技术领域
[0001] 本发明涉及汽轮机的末级动叶片，具体是一种末级动叶片自带围带结构。
相关背景技术
[0002] 末级动叶片是安装在汽轮机低压缸内的最后一级做功叶片。多只末级动叶片呈辐射状安装在对应的叶轮上，相邻末级动叶片的自带围带相互配合，最终组合成圈，以实现抗击振动应力。
[0003] 参见图1和图2所示，现有的自带围带末级动叶片A的围带设计结构是：围带型线轮廓A-2在顶部包罩了叶身型线轮廓A-1，A-1和A-2的型线轮廓变化规律没有任何重合，亦即围带是从叶身顶部的四周径向外凸成型的；该围带具有背弧工作面SA和内弧工作面，PA，静态下，相邻末级动叶片(A、A )围带的背弧工作面SA和内弧工作面PA为相互平行面，，
它们之间构成空间规则的间隙，动态下，相邻末级动叶片(A、A）围带的背弧工作面SA和内弧工作面PA形成面接触，所有末级动叶片的围带所成之圈形成自锁；它们在做功时，利用相，
邻末级动叶片(A、A )围带之间的接触摩擦作用来耗散振动能量，从而达到减振效果。
[0004] 此类末级动叶片的围带结构仅在特定的扭转恢复角下，才能实现相邻末级动叶片，(A、A）围带的背弧工作面SA和内弧工作面PA的面接触。换言之，当末级动叶片的扭转恢复角大于特定要求时，则相邻末级动叶片的围带工作面（即相邻围带的背弧工作面SA和内弧，
工作面PA）扭转后无法保持平行，进而导致相邻末级动叶片(A、A）围带的背弧工作面SA和内弧工作面PA形成了接触性能不良的点/线接触，此种接触不仅导致末级动叶片的围带工作面磨损严重，而且无法有效抗击应离心力作用而致的振动应力，严重威胁汽轮机组的安全运行。
[0005] 我们知道，动叶片的扭转恢复角取决于做功转速和自身刚性，只有在汽轮机做功转速特定和动叶片自身刚性特定的情况下，动叶片的扭转恢复角才会是特定的。然而，近年来，随着国家节能减排政策的大力推广，建设高参数、大容量的汽轮机组已成为行业内的发展趋势，这种高参数、大容量的汽轮机组势必要求末级动叶片的长度能够适宜其大功率的性能要求。
[0006] 当末级动叶片的长度增长后，其在做功时就需承受更大的离心力载荷和由此产生的振动应力；加之，在成型材料一致的情况下，叶片的长度和刚性成反比。这使得大功率汽轮机组的末级动叶片在做功时的扭转恢复角势必会超出上述现有末级动叶片围带结构的设计要求，也就是说，上述现有末级动叶片的围带设计结构无法适用于大功率汽轮机组的末级动叶片应用性能的要求。
[0007] 此外，上述现有末级动叶片的围带成型结构，使得围带在叶身顶部形成了“扰流翼”，在汽轮机的做功过程中，会对做功介质-蒸汽的通流效果造成影响，进而会影响汽轮机组的做功效率，这与节能减排的大功率汽轮机组开发目的相背驰。
[0008] 综上所述，现有自带围带末级动叶片的围带结构存在减振效果有限、扰流严重、可靠性差等不足，无法有效适用于大功率汽轮机组的开发需求，亟待另行研发。
具体实施方式
[0025] 参见图3至图6：本发明为末级动叶片B的自带围带结构，即末级动叶片B的围带和叶身一体成型。为了适应大功率汽轮机组的建设开发要求，该末级动叶片B的叶身有效长度为1400mm（当然，基于更大功率机组的建设需求，此值可以合理适增）。
[0026] 为了在使用时降低对做功介质-蒸汽的扰流，末级动叶片B的围带型线轮廓B-2与叶身型线轮廓B-1的轴向成型变化规律有部分重合。具体的，叶身顶部的进气边内弧型线在轴向上的变化规律与上方对应的围带角边型线变化规律相重合；叶身顶部的出气边外弧型线在轴向上的变化规律与上方对应的围带角边型线变化规律相重合。从而，使得此种末级动叶片B的叶身顶部的进、出气边的型线轮廓变化规律在轴向上与围带的一个斜对角型线轮廓变化规律相重合。此末级动叶片B的围带结构在成型理念上突破了现有末级动叶片自带围带结构成型的“包罩型”结构，创新性的把叶身型线轮廓B-1作为围带型线轮廓B-2的一部分，从而使围带结构的成型按叶身型面规律生成，这样能够有效降低围带结构对气流的扰动，有利于提高汽轮机的做功效率；同时，能够大大的降低围带截面面积，减轻围带重量，为设计更长的末级叶片奠定了基础。
[0027] 上述末级动叶片B的围带具有背弧工作面SB和内弧工作面PB。在汽轮机上应用时，适应数量的多只末级动叶片B呈辐射状安装在对应的叶轮上，相邻末级动叶片的自带，围带相互配合、组合成圈（即末级动叶片B的围带内弧工作面PB对应相邻末级动叶片B 的围带背弧工作面SB，以此类推）。在静态下（即非做功状态），相邻末级动叶片围带的背弧工作面SB和内弧工作面PB为非相互平行的面，亦即相邻末级动叶片的围带工作面为非平行的，它们之间所构成的间隙为由下向上渐开、由内向外渐开的渐变性空间变间隙，即前述空间变间隙（由相邻末级动叶片围带的背弧工作面SB和内弧工作面PB构成）的外侧顶部具有特征参数d1、外侧底部具有特征参数d2、内侧顶部具有特征参数d3、内侧底部具有特征参数d4；特征参数d1和d2满足关系式：d1＞d2，特征参数d3和d4满足关系式：d3＞d4；且特征参数d1和d3满足关系式：d1＞d3，特征参数d2和d4满足关系式：d2＞d4。在动态下（即做功状态），转速为N1转/分时，该转速N1满足关系式：0＜N1＜3000转/分，相邻末级动叶片围带的背弧工作面SB和内弧工作面PB接触，产生压应力F1，该压应力F1满足关系式：0.01＜F1≤0.05倍材料的强度极限；基于相邻末级动叶片围带的背弧工作面SB和内弧工作面PB所构成的空间变间隙，此种接触随着末级动叶片做功所受转速（外因）及自身刚性（内因）的双重作用下，扭转恢复角的变大而接触更为强劲、充分。因而，前述特征参数d1、d2、d3、d4的具体取值，应结合具体材料和尺寸所成型末级动叶片的扭转恢复角变化情况而合理设置，但前述特征参数d1、d2、d3、d4的具体取值始终不应大于对应末级动叶片的最大扭转恢复角。
[0028] 基于上述末级动叶片围带结构，为了增强围带的强度、刚度及抗耐磨性，宜使围带的工作面（即背弧工作面SB和内弧工作面PB）形成大阻尼面，此大阻尼面的决定因素取决于围带厚度，本发明要求的围带厚度取值范围为10～40mm（例如20mm或30mm等），这样更有利于抗击减振应力，同时调频更加容易。
[0029] 上述具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围。
