CN106256993A - 一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片 - Google Patents

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马晓飞
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Abstract

本发明涉及一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，包括依次相连的叶根、叶身和用于使叶片形成整圈自锁的围带，所述叶身设有拉筋凸台，所述叶身的型线为变截面扭曲型线，叶身的相邻两个截面之间有相对扭转，沿叶根到围带高度方向，随着叶身相对叶高H由0％单调增加到100％，截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了叶片静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得叶片具有很好的气动性能。

Description

一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片
技术领域
本发明涉及一种汽轮机叶片，尤其是一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片。
背景技术
锅炉给水泵是火电机组的重要辅机，它将除氧器出口给水加压后通过各级加热器再进入锅炉，水泵出口的给水压力等于锅炉所需给水压力、锅炉汽包正常水位与除氧器给水箱正常水位间静压差、除氧器至锅炉间介质流动总阻力之和。
管阻大小随着流量而变化，流量随着主机负荷而变化。为满足主机汽轮机变负荷运行时给水流量、压力和锅炉匹配的要求，给水泵必须变负荷运行，从而要求驱动给水泵的汽轮机满足变功率、变转速运行。满足功率、转速、参数三“变”要求是锅炉给水泵汽轮机运行的最大特点。在主机单机容量达到百万千瓦等级时，对给水泵汽轮机的功率、转速运行范围、排气面积等提出了更高的要求，其叶型设计难度急剧加大。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，该叶片具有良好的变工况性能和强度性能，结构合理，装配方便。
本技术方案为：一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，包括依次相连的叶根、叶身和用于使叶片形成整圈自锁的围带，所述叶身设有拉筋凸台，所述叶身的型线为变截面扭曲型线，叶身的相邻两个截面之间有相对扭转，其特征在于：沿叶根到围带高度方向，随着叶身相对叶高H由0％单调增加到100％，叶底截面到叶顶截面的节距(相邻两个叶片之间的栅距)与弦长(叶身截面中叶型前缘进汽边和叶型后缘出汽边之间的距离)比T/b变化规律为：0.2≤T/b≤1.0；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.2≤T/B≤4.0；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.4≤T/Dmax≤17.6；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.3；从叶底截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.6mm≤R0≤2.2mm；从叶底截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.7mm≤R1≤1.1mm。
所述叶身高度为550mm。
所述叶根为枞树型叶根，叶根轴向宽度为181.5mm。
所述叶身的进汽边背弧处设有淬硬部分。
所述凸台横截面为椭圆，该凸台与叶身一体成型，所述凸台包括第一耦合前端和第一耦合后端。
各相邻叶片凸台间、相邻围带间均有0.1-0.7mm的间隙。
凸台中心距叶身底部302.5mm。
本发明所得的给水泵工业汽轮机用的550mm末级动叶片，叶身采用三元流场设计技术设计而成，截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了叶片静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得叶片具有很好的气动性能。经专业计算流体动力学软件CFX和Numeca等验证，在背压为0.06bar出口马赫数0.5的工况下，所在低压级组的气动效率在81％左右，最大流量在120t/h以上，同时具有良好的变工况性能；叶片为自带围带整圈自锁阻尼型的长叶片，叶身中上部具有凸台，叶顶有围带，各叶片凸台间和围带间均有0.1-0.7mm的间隙，在工作转速下，由于离心力的作用，叶身产生一定的反扭，使叶片间凸台与凸台、围带与围带间贴合，产生正压力和摩擦力，增加了***的阻尼；同时达到叶片整圈自锁结构，提高叶片的振动性能，降低叶片所受的动应力；叶根采用枞树型叶根设计，叶片装配方便，可在背压0.05bar～0.1bar，转速2270rpm～5200rpm下安全运行，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明叶片正视图；
图2是本发明叶片侧视图；
图3是本发明叶片俯视图；
图4是本发明叶片型线积叠示意图；
图5相邻两叶片围带俯视图；
图6是本发明相邻两叶片凸台剖视图；
图7是本发明相邻五叶片自锁连接示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
如图1、2、3所示，本实施例所描述的一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，它是一种变截面扭叶片，包括叶身3、叶根4及用于使叶片形成整圈自锁的围带1和拉筋凸台2，该凸台横截面为椭圆，该凸台与叶身一体成型，所述凸台包括第一耦合前端和第一耦合后端。
所述叶身相对叶高Ld由0％单调增加到100％，从叶底截面到叶顶截面的节距(相邻两个叶片之间的栅距)与弦长比T/b变化规律为：0.2≤T/b≤1.0；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.2≤T/B≤4.0；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.4≤T/Dmax≤17.6；从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.30；从叶底截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.6mm≤R0≤2.2mm；从叶底截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.7mm≤R1≤1.1mm。叶片通过枞树型叶根1安装在叶轮槽中，轴向装配；所述凸台为椭圆台，横截面为椭圆，该凸台6与叶身3一体成型，所述凸台6包括第一耦合前端和第一耦合后端。并且，叶身高度为550mm，凸台中心距叶身2底部302.5mm，叶根为枞树型叶根，叶根轴向宽度为181.5mm。；所述的叶身2，其进汽边背弧处设有淬硬部分，淬硬长度根据需要而定。
如图4、5、6、7所示，静态时叶片为单片结构，凸台2与凸台之间，围带与围带1之间均不贴合，优选参数为各相邻叶片凸台间、相邻围带间均有0.1-0.7mm的间隙。在工作转速下，由于离心力的作用，叶身3产生一定的反扭，使凸台与凸台2、围带1与围带1间产生正压力和摩擦力，增加了***的阻尼；同时使叶片整圈成组(如图7)，提高叶片的振动性能。
本发明所得的给水泵工业汽轮机用的550mm末级动叶片，叶身采用三元流场设计技术设计而成，截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了叶片静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得叶片具有很好的气动性能。经专业计算流体动力学软件CFX和Numeca等验证，在背压为0.06bar出口马赫数0.5的工况下，所在低压级组的气动效率在81％左右，最大流量在120t/h以上，同时具有良好的变工况性能；叶片为自带围带1整圈自锁阻尼型的长叶片，叶身3中上部具有凸台，叶顶有围带1，各叶片凸台间和围带1间均有0.1-0.7mm的间隙，在工作转速下，由于离心力的作用，叶身3产生一定的反扭，使叶片间凸台与凸台、围带1与围带1间贴合，产生正压力和摩擦力，增加了***的阻尼；同时达到叶片整圈自锁结构，提高叶片的振动性能，降低叶片所受的动应力；叶根4采用枞树型叶根4设计，叶片装配方便，可在背压0.05bar～0.1bar，转速2270rpm～5200rpm下安全运行，具有广阔的市场应用前景。

Claims (7)

1.一种给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，包括依次相连的叶根、叶身和用于使叶片形成整圈自锁的围带，所述叶身设有拉筋凸台，所述叶身的型线为变截面扭曲型线，叶身的相邻两个截面之间有相对扭转，其特征在于：沿叶根到围带高度方向，随着叶身相对叶高H由0％单调增加到100％，叶底截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.2≤T/b≤1.0，
从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.2≤T/B≤4.0；
从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比T/Dmax变化规律为：2.4≤T/Dmax≤17.6；
从叶底截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.02≤T/A≤0.3；
从叶底截面到叶顶截面的叶型前缘半径R0变化规律为：1.6mm≤R0≤2.2mm；
从叶底截面到叶顶截面的叶型尾缘半径R1变化规律为：0.7mm≤R1≤1.1mm。
2.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，所述叶身高度为550mm。
3.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，所述叶根为枞树型叶根，叶根轴向宽度为181.5mm。
4.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，所述叶身的进汽边背弧处设有淬硬部分。
5.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，所述凸台横截面为椭圆，该凸台与叶身一体成型，所述凸台包括第一耦合前端和第一耦合后端。
6.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，各相邻叶片凸台间、相邻围带间均有0.1-0.7mm的间隙。
7.根据权利要求1所述的给水泵工业汽轮机用的末级动叶片，其特征在于，所述凸台中心距叶身底部302.5mm。
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