專利名稱：低壓蒸汽透平的低壓末端葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽透平，特別是涉及使透平葉片末級性能最佳的末端葉片。
在過去數(shù)年中，為滿足電力事業(yè)的需要，傳統(tǒng)上的做法是建造大型機組，它要求使用增大的排氣圈，這樣使連續(xù)環(huán)形區(qū)域增加大約25%。以這種帶有單級雙流路排汽結(jié)構(gòu)的新設(shè)計，取代了總的排汽環(huán)形面積相同，但帶有雙流路的低壓透平的較陳舊的設(shè)計。
在最近數(shù)年中，透平機市場已在強調(diào)運轉(zhuǎn)機組葉柵的更換，以便延長運轉(zhuǎn)壽命，改進(jìn)熱效率(功率輸出和熱耗)，增加可靠性，補償設(shè)備的降級。此外，目前市場上對現(xiàn)行透平的設(shè)計要求升級換型，以便增加可靠性，降低熱耗，增加機動性。
蒸汽透平總功的最大部分產(chǎn)生于蒸汽透平的后幾級，這是因為后幾級長度上的原因。因此，在改善熱耗上的潛力最大。由于透平的最末一級是在可變壓力比條件下工作，因此，該級的設(shè)計極為復(fù)雜。如果透平所有的第一級是按部分進(jìn)氣設(shè)計，在種種運轉(zhuǎn)條件下將經(jīng)受類似的變化。除了末級之外，上游低壓(LP)透平級同樣經(jīng)歷種種運轉(zhuǎn)條件的變化，這是因為(1)額定負(fù)荷和加負(fù)荷的差別;
(2)由于現(xiàn)場預(yù)定的排汽壓力和偏差與設(shè)計值的差別;
(3)各種透平機架的罩殼特性的差別;
(4)由于循環(huán)蒸汽條件和循環(huán)變化導(dǎo)致的低壓(LP)進(jìn)口汽流;
(5)抽氣口的位置;
(6)運轉(zhuǎn)負(fù)荷分布(基本負(fù)荷與循環(huán)的關(guān)系曲線);
(7)分區(qū)的或多背壓式冷凝器的應(yīng)用與不分區(qū)或單壓冷凝器的應(yīng)用的關(guān)系;
由于在透平幾個末級帶有選定進(jìn)口角的調(diào)諧的、錐形和扭曲的葉片的并不多，上面指出的七個因素對于級的特性有更大的影響。因此希望為低壓蒸汽透平設(shè)計出的末排葉片，能夠滿足上述七個因素的要求。
本發(fā)明的主要目的是為低壓蒸汽透平提供末端葉片，它使末端葉柵的效率達(dá)到最佳值。
按照這樣的目的，本發(fā)明的蒸汽透平葉片的形狀是由下述尺寸所限定(英制，公制)
按照本發(fā)明的葉片形成的多個葉片的葉片列形式具有如下特點
這個葉片或這些葉片用于低壓蒸汽透平，它在長度上比起用于同樣設(shè)計的蒸汽透平的現(xiàn)有技術(shù)的葉片有所延長。此外，末端葉片與沿著后緣的一個延伸的平面相結(jié)合，可以改善流動特性，減少穿過末端葉片的流動損失。末端葉片調(diào)諧成三種不同的模式，即切向方向的振動模式，軸向方向的振動模式，扭轉(zhuǎn)(扭曲)方向的振動模式。葉片被調(diào)諧，使它的自然頻率與透平運轉(zhuǎn)速度的諧波有所不同。通過改變?nèi)~片內(nèi)質(zhì)量的分布來調(diào)諧葉片，從而改變?nèi)~片的自然共振頻率。此外，對葉根也做了修改，使之在輪盤下有較大的間隙，便于透平葉片改型時的安裝。
為了更好地理解本發(fā)明，下面將參照附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。


圖1為葉片對旋轉(zhuǎn)法面的橫向視圖;圖中表示出為確定葉片外形的多條斷面線;
圖2是將圖1葉片視圖旋轉(zhuǎn)90°;
圖3是自斷面線B-B的葉片剖視圖;
圖4是圖1自斷面線F-F的葉片剖視圖;
圖5是按照本發(fā)明由計算機繪制的一對透平葉片的輪廓視圖，并示出了本發(fā)明葉片后緣平的程度。
圖1顯示了葉片對旋轉(zhuǎn)法面的橫向視圖。在這法面中，葉片10實際上是變截面葉片，它在斷面線F-F和B-B處有兩個為將葉片與鄰近葉片相連接的連接位置，葉片最好四個一組地進(jìn)行分組，調(diào)諧這些葉片組來避免帶有多級諧波的切向的、軸向的和扭振形式的共振。通過在葉片中質(zhì)量的分布來獲得調(diào)諧，以避免多級諧波共振。調(diào)諧同樣設(shè)計成能避免當(dāng)頻率為透平轉(zhuǎn)速倍數(shù)時對頻率的激勵。在斷面線B-B和F-F處的連接位置12、14有內(nèi)凸臺和外凸臺，并分別位于葉片基礎(chǔ)截面以上28厘米(11英寸)和50厘米(20英寸)處。為簡化制造過程，葉片在基部有一個零度錐角。葉片基部部分的軸向?qū)挾葹?1厘米(4.25英寸)，而葉尖部分的軸向?qū)挾葹?.1厘米(1.22英寸)。為改善葉片在跨音速時的氣動性能，葉片從喉部到葉片后緣設(shè)計為直的背弧。這個截面可從計算機繪制的圖5中看到，該直的背弧是從葉片A點到B點。從B點到葉片前緣C點，葉片基本上是連續(xù)樣條函數(shù)。
由圖2可見葉根包括有多個凸部20，它們是用來將葉片支撐在透平轉(zhuǎn)子的槽中。凸部的半徑已被改變，從而提供在輪盤下額外的間隙，以便于葉片易于安裝入輪盤的槽中。
圖3和圖4所示的橫截面視圖中，22和24為兩個凸臺，凸臺焊接到相鄰葉片的相鄰?fù)古_上，將葉片連接為四個一組。凸臺22位于斷面線B-B處，凸臺部24位于斷面線F-F處。
葉片是這樣設(shè)計并成組調(diào)諧的，使它們的自然頻率避免與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率相一致，葉片就是安裝在這個轉(zhuǎn)子上的，此外，在各種振動模式下葉片的強度經(jīng)過數(shù)學(xué)校驗，這樣，葉片在共振條件和直到透平運轉(zhuǎn)速度的第二十級諧波的非調(diào)諧振動模式下被機械地激勵。
通過參閱表Ⅰ可以對葉片有更好的了解，表Ⅰ中列出了圖1所示的橫截線段的葉片的尺寸。該表中還確定了相鄰葉片之間進(jìn)口和出口。如上所述，在一個實施例中，這些葉片是這樣安置的，120個葉片四個為一組形成一個葉片列。間距和進(jìn)氣/排氣角準(zhǔn)確地確定了葉片的排列。
權(quán)利要求
1.蒸汽透平的葉片，其特征在于，葉片的形狀是由下面的尺寸確定的位置 (英寸，自根部起) 0.000 2.00105.0000 8.0000 11.0000寬 (英寸)4.25000 3.98599 3.590003.19487 2.80004弦 ″4.27696 4.06846 3.801523.57532 3.38230安裝角 (度) 5.99407 11.14957 18.87216 26.4402934.00799最大厚度 (英寸)0.49309 0.49336 0.47970 0.441710.36554最大厚度/弦0.11528 0.12127 0.12619 0.123540.10807出口角 (度) 37.00990 37.01522 36.7762236.01430 34.88362進(jìn)口金屬角 (度) 44.17650 47.84891 51.44978 55.15249 61.38140進(jìn)口傾角 (度) 11.40081 16.53943 22.84699 25.47453 25.91233出口金屬角 (度) 36.81575 36.88426 36.67086 35.98107 34.85368出口傾角 (度) -.36321 -.26176-.21057-.06632-.05841背弧彎曲 0.01252 0.000070.000070.000060.00072面積 (平方英寸)1.59755 1.466611.245421.026270.75902位置 (英寸，自根部起) 13.0000 15.000017.0000 20.000023.5000寬 (英寸)2.53499 2.275022.020011.639941.22000弦 (英寸)3.27467 3.185223.113623.020302.98616安裝角 (度) 39.25621 44.50158 49.74360 57.49909 66.50863最大厚度 (英寸)0.30734 0.271200.253980.237910.19786最大厚度/弦0.09385 0.085140.081570.078770.06626出口角 (度) 33.54951 31.98439 30.03656 26.06724 20.73475進(jìn)口金屬角 (度) 68.72656 84.54536 101.66240 131.52230 156.12210進(jìn)口傾角 (度) 24.68350 22.48244 21.19228 17.00538 12.38879出口金屬角 (度) 33.53928 31.97012 30.03510 26.05414 20.72697出口傾角 (度) -.02031 -.01361-.00290-.00751-.01513背弧彎曲 0.00007 0.007460.000020.009200.00020面積 (平方英寸)0.64368 0.543980.492390.446780.38695位置 (厘米，自根部起) 0.000 5.083 12.700 20.320 27.940寬 (厘米) 10.795 10.124 9.119 8.115 7.112弦 ″ 10.863 10.334 9.656 9.081 8.591安裝角 (度) 5.994 11.15018.872 26.440 34.008最大厚度 (厘米) 1.252 1.253 1.218 1.122 0.928最大厚度/弦 0.115 0.121 0.126 0.124 0.108出口角 (度) 37.010 37.01536.776 36.014 34.884進(jìn)口金屬角 (度) 44.177 47.849 51.45055.152 61.381進(jìn)口傾角 (度) 11.401 16.539 22.84725.475 25.912出口金屬角 (度) 36.816 36.884 36.67135.981 34.854出口傾角 (度) -0.363 -0.262 -0.211-0.066 -0.058背弧彎曲 0.013 0.000 0.000 0.000 0.001面積 (厘米2) 10.307 9.462 8.035 6.621 4.897位置 (厘米，自根部起) 33.020 38.10043.180 50.800 59.690寬 (厘米) 6.439 5.779 5.131 4.165 3.099弦 (厘米) 8.318 8.090 7.909 7.672 7.585安裝角 (度) 39.256 44.502 49.74457.499 66.509最大厚度 (厘米) 0.781 0.689 0.645 0.604 0.503最大厚度/弦 0.094 0.085 0.082 0.079 0.066出口角 (度) 33.550 31.984 30.03726.067 20.735進(jìn)口金屬角 (度) 68.727 84.545 101.662 131.522156.122進(jìn)口傾角 (度) 24.684 22.482 21.19217.005 12.389出口金屬角 (度) 33.539 31.970 30.03526.054 20.727出口傾角 (度) -0.020 -0.014 -0.003-0.008 -0.015背弧彎曲 0.000 0.007 0.000 0.009 0.000面積 (厘米2) 4.153 3.510 3.177 2.882 2.496
2.按照權(quán)利要求1所述的蒸汽透平葉片，其特征在于，多個葉片安排為葉片列的形式，其特點如下
全文摘要
為電力蒸汽透平的替換低壓末端葉片，它與原有設(shè)備的末端葉法相比，在長度上延長，使葉片效率更高，為改善流動特性和減少流動損失，在葉片后緣相應(yīng)延伸了平的面。用葉片中的質(zhì)量分布來調(diào)諧葉片，從而避免自然諧波頻率與透平轉(zhuǎn)速頻率或諧波一致。為方便安裝，對葉片根部做了修改。
文檔編號F01D5/14GK1046780SQ9010241
公開日1990年11月7日 申請日期1990年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月27日
發(fā)明者阿朔克·T·帕泰爾 申請人:西屋電氣公司