶根的此种结构设计使叶片能牢固地装入轮缘，装配稳定、安全可靠。
30.在一种可能的实施例中，所述叶根2的轴向截面为枞树型。
31.本实施例中，轴向枞树型叶根沿轴向装入轮盘叶根槽，并通过轴向定位销进行定位，加工、装配方便，运行安全可靠。
32.在一种可能的实施例中，如图1所示，所述围带3厚度的最小值hmin为14.91mm，围带3厚度的最大值hmax为38.03mm，围带3的扩张角为22
°
，围带3工作面的轴向距离b1为55.00mm。
33.在一种可能的实施例中，所述围带3的圆周面上开有燕尾槽。
34.本实施例中，围带圆周面具有燕尾槽设计，动叶片装配后采用围带连接条使多片动叶片形成整圈，改善了强度的振动特性。
35.在一种可能的实施例中，所述动叶片的材料采用05cr17ni4cu4nb抗冲蚀不锈钢。
36.本技术实施例提供一种汽轮机叶轮，它包括多片动叶片和轮盘，所述的轮盘上周向开有多个叶根槽，所述动叶片的枞树型叶根沿轴向装入轮盘的叶根槽中，并通过轴向定位销进行轴向定位。
37.本实施例中，所述的叶根2部位开有半圆形盲孔，轮盘上叶根的安装部位开有半圆形盲孔，在装配整个叶片时，在叶根处的半圆形盲孔与轮盘上的半圆形盲孔处装入轴向定位销来限制叶片的轴向窜动。
38.在一种可能的实施例中，安装在轮盘上相邻的两片动叶片上的围带3紧密贴合，多
片动叶片上围带3的燕尾槽共同形成一圈凹槽，所述的凹槽中装有多根首尾依次连接的围带连接条，并用焊料填满封口，令多片动叶片形成整圈连接。
39.在一种可能的实施例中，所述的叶轮共102片动叶片。
40.典型截面具体参数如下表：
[0041][0042][0043]
新型300mm动叶片材料采用05cr17ni4cu4nb抗冲蚀不锈钢，采用具有燕尾槽和斜角的围带、枞树型叶根、独特的叶型结构，围带、叶根与叶片工作部分形成整体，并以围带连接条整圈穿入燕尾槽使得多片动叶片整圈连接，保证了不停机情况下变工况的运行安全。
[0044]
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。