一种燃气轮机次末级自锁动叶片制造技术

本发明专利技术公开了一种燃气轮机次末级自锁动叶片，包括：围带、叶身、平台、伸根、叶根；所述叶身为变截面扭叶片，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，且叶身根部截面和叶身顶部截面间有相对扭转；以所述叶身的中截面最大厚度(T

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机次末级自锁动叶片
本专利技术涉及地面重型燃气轮机涡轮叶片领域，尤其涉及一种燃气轮机次末级自锁动叶片。
技术介绍
燃气轮机广泛应用在舰艇、发电机组等多个领域，是重要的动力提供单元。其中，涡轮叶片又是燃气轮机的核心部件，其设计效果直接影响燃气轮机工作效率及稳定性，其中次末级动叶的出口气流参数对燃气轮机整体性能有着重要影响。中国专利CN209780968U是公开了一种用于全转速火电汽轮机上的540mm次末级动叶片，为了满足目前全转速火电汽轮机次末级动叶片的需求，提出了可靠性更高的次末级540mm叶片，其叶片采用异形围带连接，整圈装配，枞树形叶根保证叶片连接强度，去湿措施采取进汽边激光固熔强化技术。综上，实际设计过程中，需要更加复合实际工作条件的叶片结构，进一步提升轮机整体运行平稳性及运行效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种燃气轮机次末级自锁动叶片，能够解决上述问题。为此目的，本专利技术由如下技术方案实施。一种燃气轮机次末级自锁动叶片，包括：围带、叶身、平台、伸根和叶根；所述叶身为变截面扭叶片，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，且叶身根部截面和叶身顶部截面间有相对扭转；以所述叶身的中截面最大厚度(T50％)为基准，所述叶身的工作高度与所述叶身的中截面最大厚度比值(L/T50％)为20.11，根部轴向宽度与所述叶身的中截面最大厚度比值(Wr/T50％)为7.03，型线根部直径与所述叶身的中截面最大厚度比值(Φ/T50％)为92.00，顶部轴向宽度与所述叶身的中截面最大厚度比值(Wt/T50％)为2.64。进一步，叶身相对叶高由0％单调增加至100％；所述叶身根部截面到叶身顶部截面的节距与弦长比值(Tblade/b)变化范围为0.421～0.965，所述叶身根部截面到叶身顶部截面的节距与轴向宽度比值(Tblade/V)变化范围为0.434～1.606，所述叶身根部截面到叶身顶部截面的节距与叶型截面最大厚度比值(Tblade/T)变化范围为2.211～9.203，所述叶身根部截面到叶身顶部截面的节距与叶型截面面积比值(Tblade/A)变化范围为0.036～0.270。更进一步，所述叶身的安装角(βy)的变化范围为76.86°～36.57°，进口角(α)的变化范围为54.25°～103.88°，出口角(θ)的变化范围为31.54°～26.79°。更进一步，型线最大厚度与所述叶身的中截面最大厚度比值(T/T50％)变化范围为1.37～0.46。进一步，所述围带的厚度与所述叶身的中截面最大厚度比值(W/T50％)为0.315～0.385，所述围带的轴向宽度与所述叶身的中截面最大厚度比值(B/T50％)为2.85，所述围带的压力角(θt)为47.6°～58.2°。更进一步，相邻叶片围带间隙与所述叶身的中截面最大厚度比值(δt/T50％)为0～0.01。进一步，所述围带为阶梯状结构，中间台阶为密封齿结构，密封齿高度与所述叶身的中截面最大厚度比值(l/T50％)为0.496～0.607，密封齿宽度于所述叶身的中截面最大厚度比值(h/T50％)为0.144～0.176。进一步，所述叶身与所述围带的过渡圆角为变化圆角结构，所述过渡圆角的前缘半径R1为1～1.5mm，尾缘半径R4为1～1.5mm，压力面靠近尾缘30％～40％区域圆角半径R3为6～8mm，吸力面靠近前缘30％～40％区域圆角半径R2为6～8mm，其余区域光滑过渡。进一步，所述平台侧面有双阻尼销槽结构，包括第一阻尼销槽、第二阻尼销槽；所述第一阻尼销槽长度与所述叶身的中截面最大厚度比值(Lg1/T50％)为5.67～6.94，深度与所述叶身的中截面最大厚度比值(s/T50％)为0.350～0.438，槽底宽度与所述叶身的中截面最大厚度比值(w1/T50％)为0.306～0.394，其设置成从槽口向槽底逐渐倾斜的外倾壁面，其倾角(αs)为6°～8°；所述第二阻尼销槽长度与所述叶身的中截面最大厚度比值(Lg2/T50％)为0.905～1.106，其深度、槽底宽度及槽口向槽底外倾壁面的倾角均与所述第一阻尼销槽相同；所述第一阻尼销槽和所述第二阻尼销结构间距与所述叶身的中截面最大厚度比值(d/T50％)为0.173～0.211。进一步，叶根为5齿枞树型叶根，楔形角(θr)为38.5°～41.5°，齿距与所述叶身的中截面最大厚度比值(pr/T50％)为0.39～0.48，第1齿至第5齿喉部宽度与所述叶身的中截面最大厚度比值(δr/T50％)为1.59～0.46。本专利技术具有如下优点：本专利技术提供的燃机次末级自锁动叶片，采用三元流场设计技术设计而成的，沿叶高方向具有一定的扭曲规律，即兼顾了叶片静强度要求，还使得叶片具有很好的气动性能，叶身扭曲规律是按照三元流理论设计的，沿叶身各热力参数分布规律合理，经专业计算流体力学计算软件CFX和Numeca等计算验证，叶片的气动效率可达95.4％。另外，该叶型具有足够的强度性能，设计工况下的气流弯应力较小。该叶片采用整圈成组围带，工作时叶片围带贴合，大大降低叶片的动应力。该叶片根部为枞树型叶根，装配方便，承载均匀，能使叶片和转子结合牢固、稳定，保证了整个叶片的安全性。附图说明图1是本专利技术的整体结构主视图；图2是本专利技术叶身中截面参数示意图；图3是本专利技术的叶型特征参数示意图；图4是图3中I和II局部放大图；图5是本专利技术的围带及相邻围带结构图；图6是图5中F-F截面图；图7是本专利技术的围带及相邻围带间隙示意图；图8是本专利技术的叶身与围带过渡变化圆角示意图；图9是本专利技术平台侧面的阻尼销槽正视图；图10是图9阻尼销槽G-G截面视图；图11是本专利技术的叶根结构示意图；图12是本专利技术实施例1中离心拉应力测试结果图；图13是本专利技术实施例1中气动效率测试结果图。图中：1-围带；2-叶身；3-平台；4-伸根；5-叶根。具体实施方式下面结合附图1-11对专利技术进一步说明；如图1至图11所示，本实施例描述的燃气轮机末级动叶片，它由围带1、叶身2、平台3、伸根4以及叶根5组成，由上至下精铸成一体。叶身2型线为变截面扭叶片，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转；如图2所示，以叶身2的中截面最大厚度T50％为基准，叶身2高度与中截面最大厚度T50％比值L/T50％为20.11，根部轴向宽度与中截面最大厚度T50％比值Wr/T50％为7.03，型线根部直径与中截面最大厚度T50％比值Φ/T50％为92.00，顶部轴向宽度与中截面最大厚度T50％比值Wt/T50％为2.64，叶根的轴向宽度与中截面最大厚度T50％比值C/T50％为6.53，叶片围带厚度与中截面最大厚度T50％比值W/T50％为0.315～0.385，围带轴向宽度与中截面最大厚度T50％比值B/T50％为2.8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机次末级自锁动叶片，包括：围带(1)、叶身(2)、平台(3)、伸根(4)和叶根(5)；所述叶身(2)为变截面扭叶片，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，且叶身根部截面和叶身顶部截面间有相对扭转；/n其特征在于，以所述叶身(2)的中截面最大厚度(T

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机次末级自锁动叶片，包括：围带(1)、叶身(2)、平台(3)、伸根(4)和叶根(5)；所述叶身(2)为变截面扭叶片，从根部至顶部的截面面积逐渐减小，且叶身根部截面和叶身顶部截面间有相对扭转；
其特征在于，以所述叶身(2)的中截面最大厚度(T50％)为基准，所述叶身(2)的工作高度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(L/T50％)为20.11，根部轴向宽度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(Wr/T50％)为7.03，型线根部直径与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(Φ/T50％)为92.00，顶部轴向宽度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(Wt/T50％)为2.64。


2.根据权利要求书1所述的次末级自锁动叶片，其特征在于，叶身相对叶高由0％单调增加至100％；
所述叶身(2)根部截面到叶身(2)顶部截面的节距与弦长比值(Tblade/b)变化范围为0.421～0.965，所述叶身(2)根部截面到叶身(2)顶部截面的节距与轴向宽度比值(Tblade/V)变化范围为0.434～1.606，所述叶身(2)根部截面到叶身(2)顶部截面的节距与叶型截面最大厚度比值(Tblade/T)变化范围为2.211～9.203，所述叶身(2)根部截面到叶身(2)顶部截面的节距与叶型截面面积比值(Tblade/A)变化范围为0.036～0.270。


3.根据权利要求书2所述的次末级自锁动叶片，其特征在于，所述叶身(2)的安装角(βy)的变化范围为76.86°～36.57°，进口角(α)的变化范围为54.25°～103.88°，出口角(θ)的变化范围为31.54°～26.79°。


4.根据权利要求书3所述的次末级自锁动叶片，其特征在于，型线最大厚度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(T/T50％)变化范围为1.37～0.46。


5.根据权利要求书1所述的次末级自锁动叶片，其特征在于，所述围带(1)的厚度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(W/T50％)为0.315～0.385，所述围带(1)的轴向宽度与所述叶身(2)的中截面最大厚度比值(B/T50％)为2.85，所述围带(1)的压力角(θt)为47.6°～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋永枫，蓝吉兵，王博，吴宏超，魏佳明，张春梅，初鹏，任晟，赵鸿琛，余沛坰，
申请(专利权)人：杭州汽轮动力集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33