阅读说明：本技术 用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片 (2000mm last-stage moving blade for half-speed nuclear turbine ) 是由 刘云锋 郭魁俊 管继伟 李宇峰 马义良 关淳 王丽华 梁天赋 李央 武芏茳 潘春 于 2020-08-19 设计创作，主要内容包括：用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片,涉及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<Image he="58" wi="232" file="DDA0002640474240000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>叶片工作部分的排汽面积13.61m<Sup>2</Sup>,围带的厚度H为40mm,围带工作面轴向距离B1为98.58mm。本发明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。本发明适用于制备半转速核电汽轮机末级动叶片。(A2000 mm last stage moving blade for half rotational speed nuclear power steam turbine relates to a last stage moving blade for half rotational speed nuclear power steam turbine. The problem that the requirement of high-power unit can not be satisfied to current last stage blade is solved in the purpose. The profile of the working part of the blade is a twisted blade with variable cross section, the height L of the working part of the blade is 2000mm, the axial width V of the root of the working part of the blade is 413.65mm, and the diameter of the root of the working part of the blade is 413.65mm The steam discharge area of the working part of the blade is 13.61m 2 The shroud has a thickness H of 40mm and a shroud face axial distance B1 of 98.58 mm. The invention adopts the bending-twisting combined forming full three-dimensional design, the movable blades are twisted along the blade height to form twisted long blade stages, and the tops of the blades are adoptedThe self-carrying shroud ring is used, so that loss and air leakage are reduced, the unit efficiency is improved, and the operation is safe and reliable. The method is suitable for preparing the final-stage moving blade of the half-rotating-speed nuclear turbine.)

用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片

技术领域

本发明涉及一种用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片.

背景技术

核电汽轮机具有不排放污染大气的温室气体的优点，同时电力生产价格比较便宜，所以世界各汽轮机制造厂都在开发大功率核电汽轮机组。由于末级叶片所发出的功率占整机的10％以上，因此末级长叶片对发展大功率汽轮机和提高机组经济性具有重要作用。设计一只运行可靠和效率较高的末级长叶片，是开发大功率机组的基础。当机组功率越大，年平均负荷率越高，背压越低时，相应地则要求末级叶片排汽面积更大些，叶片更高些，余速损失更小些。随着对更大容量核电汽轮机组的需求越来越多，开发排汽面积更大、长度更长的核电半转速末级长叶片成为必然的发展趋势。为了开发1700MW及以上容量的核电汽轮机组，我们开发设计了2000mm末级长叶片。

发明内容

本发明为了解决现有的末级叶片无法满足大功率机组的需求的问题，提出一种用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片。

本发明用于半转速核电汽轮机的2000mm末级动叶片由叶片工作部分、叶根、围带和凸台拉筋组成，围带、叶片工作部分、叶根和凸台拉筋由上至下模锻成一体，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，即相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分从根部至顶部的截面面积逐渐减小，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3的厚度H为40mm，围带3工作面轴向距离B1为98.58mm。

本发明原理及有益效果为：

1、本发明2000mm长叶片以一维/准三维/全三维气动、热力分析计算为基础，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，减少漏气，提高机组效率；装配方便，运行安全可靠。本发明应用在1000MW及以上等级的半转速核电汽轮机组上，可以满足大容量核电汽轮机组的需求，大大增强了市场竞争力。

2、本发明采用流体动力和结构强度综合优化，解决了气动/结构一体化设计优化问题，使2000mm叶片的流动效率和强度振动特性都达到了最优。

3、汽轮机末级叶轮上一圈有70只动叶片，在经济性，强度振动特性、静强度及保证机组的安全可靠性方面均达到了先进水平。

4、本发明2000mm动叶片采用凸台拉筋、自带冠阻尼围带连接，斜齿枞树型叶根保证叶片连接强度，在围带、叶根和拉筋的设计上更精细，保证机组的安全高效。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是围带3的俯视图，图3是凸台拉筋4的俯视图，图4是叶片工作部分1典型横截面示意图，图5是图4的Ⅱ局部放大图，图6是图4的Ⅰ局部放大图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式由叶片工作部分1、叶根2、围带3和凸台拉筋4组成，围带3、叶片工作部分1、叶根2和凸台拉筋4由上至下模锻成一体，叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片，即相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分1从根部至顶部的截面面积逐渐减小；叶片工作部分1的高度L为2000mm，叶片工作部分1的根部轴向宽度V为413.65mm，叶片工作部分1的根部直径为Φ2750mm，叶片工作部分1的排汽面积13.61m²，围带3的厚度H为40mm，围带3工作面轴向距离B1为98.58mm。在装配整个叶片时，叶根处装入锁紧片避免叶片轴向窜动；叶顶为自带冠阻尼围带；整个叶片松装配(松装配就是相邻叶片的围带和围带之间不接触)，运行时通过扭转恢复，相邻叶片的围带和围带接触，使动叶片形成整圈连接。

具体实施方式二：结合图1、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的根部轴向宽度V至叶片工作部分1的顶部轴向宽度V1的变化范围为413.65mm～95.36mm、弦长b的变化范围为417.98mm～343.55mm、安装角βy的变化范围为82.3°～15.84°、型线最大厚度T的变化范围为46.39mm～12.74mm、进口角α的变化范围为56.72°～161.1°，出口角θ的变化范围为38.32°～24.9°。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的高度L分别为0mm、400mm、800mm、1300mm、1800mm、2000mm处所对应的叶片工作部分1的轴向宽度V依次分别为：413.65mm、328.61mm、259.48mm、176.85mm、107.58mm、95.36mm，所对应的弦长b依次分别为：417.98mm、338.55mm、304.56mm、315.8mm、336.95mm、343.55mm，所对应的安装角β_y依次分别为：82.3°、76.49°、58.56°、33.91°、18.33°、15.84°，所对应的型线最大厚度T依次分别为：46.39mm、51.75mm、44.48mm、24.97mm、16.33mm、12.74mm，所对应的进口角α依次分别为：56.72°、46.15°、66.75°、123.53°、153.52°、161.1°，所对应的出口角θ依次分别为：38.32°、37.69°、33.2°、27.16°、24.49°、24.9°。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叶根2的总高度K为173.32mm。这种结构使叶片能牢固地装入轮缘，装配稳定、安全可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叶根2为斜齿枞树形叶根，叶根2的轴向宽度W为470mm。

部分截面参数如下表：