[發明專利]一種用于寬幅變背壓供暖發電汽輪機組的末級葉片

在審

• 申請號: 202211723894.8
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN115929411A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 錢小東;劉慶龍;曹敏;魏雙;孫源;邱豪凱;劉成成
• 申請（專利權）人: 杭州中能汽輪動力有限公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D9/04;F01D15/10
• 代理公司: 杭州派肯專利代理有限公司 33414
• 代理人: 郭薇

本發明包括整圈均勻布置的靜葉片和整圈均勻布置的動葉片，其中靜葉片包括葉身，動葉片是由葉身、葉根、圍帶和兩個凸臺拉筋模鍛成型的一體，靜葉片與動葉片保持一定的軸向間隙依次布置構成末級葉片。從靜葉片的葉身、動葉片的葉身、相鄰動葉片的圍帶間配合面、相鄰動葉片的凸臺拉筋間配合面、靜葉片和動葉片的級間軸向距離配合等幾何結構方面優化設計，有效的減小末級損失，提高末級效率同時滿足靜強度要求和降低動應力，減少機組在變背壓情況下發生振動、顫振的風險。本發明可用于35KPa寬幅變背壓(5kPa～40kPa)、最大排汽流量270t/h供暖發電汽輪機組，有效解決35kPa寬幅變背壓供暖發電汽輪機組在冬季40kPa高背壓和夏季5kPa低背壓工況下運行的經濟和安全穩定問題。

技術領域

本發明涉及供暖發電汽輪機技術領域，尤其是涉及一種用于寬幅變背壓供暖發電汽輪機組的末級葉片。

背景技術

隨著我國自主研發能力的提高，當前汽輪機行業的一大趨勢是量身定制滿足客戶需求的汽輪機產品，其需求越來復雜，葉片工作條件越來越惡劣，從而對葉片的氣動和強度要求越來越高。在北方地區對供暖發電機組的需求較高，其供暖發電汽輪機在夏季和冬季有兩種不同需求：夏季多發電、冬季多供暖，常年運行過程中需要在冬季低真空供暖發電和夏季低背壓發電的工況之間切換，大幅度變工況運行使得機組效率波動幅度大，末級葉片工作條件十分惡劣，特別在過高背壓和過小容積流量下，末級葉片做負功，消耗功率，機組效率急劇降低，更是非常容易引起機組的強烈振動和疲勞損傷，危及運行安全。為了解決這些問題，第一種方法就是一些大機組采用雙背壓雙轉子互換，即：機組冬季高背壓供暖期間使用級數相對較少的轉子；非供暖期換回級數相對較多的轉子，恢復原純凝低背壓工況運行。第二種方法就是降低供暖期間的背壓或者抽取部分蒸汽直接供暖。采用第一種方法雖然解決了安全供暖的問題，但每年需例行更換轉子兩次，投資偏大。采用第二種方法會影響供暖效果，供暖的蒸汽品位不夠或者流量達不到需求。綜上所述寬幅變背壓供暖發電汽輪機組需要既能滿足一定通流能力，又能保證冬季和夏季不同工況通用的高效率長壽命的末級葉片。對于35kPa寬幅變背壓(5kPa～40kPa)、最大排汽流量270t/h供暖發電汽輪機組，尤其需要一種特殊設計的排氣面積2.8m²等級的末級葉片。

發明內容

本發明的目的是為了解決寬幅變背壓供暖發電汽輪機組在冬季高背壓和夏季低背壓工況下運行的經濟和安全穩定問題，進而提供一種排氣面積2.8m²等級的末級葉片，尤其適用于35kPa寬幅變背壓(5kPa～40kPa)、最大排汽流量270t/h供暖發電汽輪機組。

本發明的技術方案是：一種用于寬幅變背壓供暖發電汽輪機組的末級葉片，包括整圈均勻布置的靜葉片、整圈均勻布置的動葉片，靜葉片和動葉片依次軸向布置，靜葉片包括葉身，動葉片包括葉身、葉根、圍帶和兩個凸臺拉筋，葉身的底部與葉根固定連接，葉身的頂部與圍帶固定連接，兩個凸臺拉筋分別分布在葉身的腹面和背面且其主軸共線。靜葉片的葉身和動葉片葉身均為變截面扭葉片，靜葉片的葉身和動葉片葉身沿自身葉高方向具有一定的扭曲規律，使得自身相鄰兩個截面之間有相對的扭轉，靜葉片的葉身的截面面積由根部向頂部逐漸增大，動葉片葉身的截面面積由根部向頂部逐漸減小。動葉片葉身的葉頂為帶自鎖型摩擦阻尼圍帶，動葉片葉身中間的凸臺拉筋帶自鎖型摩擦阻尼，安裝時相鄰動葉片間的圍帶不接觸，留間隙，相鄰動葉片間的凸臺不接觸，留間隙，運行時動葉片葉身扭轉恢復使得相鄰動葉片間的圍帶接觸、拉筋接觸，使得動葉片形成整圈連接。

進一步地，所述的末級葉片包括76只靜葉片和66只動葉片。靜葉片葉身的出汽邊工作高度H1為465mm，出汽邊葉身底部直徑Φ1為1335mm；動葉片葉身的出汽邊工作高度H2為502mm，出汽邊葉身底部直徑Φ2為1335mm，靜葉片葉身和動葉片葉身保持輻射線間的軸向距離t為157.2mm，順著汽流方向軸向依次布置靜葉片和動葉片形成末級。76只靜葉片葉身固定在隔板上形成整圈連接，66只動葉片通過錐銷與主軸上的末級葉輪連接，運動時通過相鄰動葉片間的圍帶間接觸、拉筋間接觸，使得動葉片形成整圈連接。