[發明專利]一種工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片

在審

• 申請號: 201810141404.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108590775A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 藍吉兵;丁旭東;孔建強;隋永楓;毛漢忠;陳金銓;袁浩;王佳男;莊達明;劉象拯
• 申請（專利權）人: 杭州汽輪機股份有限公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 毛翔威

本發明公開了一種工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片，包括葉身、過渡段、葉根和圍帶。在葉身的一端設有與葉身一體成型的過渡段和葉根，在葉身的另一端設有與葉身一體成型的圍帶，葉身為等截面葉型，葉根由兩根帶銷釘孔的柱叉組成。葉身的葉型由4段曲線組成，4段曲線交接處切線斜率相等。本發明的高效葉片效率優于常規葉片，并且具有很好的變工況特性，其加工成本僅為一般的離散點葉型常規葉片加工成本的1/4～1/3。

技術領域

本發明屬于葉輪機械領域，涉及一種工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片。

背景技術

工業汽輪機是功能轉換的重要設備，廣泛應用于石油、化工、冶金、能源、核電、艦船等各個領域。工業汽輪機結構復雜、設計制造難度高，屬于高端裝備制造業。

對于工業汽輪機而言，由于其主要作為風機、壓縮機和泵等耗能設備的驅動機，被驅動機的負荷特性決定了工業汽輪機變工況的特點，其工況變化范圍特別廣。因而工業汽輪機葉片最重要也最明顯的特點就是需要有非常好的變工況性能，在不同的工況下葉片應具有較高的效率。以ABB公司為例，其葉片從1900年代號為200的葉片經過5代的升級進化，演變到1980年代號為8000的葉片，效率得以逐步提高；以GE公司為例，其葉片也由1940年的傳統葉片經歷5次進化演變，達到了1980年的超級葉片(super profile)。隨著計算機技術和計算流體動力學的發展，汽輪機通流葉片的全三維流場優化設計己經成為可能。目前使用的汽輪機葉片型線為早年開發的常規型線，其氣動性能有較大提升空間。

葉片作為汽輪機的核心部件，不僅數量多，形狀復雜，而且加工要求高，其加工工作量非常大，約占汽輪機總加工量的1/4～1/3。葉片的加工工藝性很大程度上決定了汽輪機成本的高低。目前多數廠家新開發的汽輪機葉片葉型均為離散點，需要采用數控加工方法加工，增加了葉片的加工成本。

為提高工業汽輪機的熱經濟性，達到節能減排的目的，同時降低葉片的加工成本，亟需發明一種性能優良，加工工藝性好的工業汽輪機葉片。

發明內容

針對目前工業汽輪機調節級動葉效率有較大提升空間的現狀，本發明的目的是提供一種工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片，該葉片的氣動性能、變工況性能、強度振動性能比目前使用的工業汽輪機調節級動葉片更高，而且其加工工藝性很好。

為了達到上述目的，發明了工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片，包括葉身，所述葉身的一端設有與葉身一體成型的過渡段、葉根，所述葉身的另一端設有與葉身一體成型的圍帶，所述葉身為等截面葉型，所述葉根由兩根帶銷釘孔的柱叉組成。葉根由兩根帶銷釘孔的柱叉組成。所述葉身的葉型由4段曲線組成，分別為ab段、bc段、cd段、da段所述ab段和bc段組成壓力面，且ab段為單圓弧，其半徑變化范圍為0.6≤R₁/b≤0.8，所述bc段呈單圓弧狀作為葉型前緣，其半徑變化范圍為0.038≤R₂/b≤0.055，所述cd段為高階樣條曲線作為吸力面，所述da段為單圓弧作為尾緣，其半徑范圍為0.008≤R₃/b≤0.012，4段曲線交接處切線斜率相等。

進一步的方案為，所述葉身滿足如下規律：節弦比t/b的值為0.58≤t/b≤0.76，葉型最大厚度C_max/b的值為0.29≤C_max/b≤0.38，入口楔角w₁的值為45°≤w₁≤65°，出口楔角w₂的值為10°≤w₂≤14°，尾緣彎折角δ的值為15.5°≤δ≤20.5°。葉型安裝角β的值為60°≤β≤85°，葉片菱形角γ的值為0°≤γ≤30°。

更進一步的方案為，所述的工業汽輪機大負荷高效調節級動葉片，其圍帶寬度b1/b的值為0.83≤b1/b≤1.06，圍帶高度h1/b的值為0.08≤h1/b≤0.11。