一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶

1.本发明涉及一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶，主要用于预防“喘振”现象的发生和提高燃气轮机运行效率，属于燃气轮机或者压缩机的工作流体流量控制技术领域和振动控制技术领域。


背景技术：

2.作为最近几十年来迅速发展起来的热能动力机械，燃气轮机由三个核心部件组成，分别是压气机、燃烧室和燃气透平。压气机是燃机的一个重要部件，其从周围大气吸入空气并将其压缩升压，然后连续不断地向燃气轮机燃烧室提供高压空气，压气机运行的安全与稳定直接关系到整个燃气轮机的运行安全。在压气机运行时，流经压气机的流量减小到某个值之后，压气机就不能继续稳定地工作了。这时，流经压气机的流量会发生剧烈地波动，压比也会随流量的波动而波动，从而机组会产生比较剧烈的振动，与此同时，还会伴随着低频、狂风般的怒吼声，此种现象称为“喘振”。“喘振”现象会引起发动机剧烈抖动，会诱使发动机产生裂纹，甚至叶片断裂，严重的会造成发动机失效。同时也会引起发动机的功率下降，燃油消耗率增大，发动机排气温度升高等。
3.通常在压气机第1级动叶前还有1列静止的叶片，称为进口可调导叶(简称igv)，用来控制进入第1级动叶前的气流方向。压气机进口可调导叶控制的作用是当机组启动、停止或调整负荷时，通过调节igv叶片角度的变化，限制进入压气机的空气流量，从而达到保护机组安全运行、提高运行效率的目的。采用可调igv的压气机，启动时igv处于关的位置，除使启动避免“喘振”外，还可因减少了空气流量，减少压气机的耗功，降低了压气机阻力而有利于启动。因此可以通过加入igv的方式预防“喘振”现象的发生。
4.例如文献cn203476791u公开了一种燃气轮机用压气机的低压进口可转导叶片，其由叶片工作部分、上转动杆、下转动杆组成，上转动杆、叶片工作部分、下转动杆由上至下制成一体，叶片工作部分分为变截面扭叶片。通过分析计算，对igv进行了三维设计，其增加了叶片的稳定性，提高了叶片的工作效率。
5.例如文献cn215521387u公开了一种燃气轮机压气机可调进口导叶片，其由旋转轴、中间圆盘、叶片组成，中间圆盘周面设置密封槽与o形圈。对于叶片种种参数进行控制从而对叶片形状进行精确控制，从而提高燃气轮机运行效率。
6.上述技术方案通过对igv本身的形状进行优化，进而确保机组运行的效率，但是没有充分考虑“喘振”现象对燃气轮机运行效率的影响。通过添加颗粒来提供足够大的阻尼力，消耗振动能量，从而消除“喘振”现象，是达到保护机组安全运行、提高运行效率的另一重要方式。
7.本发明所提出的进口可调减振导叶采用的是一种被动减振技术，通过在正常进口可调导叶内部焊接一个壳体并在壳体内填充颗粒进行减振。其减振原理是在流体冲击导叶内部颗粒振动时，利用颗粒与颗粒之间和颗粒与壳体内壁之间的碰撞以及摩擦来消耗振动能量，从而达到减振的目的。本发明可以通过对颗粒尺寸、颗粒的材质、颗粒数量、颗粒填充
率等参数的改变，来提供足够大的阻尼力，消耗气流振动能量，进而达到减振的目的。


技术实现要素：

8.为了预防压气机在低负荷运行过程中发生“喘振”现象，提高燃气轮机机组的安全性和运行效率，本发明提供了一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶。所提出的燃气轮机压气机进口可调减振导叶采用的是一种被动减振技术，通过在正常进口可调导叶内部焊接一个壳体并在壳体内填充颗粒进行减振。其减振原理是在流体冲击振动时，利用颗粒与颗粒之间和颗粒与壳体内壁之间的碰撞以及摩擦来消耗振动能量，从而达到减振的目的。本发明可以通过对颗粒尺寸、颗粒的材质、颗粒数量、颗粒填充率等参数的改变，来提供足够大的阻尼力，消耗振动能量，进而达到减振的目的。本发明还具有结构简单、成本低、性能稳定、使用寿命长，提高燃气轮机运行效率，避免“喘振”现象发生等优点。
9.为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：
10.一种燃气机压气机进口可调减振导叶，其特征在于：主要由轴部和叶片组成。所述叶片主体上表面有小孔，与叶片内部所述壳体保持连通。所述叶片主体内部焊接所述壳体，所述壳体保持封闭。在所述壳体中设置了颗粒存储空间，用3个所述分隔板将所述壳体分隔为4个所述颗粒存储空间，将所述颗粒填充到所述颗粒存储空间中，当气流通过所述表面小孔进入所述叶片内部后，通过所述颗粒与所述颗粒之间相互碰撞，所述颗粒与所述壳体内壁之间的碰撞与摩擦来达到减振的目的。
11.所述多个叶片沿周向均匀布置在进口可调减振导叶筒体上。
12.所述叶片表面小孔，小孔直径比填充时所用颗粒的直径小，避免填充颗粒从小孔处流出。
13.所述叶片内部焊接所述壳体，壳体保持封闭。
14.所述分隔板将所述壳体分割为4个或者多个所述颗粒存储空间，各个所述颗粒存储空间可存储同样多的所述颗粒。
15.所述颗粒采用球体、正方体、长方体或六边形体等多种形状。
16.所述颗粒尺寸、颗粒的材质、颗粒的数量、颗粒的填充率都可以通过改变从而控制振动。
17.本发明的技术效果：
18.本发明提供了一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶。所提出的燃气轮机压气机进口可调减振导叶采用的是一种被动减振技术，通过在正常进口可调导叶内部填充颗粒。其减振原理是在产生冲击振动时，利用颗粒与颗粒之间和颗粒与叶片内壁之间的碰撞以及摩擦来消耗振动能量，从而达到减振的目的。本发明可以通过对颗粒尺寸、颗粒的材质、颗粒数量、颗粒填充率等参数的改变，来提供足够大的阻尼力，消耗振动能量，进而达到减振的目的。本发明还具有结构简单、成本低、性能稳定、使用寿命长，提高燃气轮机运行效率，避免“喘振”现象发生等优点。
附图说明
19.图1为一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶的局部放大图；
20.图2为一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶的主视图。
21.图3为一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶的俯视图。
22.图4为一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶的调节机构图。
23.图中：1-叶片，2-壳体，3-颗粒，4-分隔板，5-颗粒存储空间，6-表面小孔，7-进口可调减振导叶轴部，8-进口可调减振导叶筒体。
具体实施方式
24.以下将结合附图中实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
25.如图1所示，燃气轮机压气机进口可调减振导叶主要由进口可调减振导叶轴部7和叶片1组成。叶片主体1内部焊接壳体2，壳体2保持封闭。在壳体2内部设置了颗粒存储空间5，用3个分隔板4将壳体2分割为4个颗粒存储空间5，各个所述颗粒存储空间5可存储同样多的颗粒3。将颗粒3填充到颗粒存储空间5中，当气流通过叶片表面小孔6进入叶片1内部时，颗粒3与颗粒3之间，颗粒3与壳体2内壁之间相互碰撞与摩擦。本发明可以通过对内焊接壳体2大小、颗粒3尺寸、颗粒3的材质、颗粒3数量、颗粒3填充率等参数的改变，来提供足够大的阻尼力，消耗振动能量，进而达到控制振动的目的。
26.如图2、图3所示，燃气轮机压气机进口可调减振导叶主要由进口可调减振导叶轴部7和叶片1组成。叶片1主体上表面有表面小孔6，表面小孔6与叶片内部壳体2保持连通。
27.如图4所示，一种燃气轮机压气机进口可调减振导叶调节机构，包括一进口可调减振导叶筒体8以及沿周向均匀布置在筒体8上的多个进口导叶叶片1，每一进口可调减振导叶的轴部7均可充当为转动轴，每一个转动轴均通过一手动调节机构角度可调地设置在进口可调减振导叶筒体8上。
28.需要注意的是，上述仅为本发明的较佳实施例，并不能以此限制本发明的专利保护范围。凡是在本发明的基础和原则上进行改进、修改和等效变化或等同替换，或直接或间接应用于其他相关技术领域，均应包含于本发明的保护范围内。