[發(fā)明專利]低壓蒸汽透平的低壓末端葉片

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 90102415.5
• 申請(qǐng)日: 1990-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN1046780A
• 公開（公告）日: 1990-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿朔克·T·帕泰爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西屋電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/14
• 分類號(hào): F01D5/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 鄭中軍

本發(fā)明涉及蒸汽透平，特別是涉及使透平葉片末級(jí)性能最佳的末端葉片。

在過去數(shù)年中，為滿足電力事業(yè)的需要，傳統(tǒng)上的做法是建造大型機(jī)組，它要求使用增大的排氣圈，這樣使連續(xù)環(huán)形區(qū)域增加大約25%。以這種帶有單級(jí)雙流路排汽結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)，取代了總的排汽環(huán)形面積相同，但帶有雙流路的低壓透平的較陳舊的設(shè)計(jì)。

在最近數(shù)年中，透平機(jī)市場(chǎng)已在強(qiáng)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組葉柵的更換，以便延長運(yùn)轉(zhuǎn)壽命，改進(jìn)熱效率（功率輸出和熱耗），增加可靠性，補(bǔ)償設(shè)備的降級(jí)。此外，目前市場(chǎng)上對(duì)現(xiàn)行透平的設(shè)計(jì)要求升級(jí)換型，以便增加可靠性，降低熱耗，增加機(jī)動(dòng)性。

蒸汽透平總功的最大部分產(chǎn)生于蒸汽透平的后幾級(jí)，這是因?yàn)楹髱准?jí)長度上的原因。因此，在改善熱耗上的潛力最大。由于透平的最末一級(jí)是在可變壓力比條件下工作，因此，該級(jí)的設(shè)計(jì)極為復(fù)雜。如果透平所有的第一級(jí)是按部分進(jìn)氣設(shè)計(jì)，在種種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下將經(jīng)受類似的變化。除了末級(jí)之外，上游低壓（LP）透平級(jí)同樣經(jīng)歷種種運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化，這是因?yàn)椋?/p>

（1）額定負(fù)荷和加負(fù)荷的差別;

（2）由于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)定的排汽壓力和偏差與設(shè)計(jì)值的差別;

（3）各種透平機(jī)架的罩殼特性的差別;

（4）由于循環(huán)蒸汽條件和循環(huán)變化導(dǎo)致的低壓（LP）進(jìn)口汽流;

（5）抽氣口的位置;

（6）運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷分布（基本負(fù)荷與循環(huán)的關(guān)系曲線）;

（7）分區(qū)的或多背壓式冷凝器的應(yīng)用與不分區(qū)或單壓冷凝器的應(yīng)用的關(guān)系;

由于在透平幾個(gè)末級(jí)帶有選定進(jìn)口角的調(diào)諧的、錐形和扭曲的葉片的并不多，上面指出的七個(gè)因素對(duì)于級(jí)的特性有更大的影響。因此希望為低壓蒸汽透平設(shè)計(jì)出的末排葉片，能夠滿足上述七個(gè)因素的要求。

本發(fā)明的主要目的是為低壓蒸汽透平提供末端葉片，它使末端葉柵的效率達(dá)到最佳值。

按照這樣的目的，本發(fā)明的蒸汽透平葉片的形狀是由下述尺寸所限定（英制，公制）：

按照本發(fā)明的葉片形成的多個(gè)葉片的葉片列形式具有如下特點(diǎn)：

這個(gè)葉片或這些葉片用于低壓蒸汽透平，它在長度上比起用于同樣設(shè)計(jì)的蒸汽透平的現(xiàn)有技術(shù)的葉片有所延長。此外，末端葉片與沿著后緣的一個(gè)延伸的平面相結(jié)合，可以改善流動(dòng)特性，減少穿過末端葉片的流動(dòng)損失。末端葉片調(diào)諧成三種不同的模式，即：切向方向的振動(dòng)模式，軸向方向的振動(dòng)模式，扭轉(zhuǎn)（扭曲）方向的振動(dòng)模式。葉片被調(diào)諧，使它的自然頻率與透平運(yùn)轉(zhuǎn)速度的諧波有所不同。通過改變?nèi)~片內(nèi)質(zhì)量的分布來調(diào)諧葉片，從而改變?nèi)~片的自然共振頻率。此外，對(duì)葉根也做了修改，使之在輪盤下有較大的間隙，便于透平葉片改型時(shí)的安裝。

為了更好地理解本發(fā)明，下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。

圖1為葉片對(duì)旋轉(zhuǎn)法面的橫向視圖;圖中表示出為確定葉片外形的多條斷面線;

圖2是將圖1葉片視圖旋轉(zhuǎn)90°;

圖3是自斷面線B-B的葉片剖視圖;

圖4是圖1自斷面線F-F的葉片剖視圖;

圖5是按照本發(fā)明由計(jì)算機(jī)繪制的一對(duì)透平葉片的輪廓視圖，并示出了本發(fā)明葉片后緣平的程度。

圖1顯示了葉片對(duì)旋轉(zhuǎn)法面的橫向視圖。在這法面中，葉片10實(shí)際上是變截面葉片，它在斷面線F-F和B-B處有兩個(gè)為將葉片與鄰近葉片相連接的連接位置，葉片最好四個(gè)一組地進(jìn)行分組，調(diào)諧這些葉片組來避免帶有多級(jí)諧波的切向的、軸向的和扭振形式的共振。通過在葉片中質(zhì)量的分布來獲得調(diào)諧，以避免多級(jí)諧波共振。調(diào)諧同樣設(shè)計(jì)成能避免當(dāng)頻率為透平轉(zhuǎn)速倍數(shù)時(shí)對(duì)頻率的激勵(lì)。在斷面線B-B和F-F處的連接位置12、14有內(nèi)凸臺(tái)和外凸臺(tái)，并分別位于葉片基礎(chǔ)截面以上28厘米（11英寸）和50厘米（20英寸）處。為簡(jiǎn)化制造過程，葉片在基部有一個(gè)零度錐角。葉片基部部分的軸向?qū)挾葹?1厘米（4.25英寸），而葉尖部分的軸向?qū)挾葹?.1厘米（1.22英寸）。為改善葉片在跨音速時(shí)的氣動(dòng)性能，葉片從喉部到葉片后緣設(shè)計(jì)為直的背弧。這個(gè)截面可從計(jì)算機(jī)繪制的圖5中看到，該直的背弧是從葉片A點(diǎn)到B點(diǎn)。從B點(diǎn)到葉片前緣C點(diǎn)，葉片基本上是連續(xù)樣條函數(shù)。

由圖2可見葉根包括有多個(gè)凸部20，它們是用來將葉片支撐在透平轉(zhuǎn)子的槽中。凸部的半徑已被改變，從而提供在輪盤下額外的間隙，以便于葉片易于安裝入輪盤的槽中。