[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，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，所述榫齿和所述榫根具有多对沿径向依次设置相啮合的轮齿(3)和齿槽(4)，所述榫齿的齿距与所述榫根的齿距不同，以使得所述烟气轮在第一工作状态时，位于端部的榫齿先与榫根相接触，在由第一工作状态到第二工作状态的过程中，多个榫齿依次与榫根相接触。这样，多个榫齿均匀分担受力，极大的降低了尤其是远离端部的榫齿处的应力集中，提高了烟气轮动叶片组件的强度储备，保证烟气轮机以及装置的长期稳定运行。

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

烟气轮机作为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，催化装置及机组向着大型化的方向发展，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。烟气轮机动叶片承受了很高的应力，现有动叶片榫齿部位的强度储备已经无法满足需求。在一些改造项目中也出现了烟气轮机运行参数变化较大导致动叶片应力核算无法满足要求的情况。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。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。

据调查发现，国内催化装置近年来所出现的烟气轮机动叶片断裂事故中，往往是动叶片在榫齿最上面部位发生断裂。也有大量的文章对此类事故进行了原因分析，分析结果多是腐蚀损伤、应力集中发生疲劳断裂，或者是在断裂横断面出接触不均匀。如文章《烟气轮机动叶片断裂原因分析》中就针对一起烟气轮机动叶片断裂事故进行了分析，但是关于应力集中出现的根本原因以及如何从结构上改善应力集中问题的研究很少，关于如何去通过合理设计来使得动叶片各个榫齿实现应力等比例分配的研究更是几乎没有。

相关技术中，也有学者提出了通过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，并没有对动叶片榫齿和轮盘榫根进行差异化设计。

另外，相关专利中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动叶片榫齿尺寸的增大，会带来一些新的问题，并且该申请也没考虑到榫齿与榫根无法实现均匀接触的问题。

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榫齿与榫根无法实现均匀接触，远离端部的榫齿容易发生断裂的问题。

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，所述榫齿和所述榫根具有多对沿径向依次设置相啮合的轮齿和齿槽，所述榫齿的齿距与所述榫根的齿距不同，以使得所述烟气轮在第一工作状态时，位于端部的榫齿先与榫根相接触，在由第一工作状态到第二工作状态的过程中，多个榫齿依次与榫根相接触。

可选地，所述榫根的齿距大于所述榫齿的齿距。

可选地，所述榫根的齿距比所述榫齿的齿距大0～0.05mm。

可选地，当所述榫齿和所述榫根的齿距存在加工公差时，所述榫根齿距的上偏差为正值、下偏差为零；所述榫齿齿距的上偏差为零、下偏差为负值。

可选地，所述榫齿的下偏差为-0.05～0mm，所述榫根的上偏差为0～0.05mm。

可选地，所述榫齿呈枞树型。

可选地，所述轮盘的直径为500mm～1500mm。