[发明专利]烟气轮机动叶片组件和烟气轮机

说明书

本公开涉及一种烟气轮机动叶片组件和烟气轮机，所述烟气轮机动叶片组件包括动叶片(2)和用于带动所述动叶片转动的轮盘(1)，所述动叶片为环绕所述轮盘周向设置的多个且每个所述动叶片的榫齿(21)和所述轮盘的榫根(11)相啮合，在榫齿和榫根相啮合的位置，榫齿和榫根的接触面倾角不同，以使得所述烟气轮在由第一工作状态到第二工作状态的过程中，榫齿和榫根由线接触变为面接触。如此设置，减少了榫齿及榫根的应力集中，提高烟气轮机转子组件的强度储备，能够保证烟气轮机以及装置的长期稳定运行，避免在第二工作状态下由于高温膨胀、受力变形等因素的影响，导致第一工作状态下理想面接触的榫齿与榫根在第二工作状态下受力不均产生较大应力。

技术领域

本公开涉及炼油、化工技术领域，具体地，涉及一种烟气轮机动叶片组件和烟气轮机。

背景技术

烟气轮机是催化裂化装置的重要节能设备，烟气轮机介质是含有催化剂粉尘颗粒的高温烟气，烟气轮机动叶片的工作环境比较恶劣，烟气轮机叶片断裂的情况时有发生。近年来，随着催化装置及机组的大型化发展，但是受到国内制造加工水平以及机组匹配的限制，烟气轮机轮盘直径无法同步增加。烟气轮机动叶片的应力水平很高，现有动叶片榫齿部位的强度储备已经无法满足需求。为了保证烟气轮机效率，通过改变动叶片叶型、降低转速等传统方式来降低动叶片应力也不具备可行性，因此对烟气轮机动叶片组件进行优化，提高动叶片组件的强度储备迫在眉睫。

国外近年来很少生产、研究烟气轮机，没有有效的措施可以借鉴。国内催化装置关于烟气轮机动叶片现有的设计理念为追求加工精度，保证榫齿与榫根在冷态下为理想的面接触状态，但是热态下由于高温膨胀、受力变形等因素的影响，会导致冷态下理想面接触的榫齿与榫根在运行热状态下受力不均产生较大的应力。

国内催化装置近年来着重于对烟气轮机结构的研究，关于应力的研究也有很多，有学者提出了对动叶片进行参数化建模对动叶片的受力状态进行优化，如论文《透平机械枞树形叶根轮缘优化方法研究》，但仅仅是优化各个参数，并没有对榫齿和榫根进行差异化设计，尚未有人对动叶片冷态与热态下接触状态的改变进行研究。

CN207033499U公布了一种烟气轮机五齿高强轮盘与动叶片连接结构，该发明试图通过增加齿数来改善动叶片的受力，但是齿数的增加会导致榫齿尺寸的增大，会带来一些新的问题，并且该发明也没考虑到榫齿与榫根接触状态的问题。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种烟气轮机动叶片组件，该烟气轮机动叶片组件能够解决在第二工作状态下由于高温膨胀、受力变形等因素的影响，导致第一工作状态下理想面接触的榫齿与榫根在第二工作状态下受力不均产生较大应力的问题。

本公开的第二个目的是提供一种烟气轮机，该烟气轮机包括本公开提供的烟气轮机动叶片组件。

为了实现上述目的，本公开提供一种烟气轮机动叶片组件，包括动叶片和用于带动所述动叶片转动的轮盘，所述动叶片为环绕所述轮盘周向设置的多个且每个所述动叶片的榫齿和所述轮盘的榫根相啮合，在所述榫齿和所述榫根相啮合的位置，所述榫齿和所述榫根的接触面倾角不同，以使得所述烟气轮在由第一工作状态到第二工作状态的过程中，所述榫齿和所述榫根由线接触变为面接触。

可选地，所述榫齿的接触面倾角大于所述榫根的接触面倾角。

可选地，所述榫根的接触面倾角为30°～60°，所述榫齿的接触面倾角为30°～60°。

可选地，所述榫齿的接触面倾角比所述榫根的接触面倾角大0～0.5°。

可选地，所述榫齿形成于所述动叶片的端部，且所述榫齿的两侧分别形成有多个沿径向依次设置的轮齿，所述榫根内壁的两侧分别形成有多个与所述轮齿相啮合的齿槽，所述轮齿的倾角和所述齿槽的倾角不同。

可选地，多个所述轮齿的倾角不同。

可选地，多个所述齿槽的倾角不同。