《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》是杭州汽輪機股份有限公司於2011年12月13日申請的專利，該專利的公布號為CN102434223A，授權公布日為2012年5月2日，發明人是隋永楓、丁旭東、張春梅、孔建強、楊雄民、毛漢忠、陳金銓、劉象拯。
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》公開的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，它是一種用於排汽面積為3.6平方米大流量空冷汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根及用於使葉片形成整圈自鎖的圍帶和拉筋凸台，所述葉身相對葉高Ld由0％單調增加到100％，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為：0.4≤T/b≤1.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為：0.4≤T/B≤3.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為：2.5≤T/Dmax≤22.5；該葉片具有良好的變工況運行性能和強度振動性能；結構合理，裝配方便，具有廣闊的市場套用前景。
2020年7月14日，《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片
- 申請人：杭州汽輪機股份有限公司
- 申請日：2011年12月13日
- 申請號：2011104143424
- 公布號：CN102434223A
- 公布日：2012年5月2日
- 發明人：隋永楓、丁旭東、張春梅、孔建強、楊雄民、毛漢忠、陳金銓、劉象拯
- 地址：浙江省杭州市下城區石橋路357號
- Int. Cl.：F01D5/14(2006.01)I
- 代理機構：杭州金源通匯專利事務所
- 代理人：唐迅
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
大流量空冷汽輪機在中國國內電力行業的需求量不斷增加，其高效設計逐漸凸現其重要性。空冷機組是一種典型的變工況運行機組，相對於水冷機組，空冷機組的設計背壓高且背壓變化範圍大，大氣的環境溫度變化範圍之大致使末級葉片必須滿足能由阻塞工況到鼓風工況下運行，無論在低背壓、阻塞工況或高背壓、鼓風情況下，末級葉片的工作條件都十分惡劣。所以低壓級組末級葉片成了設計中的關鍵環節。只有準確地把握整個機組特別是低壓級組的通流性能才能設計出高效可靠的大流量空冷汽輪機末級葉片。
發明內容
專利目的
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》的目的是設計出一種大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，該葉片具有良好的變工況性能和強度性能，結構合理，裝配方便。
技術方案
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》所設計的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，它是一種用於排汽面積為3.6平方米大流量空冷汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根及用於使葉片形成整圈自鎖的圍帶和拉筋凸台，所述葉身相對葉高Ld由0％單調增加到100％，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為：0.4≤T/b≤1.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為：0.4≤T/B≤3.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為：2.5≤T/Dmax≤22.5；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比T/A變化規律為：0.01≤T/A≤0.18；從葉根截面到葉頂截面的葉型前緣半徑R0變化規律為：1.0毫米≤R0≤3.5毫米；從葉根截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑R1變化規律為：1.0毫米≤R1≤3.5毫米。
作為優選： 所述葉身高度為600毫米； 所述葉根為樅樹型葉根，葉根軸向寬度為220毫米； 所述凸台為橢圓台，凸台中心距葉身底部360毫米； 所述的葉身，其出汽邊背弧處設有淬硬部分；
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》所得的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，葉採用三元流場設計技術設計而成的，身截面的寬度、厚度及橫截面面積由根部到頂部逐漸減小，單調平滑過渡，沿葉高方向葉片具有一定的扭曲規律，即兼顧了葉片靜強度要求，還使得葉片具有很好的氣動性能，葉身扭曲規律是按照三元流理論設計的，併兼顧了沿葉高的等強度設計原則，沿葉身各熱力參數分布規律合理，經專業計算流體動力學計算軟體CFX和Numeca等計算驗證，在背壓為0.1巴出口馬赫數在0.5時的工況下，所在低壓級組的氣動效率在82％左右，最大流量在300t/h以上，且具有良好的變工況性能；葉片為自帶圍帶整圈自鎖阻尼型的長葉片，葉身中上部具有凸台，葉頂有圍帶，各葉片凸台間和圍帶間均有0.1-0.6毫米的間隙，在工作轉速下，由於離心力的作用，葉身產生一定的反扭，使葉片間凸台與凸台、圍帶與圍帶間貼合，產生正壓力和摩擦力，增加了系統的阻尼；同時達到葉片整圈自鎖結構，提高葉片的振動性能，降低葉片所受的動應力；葉根採用樅樹型葉根設計，葉片裝配方便，可在背壓0.05巴～0.25巴，轉速3000轉下安全運行，具有廣闊的市場套用前景。
附圖說明
圖1是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》葉片正視圖；
圖2是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》葉片側視圖；
圖3是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》葉片俯視圖；
圖4是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》葉片型線積疊示意圖；
圖5相鄰兩葉片圍帶俯視圖；
圖6是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》相鄰兩葉片凸台剖視圖。
圖7是《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》相鄰三葉片自鎖連線示意圖；
圖中：圍帶1，拉筋凸台2，葉身3，葉根4。
技術領域
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》涉及一種汽輪機葉片，尤其是一種大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片。
權利要求
1.一種大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，它是一種用於排汽面積為3.6平方米大流量空冷汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身、葉根及用於使葉片形成整圈自鎖的圍帶和拉筋凸台，其特徵是所述葉身相對葉高Ld由0％單調增加到100％，從葉根截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為：0.4≤T/b≤1.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為：0.4≤T/B≤3.0；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為：2.5≤T/Dmax≤22.5；從葉根截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比T/A變化規律為：0.01≤T/A≤0.18；從葉根截面到葉頂截面的葉型前緣半徑R0變化規律為：1.0毫米≤R0≤3.5毫米；從葉根截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑R1變化規律為：1.0毫米≤R1≤3.5毫米。
2.根據權利要求1所述的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，其特徵是所述葉身高度為600毫米。
3.根據權利要求2所述的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，其特徵是所述葉根為樅樹型葉根，葉根軸向寬度為220毫米。
4.根據權利要求2或3所述的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，其特徵是所述凸台為橢圓台，凸台中心距葉身底部360毫米。
5.根據權利要求4所述的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，其特徵是所述的葉身，其出汽邊背弧處設有淬硬部分。
實施方式
實施例1
如圖1、2、3所示，該實施例所描述的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，它是一種用於排汽面積為3.6平方米大流量空冷汽輪機的變截面扭葉片，包括葉身3、葉根4及用於使葉片形成整圈自鎖的圍帶1和拉筋凸台，所述葉身3相對葉高Ld由0％單調增加到100％，從葉根4截面到葉頂截面的節距與弦長比T/b變化規律為：0.4≤T/b≤1.0；從葉根4截面到葉頂截面的節距與葉型截面軸向寬度比T/B變化規律為：0.4≤T/B≤3.0；從葉根4截面到葉頂截面的節距與葉型截面最大厚度比T/Dmax變化規律為：2.5≤T/Dmax≤22.5；從葉根4截面到葉頂截面的節距與葉型截面面積比T/A變化規律為：0.01≤T/A≤0.18；從葉根4截面到葉頂截面的葉型前緣半徑R0變化規律為：1.0毫米≤R0≤3.5毫米；從葉根4截面到葉頂截面的葉型尾緣半徑R1變化規律為：1.0毫米≤R1≤3.5毫米。其中，所述葉身3高度為600毫米；所述葉根4為樅樹型葉根4，葉根4軸向寬度為220毫米，葉片通過樅樹型葉根4安裝在葉輪槽中，軸向裝配；所述凸台為橢圓台，凸台中心距葉身3底部360毫米；所述的葉身3，其出汽邊背弧處設有淬硬部分，淬硬長度根據需要而定。
靜態時葉片為單片結構，凸台與圍帶1均不貼合，在工作轉速下，由於離心力的作用，葉身3產生一定的反扭，使凸台與凸台、圍帶1與圍帶1間產生正壓力和摩擦力，增加了系統的阻尼；同時使葉片整圈成組（如圖7），提高葉片的振動性能。
《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》所得的大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片，葉採用三元流場設計技術設計而成的，身截面的寬度、厚度及橫截面面積由根部到頂部逐漸減小，單調平滑過渡，沿葉高方向葉片具有一定的扭曲規律，即兼顧了葉片靜強度要 求，還使得葉片具有很好的氣動性能，葉身3扭曲規律是按照三元流理論設計的，併兼顧了沿葉高的等強度設計原則，沿葉身3各熱力參數分布規律合理，經專業計算流體動力學計算軟體CFX和Numeca等計算驗證，在背壓為0.1巴出口馬赫數在0.5時的工況下，所在低壓級組的氣動效率在82％左右，最大流量在300t/h以上，且具有良好的變工況性能；葉片為自帶圍帶1整圈自鎖阻尼型的長葉片，葉身3中上部具有凸台，葉頂有圍帶1，各葉片凸台間和圍帶1間均有0.1-0.6毫米的間隙，在工作轉速下，由於離心力的作用，葉身3產生一定的反扭，使葉片間凸台與凸台、圍帶1與圍帶1間貼合，產生正壓力和摩擦力，增加了系統的阻尼；同時達到葉片整圈自鎖結構，提高葉片的振動性能，降低葉片所受的動應力；葉根4採用樅樹型葉根4設計，葉片裝配方便，可在背壓0.05巴～0.25巴，轉速3000轉下安全運行，具有廣闊的市場套用前景。
榮譽表彰
2020年7月14日，《大流量空冷汽輪機低壓級組末級葉片》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
