一种带有围带的汽轮机叶片、确定方法及装配方法与流程

1.本发明涉及汽轮机技术领域，更具体的说是涉及一种带有围带的汽轮机叶片、确定方法及装配方法。


背景技术：

2.在工业驱动领域，尤其是大型乙烯、大型空分等关键领域，变转速、大流量、高效率的工业汽轮机需求不断增加，其高效、安全设计逐渐凸显重要性。其中某些周向安装的叶片，为减少漏汽损失，增加叶片的减振阻尼效果，采用z字型围带结构，以保证叶片能挤紧成组。该方法依靠对围带的设计、测量和修磨，保证相邻两只叶片围带接触面适量的过盈，使装配时叶顶围带相互挤紧，叶型也随之发生扭转。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种带有围带的汽轮机叶片、确定方法及装配方法，用于克服现有技术中的上述缺陷。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种带有围带的汽轮机叶片、确定方法及装配方法，包括叶片主体，所述叶片主体包括由上到下一体成型的围带、叶身和叶根，所述叶根包括第一接触面和第二接触面，所述第一接触面和所述第二接触面位置相对设置，所述第一接触面用于与相邻所述叶片主体的第二接触面抵接；
5.所述围带两侧均连续两次弯折设置，以使所述围带的两侧均呈“z”字型，所述围带的一侧包括第三接触面、第五接触面和第六接触面，所述围带的另一侧包括第四接触面、第七接触面和第八接触面，所述第三接触面用于和相邻所述叶片主体的第四接触面抵接且过盈配合，所述第五接触面与相邻的所述叶片主体的第七接触面间隙配合，所述第六接触面用于与相邻所述叶片主体的第八接触面间隙配合。
6.作为本发明的进一步改进，确定围带间距ts的最小值，通过计算确保叶根间距th出现的最大偏差时，相邻两只所述叶片主体的所述围带也过盈，具体步骤为：
7.s11：确定两只相邻叶片主体叶根中心线间距离及其公差为：
8.t'h＝xh yh＝yh(t
hl-x
hh
,t
hh-x
hl
) xh(x
hl
,x
hh
)＝th(t
hl-x
hh
x
hl
,t
hh-x
hl
x
hh
)
9.其中，t
′h为两只相邻叶根中心线间距，th为叶根间距且公差带为t
hl
,t
hh
，xh为所述叶身于所述叶根处的第一定位尺寸，其公差带为x
hl
,x
hh
，yh为所述叶身于所述叶根处的第二定位尺寸；
10.s12：两只相邻叶片围带中心线间距离及其公差为：
11.t's＝xs ys＝ys(t
sl-x
sh
,t
sh-x
sl
) xs(x
sl
,x
sh
)＝ts(t
sl-x
sh
x
sl
,t
sh-x
sl
x
sh
)
12.其中，t
′s为两只相邻围带中心线间距，ts为围带间距且公差带为t
sl
,t
sh
，xs为所述叶身于所述围带处的第一定位尺寸，其公差带为x
sl
,x
sh
，ys为所述叶身于所述围带处的第二定位尺寸；
13.s13：通过计算确定t
′h公差投影到围带上其值，当相邻叶根中心线间距的公差上
限投影值小于相邻围带中心线间距公差下限值，相邻两个所述叶根抵接，所述第三接触面与相邻所述叶片主体的所述第四接触面抵接且过盈配合：
14.(t
hh-x
hl
x
hh
)*sin(a)/sin(b)≤(t
sl-x
sh
x
sl
)
15.其中，a为叶根的锐角夹角，b为第三接触面与叶轮周向之间的夹角，叶根部分的x
hl
,x
hh
,t
hl
,t
hh
为已知，所述围带部分x
sl
,x
sh
与所述叶根部分x
hl
,x
hh
取值相同；
16.s14：根据s12和s13求出t
sl
，所述围带间距公差带与所述叶根间距公差带一致，则t
sh
＝t
sl
t
hh-t
hl
。
17.作为本发明的进一步改进，一种带有围带的汽轮机叶片的装配方法，具体步骤为：
18.s21：提供周向开设有根槽的叶轮；
19.s22：对各个所述叶片主体进行编号、称重和排序；
20.s23：制作一只工装叶片，所述工装叶片的叶根投影间距要大于围带间距；
21.s24：将编号为一的叶片主体、工装叶片和编号为二的叶片主体依次沿根槽放入所述叶轮中；
22.s25：将测量编号为一的所述叶片主体和编号为二的所述叶片主体沿所述叶轮周向挤压，以使两个所述叶片主体的所述叶根和所述工装叶片的叶根挤紧，通过测量编号为一的所述叶片主体与工装叶片的围带间隙为δx，测量编号为二的叶片主体与工装叶片的围带间隙δy，计算出编号为一的叶片主体与编号为二的叶片主体之间的围带相对过盈量；
23.s26：当围带相对过盈量数值大于0小于0.1mm时，不需要对所述第三接触面或所述第四接触面修磨，当围带相对过盈量数值大于0.1mm时，需要对所述第三接触面或所述第四接触面修磨；
24.s27：通过工装叶片依次对其余所述叶片主体重复上述步骤进行安装。
25.作为本发明的进一步改进，所述工装叶片的制作子步骤为：
26.s231：所述工装叶片与所述相邻叶片主体叶根中心线间距的公差下限投影值大于等于所述工装叶片与所述相邻叶片主体围带中心线公差上限值加上预留最小间隙，换算成编号为一的所述叶片主体与工装叶片的公差关系和换算成编号为二的所述叶片主体与工装叶片的公差关系：
27.(t
hl工装-x
hh工装
x
hl
)*sin(a)/sin(b)≥(t
sh工装-x
sl工装
x
sh
) δt
28.(t
hl-x
hh
x
hl工装
)*sin(a)/sin(b)≥(t
sh-x
sl
x
sh工装
) δt
29.其中，δt为预留最小间隙,t
h工装
为叶根间距且公差带为t
hl工装
,t
hh工装
，x
h工装
为工装叶片的所述叶身于所述叶根处的第一定位尺寸，其公差带为x
hl工装
,x
hh工装
，为工装叶片的所述围带间距且公差带为t
sl工装
,t
sh工装
，x
s工装
为所述叶身于所述围带处的第一定位尺寸，其公差带为x
sl工装
,x
sh工装
；
30.s232：补充公差t
s工装
带等式x
sh工装-x
sl工装
＝x
sh-x
sl
，求出工装x
sh工装
，t
sh工装
的值。
31.作为本发明的进一步改进，确定工装叶片的相邻两只叶片主体的围带相对过盈量数值为子步骤为：
32.s251:测量出工装叶片其叶根和围带实际间距与理论值间距差值，分别为t
he工装
，t
se工装
，工装叶片与编号为一或二的所述叶片主体，工装叶片叶根间距与理论值间距误差为t
he工装
＝t
h工装-th，工装叶片围带间距与理论值间距误差为t
se工装
＝t
s工装-ts。t
he
＝t'
h12-th，t
′
h12
为编号为一和二的所述叶片主体相邻时叶根中心线间距，t
se
＝t'
s12-ts，t
′
h12
为编号为一和
二的所述叶片主体相邻时围带中心线间距；
33.s252:通过计算得出工装叶片的相邻两只叶片主体的围带相对过盈量数值，具体算式如下：
34.(t
he
t
he工装
)*sin(a)/sin(b)＝(t
se
t
se工装
δx δy)
35.t
he
*sin(a)/sin(b)-t
se
＝(t
se工装
δx δy)-t
he工装
*sin(a)/sin(b)其中，t
he
*sin(a)/sin(b)-t
se
为编号为一的所述叶片主体(9)与编号为二的所述叶片主体之间的围带相对过盈量。
36.作为本发明的进一步改进，通过塞尺测出δx和δy。
37.本发明的有益效果：本发明的本发明的围带两侧均连续两次弯折设置，以使围带的两侧均呈“z”字型，其中某些周向安装的叶片，采用z字型围带结构，不仅能够减少汽轮机运行时漏汽损失，而且符合周向安装叶片的顶部叶型形状，在离心力作用下围带挤压更紧，增加了叶片的成组减振效果。
38.本发明提供了一种叶片尺寸的确定方法，能够保障在相邻的两个叶片主体在相互靠近抵接时，确保即使在出现叶根间距出现最大偏差的时候，相邻的围带之间中的第三接触面和第四接触面仍然保证过盈配合，同时本发明解决了围带和叶根因为角度不同而带来的围带间距公差带难以计算的问题。
39.本发明提供了一种带有围带的汽轮机叶片的装配方法，利用设计一个工装叶片进行装配，可以实时调整各个围带的尺寸，配合本发明中的围带叶片的确定方法，在叶根尺寸出现最大偏差的情况下可以保证围带不会出现尺寸过大和尺寸过小的问题，保证每个叶片主体之间均能够合理安装。
附图说明
40.图1是本发明的立体结构示意图；
41.图2是本发明的安装示意图；
42.图3是本发明中图2的俯视图；
43.图4是本发明的叶身与叶根的安装俯视图；
44.图5是本发明的叶身与围带的安装仰视图；
45.图6是本发明的工装叶片的使用正视示意图；
46.图7是本发明的工装叶片的使用俯视示意图。
47.附图标记：1、叶根；2、叶身；3、围带；4、根槽；5、垫隙条；6、叶轮；8、工装叶片；9、叶片主体；11、第一接触面；12、第二接触面；13、第三接触面；14、第四接触面；15、第五接触面；16、第六接触面；17、第七接触面；18、第八接触面。
具体实施方式
48.下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
49.参照图1所示，本实施例的一种带有围带的汽轮机叶片，包括叶片主体9，叶片主体
9包括由上到下一体成型的围带3、叶身2和叶根1，叶根1包括第一接触面11和第二接触面12，第一接触面11和第二接触面12位置相对设置，根据附图1所示，第一接触面11和第二接触面12均为叶根1朝叶轮6周向的两个端面，第一接触面11用于与相邻叶片主体9的第二接触面12抵接，第二接触面12用于与相邻叶片主体9的第一接触面11抵接，此处的抵接均为过盈配合；
50.围带3两侧均连续两次弯折设置，以使围带3的两侧均呈“z”字型，其中某些周向安装的叶片，采用z字型围带3结构，不仅能够方便周向安装的叶片安装更加方便，而且能够减少汽轮机运行时漏汽损失，增加叶片的减振阻尼效果，以保证叶片能挤紧成组，围带3的一侧包括第三接触面13、第五接触面15和第六接触面16，围带3的另一侧包括第四接触面14、第七接触面17和第八接触面18，第三接触面13用于和相邻叶片主体9的第四接触面14抵接且过盈配合，第五接触面15与相邻的叶片主体9第七接触面17间隙配合，第六接触面16用于与相邻叶片主体9第八接触面18间隙配合。
51.具体的，叶根1俯视形状和围带3俯视形状均为菱形设置，并且两个菱形的角度和两者之间的偏转角度均不同，这种设置的好处是方便叶根1与叶根1之间和围带3和围带3之间的夹紧，也方便对螺旋状的叶身2进行安装。
52.在一个实施例中，本发明提供一种带有围带的汽轮机叶片的的确认方法：
53.确定围带间距ts的最小值，通过计算确保叶根间距th出现的最大偏差时，即叶根1挤紧的同时，相邻两只叶片主体9的围带3也过盈，具体步骤为：
54.s11：确定两只相邻叶片主体9的叶根中心线间距离及其公差为：
55.t'h＝xh yh＝yh(t
hl-x
hh
,t
hh-x
hl
) xh(x
hl
,x
hh
)＝th(t
hl-x
hh
x
hl
,t
hh-x
hl
x
hh
)
56.其中，t
′h为两只相邻叶根中心线间距，th为叶根间距且公差带为t
hl
,t
hh
，xh为叶身2于叶根1处的第一定位尺寸，其公差带为x
hl
,x
hh
，yh为叶身2于叶根1处的第二定位尺寸，在这里需要说明，t
hl
,t
hh
均为已知预设好的数据，通过第一定位尺寸的确定，第二的定位尺寸也随之确定，而对于第一定位尺寸的主要作用是，确定叶身2在叶根1处对的位置，此处的数值确定与设计不在本发明中的讨论范围内；
57.s12：两只相邻叶片围带中心线间距离及其公差为：
58.t's＝xs ys＝ys(t
sl-x
sh
,t
sh-x
sl
) xs(x
sl
,x
sh
)＝ts(t
sl-x
sh
x
sl
,t
sh-x
sl
x
sh
)
59.其中，t
′s为两只相邻围带中心线间距，ts为围带间距且公差带为t
sl
,t
sh
，xs为叶身2于围带3处的第一定位尺寸，其公差带为x
sl
,x
sh
，ys为叶身2于围带3处的第二定位尺寸，通过第一定位尺寸的确定，第二的定位尺寸也随之确定，而对于第一定位尺寸的主要作用是，确定叶身2在围带3处对的位置，此处的数值确定与设计不在本发明中的讨论范围内；
60.s13：通过计算确定t
′h公差投影到围带(3)上其值，当相邻叶根中心线间距的公差上限投影值小于相邻围带中心线间距公差下限值，相邻两个所述叶根(1)抵接，所述第三接触面(13)与相邻所述叶片主体(9)的所述第四接触面(14)抵接且过盈配合：
61.(t
hh-x
hl
x
hh
)*sin(a)/sin(b)≤(t
sl-x
sh
x
sl
)
62.其中，a为叶根的锐角夹角，b为第三接触面(13)与叶轮(6)周向之间的夹角，叶根部分的x
hl
,x
hh
,t
hl
,t
hh
为已知，所述围带部分x
sl
,x
sh
与所述叶根部分x
hl
,x
hh
取值相同；
63.s14：根据s12和s13求出t
sl
，围带间距公差带与叶根间距公差带一致，则t
sh
＝t
sl
t
hh-t
hl
。
64.本发明提供了一种带有围带的汽轮机叶片的的确认方法，能够保障在相邻的两个叶片主体9在相互靠近抵接时，确保即使在出现叶根1间距出现最大偏差的时候，相邻的围带3之间中的第三接触面13和第四接触面14仍然保证过盈配合，同时本发明解决了围带3和叶根1因为角度不同而带来的围带3间距公差带难以计算的问题。
65.在一个实施例中，本发明提供一种带有围带的汽轮机叶片的装配方法：
66.s21：提供周向开设有根槽4的叶轮6；
67.s22：对各个叶片主体9进行编号、称重和排序；
68.s23：制作一只工装叶片8，工装叶片8的叶根1投影间距要大于围带3间距，对于此处需要说明的是，工装叶片8的叶根1投影间距需要尽量大于围带3间距，必须要保证能够通过测量手段能够精确测量出，至少在下列的实施例中即最小规格塞尺能够插入；
69.s24：将编号为一的叶片主体9、工装叶片8和编号为二的叶片主体9依次沿根槽4放入叶轮6中，即附图中的排列方式，编号为一的叶片主体9和编号为二的叶片主体9分别位于工装叶片8的两侧；
70.s25：将测量编号为一的叶片主体9和编号为二的叶片主体9沿叶轮6周向挤压，以使两个叶片主体9的叶根1和工装叶片8的叶根1挤紧，通过测量编号为一的叶片主体9与工装叶片8的围带间隙为δx，测量编号为二的叶片主体9与工装叶片8的围带间隙δy，计算出编号为一的叶片主体9与编号为二的叶片主体9之间的围带相对过盈量；
71.s26：当围带相对过盈量数值大于0小于0.1mm时，不需要对第三接触面13或第四接触面14修磨，当围带3相对过盈量数值大于0.1mm时，需要对第三接触面13或第四接触面14修磨，这里是要防止因为相邻叶片主体9之间的围带3间距过大，而造成叶根1无法相互紧贴的情况，从而减少装配造成的叶型扭转力过大问题，并进行最终的装配；
72.s27：通过工装叶片8依次对其余叶片主体9重复上述步骤进行安装。
73.本发明提供了一种带有围带的汽轮机叶片的装配方法，利用设计一个工装叶片8进行装配，可以实时调整各个围带3的尺寸，配合本发明中的围带3叶片的确定方法，在叶根1尺寸出现最大偏差的情况下可以保证围带3不会出现尺寸过大和尺寸过小的问题，保证每个叶片主体9之间均能够合理安装。
74.在一个实施例中，工装叶片的制作子步骤为：
75.s231：所述工装叶片8与所述相邻叶片主体9叶根中心线间距的公差下限投影值大于等于所述工装叶片8与所述相邻叶片主体9围带中心线公差上限值加上预留最小间隙，换算成编号为一的所述叶片主体9与工装叶片8的公差关系和换算成编号为二的所述叶片主体9与工装叶片8的公差关系：
76.(t
hl工装-x
hh工装
x
hl
)*sin(a)/sin(b)≥(t
sh工装-x
sl工装
x
sh
) δt
77.(t
hl-x
hh
x
hl工装
)*sin(a)/sin(b)≥(t
sh-x
sl
x
sh工装
) δt
78.其中，δt为预留最小间隙，该δt即s23中预留最小间隙，其数值根据需要取定,t
h工装
为叶根间距且公差带为t
hl工装
,t
hh工装
，x
h工装
为工装叶片8的叶身于叶根1处的第一定位尺寸，其公差带为x
hl工装
,x
hh工装
，t
s工装
为工装叶片8的围带间距且公差带为t
sl工装
,t
sh工装
，x
s工装
为叶身2于围带3处的第一定位尺寸，其公差带为x
sl工装
,x
sh工装
；
79.s232：补充公差带等式x
sh工装-x
sl工装
＝x
sh-x
sl
，求出工装x
sh工装
，t
sh工装
的值。
80.其中，叶根部分的x
hl
,x
hh
,t
hl
为已知，工装叶根尺寸公差与相邻的两个叶根相同，
围带部分t
sh
,x
sl
,x
sh
x
sl
,x
sh
,t
sh
也已知，上式仅有t
sh工装
和x
sl工装
,x
sh工装
未知，补充等式x
sh工装-x
sl工装
＝x
sh-x
sl
，那么可以求出x
sh工装
，t
sh工装
的值，由此就可以具体制作出所需的工装叶片8。
81.在一个实施例中，确定编号为一的叶片主体9与编号为二的叶片主体9之间的围带相对过盈量子步骤为：
82.s251:测量出工装叶片8其叶根1和围带3实际间距与理论值间距差值，分别为t
he工装
，t
se工装
，工装叶片8与编号为一或二的所述叶片主体9，工装叶片9叶根间距与理论值间距误差为t
he工装
＝t
h工装-th，工装叶片9围带间距与理论值间距误差为t
se工装
＝t
s工装-ts，t
he
＝t'
h12-th，t'
h12
为编号为一和二的所述叶片主体相邻时叶根中心线间距，t
se
＝t
′
s12-ts，t
′
h12
为编号为一和二的所述叶片主体相邻时围带中心线间距；
83.s252:通过计算得出工装叶片8的相邻两只叶片主体9的围带相对过盈量数值，具体算式如下：
84.(t'
he
t
he工装
)*sin(a)/sin(b)＝(t'
se
t
se工装
δx δy)
85.t'
he
*sin(a)/sin(b)-t'
se
＝(t
se工装
δx δy)-t
he工装
*sin(a)/sin(b)
86.其中，t'
he
*sin(a)/sin(b)-t's为编号为一的所述叶片主体9与编号为二的所述叶片主体9之间的围带相对过盈量。
87.进一步的，对于理论值即围带间距t
′s＝ts，叶根间距t
′h＝th，也就是两者正负公差都为0的情况，其为所属技术领域的现有技术在这里不做过多赘述。在一个实施例中，通过塞尺测出δx和δy。
88.在一个实施例中，通过螺旋测微仪测出δx和δy。
89.在一个实施例中，还包括垫隙条5，如附图2所示，垫隙条5设置于根槽4槽底和叶根1之间，其起到的作用是保证根槽4和叶根1之间的安装配合度。
90.在一个实施例中，在实际安装的过程中，前一级别的叶片主体9已经安装好，后一级的叶片主体9尺寸已经确定好，将后一级的叶片主体9沿叶轮6周向根槽4中，并用垫隙条5把叶根1与根槽4沿叶轮6的径向顶紧固定，并不断周向敲击后一级的叶片主体9的叶根1，从而使其与前一级叶根1进一步紧贴，在此过程中，两只相邻叶片第三接触面13和第四接接触面14之间为过盈，所以会互相挤压，造成叶身2受到外力矩产生扭转，从而确保了整圈叶片的叶根1和围带3都达到互相挤紧成组的效果,该结构在运行时由于离心力的扭转恢复作用将会使围带3挤压的更加紧。
91.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。