[發明專利]不調頻的整級汽輪機短動葉片

無效

• 申請號: 200810046066.9
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101349169A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 周振杰;曹守洪;吳其林;江生科;張東連;牛久芳;黃彪;鐘剛云;李銀鳳;賀偉
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: F01D5/16
• 分類號: F01D5/16
• 代理公司: 德陽三星專利事務所
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及汽輪機整級動葉片，尤其涉及不調頻的整級汽輪機短動葉片。

背景技術

汽輪機是一種能量轉換設備，其將熱能轉換為機械能。汽輪機葉片是汽輪機能量轉換過程中的核心部件，尤其動葉片的設計優劣對于汽輪機的安全性至關重要。

事實上動葉片的損壞絕大部份都是由于動應力過大產生的。為確保汽輪機動葉片的安全運行，必須控制動葉片工作時的動應力，一般要求將葉片的固有頻率避開可能有的激振力頻率范圍，即調開共振。即使作為阻尼葉片，避開共振也能減少其工作時的動應力，從而提高動葉片的安全裕度。但是，對于短的調頻葉片(通常是指汽道高度在200mm以下)，由于葉片較短，根部連接剛性，切力和轉動慣量等因素對葉片自振頻率的影響很大，所以對其振動很難計算準確，其振動特性是很難把握的。

發明內容

本發明的目的，是提供一種不調頻的整級汽輪機短動葉片。避開共振是通過改進葉根結構來實現的。

本發明的技術解決方案是：

一種不調頻的整級汽輪機短動葉片，由多只短動葉片裝配在葉輪上構成整級，所述短葉片具有整體結構的葉身、葉根、葉冠，葉根具有型線部分和中間體部分；其特征在于，該級葉片分為兩種，兩種葉片的葉根型線部分高度不同，兩種葉片相間布置在葉輪上。

所述兩種葉片的葉根中間體之間留有間隙。

所述葉冠具有阻尼結構。

所述葉根是軸向裝入式葉根。

本發明的有益技術效果：

在本結構的整級葉片系統內，即便是一半的動葉片(葉片A或葉片B)固有頻率與激振力頻率發生共振，但是另一半葉片(葉片A或葉片B)總是不共振的。而且從葉片排列來看，每只處于共振狀態的葉片其相鄰的動葉片都不是處于共振狀態，所以激振力對共振葉片輸入能量的一部分將被不共振葉片吸收，還有一部分能量由于阻尼而耗散。雖然不處于共振狀態的葉片振幅會有所增加，但是就整級系統來說，葉片動應力得以大大降低。所以，可以通過調整兩種葉片的固有頻率相對差別，也就是控制葉根尺寸L長度差別來控制整個系統的響應和動應力在安全范圍之內。

附圖說明

圖1是葉片A結構示意圖

圖2是圖1的P向視圖

圖3是葉片B結構示意圖

圖4是圖3的K向視圖

圖5是輪槽結構示意圖(軸向視圖)

圖6是圖5中局部I的放大圖

圖7是葉片葉輪裝配結構示意圖

圖8是圖7中局部N的放大圖

圖9是圖7中局部M的放大圖

具體實施方式

參見圖7：汽輪機的動葉片20是裝在葉輪10上的。

參見圖1至圖4：葉片20具有葉身1、葉根2、葉冠3，三者是整體結構。其中，葉根2具有葉根型線部分2.1和中間體部分2.2，兩部分是整體結構。葉根型線部分2.1的高度尺寸為L。

本發明的主要特點是：葉片20被設計成兩種，即A、B，該兩種葉片除葉根2型線部分2.1的高度尺寸L不同以外，其余部分完全相同。圖1、圖2是A葉片的結構，葉根型線部分2.1的高度尺寸La，圖3、圖4是B葉片的結構，葉根型線部分2.1的高度尺寸Lb，La＞Lb。相應地，葉輪10上的輪槽也是兩種，參見圖6、圖7，兩種輪槽的幾何尺寸分別適配兩種葉片的葉根尺寸。兩種輪槽是相間布置的，兩種葉片分別對應裝于各自適配的輪槽內，也就是說，葉片A、B也是相間布置的。顯然，葉片的總數量必然是偶數。

參見圖9，本發明的另一特點是：葉冠3設有阻尼結構4，阻尼結構4位于相鄰兩葉片葉冠配合面上，所有葉片安裝完畢后，葉冠3組合成圈，構成整圈阻尼圍帶。

參見圖8，本發明的再一特點是：相鄰葉片葉根中間體部分2.2之間留有間隙X。

由上述三個特點共同形成的一圈動葉片就成為不調頻的整級動葉片。

本發明的原理：

采用該結構之后，整級葉片的氣流通道都是一樣的，不影響汽輪機的通流效果。但是由于相鄰葉片葉根中間體2.2之間有一定的間隙X，葉片A和葉片B的振動起始位置都在葉根與輪槽聯接的接觸面(P、Q)附近，參見圖7，又由于葉片A和葉片B的葉根型線部分2.1的高度尺寸為L不一樣，所以這兩種動葉片固有頻率總是不一樣的。

在該種結構的整級系統內，即便是一半的動葉片(葉片A或葉片B)固有頻率與激振力頻率發生共振，但是另一半葉片(葉片A或葉片B)總是不共振的。而且從葉片排列來看，每只處于共振狀態的葉片其相鄰的動葉片都不是處于共振狀態，又因為相鄰葉片之間有阻尼連接結構，所以激振力對共振葉片輸入能量的一部分將被不共振葉片吸收，還有一部分能量由于阻尼而耗散。雖然不處于共振狀態的葉片振幅會有所增加，但是就整級系統來說，葉片動應力得以大大降低。所以，可以通過調整兩種葉片的固有頻率相對差別，也就是控制葉根尺寸L長度差別來控制整個系統的響應和動應力在安全范圍之內。