[发明专利]一种变转速大流量的工业汽轮机末级动叶片

说明书

本发明涉及工业汽轮机叶片领域，尤其是公开了一种变转速大流量、气动效率高、且满足大负荷变工况运行要求的末级动叶片。其包括叶根、叶身，以及叶身上的带孔凸台和双锥棒。叶身为变截面扭叶片，高度为496mm。叶根为叉型叶根，叉数为4，轴向长度为187mm。凸台孔中心距离叶身底部341.9mm，凸台孔直径21mm，双锥棒两端直径16.6mm，双锥棒受相邻两叶身的凸台孔限制，可窜动但不至于移出。该叶片可在背压5kPa‑40kPa、转速2400rpm‑4000rpm下安全运行，该变转速大流量高负荷末级叶片具有变转速变负荷效率高、强度振动性能好、质量流量大、结构稳定、加工装配方便的特点，可以广泛应用于大负荷变转速的工业汽轮机中。

技术领域

本发明涉及一种驱动用工业汽轮机动叶片，尤其是一种变转速大流量驱动用工业汽轮机末级动叶片。

背景技术

在工业驱动领域，尤其是大型乙烯、大型空分等关键领域，变转速大流量大功率的工业汽轮机需求不断增加，其高效、安全设计逐渐凸显重要性。末级叶片运行工况恶劣，必须满足能由阻塞工况到鼓风工况下运行，无论在低背压、阻塞工况或高背压、鼓风情况下，末级叶片的工作条件都十分恶劣；末级叶片焓降大，需要高效型线来提高机组的效率，降低能耗。末级叶片设计难度大，涉及到热力学、理论力学、流体力学、材料力学、材料等多个学科，技术含量高，属于汽轮机设计中的核心技术。

此前大部分变转速工业汽轮机排汽面积小，变工况性能差、气动效率低、能源消耗大，针对大负荷的运行工况，无法满足运行要求，因此需要开发排汽面积更大的高负荷变转速工业汽轮机，其中末级叶片至关重要。

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变转速大流量的工业汽轮机末级动叶片，该叶片排汽面积为2.9m²，叶片具有良好的气动效率、变工况性能和强度性能，结构合理，装配方便。

本发明涉及的变转速大流量的工业汽轮机末级动叶片由叶根、叶身，以及叶身上的带孔凸台和双锥棒组成。叶根与叶身制成一体；带孔凸台位于叶身中上部且与叶身制成一体；叶身为变截面扭叶片，沿叶高方向，相邻两截面均有相对扭转，叶身从底部至顶部，截面面积逐渐减小。

所述叶身相对叶高L_d由0％单调增加到100％，从叶根截面到叶顶截面，节距与弦长比T/b变化规律为：0.54≤T/b≤1.25；节距与叶型截面轴向宽度比T/B 变化规律为：0.54≤T/B≤2.57；节距与叶型截面最大厚度比T/D_max变化规律为： 2.98≤T/D_max≤25.78；叶型前缘半径R₀变化规律为：2.38mm≥R₀≥1.73mm；叶型尾缘半径R₁变化规律为：1.58mm≥R₁≥1.10mm；安装角β变化规律为：81.59°≥β≥28.63°；进口角α变化规律为：48.89°≤α≤155.54°；出口角θ变化规律为：37.53°≥θ≥31.60°。

作为优选：

所述叶身高度为496mm；

所述叶根为叉型叶根，叉数为4叉，叶根轴向宽度为187mm，叶根径向高度为160mm；

所述带孔凸台为圆台，凸台孔中心距离叶身底部341.9mm，凸台孔直径 21mm，相邻两叶身的凸台孔分别容纳双锥棒的两端；

所述双锥棒两端直径16.6mm，中间直径24mm，锥度4°，双锥棒的位移受相邻两叶身的凸台孔限制，可窜动，但不至于移出。

本发明的有益效果在于：