一种可调高压气冷的燃气轮机的制作方法

本发明涉及燃气轮机，具体为一种可调高压气冷的燃气轮机。

背景技术：

1、某型燃气轮机功率达1-2兆瓦，用作冷热电联供系统的燃气动力，目前采用气冷一级导流器对燃气轮机的叶片进行冷却。气冷一级导流器是长寿命燃气轮机的标配，从压气机出口引高压空气进入导流器外环，进入各导叶内腔，从叶盆尾部的斜孔喷出，汇入主流。目前的气冷一级导流器冷气流路上的孔径和孔数都是固定的，因此无法调节流量，无论是什么功率状态，只能提供占总气流的百分比固定约4％的冷气流量，无法避免小功率时冷气浪费，大功率时冷气不足；而且冷气孔设在内环和外环上，内环、一级涡轮导向叶片和外环之间气密性不足，因此原先的冷气会分散出去，降低冷却效率。

2、公开号为cn116104587a的专利公开了一种航空发动机的燃气涡轮导向器；包括环形内环、环形外环以及连接环形内环与环形外环的导向叶片；环形内环设置有第一气膜孔，环形外环上设置有第二气膜孔，导向叶片具有连接环形内环内表面与环形外环外表面的中空腔体，中空腔体内卡扣连接有对导向叶片起振动阻尼以及气流冷却作用的冲击管，导向器的前端与火焰筒套接，所述导向器的末端与涡轮内机匣连接，所述环形内环、环形外环以及导向叶片一体成型，该燃气涡轮导向器的孔径和孔数都是固定的，因此无法调节流量，无论是什么功率状态，只能提供占总气流的百分比固定约4％的冷气流量，无法避免小功率时冷气浪费，大功率时冷气不足；而且冷气孔设在内环和外环上，内环、一级涡轮导向叶片和外环之间气密性不足，因此原先的冷气会分散出去，降低冷却效率。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术的问题，提供一种可调高压气冷的燃气轮机。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种可调高压气冷的燃气轮机，包括增压气泵、与增压气泵连接的散热器、一端与散热器连接的外部管路、设在外部管路上的控制阀和流量计、与外部管路另一端连接的涡轮机匣蜗壳、与涡轮机匣蜗壳连接的一级涡轮导向器；

4、所述一级涡轮导向器包括与涡轮机匣蜗壳连接的外环、内环、及装在内环和外环之间的环形涡轮导向叶片，所述环形涡轮导向叶片由多组三联导叶和一组双联导叶围合而成，所述三联导叶由三片一级涡轮导向叶片一体式铸造，所述双联导叶由两片一级涡轮导向叶片一体式铸造，所述一级涡轮导向叶片包括含有内腔的叶身、设在叶身内腔的两个不同大小的叶形冲击管一和叶形冲击管二、设在叶身上方的上缘板和叶身下方的下缘板，叶形冲击管一和叶形冲击管二均直通上缘板和下缘板；

5、所述叶形冲击管一比叶形冲击管二大，叶形冲击管一设在内腔前沿，叶形冲击管二设在内腔后沿，所述叶形冲击管一的前沿和壁身设有冲击冷气孔，所述叶身设有双排的冷气排出孔，冲击冷气孔与冷气排出孔位置错开；

6、所述上缘板上方前后设有与外环内侧连接的前上支撑和后上支撑，所述后上支撑侧面设有冷气入口孔，所述外环与全部的上缘板、前上支撑和后上支撑之间形成环状的空腔，所述空腔与全部的叶形冲击管一、叶形冲击管二、冷气入口孔相通。

7、进一步地，所述下缘板下方前后设有与内环外侧连接的前下支撑和后下支撑。

8、进一步地，所述叶身由光顺叶型拉伸而成，并且拉伸方向垂直于涡轮轴，将燃烧室出口的轴向气流偏转60°，降压加速喷出。

9、进一步地，所述叶形冲击管一和叶形冲击管二为等壁厚，厚度为0.3mm，两个叶形冲击管一之间隔厚约1±0.5mm，提高了刚性和自振频率，这种设计可提高合格率，降低制造成本。

10、进一步地，所述一级涡轮导向叶片是由镍基高温合金铸造，涂覆钴铬铝钇合金，提高耐高温氧化性能。

11、进一步地，所述下缘板设有角向定位槽，所述内环通过方榫插入角向定位槽与下缘板连接。

12、进一步地，所述上缘板设有外环定位销孔，所述外环通过定位销插入外环定位销孔与上缘板连接。

13、进一步地，所述外环与涡轮机匣蜗壳的接口用涨圈密封定位，一级涡轮导向叶片相互之间插入铁基高温合金条密封，兼有振动阻尼功能。

14、进一步地，所述三联导叶与双联导叶、三联导叶与三联导叶之间设有间隙，间隙在0.2±0.05mm，此间隙热胀冷缩补偿间隙。

15、进一步地，所述叶形冲击管一或叶形冲击管二前沿外壁设有一根光纤，红热状态的导叶发出的光通过光纤传送到发动机外部，在光纤的输出端用辐射测温仪器测出壁面温度。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、(1)本发明去除原来内环和外环的冷气入口，增加的新的冷气入口和冷气排出口都从涡轮机匣蜗壳进出，本身涡轮机匣蜗壳与一级涡轮导向器之间的空间为密封闲置状态，将此空间利用成冷气循环气路，保证了冷气的气密性，而且增压冷气由外部管路供给，按不同工况可从1％到6％调节流量比，避免小功率时冷气浪费，大功率时冷气不足。

18、(2)本发明应用三联导叶和双联导叶联合整环铸造，整环车铣加工，提高了合格率，提高了生产力，可以应用于更高的燃气温度(最高可达1k℃)和热变形应力，可减少几十个零件数量，制作成本降低，可减少冷气泄漏，提高效率，延长一级涡轮导向叶片使用寿命。

19、(2)本发明在高温合金导叶外表涂覆钴铬铝钇合金，提高耐高温氧化性能，提高燃气温度，降低耗油率，提高燃油经济性。

20、(4)本发明四条圆弧腿(前上支撑、后上支撑、前下支撑、后下支撑)稳定支撑在内外环中，三联导叶与双联导叶、三联导叶与三联导叶之间设有热胀冷缩的小间隙，多处阻尼降低振动应力。

技术特征：

1.一种可调高压气冷的燃气轮机，其特征在于，包括增压气泵、与增压气泵连接的散热器、一端与散热器连接的外部管路、设在外部管路上的控制阀和流量计、与外部管路另一端连接的涡轮机匣蜗壳、与涡轮机匣蜗壳连接的一级涡轮导向器；

2.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述下缘板下方前后设有与内环外侧连接的前下支撑和后下支撑。

3.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述叶身由光顺叶型拉伸而成。

4.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述叶形冲击管一和叶形冲击管二为等壁厚，厚度为0.3mm，叶形冲击管一和叶形冲击管二之间隔厚1±0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述一级涡轮导向叶片是由镍基高温合金铸造，涂覆钴铬铝钇合金。

6.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述下缘板设有角向定位槽，所述内环通过方榫插入角向定位槽与下缘板连接。

7.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述上缘板设有外环定位销孔，所述外环通过定位销插入外环定位销孔与上缘板连接。

8.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述外环与涡轮机匣蜗壳的接口用涨圈密封定位，一级涡轮导向叶片相互之间插入铁基高温合金条密封。

9.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述三联导叶与双联导叶、三联导叶与三联导叶之间设有间隙，间隙在0.2±0.05mm。

10.根据权利要求1所述的一种一级涡轮导向器，其特征在于，所述叶形冲击管一或叶形冲击管二前沿外壁设有一根光纤，红热状态的导叶发出的光通过光纤传送到发动机外部，在光纤的输出端用辐射测温仪器测出壁面温度。

技术总结
本发明公开了一种可调高压气冷的燃气轮机，包括增压气泵、散热器、外部管路、控制阀、流量计、涡轮机匣蜗壳、一级涡轮导向器，所述一级涡轮导向器包括与涡轮机匣蜗壳连接外环、内环、及装在内环和外环之间的环形涡轮导向叶片，所述环形涡轮导向叶片由多组三联导叶和一组双联导叶围合而成，所述三联导叶和双联导叶均由一级涡轮导向叶片铸造，所述一级涡轮导向叶片包括叶身、叶形冲击管一、叶形冲击管二、上缘板、下缘板，本发明增加的新的冷气入口和冷气排出口都从涡轮机匣蜗壳进出，将此空间利用成冷气循环气路，保证了冷气的气密性；按不同工况可从1％到6％调节流量比，避免小功率时冷气浪费，大功率时冷气不足。

技术研发人员：刘飞亭,段昱,贾春洁,雷霄玉,彭煜,范丽萍
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11