一种用于核电汽轮机的1387mm末级动叶片的制作方法

本发明涉及核电汽轮机，更具体的是涉及用于核电汽轮机的1387mm末级动叶片。

背景技术：

1、汽轮机作为核电发电机组中的关键设备，其效率高低将直接影响机组整体的经济性能，对功率变化的适用性将决定机组调峰能力。现有专利公开了技术：

2、公开号为cn212272314u，专利名称为“用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片”的专利公开了如下内容：一种用于半转速核电汽轮机的末级动叶片。目的是解决现有的末级叶片无法满足大功率机组的需求的问题。叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，叶片工作部分的高度l为2000mm，叶片工作部分的根部轴向宽度v为413.65mm，叶片工作部分的根部直径为叶片工作部分的排汽面积13.61m2，围带的厚度h为40mm，围带工作面轴向距离b1为98.58mm。本实用新型采用了弯扭联合成型全三维设计，动叶沿叶高扭曲形成扭曲长叶片级，叶片顶部采用自带围带，减少损失和漏气，提高机组效率，运行安全可靠。本实用新型适用于制备半转速核电汽轮机末级动叶片。

3、公开号为cn206071649u，专利名称为“一种大型半转速核电汽轮机末级长叶片”的专利公开了如下内容：一种大型半转速核电汽轮机末级长叶片，包括依次相连的围带、叶身、叶根，所述叶身上设置有凸台拉筋，所述叶根为枞树型叶根，其上设置有多个齿，所述齿为斜齿，且齿的倾斜角度为10～14°。所述一种大型半转速核电汽轮机末级长叶片的叶根采用枞树形叶根，且其上的齿设置成斜齿，能有效提高其承载能力，并提高了其与转子的结合强度，结构简单、易于实现。

4、现有专利和国内核电汽轮机存在普遍功率大，叶片较长，调峰能力较弱的问题。为了提升核电机组的调峰能力，改善叶片的变工况性能，需要进行末级叶片的全新开发。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于核电汽轮机的1387mm末级动叶片。适用于大容量核电汽轮机调峰机组，兼容600mw等级及以上功率等级汽轮机。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明提供一种用于核电汽轮机的1387mm末级动叶片，包括叶根、叶身、叶顶围带以及拉金凸台，叶身的底部连接叶根，叶身的顶部连接拉金凸台，叶顶围带位于叶身靠近拉金凸台的侧壁上，叶身的高度为1387mm，叶身由多个特征截面按规律积叠扭转成型，使得叶身具有根部亚音速、中部跨音速、顶部超音速的流动特性，各特征截面的轮廓线均为由前缘、压力面、尾缘、吸力面组成的封闭曲线。

4、具体来说，该1387mm末级动叶片基于1500r/min转速，可兼容600mw及以上半转速核电汽轮机，变工况性能较优，可满足核电汽轮机的深度调峰需求。在离心力作用下叶身有规律地变形，从而使叶顶围带和拉金凸台相互接触，形成整圈自锁叶片结构，保证叶片的安全可靠。

5、叶身具有根部亚音速、中部跨音速、顶部超音速、流动特性优良、激波较弱且波系结构简单、涡系可控、各截面沿叶身高度扭转积叠连续且光滑、强度裕度大以及可靠性高的优点。

6、在一个实施方式中，叶顶围带为整体叶顶围带形式，叶顶围带的横截面为“x”形，叶顶围带厚度和对角线长之间的比值为0.095。

7、具体来说，“x”形的叶顶围带具有增加叶片刚性，减小级内漏汽损失的优点。

8、在一个实施方式中，拉金凸台的横截面为椭圆形，椭圆形的拉金凸台的长轴和短轴的比值为1.367。

9、具体来说，椭圆形的拉金凸台具有增加叶片刚性，改善振动特性的优点。

10、在一个实施方式中，叶根为枞树形，叶根的宽和高的比值为0.935，叶根具有承受作用力的四个连接齿。

11、具体来说，枞树形叶根具有强度适应性好，拆装方便的优点。

12、在一个实施方式中，叶根、叶身、叶顶围带以及拉金凸台的材料均为cr-ni-mo-v-n钢材。

13、具体来说，掺杂cr-ni-mo-v-n的钢材具有高强度、高材料阻尼特性及高抗腐蚀性的特性。

14、在一个实施方式中，叶身由多个特征截面按规律积叠扭转成型的具体方式如下：

15、s1、采用三维造型软件获得叶身的多个特征截面的轮廓线，并根据强度设计的要求调整沿分布的各个截面的面积分布规律，得到满足强度要求的截面面积分布；

16、s2、然后采用全三维的计算流体力学仿真软件对叶身进行气动分析，并根据叶身的流动特性，调整局部的叶身轮廓线，从而获得了符合根部亚声速、中部跨音速、顶部跨声速流动特性的特征截面。

17、在一个实施方式中，步骤s2中，调整局部的叶身轮廓线的具体方式为：采用高阶bez ier曲线及三阶c样条曲线对各特征截面进行了优化、光顺和局部微调。

18、在一个实施方式中，各特征截面具有如下特征参数：安装角c、节距t、轴向宽度xa、弦长b、最大厚度w、叶身高度h、截面高度h、相对叶高h/h特征参数；

19、各特征截面的安装角c的绝对值由76.5°单调递减到23.2°；

20、相对叶高h/h由0.0线性增加到1.0；

21、节距t从根部截面到顶部截面由线性增加到2.0；

22、轴向宽度xa从根截面到顶截面线性减小到0.29；

23、弦长b从根部截面到顶部线性减小到0.80；

24、最大厚度w从根截面到顶截面线性减小到0.45；

25、叶身高度h为1387mm。

26、在一个实施方式中，末级动叶片的叶身的多个特征截面的迭合规律是:沿相对叶高h/h自根部向顶部，各特征截面连续光滑过渡。

27、在一个实施方式中，叶身的各特征截面的轮廓线许有公差带的范围为：以各个特征截面的理论轮廓线的离散点为圆心，以半径0.2mm～0.7mm作为包络的圆所形成的轮廓形状范围以内。

28、具体来说，以叶身具有7个特征截面为例，叶身以位于相对高度h/h为0.0％处的a-a截面、位于相对高度h/h为50％处的d-d截面、位于相对高度h/h为100％的g-g截面作为关键截面。关键截面的理论轮廓线用若干个离散点的坐标(x,y)描述，并将各个离散点平滑连接起来，以组成关键截面的理论轮廓线。

29、本发明的有益效果如下：

30、1、本发明通过对各个特征截面的轮廓线的参数进行优化，半转速汽轮机末级动叶片攻角适应性较好，变工况性能优良。

31、2、本发明的叶身气动性能优良，具有根部亚音速、中部跨音速、顶部超音速、流动特性优良、激波较弱且波系结构简单、涡系可控、各截面沿叶身高度扭转积叠连续且光滑、强度裕度大以及可靠性高的优点。

32、3、采用本发明所公开的用于深度调峰半转速核电汽轮机的1387mm末级动叶片，能够适用于1500r/min转速、兼容600mw等级及以上功率等级汽轮机低压缸，为现有的大容量核电机组提供了性能优异的末级动叶，提高低压缸效率、改善变工况性能，满足电网调峰的需求，增加了我国发电设备的市场竞争力。