一种水冷低压末级动叶及汽轮机叶轮的制作方法

本技术涉及汽轮机，具体涉及一种水冷低压末级动叶及汽轮机叶轮。

背景技术：

1、工业发电领域，当排汽面积较小时，为提高效率通常使用高转速方案，汽轮机通过齿轮箱与发电机相连，而当汽轮机转速为3000rpm时，可以与发电机直连，结构精简，可靠性提升。因此需要一种排气面积小，效率高，同时又可以与发电机直连，可靠性好的汽轮机低压扭叶动叶，通过合理选择排汽面积，兼顾高效性和可靠性。为综合解决以上问题，需要设计出低根径、排汽面积合理、小径高比，最优效率点在马赫数为0.4～0.6的发电用低压扭叶。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种水冷低压末级动叶及汽轮机叶轮，动叶截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了动叶静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得动叶具有很好的气动性能。

2、本实用新型采用以下技术方案：

3、一种水冷低压末级动叶，包括叶身2以及位于叶身2下端的叶根3，动叶工作部分为变截面扭动叶，从根部至顶部的截面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，所述的动叶工作部分从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比t/b变化规律为：0.45≤t/b≤0.99；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比t/b变化规律为：0.47≤t/b≤1.64；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比t/a变化规律为：0.0308≤t/a≤0.1042。

4、作为优选，从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比t/d变化规律为：3.05≤t/d≤8.54。

5、作为优选，从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径r0变化规律为：2.58mm≥r0≥1.96mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径r1变化规律为：1.63mm≥r1≥0.96mm。

6、作为优选，所述动叶工作部分高度为462.8mm，根部轴向宽度为134.7mm，根部直径为1050mm，顶部轴向宽度为72.7mm，叶根为枞树型斜叶根，叶根的总高度为71.26mm。

7、作为优选，所述动叶叶根为枞树型斜叶根，轴向宽度为157mm，叶根的总高度为71.26mm。

8、作为优选，所述叶身2顶部设有围带1。

9、一种汽轮机叶轮，包括水冷低压末级动叶以及叶轮本体，所述叶轮本体上设有若干叶轮槽，所述叶根3安装于叶轮槽内，所述汽轮机叶轮具有第一状态，于所述第一状态下，叶轮本体转动，在离心力的作用下，叶身2产生一定的反扭，其顶部的围带1与相邻动叶的围带1间产生正压力和摩擦力。

10、作为优选，所述汽轮机叶轮具有第二状态，于所述第二状态下，叶身2顶部的围带1与相邻动叶的围带1间具有一定间隙。

11、与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

12、1、本实用新型的水冷低压末级动叶适用于3000转速的汽轮机，其排汽面积为2.2m2；水冷低压末级动叶的叶身采用三元流设计技术设计而成，截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，沿叶高方向叶身具有一定的扭曲规律，兼顾了动叶静强度要求，沿叶身各热力参数分布规律合理，使得动叶具有很好的气动性能。

13、2、另外，经专业计算流体动力学软件cfx和numeca验证，低压级组叶型的气动效率在大多数场合超过91.0％，最大流量在160t/h，同时具有良好的变工况性能。

14、3、动叶为自带围带，整圈自锁阻尼型的长动叶，各动叶围带间均有间隙，在工作转速下，由于离心力的作用，叶身产生一定的反扭，使动叶间围带与围带贴合产生正压力和摩擦力，增加了系统的阻尼；同时达到动叶整圈自锁结构，提高动叶的振动性能，降低动叶所受的动应力；叶根采用枞树型叶根设计，动叶装配方便，可在水冷条件下安全运行，具有广阔的市场应用前景。

技术特征：

1.一种水冷低压末级动叶，其特征在于，包括叶身(2)以及位于叶身(2)下端的叶根(3)，动叶工作部分为变截面扭动叶，从根部至顶部的截面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，所述的动叶工作部分从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比t/b变化规律为：0.45≤t/b≤0.99；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比t/b变化规律为：0.47≤t/b≤1.64；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比t/a变化规律为：0.0308≤t/a≤0.1042。

2.根据权利要求1所述的一种水冷低压末级动叶，其特征在于，从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面最大厚度比t/d变化规律为：3.05≤t/d≤8.54。

3.根据权利要求1所述的一种水冷低压末级动叶，其特征在于，从叶根截面到叶顶截面的叶型前缘半径r0变化规律为：2.58mm≥r0≥1.96mm；从叶根截面到叶顶截面的叶型尾缘半径r1变化规律为：1.63mm≥r1≥0.96mm。

4.根据权利要求1所述的一种水冷低压末级动叶，其特征在于，所述动叶工作部分高度为462.8mm，根部轴向宽度为134.7mm，根部直径为1050mm，顶部轴向宽度为72.7mm，叶根为枞树型斜叶根，叶根的总高度为71.26mm。

5.根据权利要求1所述的一种水冷低压末级动叶，其特征在于，所述动叶叶根为枞树型斜叶根，轴向宽度为157mm，叶根的总高度为71.26mm。

6.根据权利要求1所述的一种水冷低压末级动叶，其特征在于，所述叶身(2)顶部设有围带(1)。

7.一种汽轮机叶轮，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的水冷低压末级动叶以及叶轮本体，所述叶轮本体上设有若干叶轮槽，所述叶根(3)安装于叶轮槽内，所述汽轮机叶轮具有第一状态，于所述第一状态下，叶轮本体转动，在离心力的作用下，叶身(2)产生一定的反扭，其顶部的围带(1)与相邻动叶的围带(1)间产生正压力和摩擦力。

8.根据权利要求7所述的一种汽轮机叶轮，其特征在于，所述汽轮机叶轮具有第二状态，于所述第二状态下，叶身(2)顶部的围带(1)与相邻动叶的围带(1)间具有一定间隙。

技术总结本技术公开一种水冷低压末级动叶及汽轮机叶轮，包括叶身2以及位于叶身2下端的叶根3，动叶工作部分为变截面扭动叶，从根部至顶部的截面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转，所述的动叶工作部分从叶根截面到叶顶截面的节距与弦长比T/b变化规律为：0.45≤T/b≤0.99；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面轴向宽度比T/B变化规律为：0.47≤T/B≤1.64；从叶根截面到叶顶截面的节距与叶型截面面积比T/A变化规律为：0.0308≤T/A≤0.1042，动叶截面的宽度、厚度及横截面面积由根部到顶部逐渐减小，单调平滑过渡，兼顾了动叶静强度要求，具有很好的气动性能。技术研发人员：刘象拯,徐瑞铎,高骥,闫志勇,顾小玲,顾亚楠,暨勇策,徐阳,骆天舒受保护的技术使用者：杭州汽轮动力集团股份有限公司技术研发日：20231208技术公布日：2024/6/30