[发明专利]高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片

说明书

技术领域

本发明涉及工业汽轮机大阻尼调节级叶片领域，尤其是一种高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片型式。

背景技术

工业汽轮机是主要用于驱动给水泵、压缩机等工业领域的驱动设备，其特点为工况复杂、转速变化范围大,多数叶片设计为不调频叶片等。压缩机主要是通过提高转速来提高效率，因此与其配套的工业汽轮机也要求是高温高压，高转速。转速的提高、蒸汽负荷的加大、处于高温高压区的叶片安全性面临严重的挑战，国内外这种恶劣环境下的调节级叶片断裂事故多有发生。

叶片在交变的汽流力作用下会产生动应力，发生疲劳破坏。尤其是处于高温下的短叶片，材料的力学性能急剧下降、转速高、蒸汽流量大、动应力比静应力威胁更大，因此其强度与振动特性直接影响到汽轮机运行可靠性。为了增加叶片运行安全性，对不调频叶片而言，通常是增加阻尼结构来降低叶片的动应力。围带通过安装时的偏心来保证在离心力作用下使其产生预紧阻尼效果来增加阻尼降低叶型部分动应力，叶根过渡段通过止振结构来增加阻尼降低叶根动应力。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种能起到整圈阻尼叶片，降低叶型和叶根动应力的高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片。

为了达到上述目的，本发明所设计的高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片, 由转子、叶身、叶根、止振片和过渡段组成，叶根和叶身通过过渡段连接，在叶身顶部设有自带围带，周向相邻两叶片上的围带节距之间为过盈配合，过盈度为a，叶身设置在转子内，且在装配时通过叶片辐射线与转子轮槽辐射线的偏心使其装入转子内；在过渡段位置设有楔形槽，在楔形槽内设有止振片。

为了保证周向刚度，并且提供轴向阻尼以降低动应力，同时保证止振片在离心力和温度的综合作用下不被甩出，所述的过盈配合过盈度为a，叶根底部与轮缘的间隙为b，叶根顶部与轮缘的间隙为c，且叶根叶根径向辐射线相对轮缘径向辐射线偏置一个角度β1，其中a=0.02~0.08mm；b=0.1~0.2mm；c=0.1~0.2mm；β₁=0.35~0.77°。

本发明所设计的高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片，主要特点是通过加工工艺保证叶片围带在有过盈量的情况下能顺利安装，过盈的量值通过详细分析得到可控、安全范围，并精确的设计了止振片，保证阻尼效果，有效降低了动应力。同时通过计算设计很好的选取a、b、c和β₁的值，以及止振片的θ值，在控制好这些参数的情况下便起到大阻尼效果前提下保证安全。

 附图说明

图1为本发明的围带结构示意图。

图2为本发明的楔形阻尼块受力示意图。

图3为本发明的三维示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1。

本实施例描述的高压高转速工业汽轮机用大阻尼调节级叶片，如图3所示，叶片由叶身1、叶根2和过渡段3组成，整圈叶片是由叶根2周向均匀安装在转子上。如图1所示，在叶身1顶部设有围带，周向相邻两叶片上围带带有过盈量，装配时利用叶根和轮缘的间隙b、c，使叶根径向辐射线相对轮缘径向辐射线偏置一个小角度β₁，就实现了这个过程。围带阻尼结构通过有限元反复计算优化后，给出合理的参数值：

a=0.02~0.08mm；

b=0.1~0.2mm；

c=0.1~0.2mm；

β₁=0.35~0.77°。

两两叶片在过渡段3位置铣设一个轴向楔形槽，楔形槽内设有止振片4。止振片的阻尼结构，如图2所示，楔形止振片4的楔形面的正压力分别为N1和N2，摩擦力f₁和f₂，摩擦系数为μ；楔形止振片5的离心力为F。有下式：

                                                

可见，θ取值太大会自锁，且周向力小；太小导致F太小，周向力小也小；优化后得到θ取值在8°~12°间时比较合理。