叶片组件和透平发电装置的制作方法

1.本技术涉及轴流式叶片旋转技术领域，具体涉及一种叶片组件和透平发电装置。


背景技术：

2.高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置(top gas pressure recovery turbine，简称trt)，是一种利用高炉附产煤气热能、压力能，通过透平做功的装置。该装置主要由主轴、静叶内壳体、机壳、进排气导流盆、动静叶片及组件、调节机构等组成。其中动静叶片是整套机组最核心的部件，其设计的好坏直接决定了机组效率，同时也极大影响到机组稳定性和使用寿命。
3.本技术发明人在研究中发现，现有的动静叶片普遍偏薄且叶片转折角较低，单级膨胀比低，已不能满足当前的行业需要。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术提供了一种叶片组件及透平发电装置，用于解决现有技术中存在的上述问题。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种叶片组件包括：一级静叶片和一级动叶片，所述一级静叶片和所述一级动叶片相对设置；所述一级静叶片出口结构角和所述一级动叶片进口结构角配合设置；所述一级静叶片叶尖截面的出口结构角、所述一级静叶片叶中截面的出口结构角和所述一级静叶片叶根截面的出口结构角呈依次递增；所述一级动叶片叶尖截面的进口结构角、所述一级动叶片叶中截面的进口结构角和所述一级动叶片叶根截面的进口结构角呈依次递减；所述一级静叶片叶尖截面的弦长、所述一级静叶片叶中截面的弦长和所述一级静叶片叶根截面的弦长呈依次递减；所述一级动叶片叶中截面的弦长小于所述一级动叶片叶尖截面的弦长和所述一级动叶片叶根截面的弦长。
6.根据叶轮机械设计原理，通过匹配设计一级静叶片与一级动叶片几何特征，增加了一级静叶片和一级动叶片的弦长，提高叶片厚度，从而增大叶片转折角，增大单机膨胀比，提高整体机组效率的同时还提高了叶片使用寿命。
7.在一种可选的方式中，所述一级静叶片叶尖截面的出口结构角为-75
°
～-65
°
，所述一级静叶片叶中截面的出口结构角为-74
°
～-64
°
，所述一级静叶片叶根截面的出口结构角为-73
°
～-63
°
；所述一级动叶片叶尖截面的进口结构角为4
°
～14
°
，所述一级动叶片叶中截面的进口结构角为-29
°
～-19
°
，所述一级动叶片叶根截面的进口结构角为-49
°
～-39
°
；所述一级静叶片叶尖截面的弦长为210～270mm，所述一级静叶片叶中截面的弦长为170～230mm，所述一级静叶片叶根截面的弦长为130～190mm；所述一级动叶片叶尖截面的弦长为205～265mm，所述一级动叶片叶中截面的弦长为190～250mm，所述一级动叶片叶根截面的弦长为210～270mm。
8.在一种可选的方式中，所述一级静叶片叶尖截面的前缘半径、所述一级静叶片叶中截面的前缘半径和所述一级静叶片叶根截面的前缘半径相等，为4-8mm，在实际生产中各
截面的前缘半径可能存在
±
2mm偏差；所述一级静叶片叶尖截面的尾缘半径、所述一级静叶片叶中截面的尾缘半径和所述一级静叶片叶根截面的尾缘半径相等，为1～3mm，在实际生产中各截面的前缘半径可能存在
±
2mm偏差；所述一级静叶片叶尖截面的进口结构角、所述一级静叶片叶中截面的进口结构角和所述一级静叶片叶根截面的进口结构角相等，为-11
°
～-1
°
，在实际生产中各截面的进口气流角可能存在
±
2.5
°
偏差。
9.在一种可选的方式中，所述一级静叶片叶尖截面的安装角、所述一级静叶片叶中截面的安装角和所述一级静叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述一级静叶片叶尖截面的安装角为36
°
～41
°
，一级静叶片叶中截面的安装角为38.5
°
～43.5
°
，一级静叶片叶根截面的安装角为41
°
～46
°
。
10.在一种可选的方式中，所述一级动叶片叶尖截面的前缘半径，所述一级动叶片叶中截面的前缘半径和所述一级动叶片叶根截面的前缘半径呈依次递增；所述一级动叶片叶尖截面的前缘半径为1～5mm，一级动叶片叶中截面的前缘半径为2～6mm，一级动叶片叶根截面的前缘半径为5～12mm；所述一级动叶片叶尖截面的尾缘半径，一级动叶片叶中截面的尾缘半径和一级动叶片叶根截面的尾缘半径呈依次递增；所述一级动叶片叶尖截面的尾缘半径为0.5～3mm，一级动叶片叶中截面的尾缘半径为1～3.5mm，一级动叶片叶根截面的尾缘半径为1.5～4mm；所述一级动叶片叶尖截面的安装角、所述一级动叶片叶中截面的安装角和一级动叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述一级动叶片叶尖截面的安装角为22
°
～32
°
，一级动叶片叶中截面的安装角为45
°
～55
°
，一级动叶片叶根截面的安装角为73
°
～83
°
；所述一级动叶片叶尖截面的出口结构角、所述一级动叶片叶中截面的出口结构角和所述一级动叶片叶根截面的出口结构角呈依次递减；所述一级动叶片叶尖截面的出口结构角为71
°
～87
°
，所述一级动叶片叶中截面的出口结构角为61
°
～71
°
，所述一级动叶片叶根截面的出口结构角为59
°
～69
°
。
11.在一种可选的方式中，所述叶片组件还包括二级静叶片和二级动叶片，所述二级静叶片和所述二级动叶片相对设置；所述二级静叶片的出口结构角和所述二级动叶片的进口结构角配合设置；所述二级静叶片叶尖截面的出口结构角、所述二级静叶片叶中截面的出口结构角和所述二级静叶片叶根截面的出口结构角呈依次递增；二级静叶片叶尖截面的出口结构角为-70
°
～-80
°
，二级静叶片叶中截面的出口结构角为-63
°
～-73
°
，二级静叶片叶根截面的出口结构角为-60
°
～-70
°
；所述二级动叶片叶尖截面的进口结构角、所述二级动叶片叶中截面的进口结构角和所述二级动叶片叶根截面的进口结构角呈依次递减；所述二级动叶片叶尖截面的进口结构角为28
°
～38
°
，所述二级动叶片叶中截面的进口结构角为-24
°
～-14
°
，所述二级动叶片叶根截面的进口结构角为-50
°
～-40
°
；所述二级静叶片叶尖截面的弦长、所述二级静叶片叶中截面的弦长和所述二级静叶片叶根截面的弦长呈依次递减；所述二级静叶片叶尖截面的弦长为175～235mm，所述二级静叶片叶中截面的弦长为130～190mm；所述二级静叶片叶根截面的弦长为90～150mm；所述二级动叶片叶尖截面的弦长、所述二级动叶片叶中截面的弦长和所述二级动叶片叶根截面的弦长呈依次递减；所述二级动叶片叶尖截面的弦长为210～270mm，所述二级动叶片叶中截面的弦长为205～265mm；所述二级动叶片叶根截面的弦长为190～250mm。
12.在一种可选的方式中，所述二级静叶片叶尖截面的前缘半径、所述二级静叶片叶中截面的前缘半径和所述二级静叶片叶根截面的前缘半径相等，为4～8mm，在实际生产中
各截面的前缘半径可能存在
±
2mm偏差；所述二级静叶片叶尖截面的尾缘半径、所述二级静叶片叶中截面的尾缘半径和所述二级静叶片叶根截面的尾缘半径相等，为1～3mm，在实际生产中各截面的尾缘半径可能存在
±
2mm偏差；所述一级动叶片的出口结构角与所述二级静叶片的进口结构角配合设置；所述二级静叶片叶尖截面的进口结构角、所述二级静叶片叶中截面的进口结构角和所述二级静叶片叶根截面的进口结构角呈依次递增；所述二级静叶片叶尖截面的进口结构角为-15
°
～-5
°
，所述二级静叶片叶中截面的进口结构角为0
°
～10
°
，所述二级静叶片叶根截面的进口结构角为16
°
～26
°
。
13.在一种可选的方式中，所述二级静叶片叶尖截面的安装角、所述二级静叶片叶中截面的安装角和所述二级静叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述二级静叶片叶尖截面的安装角为32
°
～42
°
，二级静叶片叶中截面的安装角为36
°
～46
°
，二级静叶片叶根截面的安装角为42
°
～52
°
。
14.在一种可选的方式中，所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径、所述二级动叶片叶中截面的前缘半径和所述二级动叶片叶根截面的前缘半径呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径为1～5mm，所述二级动叶片叶中截面的前缘半径为2～7mm；所述二级动叶片叶根截面的前缘半径为6～15mm；所述二级动叶片叶尖截面的尾缘半径、所述二级动叶片叶中截面的尾缘半径和所述二级动叶片叶根截面的尾缘半径呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径为0.5～3mm，所述二级动叶片叶中截面的前缘半径为1.5～4mm；所述二级动叶片叶根截面的前缘半径为2～6mm；所述二级动叶片叶尖截面的安装角、所述二级动叶片叶中截面的安装角和所述二级动叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的安装角为15
°
～25
°
，所述二级动叶片叶中截面的安装角为41
°
～51
°
；所述二级动叶片叶根截面的安装角为60
°
～85
°
；所述二级动叶片叶尖截面的出口结构角、所述二级动叶片叶中截面的出口结构角和所述二级动叶片叶根截面的出口结构角呈依次递减；所述二级动叶片叶尖截面的出口结构角为70
°
～85
°
，所述二级动叶片叶中截面的出口结构角为62
°
～72
°
；所述二级动叶片叶根截面的出口结构角为53
°
～63
°
。
15.根据本技术的另一方面，提供了一种透平发电装置，包括上述任意一项所述的叶片组件；所述一级静叶片在所述透平发电装置上的叶片数量为20～30片；所述一级动叶片在所述透平发电装置上的叶片为20～25片。
16.本技术通过优化叶片组件的设计，加大各叶片各截面的弦长，有效降低叶片数量，这样就能够在设计时使用更大的叶片厚度，提高了叶片抗磨损的能力。另外通过加大叶片各截面的弦长，使得单级叶片可以采用更大的转折角，提升了单级叶片的膨胀比，提高了叶片做功能力；同时通过加大叶片各截面的弦长，可以使得各级叶片沿子午面载荷分布的更加均匀，有利于提高机组效率。
17.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
36.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
37.目前，市场上传统的透平发电装置的叶片为了确保机组效率，多采用短弦长设计。这样虽然可以降低叶型附面层摩擦损失，但由于叶片弦长太短，为保证相对栅距达到要求，其叶片数量必然较多，导致其叶片设计普遍偏薄且叶片转折角较低，抗腐蚀性弱、单级膨胀比低，已不能满足当前行业需要。
38.本技术实施例公开的叶片组件，应用场景包括但不限于trt发电装置(top gas pressure recovery turbine，高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置)，涡轮发电机，汽轮机，轴流风机，压缩机等需要设置旋转叶片对气体进行导流或过流的装置和设备。
39.根据本技术实施例的一个方面，如图1和图2所示，提供一种叶片组件500，应用于透平发电装置，包括一级静叶片100和一级动叶片200；所述一级静叶片100的出口结构角和所述一级动叶片200的进口结构角配合设置；所述一级静叶片叶尖截面的出口结构角、所述一级静叶片叶中截面的出口结构角和所述一级静叶片叶根截面的出口结构角呈依次递增；所述一级动叶片叶尖截面的进口结构角、所述一级动叶片叶中截面的进口结构角和所述一级动叶片叶根截面的进口结构角呈依次递减；所述一级静叶片叶尖截面的弦长、所述一级静叶片叶中截面的弦长和所述一级静叶片叶根截面的弦长呈依次递减；所述一级动叶片叶中截面的弦长小于所述一级动叶片叶尖截面的弦长和所述一级动叶片叶根截面的弦长。
40.叶片组件叶片径向由高到低依次取叶尖截面、叶中截面和叶根截面，每个截面的关键几何特征参数主要包括：弦长、最大厚度、前缘半径、尾缘半径、进口结构角、出口结构角和叶型安装角，叶身的三维结构通过三个截面径向积叠得到。
41.下表1为一级静叶片100各截面的多个设计参数：
42.表1
[0043][0044]
图3示出了沿一级静叶片径向由高到低的一级静叶片叶尖截面110、一级静叶片叶中截面120和一级静叶片叶根截面130，图4示出了一级静叶片叶尖截面110的位置关系示意图；参考图3和图4，叶片弦长l1指叶片前缘到尾缘之间的最大距离；叶片的最大厚度指在叶片中线上做与叶盆线lc、叶背线ld同时相切的圆的最大直径；前缘半径指进气侧叶盆线lc和叶背线ld之间连接的圆角半径；尾缘半径指排气侧叶盆线lc和叶背线ld之间的圆角半径；进口结构角α1指叶片中线在前缘处的切线与轴线的夹角，夹角位于轴线上方为负，位于轴线下方为正；出口结构角β1指叶片中线在尾缘处的切线与轴线的夹角，夹角位于轴线上方为正，位于轴线下方为负；安装角θ1指的是叶片翼型弦线与圆周方向的夹角。
[0045]
参考图3和图4并结合上表1可知，所述一级静叶片叶尖截面的弦长l1为210～270mm，所述一级静叶片叶中截面的弦长为170～230mm，所述一级静叶片叶根截面的弦长为130～190mm。所述一级静叶片叶尖截面的前缘半径、所述一级静叶片叶中截面的前缘半径和所述一级静叶片叶根截面的前缘半径相等，为4-8mm之间，各截面的前缘半径之间误差小于2mm；所述一级静叶片叶尖截面的尾缘半径、所述一级静叶片叶中截面的尾缘半径和所述一级静叶片叶根截面的尾缘半径相等，为1～3mm之间，各截面的尾缘半径误差小于2mm。所述一级静叶片叶尖截面的进口结构角α1、所述一级静叶片叶中截面的进口结构角和所述一级静叶片叶根截面的进口结构角相等，为-11～-1
°
，各截面的进口结构角误差小于2.5
°
。
[0046]
所述一级静叶片叶尖截面110、一级静叶片叶中截面120和一级静叶片叶根截面130的进口结构角相等、出口结构角依次递增、弦长依次递减，可绕叶柄轴线旋转，以实现对高炉顶压的调节与稳定，可以实现对流道全部封闭、调整入口气流的状态以更好地进入所述一级动叶片200做功。
[0047]
如图4中所示，一级静叶片叶尖截面的弦线l1与y轴之间的夹角，为一级静叶片叶尖截面的安装角θ1。一级静叶片叶尖截面的安装角为36
°
～41
°
，一级静叶片叶中截面安装角为38.5
°
～43.5
°
，一级静叶片叶根截面的安装角为41
°
～46
°
。
[0048]
所述一级静叶片叶尖截面110、一级静叶片叶中截面120和一级静叶片叶根截面130的出口结构角与所述一级动叶片叶尖截面210、一级动叶片叶中截面220和一级动叶片叶根截面230的进口结构角一一对应匹配设计；所述一级静叶片叶尖截面的出口结构角β1为-75
°
～-65
°
，所述一级静叶片叶中截面的出口结构角为-74
°
～-64
°
，所述一级静叶片叶根截面的出口结构角为-73
°
～-63
°
。请参考图6所示，所述一级动叶片叶尖截面的进口结构角α2为4
°
～14
°
，所述一级动叶片叶中截面的进口结构角为-29
°
～-19
°
，所述一级动叶片叶根截面的进口结构角为-49
°
～-39
°
。
[0049]
一级静叶片叶尖截面出口结构角β1与一级动叶片叶尖截面进口结构角α2(参考图6)相互配合设置，以保证气流能够稳定的轴向流经一级静叶片100和一级动叶片200；一级静叶片叶中截面120的出口结构角、一级静叶片叶根截面130的进口结构角分别与一级动叶片叶中截面220的进口结构角、一级动叶片叶根截面230的进口结构角的优化参数配合设置。根据叶轮机械设计原理，优化设计叶片结构几何参数，从而使气流均匀在一级静叶片100和一级动叶片200在流动，提高透平发电装置的稳定性，提高其使用寿命。
[0050]
一级静叶片100的数量为20～30片；一级静叶片100还包括一级静叶叶柄140，用于将一级静叶片100固定在透平发电装置中的静叶内壳体上(图未示)，使一级静叶片100可绕叶柄轴线进行转动调节透平发电装置工作状态和高炉顶压。
[0051]
本技术可选的实施例中，一级静叶片100具体参数如下：
[0052]
一级静叶片叶尖截面110为：弦长l1为242mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角α1为5
°
，出口结构角β1为-70
°
，安装角θ1为39
°
，一级静叶片叶尖截面110的最大厚度36mm。
[0053]
一级静叶片叶中截面120为：弦长为200mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角为5
°
，出口结构角为-69
°
，安装角为41
°
，一级静叶片叶中截面120的最大厚度28.5mm。
[0054]
一级静叶片叶根截面130为：弦长为160mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角为5
°
，出口结构角为-68
°
，安装角为43
°
，一级静叶片叶根截面130的最大厚度31mm。
[0055]
上述给出了本技术叶片组件500中一级静叶片100的具体参数和方案，下面进一步对本技术叶片组件500中一级动叶片200的详细优化设计进行阐述：
[0056]
本技术一些实施例中，下表2为一级动叶片200各截面的多个设计参数：
[0057]
表2
[0058][0059]
图5示出了沿一级动叶片径向由高到低的一级动叶片叶尖截面210、一级动叶片叶中截面220和一级动叶片叶根截面230；如图5和图6所示，一级动叶片200两端点连线方向上的最大长度为一级动叶片的弦长，一级动叶片叶中截面的弦长小于一级动叶片叶尖截面的弦长l2，所述一级动叶片叶根截面的弦长大于所述一级动叶片叶中截面的弦长；结合表2可知，一级动叶片叶尖截面的弦长l2为205～265mm；一级动叶片叶中截面220的弦长为190～250mm；一级动叶片叶根截面230的弦长为210～270mm。
[0060]
所述一级动叶片叶尖截面的前缘半径为1～5mm，一级动叶片叶中截面的前缘半径为2～6mm，一级动叶片叶根截面的前缘半径为5～12mm；
[0061]
所述一级动叶片叶尖截面的尾缘半径，一级动叶片叶中截面的尾缘半径和一级动叶片叶根截面的尾缘半径呈依次递增。所述一级动叶片叶尖截面的尾缘半径为0.5～3mm，一级动叶片叶中截面的尾缘半径为1～3.5mm，一级动叶片叶根截面的尾缘半径为1.5～4mm。
[0062]
一级动叶片叶尖截面的安装角θ2、一级动叶片叶中截面的安装角和一级动叶片叶根截面的安装角呈依次递增。一级动叶片叶尖截面的安装角为22
°
～32
°
，一级动叶片叶中截面的安装角为45
°
～55
°
，一级动叶片叶根截面的安装角为73
°
～83
°
。
[0063]
通过系统地优化一级动叶片叶尖截面的安装角θ2、所述一级动叶片叶中截面的安装角和一级动叶片叶根截面的安装角随一级动叶片叶尖面进口结构角α2、所述一级动叶片叶中截面的进口结构角、所述一级动叶片叶根截面的进口结构角、一级动叶片叶尖截面的出口结构角β2、一级动叶片叶中截面的出口结构角、所述一级动叶片叶根截面的出口结构角、一级动叶片叶尖截面的弦长l2、一级动叶片叶中截面的弦长和所述一级动叶片叶根截面的弦长，提高气动效率和叶片的可靠性。
[0064]
所述一级动叶片叶尖截面的出口结构角β2、一级动叶片叶中截面的出口结构角和所述一级动叶片叶根截面的出口结构角呈依次递减。所述一级动叶片叶尖截面的出口结构角β2为71
°
～87
°
，所述一级动叶片叶中截面的出口结构角为61
°
～71
°
，所述一级动叶片叶根截面的出口结构角为59
°
～69
°
。
[0065]
在一些实施例中，一级动叶片200的数量为20～25片，一级动叶片200还包括一级动叶榫头240，用于将一级动叶片200安装在透平发电装置中的主轴上，使一级动叶片200可以随主轴转动。
[0066]
本技术实施例中，如图5和图6所示，一级动叶片200具体参数如下：
[0067]
一级动叶片叶尖截面210为：弦长l2为235mm，前缘半径为2mm，尾缘半径为1.2mm，进口结构角α2为9
°
，出口结构角β2为78
°
，安装角θ2为28
°
，一级动叶片叶尖截面210的最大厚度27.5mm。
[0068]
一级动叶片叶中截面220为：弦长为220mm，前缘半径为3mm，尾缘半径为1.5mm，进口结构角为-25
°
，出口结构角为66
°
，安装角为50
°
，一级动叶片叶中截面220的最大厚度32.5mm。
[0069]
一级动叶片叶根截面230为：弦长为230mm，前缘半径为8mm，尾缘半径为2.5mm，进口结构角为-45
°
，出口结构角为64
°
，安装角为78
°
，一级动叶片叶根截面230的最大厚度52.5mm。
[0070]
需要说明的是，本技术提到的一级静叶叶柄140和一级动叶榫头240可以是能够实现和本技术相同作用和功能的任意形式。
[0071]
本技术一实施例中，所述叶片组件还包括二级静叶片300和二级动叶片400，所述第二级静叶片300和所述二级动叶片400相对设置；所述二级静叶片各截面的出口结构角和所述二级动叶片各截面的进口结构角配合设置。下表3为二级静叶片100各截面的多个设计参数：
[0072]
表3
[0073][0074]
二级静叶片300整体形状与一级静叶片100相似，因此本技术未示出二级静叶片300的截面的结构示意图。
[0075]
所述二级静叶片叶尖截面的弦长、所述二级静叶片叶中截面的弦长和所述二级静叶片叶根截面的弦长呈依次递减；所述二级静叶片叶尖截面的弦长为175～235mm，所述二级静叶片叶中截面的弦长为130～190mm；所述二级静叶片叶根截面的弦长为90～150mm。
[0076]
所述二级静叶片叶尖截面的前缘半径、所述二级静叶片叶中截面的前缘半径和所述二级静叶片叶根截面的前缘半径相等，为4～8mm，各截面的前缘半径之间误差小于2mm；
[0077]
所述二级静叶片叶尖截面的尾缘半径、所述二级静叶片叶中截面的尾缘半径和所述二级静叶片叶根截面的尾缘半径相等，为1～3mm，各截面的尾缘半径之间误差小于2mm；
[0078]
所述二级静叶片叶尖截面的、二级静叶片叶中截面的和二级静叶片叶根截面的进口结构角与所述一级动叶片叶尖截面210、一级动叶片叶中截面220和一级动叶片叶根截面230的出口结构角相互匹配设计；所述二级静叶片叶尖截面的进口结构角为-15
°
～-5
°
，所述二级静叶片叶中截面的进口结构角为0
°
～10
°
，所述二级静叶片叶根截面的进口结构角为16～26
°
。
[0079]
所述二级静叶片叶尖截面的安装角、所述二级静叶片叶中截面的安装角和所述二级静叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述二级静叶片叶尖截面的安装角为32
°
～42
°
，二级静叶片叶中截面的安装角为36
°
～46
°
，二级静叶片叶根截面的安装角为42
°
～52
°
。
[0080]
所述二级静叶片叶尖截面的、二级静叶片叶中截面的和二级静叶片叶根截面的出口结构角与所述二级动叶片叶尖截面的、二级动叶片叶中截面的和二级动叶片叶根截面的进口结构角匹配设计，保证气流稳定流经二级静叶和二级动叶；所述二级静叶片叶尖截面
的进口结构角、所述二级静叶片叶中截面的进口结构角和所述二级静叶片叶根截面的进口结构角呈依次递增；二级静叶片叶尖截面的出口结构角为-80
°
～-70
°
，二级静叶片叶中截面的出口结构角为-73
°
～-63
°
，二级静叶片叶根截面的出口结构角为-70
°
～-60
°
。
[0081]
所述二级动叶片叶尖截面的进口结构角、所述二级动叶片叶中截面的进口结构角和所述二级动叶片叶根截面的进口结构角呈依次递减；所述二级动叶片叶尖截面的进口结构角为28
°
～38
°
，所述二级动叶片叶中截面的进口结构角为-24
°
～-14
°
，所述二级动叶片叶根截面的进口结构角为-50～-40
°
。
[0082]
二级静叶片300的数量为20～30片；二级静叶片300还包括二级静叶叶柄，用于将二级静叶片300固定在透平发电装置中的静叶内壳体上(图未示)，使二级静叶片300可绕叶柄轴线进行转动调节透平发电装置工作状态。
[0083]
本技术实施例中，二级静叶片300具体参数如下：
[0084]
二级静叶片叶尖截面的弦长为205mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角-10
°
，出口结构角-75
°
，安装角37
°
，二级静叶片叶尖截面的最大厚度34mm。
[0085]
二级静叶片叶中截面的弦长为160mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角为5
°
，出口结构角为-68
°
，安装角为50
°
，二级静叶片叶中截面的最大厚度20mm。
[0086]
二级静叶片叶根截面的弦长为120mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2mm，进口结构角为21
°
，出口结构角为-65
°
，安装角为54
°
，二级静叶片叶根截面的最大厚度在18～22mm，二级静叶片300的数量在30～40片。
[0087]
上述给出了本技术实施例提出的叶片组件中二级静叶片300设计的具体参数和方案，下面进一步对本技术叶片组件中二级动叶片400的详细设计进行阐述。下表4为二级动叶片400各截面的多个设计参数：
[0088]
表4
[0089][0090]
二级动叶片400整体形状与一级动叶片200相似，因此附图中未示出二级动叶片400的截面的结构示意图。在一些实施例中，所述二级动叶片叶尖截面的弦长为210～270mm，所述二级动叶片叶中截面的弦长为205～265mm；所述二级动叶片叶根截面的弦长为190～250mm。
[0091]
所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径、所述二级动叶片叶中截面的前缘半径和所述二级动叶片叶根截面的前缘半径呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径为1～5mm，所述二级动叶片叶中截面的前缘半径为2～7mm；所述二级动叶片叶根截面的前缘半径为6～15mm。
[0092]
所述二级动叶片叶尖截面的尾缘半径、所述二级动叶片叶中截面的尾缘半径和所述二级动叶片叶根截面的尾缘半径呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的前缘半径为0.5～3mm，所述二级动叶片叶中截面的前缘半径为1.5～4mm；所述二级动叶片叶根截面的前缘半径为2～6mm。
[0093]
所述二级动叶片叶尖截面的安装角、所述二级动叶片叶中截面的安装角和所述二级动叶片叶根截面的安装角呈依次递增；所述二级动叶片叶尖截面的安装角为15
°
～25
°
，所述二级动叶片叶中截面的安装角为41
°
～51
°
；所述二级动叶片叶根截面的安装角为60
°
～85
°
。
[0094]
所述二级动叶片叶尖截面的出口结构角、所述二级动叶片叶中截面的出口结构角和所述二级动叶片叶根截面的出口结构角呈依次递减；所述二级动叶片叶尖截面的出口结构角为70
°
～85
°
，所述二级动叶片叶中截面的出口结构角为62
°
～72
°
；所述二级动叶片叶根截面的出口结构角为53
°
～63
°
。
[0095]
在本技术可选的实施例中，二级动叶片400的具体参数设置如下：
[0096]
二级动叶片叶尖截面的弦长为240mm，前缘半径为3.5mm，尾缘半径为1mm，进口结构角为33
°
，出口结构角为80
°
，安装角为20
°
，二级动叶片400的叶尖截面的最大厚度15mm。
[0097]
二级动叶片叶中截面的弦长为235mm，前缘半径为6mm，尾缘半径为2.5mm，进口结构角为-19
°
，出口结构角为-67
°
，安装角为45
°
，二级动叶片叶中截面的最大厚度30mm。
[0098]
二级动叶片叶根截面的弦长为220mm，前缘半径为10mm，尾缘半径为4mm，进口结构角为-45
°
，出口结构角为-58
°
，安装角为78
°
，二级动叶片叶根截面的最大厚度60mm。
[0099]
二级动叶片400的数量为20-25片，二级动叶片400还包括二级动叶榫头，用于将二级动叶片400固定在透平发电装置中的转子主轴上，并随转轴一同旋转，在气流流经二级动叶时，二级动叶再将部分气流蕴含的能量转换为机械能。
[0100]
其中，由于一级动叶片200和二级动叶片400的结构相同，请参考图5，均采用枞树形榫头，一级动叶片200和二级动叶片400通过枞树形榫头与主轴上的榫槽配合安装，而枞树形榫头配合的榫槽是采用拉刀拉削而成，在这样的情况下，一级动叶片和二级动叶片的数量需保持一致。当然，若是将一级动叶片和二级动叶片采用其他的榫头结构，一级动叶片和二级动叶片的数量也可以不一致。
[0101]
本技术实施例通过优化叶片组件500中的一级静叶片100、一级动叶片200、二级静叶片300和二级动叶片400各截面的弦长设计，使得各叶片各截面的上的弦长都得以增大，可以有效降低叶片数量。另一方面，本技术实施例由于一级静叶片100、一级动叶片200、二级静叶片300和二级动叶片400各截面的弦长都增长，配合其他几何参数设计使得各叶片能够设置为更大的厚度提高了各叶片抗腐蚀、抗磨损的能力，使得每个叶片沿子午面载荷分布的更加均匀，有利于提高透平发电装置整体透平发电装置整体机组效率。第三方面，本技术实施例由于叶片组件的一级静叶片100、一级动叶片200、二级静叶片300和二级动叶片400各截面的弦长和厚度都加长加宽，使得每一个叶片可以采用更大的转折角，提升了每一个叶片的膨胀比，提高了每一个叶片做功能力。
[0102]
根据本技术实施例的另一个方面，提供一种透平发电装置，包括上述任一项实施例中的叶片组件500。
[0103]
高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置优选的体积为1580m3～2200m3，通过直径为900mm的轮毂，流道高度200mm～240mm，两级透平级满足载荷系数1.2～1.5，反动度0.3～0.55，可以实现透平机的等熵效率达到88％～89％，如图7所示，为cfd(computational fluid dynamics，计算流体动力学)模拟验证的特性线；由图7可知，根据cfd计算结果，在trt透平发电装置中采用本技术提供的叶片组件500，以设计点a处为例，透平发电装置整体机组效率气动效率可达到88％～89％。
[0104]
需要说明的是，所述一级静叶片和所述二级静叶片可绕其对应的叶柄中心线旋转，通过旋转得到一级静叶片和所述二级静叶片的几何参数得到的新设计亦在本技术权利要求范围内。另外，根据本技术实施例的叶片组件的设计参数进行比例缩小或放大所得的新设计亦在本技术权利要求范围内。
[0105]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
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技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。