利用退役发动机改制的低压压气机的制作方法

本实用新型属于燃气轮机技术领域，特别是涉及利用退役发动机改制的低压压气机。

背景技术：

随着民用燃气轮机产业的蓬勃发展，燃气轮机先进设计技术的深入应用，高性能、高可靠性的燃气轮机不断出现，作为核心部件压气机的制造成本居高不下。与此同时，燃气轮机产品市场竞争日益加剧，用户要求越来越高。在燃气轮机同质、同类且满足用户使用要求的条件下，燃气轮机售价往往成为市场及用户能否接收的唯一指标。目前市场销售的燃气轮机由于制造成本较高，会提高售后服务及修理费，给用户增加负担。目前用户已难以接收高昂的燃气轮机价格，市场接收度较差。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种利用退役发动机改制的低压压气机，它在原退役发动机低压压气机的基础上全新设计低压压气机工作叶片叶身型面，形成级压比更大的工作叶片，而叶片榫头结构不变，同时，低压压气机其他结构不变，可以提高压气机总压比及效率，燃气轮机性能较同功率等级的产品相比会有较大提升。另外，通过降低发动机转速，保证在燃气轮机能够在更低的工作状态可靠工作。

本实用新型的采用的技术方案为：利用退役发动机改制的低压压气机，包括进气机匣、低压压气机静子组件，低压压气机转子，其技术要点是：低压压气机转子由第1至4级工作叶片和第1至4级盘组成，低压压气机转子的第1至4级盘分别对应设置在低压压气机转子第1至4级工作叶片下方，每个工作叶片下端均设置有燕尾形榫头，榫头与低压压气机转子对应的第1至4级盘上的榫槽连接，低压压气机第1至4级工作叶片弦长与发动机轴线设置有夹角，夹角沿叶身方向从叶根到叶尖方向差值增加。

低压压气机静子组件由低压压气机第1级机匣、低压压气机第1级静子机匣组件，低压压气机第2级静子机匣组件，低压压气机第3级静子机匣组件及低压压气机第4级及出口静子机匣组件组成；每一级低压压气机静子机匣组件由低压压气机静子叶片和低压压气机静子机匣组成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的实施在压气机部件方面能够有效的起到增加总压比，提高压气机效率的作用，较以往直接使用退役发动机低压压气机，既防止了因工作点降低导致原发动机低压压气机总压比降低，效率降低的问题，同时又有效提高燃气轮机工作可靠性，增加燃气轮机寿命。

与新设计低压压气机相比，性能与可靠型类似，但本实用新型因仅新研制工作叶片，其余结构直接利用退役发动机资源，有效降低制造成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中H-H方向剖视图；

图3为低压压气机第1级工作叶片新结构与原型机结构差异示意图；

图4为图3A-A方向剖视图；

图5为图3B-B方向剖视图；

图6为图3C-C方向剖视图；

图7为图3中D方向剖视图；

附图标记如下：1.进气机匣，11.可调导叶，2. 低压压气机静子组件，21. 低压压气机第1级机匣，22.低压压气机第1级静子机匣组件，221.低压压气机第1级静子叶片，222.低压压气机第1级静子机匣，23.低压压气机第2级静子机匣组件，231.低压压气机第2级静子叶片，232.低压压气机第2级静子机匣，24.低压压气机第3级静子机匣组件，241.低压压气机第3级静子叶片，242.低压压气机第3级静子机匣，25. 低压压气机第4级及出口静子机匣组件，3. 低压压气机转子，31.第1级工作叶片，32.低压压气机第1级盘，33. 第2级工作叶片，34.低压压气机第2级盘，35. 第3级工作叶片，36.低压压气机第3级盘，37. 第4级工作叶片，38. 低压压气机第4级盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例：如图1所示，本实用新型为利用退役发动机改制的低压压气机，包括进气机匣1、低压压气机静子组件2，低压压气机转子3，其中：低压压气机转子由第1至4级工作叶片（31，33，35，37）和第1至4级盘（32，34，36，38）组成，低压压气机转子的第1至4级盘分别对应设置在低压压气机转子第1至4级工作叶片下方，每个工作叶片下端均设置有燕尾形榫头，榫头与低压压气机转子对应的第1至4级盘上的榫槽连接，低压压气机静子组件2由低压压气机第1级机匣21，低压压气机第1级静子机匣组件22，低压压气机第2级静子机匣组件23，低压压气机第3级静子机匣组件24及低压压气机第4级及出口静子机匣组件25组成，为降低制造成本，结构与某退役发动机低压压气机结构（以下简称原型机）完全相同，可完全使用。

低压压气机第1至4级工作叶片（31，33，35，37）为新设计结构，为降低制造成本及提高工作可靠性，低压压气机盘与原型机结构完全相同，这样新设计工作叶片（31，33，35，37）榫头结构不变，叶片叶身高度与某退役发动机低压压气机原结构相同，叶片弦长与发动机轴线的夹角α沿叶身方向与原型机相比增加，且增加的量值从叶根到叶尖升高。

当燃气轮机工作时，工作转速较原退役发动机工作转速下降10%，这样低压压气机各级工作叶片的出口气流角度α将无法与低压压气机静子叶片进口安装角β保持一致，会使气流在静子叶片背部产生较大的分离，空气流量降低的同时会降低压气机总压比和效率。

通过改变叶片弦长与发动机轴线的夹角α，使工作叶片出口气流绝对速度发生角度变化，与静子叶片进口安装角β更加接近，静子叶片不易产生气流分离，提高低压压气机效率。同时由于工作叶片弦长与发动机轴线的夹角α较原结构增加的量值从叶根到叶尖升高，增加的叶片扭转角度，提高了低压压气机总压比。

经过气动计算，在降低低压压气机工作转速10%的状态下，保持进口空气流量基本不变，使用改后的低压压气机，总压比可以提高14%-16%，效率提高10-12%。

经过强度计算，低压压气机工作叶片根部较原结构需要增厚，由于榫头结构不能变化，低压压气机工作叶片根部弦长与发动机轴线的夹角α较原型机增加较少或基本不变，以叶片根部型面不超出叶片榫头为原则，鉴于叶片根部气流分离不敏感，因此在保证强度的前提下总压比和效率结果可以接受。

本实用新型的安装过程如下：

首先，将带前轴颈的低压压气机第1级盘32与低压气机第2级盘34焊接在一起，再将带后轴颈的低压压气机第3级盘36与其通过螺栓连接，再将低压压气机第4级盘38与其通过螺栓连接，然后分别安装新设计的第1-4级工作叶片（31，33，35，37），这样就形成低压压气机转子3。

其次，将带可调叶片的进气机匣1竖直放置在工作台上，将低压压气机转子3竖直插入进气机匣1内，使低压压气机转子前轴颈与进气机匣1通过滚棒轴承连接，使用专用设备保证进气机匣1与低压压气机转子3的相对距离。

然后，将第1级低压压气机机匣21竖直装于进气机匣1上，低压压气机第1级静子叶片组件221由多个静子叶片组成，组件为2个半圆结构，将低压压气机第1级静子叶片组件分别从低压压气机第1、2级工作叶片之间插入，并通过低压压气机第1级机匣21上的环槽定位。

之后，将低压压气机第1级静子机匣222竖直向下装，套在低压压气机第1级静子叶片组件221上，通过静子叶片组件221的外表面定位。同理，装低压压气机第2级静子叶片组件231，低压压气机第2级静子机匣232，低压压气机第3级静子叶片组件241，低压压气机第3级静子机匣242。

最后，将低压压气机第4级静子及出口机匣组件25竖直插入低压压气机第3级静子机匣242中的止口槽中,保证定心。

本实用新型工作原理：

本实用新型在原退役低压压气机的基础上新设计低压第1至4级工作叶片（31，33，35，37），在工作转速降低10%的状态下，使空气从进气机匣1通过进口可调导叶11轴向进入后低压压气机第1级工作叶片31后，空气的绝对速度C2的方向发生改变，改为C1，速度C1的方向在对应第1级静子叶片中部与进口安装角β基本一致，保持沿叶身径向方向的大部分区域未发生气流分离。

空气通过低压压气机第1级静子叶片组件221后，进入低压压气机第2级工作叶片33，同理，通过改变低压压气机第2级工作叶片弦长与发动机轴线的夹角α，使叶片进口气流更加顺畅进入第2级工作叶片，避免大量气流分离，提高压气机工作效率。

空气经过低压压气机第4级工作叶片37流入低压压气机第4级静子及出口机匣25后轴向排出。

另外，由于低压压气机第1-4级工作叶片弦长与发动机轴线的夹角α较原结构增加且从叶根至叶尖方向差值增加，使叶片扭转角度较原结构增加，使空气经过工作叶片后绝对速度周向分量变化量增加，提高了单级压气机压比，进而增加了低压压气机总压比。