动叶片由三部分构成:叶根、叶身(型线部分)和附属部分(围带和拉筋)。叶片通过叶根,沿圆周安装在叶轮上,构成叶栅体。汽流在叶栅体上的两个相邻叶片之间流动和做功。
1.叶身
叶片根据叶身截面特征分等截面叶片和变截面叶片。叶片较短时,可认为其叶根和叶顶处圆周移动速度差异较小,汽流速度大小和方向近似,为降低制造成本,一般选用相同的等截面(型线),这种叶片一般也称等截面直叶片,如图1-13所示。当叶片较长时,叶根和叶顶处圆周移动速度差异较大,叶片截面必须根据这一特征有所变化,因此从叶根到叶顶一般采用进出口角都变化的变截面(型线),看上去就像叶片发生了扭曲,通常叫扭叶片,如图1-14所示。调节级常采用加宽的直叶片,并用围带将几片叶片连接成叶片组,如图1-15所示。
图1-13 直叶片
1—围带;2—叶身;3—叶根
图1-14 扭叶片
1—拉筋;2—叶身;3—叶根
图1-15 加宽直叶片
1—叶轮;2—叶身;3—铆钉连接围带
2.叶根
不同的叶根和轮缘的连接方式承载机械载荷的能力有所差别,结构复杂性和加工工艺要求也不一样。图1-16所示是各种常见叶根的剖面示意图。
图1-16 叶根的结构
离心总载荷不大的短叶片常采用倒T形叶根;中等长度叶片常采用外包倒T形叶根;100~400 mm长的叶片可采用双倒T形叶根或菌形叶根;离心力较大的长叶片可采用叉形叶根、枞树形叶根,叉形叶根承载能力跟叉数有关,如表1-1所示。枞树形叶根的齿数根据叶片离心力大小选择。另外还有齿形叶根,常用于轧制叶片。
表1-1 叉形叶根的叉数
图1-16(a)至图1-16(g)所示叶根均需沿周向装入轮缘槽内,轮缘槽上通常有两个或四个开口,叶根从开口处按顺序依次装入,末叶片用一个或两个铆钉固定于轮缘上。(www.daowen.com)
叉形叶根的叉腿沿径向插入轮缘的叉槽中,一般用两个铆钉沿轴向在两个叶根骑缝或在叶根中心线处和轮缘铆接固定。
枞树形叶根沿轴向装入轮缘的叶根槽内,叶根底部装楔形填隙条,相邻叶根的贴合面钻有圆孔,插入两个斜劈半圆销。图1-17所示为叶根在轮缘上的装配结构。
图1-17 叶根在轮缘上的装配结构
(a)倒T形叶根;(b)叉形叶根;(c)枞树形叶根
1—填隙条;2—轮缘;3—枞树形叶根;4—斜劈圆柱销
3.围带和拉筋
汽轮机叶片的顶部结构视其连接方式而定,一般短叶片和中等长度的叶片均用围带连接成组,因而有各种适合焊接或铆接围带的叶顶结构。
图1-18(a)所示结构多用于冷轧叶片,图1-18(b)所示结构用于叶型较厚的叶片,图1-18(c)所示结构用于节距小而叶型厚的叶片,图1-18(d)所示结构是斜叶顶结构,图1-18(e)所示结构用于宽度较大而顶部叶型较薄的叶片,图1-18(f)所示结构用于不加围带的叶片,图1-18(g)所示结构用于铆钉头直径较大的叶片,图1-18(h)所示结构是与叶片铣成一体的整体式围带结构。
图1-19所示为某新型末级扭叶片的叶顶阻尼围带和阻尼松拉筋,这种形式的结构有助于在长叶片发生振动时通过摩擦消耗其振动能量,其接触摩擦力主要来自扭叶片受离心力作用时的反向扭转变形。
为了调频和加固,某些级还使用拉筋,其形式较多,有焊接拉筋和松拉筋,有圆拉筋、空心拉筋和半圆拉筋。其连接方式有分组连接、网状交错连接和整圈环形连接,如图1-20所示。
图1-18 叶片顶部结构
图1-19 长叶片阻尼围带和阻尼松拉筋
图1-20 拉筋的连接
(a)分组焊接拉筋;(b)网状交错焊接拉筋;(c)半圆网状交错松拉筋;(d)Z形拉筋
进入低压缸次末级和末级的蒸汽的压力、温度都较低,其体积流量很大。次末级,尤其是末级必须有足够大的通流面积,才能使体积流量很大的蒸汽顺利通过。因此,要采用尽可能长的末级动叶片。各汽轮机制造厂600 MW等级机型末级动叶片长度如表1-2所示。
表1-2 不同制造厂600 MW等级汽轮机的末级动叶片长度
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