一种动叶片、转子、压气机和燃气轮机

技术领域

本发明涉及燃气轮机流动控制技术领域，具体地，涉及一种动叶片、转子、压气机和燃气轮机。

背景技术

重型燃气轮机主要采用轴流式压气机对空气进行压缩，在压气机转子叶尖区域，因压力面和吸力面压差很大，会形成由压力面到吸力面的泄漏溢流。而由于叶尖间隙很小，转子叶尖切线速度很高，叶尖泄漏流通常以泄漏涡的形式出现。在转子通道内叶尖泄漏涡发生破碎时可能引起叶尖附近的流动堵塞，进而可能诱发流动失速甚至导致喘振的发生，影响压气机和燃气轮机的正常输出功率。

相关技术中，重型燃气轮机中的压气机广泛采用可调导叶来防止压气机前几级进入喘振工况。但是，在调节进口可调导叶时会在压气机第一级转子叶尖前缘产生较大的正冲角，从而产生较大的流动损失，影响压气机和燃气轮机的正常输出功率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种动叶片，该动叶片能够控制和延缓泄漏涡的产生，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率。

本发明实施例还提出一种转子。

本发明实施例还提出一种压气机。

本发明实施例还提出一种燃气轮机。

本发明实施例的动叶片，包括叶本体，所述叶本体具有压力面和吸力面并设有邻近所述叶本体的叶尖的射流缝，所述射流缝贯穿所述叶本体并具有进口和出口，所述进口设于所述压力面，所述出口设于所述吸力面；

所述射流缝的宽度尺寸和所述叶本体的轴向弦长的比值形成第一比值，所述射流缝的出口和所述叶本体的前缘的距离与所述轴向弦长的比值形成第二比值，所述第一比值小于所述第二比值。

本发明实施例的动叶片能够控制和延缓泄露涡的产生，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率。

在一些实施例中，所述叶本体具有沿着从叶尖至叶根的高度尺寸，所述射流缝和所述叶根的距离的下限值与所述高度尺寸的比值不小于85％。

在一些实施例中，所述射流缝和所述叶根的距离的下限值与所述高度尺寸的比值为85％至90％。

在一些实施例中，所述第一比值不大于1.0％。

在一些实施例中，所述第二比值为40％至60％。

在一些实施例中，所述进口与所述叶本体的前缘的距离不大于所述出口与所述叶本体的前缘的距离。

在一些实施例中，所述吸力面在所述出口处的切线与所述射流缝的延伸方向形成夹角α，所述夹角α为30°至60°。

本发明实施例的转子包括多级叶片组，多级所述叶片组中至少第一级所述叶片组内设有上述任一实施例所述的动叶片。

本发明实施例的压气机包括上述实施例所述的转子。

本发明实施例的燃气轮机包括上述实施例所述的压气机。

附图说明

图1是本发明实施例的动叶片的结构示意图。

图2是图1中A处的放大图。

附图标记：

叶本体1；射流缝11；进口111；出口112。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例的动叶片包括叶本体1，叶本体1具有压力面和吸力面并设有邻近叶本体1的叶尖的射流缝11，射流缝11贯穿叶本体1并具有进口111和出口112，进口111设于压力面，出口112设于吸力面，射流缝11的宽度尺寸和叶本体1的轴向弦长的比值形成第一比值，射流缝11的出口112和叶本体1的前缘的距离与轴向弦长的比值形成第二比值，第一比值小于第二比值。

本发明实施例的动叶片通过设置射流缝11，在压力梯度作用下形成了从压力面到吸力面的射流，可以向吸力面的低速流体注入动量，吹除叶尖吸力面的低速流体，控制和延缓附面层的流动分离，降低转子叶尖的堵塞程度，有效提高压气机转子叶片的流动稳定性。

本发明实施例的动叶片能够控制和延缓泄露涡的产生，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率，且射流缝11结构简单，便于加工，能够有效的应用于工程实践中。

可选的，射流缝11为平行式射流缝11，即射流缝11的宽度尺寸沿延伸方向保持不变。

在一些实施例中，叶本体1具有沿着从叶尖至叶根的高度尺寸，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值不小于85％。

射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值不小于85％，对射流缝11的位置进行限制，使压力面到吸力面的射流仅存在于压气机叶片的高度尺寸方向上靠近叶尖的局部区域，不会影响主流区域的通流特性，保证动叶片的稳定作业。

可选的，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为85％。

可选的，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为88％。

在一些实施例中，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为85％至90％。

射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为85％至90％，实现延缓压气机叶片叶尖区域的附面层流动分离，通过局部开缝，避免影响叶片阻流区的流动。

可选的，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值最大为90％。

在一些实施例中，射流缝11沿着从叶尖至叶根的方向上的高度尺寸与叶本体1的高度尺寸的比值为10％至15％。

通过对射流缝11在从叶尖至叶根的方向上的高度尺寸的高度尺寸进行控制，使射流缝11靠近叶尖的一侧与叶尖的高度相同，便于射流缝11出口处的射流对叶尖区域的气流稳定性进行控制。

可选的，射流缝11沿着从叶尖至叶根的方向上的高度尺寸与叶本体1的高度尺寸的比值为10％，此时，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为90％，射流缝11在从叶尖至叶根的方向上位于叶本体1高度尺寸的90％至100％区域内。

可选的，射流缝11沿着从叶尖至叶根的方向上的高度尺寸与叶本体1的高度尺寸的比值为12％，此时，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为88％，。

可选的，射流缝11沿着从叶尖至叶根的方向上的高度尺寸与叶本体1的高度尺寸的比值为15％，此时，射流缝11和叶根的距离的下限值与高度尺寸的比值为85％，射流缝11在从叶尖至叶根的方向上位于叶本体1高度尺寸的85％至100％区域内。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一比值不大于1.0％。

第一比值不大于1.0％，通过对射流缝11的宽度尺寸进行有效控制，在保证射流效果的情况下，避免对叶片阻流区造成过大影响，保证气流稳定性。

可选的，第一比值等于1.0％。

可选的，第一比值等于0.6％。

在一些实施例中，如图1所示，第二比值为40％至60％。

第二比值为40％至60％，对射流缝11的出口112和叶本体1的前缘的距离进行限制，保证对叶尖区域易发生流动分离的位置的控制，保证气动稳定性，其中，射流缝11的出口112和叶本体1的前缘的距离与轴向弦长的比值可根据模型和实验在40％至60％内进行进一步的优化。

可选的，第二比值为40％。

可选的，第二比值为50％。

可选的，第二比值为60％。

在一些实施例中，如图1所示，进口111与叶本体1的前缘的距离不大于出口112与叶本体1的前缘的距离。

进口111与叶本体1的前缘的距离不大于出口112与叶本体1的前缘的距离，使射流缝11的延长线与自压力面至吸力面的连线成夹角设置，便于形成进口111与出口112压力梯度，进而形成从压力面到吸力面的射流，同时对进口111与叶本体1的前缘的距离以及出口112与叶本体1的前缘的距离进行设置，对射流缝11的射流方向进行控制，保证射流缝11的射流角度。

在一些实施例中，如图2所示，吸力面在出口112处的切线与射流缝11的延伸方向形成夹角α，夹角α为30°至60°。

吸力面在出口112处的切线与射流缝11的延伸方向形成夹角α，通过对夹角α的角度进行约束，对射流缝11的射流方向进行控制，便于向吸力面的低速流体注入动量，吹除叶尖吸力面的低速流体，有效控制和延缓附面层的流动分离。

可选的，夹角α为30°。

可选的，夹角α为45°。

可选的，夹角α为60°。

下面描述本发明实施例的转子。

本发明实施例的转子包括多级叶片组，多级叶片组中至少第一级叶片组内设有上述任一实施例的动叶片。

本发明实施例的转子通过在多级叶片组内设置设有射流缝11的动叶片，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率。

需要说明的是，多级叶片组中至少第一级叶片组内设有上述任一实施例的动叶片，指的是位于第一级叶片组中设有上述任一实施的动叶片或位于第一级叶片组中以及其他级的叶片组中均设有上述任一实施的动叶片。

下面描述本发明实施例的压气机。

本发明实施例的压气机包括上述实施例的转子。

本发明实施例的压气机能够控制和延缓泄露涡的产生，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率。

下面描述本发明实施例的燃气轮机。

本发明实施例的燃气轮机包括上述实施例的压气机。

本发明实施例的燃气轮机能够控制和延缓泄露涡的产生，改善压气机叶片的气动性能，提高重型燃气轮机压气机的气动稳定性，以保证压气机和燃气轮机的正常输出功率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。