压压气机2、低压涡轮4、高压涡轮3、燃烧室7和动力涡轮5，低压压气机I与低压涡轮4安装在低压转子6上，高压压气机2与高压涡轮3安装在高压转子8上，动力涡轮5是一个独立的动力涡轮转子9，每排动叶和导叶相对于燃气轮机中心线均有一定的安装角，当气流流过导叶时改变气流方向，流过动叶时气动力作用于动叶，从而使动叶绕轴旋转，低压涡轮动叶14与高压涡轮动叶13的安装角方向相反，低压涡轮动叶14与高压涡轮导叶11的安装角方向相同，低压涡轮导叶12与高压涡轮动叶13的安装角方向相同；
低压压气机导叶16与高压压气机导叶18的安装角方向相反，低压压气机动叶15与高压压气机导叶18的安装角方向相同，高压压气机动叶17与低压压气机导叶16的安装角方向相同；
动力涡轮是一个独立的动力涡轮转子9且与负载10是机械连接，动力涡轮导叶19与低压涡轮动叶14安装角方向相同，动力涡轮动叶20与低压涡轮导叶12安装角方向相同，从而得到一种新型三转子燃气轮机。
[0014]空气进入低压压气机I中，流至截面5-5，气流以相对速度#5进入低压压气机动叶15中，经过压缩后以相对速度#6流出截面6-6，并以绝对速度流入低压压气机导叶16，随后流入高压压气机6中，流至截面7-7，气流以相对速度进入高压压气机动叶17中，经过再次压缩后以相对速度流出截面8-8，并以绝对速度Cii流入高压压气机导叶18，最后从由高压压气机6出口导叶流出，流入燃烧室7里。
[0015]从燃烧室7中流出的高温燃气是以某一速度CO流向高压涡轮导叶11，即气流从截面0-0流至截面1-1，气流方向从αο变为α 1，速度由c0增加到cl ;然后气流以相对气流角β I和相对气流速度ff I进入高压涡轮动叶13中，在此转弯膨胀后流至截面2-2，燃气以相对气流角β 2和相对气流速度w 2流出，这时气流的速度由Cl变为c2，气流对高压涡轮动叶所产生的作用力使得高压转子10沿着顺时针方向旋转；
燃气又以某一速度Cl沿着α 2气流方向流向低压涡轮导叶12，即气流从截面2-2流进低压涡轮导叶12，气流在此仅发生较小的折转后从截面3-3流出，这时气流的流动方向从α 2变到α 3，速度由cl变为c3 ;然后气流以相对气流角β 3和相对气流速度w 3进入低压涡轮动叶14中，转弯膨胀后以相对气流角β 4和相对气流速度W 4从截面4-4流出，这时气流的速度由c3变为c4，气流对低压涡轮动叶14所产生的作用力使得低压转子9则沿着逆时针的方向旋转；
随后燃气以某一速度ClO沿着α 10气流方向流向动力涡轮导叶19，即气流从截面9-9流进动力涡轮导叶19，气流在此仅发生较小的折转后从截面10-10流出，这时气流的流动方向从α 10变到α 11，速度由clO变为cll ;然后气流以相对气流角β 10和相对气流速度# 10进入动力涡轮动叶20中，转弯膨胀后以相对气流角β 11和相对气流速度# 11从截面11-11流出，这时气流的速度由ClO变为Cl I，气流对动力涡轮动叶20所产生的作用力使得动力涡轮转子9则沿着顺时针的方向旋转带动负载10旋转。
[0016]由于低压涡轮导叶12的叶型和安装角不同，低压压气机导叶16和低压压气机动叶15的安装角也不同，使得高压涡轮动叶13与低压涡轮动叶14的旋转方向相反，由于高压转子8沿着顺时针方向旋转，而低压转子6沿着逆时针方向旋转，而动力涡轮导叶19的叶型和安装角改变，使动力涡轮转子9也沿着顺时针方向旋转，在气流从低压压气机I流向低压涡轮4和动力涡轮5的过程中，气流作用在低压压气机导叶16、低压涡轮导叶12、动力涡轮导叶19上的气动力矩方向发生了改变，因而使得作用在机匣I上的合力矩也相应地减小。
[0017]采用这种对转涡轮式的新型三转子燃气轮机，通过减少低压涡轮导叶、动力涡轮导叶、低压压气机出口导叶和高压压气机进口导叶的数量，可以减少级间压力损失、冷却涡轮的空气量和部件重量。
【主权项】
1.一种新型三转子燃气轮机，包括低压压气机(I)、高压压气机(2)、低压涡轮(4)、高压涡轮(3)、燃烧室(7)和动力涡轮(5)，其特征在于:低压压气机(I)与低压涡轮(4)安装在低压转子(6)上，高压压气机(2)与高压涡轮(3)安装在高压转子(8)上，低压涡轮动叶(14)与高压涡轮动叶(13)的安装角方向相反，低压涡轮动叶(14)与高压涡轮导叶(11)的安装角方向相同，低压涡轮导叶(12)与高压涡轮动叶(13)的安装角方向相同； 低压压气机导叶(16)与高压压气机导叶(18)的安装角方向相反，低压压气机动叶(15)与高压压气机导叶(18)的安装角方向相同，高压压气机动叶(17)与低压压气机导叶(16)的安装角方向相同； 动力涡轮转子(9)是一个独立的转子且与负载(10)是机械连接，动力涡轮导叶(19)与低压涡轮动叶(14)安装角方向相同，动力涡轮动叶(20)与低压涡轮导叶(12)安装角方向相同，从而得到一种新型三转子燃气轮机。
【专利摘要】本发明提供一种新型三转子燃气轮机，通过改变涡轮导叶的叶型，导叶和动叶的安装角，当气流在流过高压涡轮时，使高压转子沿着一个方向旋转，气流在流过低压涡轮导叶后仅发生较小的转折，使得低压涡轮转子沿着另一个方向旋转，而动力涡轮是一个独立的转子则沿着与高压转子同一个方向旋转，实现高压转子与低压转子的旋转方向相反，高压转子与动力涡轮转子旋转方向相同。由于采用上述技术方案，实现了一种对转涡轮的新型三转子燃气轮机，通过减少低压涡轮导叶、动力涡轮导叶、低压压气机出口导叶和高压压气机进口导叶的数量，可以减少低压涡轮导叶级间的压力损失、冷却涡轮的空气量、设备重量及机匣上所受到的合力矩。
【IPC分类】F01D5-06
【公开号】CN104763475
【申请号】CN201510139267
【发明人】刘伟, 栾旭
【申请人】中国船舶重工集团公司第七 三研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月28日