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一种改型重型 燃气轮机

阅读：786发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种改型重型燃气轮机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种改型重型燃气轮机，包括有进气机匣组件，进气机匣组件的右端还依次设置有压气机静子组件、转子组件、燃烧室、透平静子组件、排气扩压器、轴承组件，所有静子组件为水平对开结构，前支点轴承组件下半部与进气机匣下半部铸造成一体，中、后支点轴承下半部分别安装在燃烧室机匣下半部及排气扩压器下半部，优点是可以有效降低技术风险，所需新设计的工装设备较少，降低制造周期及成本，同时鉴于原型机零部件利用率高，可靠性能够得到保证。，下面是一种改型重型燃气轮机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种改型重型燃气轮机，包括进气机匣组件，其特征在于：进气机匣组件的右端还依次设置有压气机静子组件、转子组件、燃烧室、透平静子组件、排气扩压器、轴承组件；其中：
进气机匣组件由进气机匣、进口可调导向叶片组成；压气机静子组件由压气机前静子组件、中静子组件及后静子组件组成；转子组件由压气机转子、过渡轴及透平转子组成；燃烧室为环管式结构，包含管式火焰筒、喷嘴及燃烧室机匣；透平静子组件由各级透平导向器叶片及透平机匣组成；透平后接排气扩压器；轴承组件包含前、中、后支点轴承组件；压气机前静子组件中包含有压气机机匣、静子叶片，压气机中、后静子组件相同；压气机转子由轴颈、压气机盘、压气机工作叶片及拉杆螺栓组成；透平转子由透平盘、级间轮盘、轴颈、工作叶片及拉杆螺栓组成，压气机与透平转子分别通过拉杆螺栓将各级盘及轴颈连接在一起，压气机与透平转子通过过渡轴连接在一起。
2.根据权利要求1所述的改型重型燃气轮机，其特征在于：所有静子组件为水平对开结构，前支点轴承组件下半部与进气机匣下半部铸造成一体，中、后支点轴承下半部分别安装在燃烧室机匣下半部及排气扩压器下半部。
3.根据权利要求1或2所述的改型重型燃气轮机，其特征在于：安装过程如下：转子安装在所有静子组件下半部上；转子安装完成后安装前、中、后轴承组件上半部；然后水平安装进气机匣组件、压气机前静子组件、压气机中静子组件、压气机后静子组件、透平静子组件及排气扩压器组件；最后安装火焰筒、喷嘴及燃烧室机上半部。

说明书全文

一种改型重型燃气轮机

技术领域

[0001] 本发明属于燃气轮机技术领域，特别是涉及一种改型重型燃气轮机。

背景技术

[0002] 随着民用燃气轮机产业的蓬勃发展，燃气轮机产品市场竞争日益加剧，如何能在保证较高的技术成熟度的情况下加快重型燃气轮机产品研制进程就成为燃气轮机产品研发的关键。重型燃气轮机产品要求长寿命、高可靠性、高性能，全新设计重型燃气轮机设计难度大，技术风险高，需要投入大量资金进行部件试验验证，同时研制周期长，从首台样机至设计定型一般在20年至30年，即使研制成功，往往由于设计指标已远远低于市场预期而不被市场接受。

发明内容

[0003] 针对上述存在的技术问题，本发明提供一种改型重型燃气轮机，可以有效降低技术风险，所需新设计的工装设备较少，降低制造周期及成本，同时鉴于原型机零部件利用率高，可靠性能够得到保证。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种改型重型燃气轮机，包括进气机匣组件，其技术要点是：进气机匣组件的右端还依次设置有压气机静子组件、转子组件、燃烧室、透平静子组件、排气扩压器、轴承组件；其中：进气机匣组件由进气机匣、进口可调导向叶片组成；压气机静子组件由压气机前静子组件、中静子组件及后静子组件组成；转子组件由压气机转子、过渡轴及透平转子组成；燃烧室为环管式结构，包含管式火焰筒、喷嘴及燃烧室机匣；透平静子组件由各级透平导向器叶片及透平机匣组成；透平后接排气扩压器；轴承组件包含前、中、后支点轴承组件；压气机前静子组件中包含有压气机机匣、静子叶片，压气机中、后静子组件相同；压气机转子由轴颈、压气机盘、压气机工作叶片及拉杆螺栓组成；透平转子由透平盘、级间轮盘、轴颈、工作叶片及拉杆螺栓组成，压气机与透平转子分别通过拉杆螺栓将各级盘及轴颈连接在一起，压气机与透平转子通过过渡轴连接在一起。

[0005] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的实施在技术成熟的重型燃气轮机结构上通过少量改变重型燃气轮机结构，增加燃气轮轮机功率及性能，快速实现重型燃气轮机改型设计，适应市场对更大功率等级重型燃气轮机的需求。附图说明

[0006] 图1为重型燃气轮机结构示意图；附图标记如下：1.进气机匣组件，101.进气机匣，102.进口可调导向叶片，103.前支点轴承组件，2. 转子组件，201.压气机第1级工作叶片，202. 压气机第2级工作叶片，203. 压气机第3级工作叶片，204. 带轴颈的压气机第1级盘，205. 压气机第2级盘，206. 压气机第
3级盘，207. 压气机转子拉杆螺栓，208. 压气机最末级盘，209. 过渡轴，210. 透平第一级工作叶片，211. 透平第一级盘，212. 透平第一、二级级间轮盘， 213. 透平第二级工作叶片，214. 透平第二级盘，215. 透平第二、三级级间轮盘，216. 透平第三级工作叶片，217. 透平第三级盘，218. 透平转子拉杆螺栓，219. 透平转子后轴颈，220．负荷输出轴，3.压气机前静子组件，301.压气机第１级静子叶片组件，302. 压气机第２级静子叶片组件，303.压气机第３级静子叶片组件，304.压气机前静子机匣，4.压气机中静子组件，5.压气机后静子组件，501.压气机出口整流叶片，6.燃烧室，601.燃烧室喷嘴，602.火焰筒，603.燃烧室机匣，7.中支点轴承组件，8.透平静子组件，801.透平第一级导向器叶片组件，802.透平第二级导向器叶片组件，803.第三级导向器叶片组件，804.透平机匣，9.排气扩压器组件，10.后支点轴承组件。

具体实施方式

[0007] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

[0008] 实施例：如图1所示，本发明为一种改型重型燃气轮机，包括进气机匣组件1、转子组件2、压气机前静子组件3、压气机中静子组件4、压气机后静子组件5、燃烧室6、透平静子组件8、排气扩压器组件9及轴承组件101、7、10等组成。所有静子组件为全部水平对开结构。其中燃气轮机静子组件包括进气机匣组件1、压气机前静子组件3、压气机中静子组件4、压气机后静子组件5、燃烧室6、透平静子组件8、前、中、后支点轴承组件及排气扩压器9组成，所有静子组件完全水平对开。燃气轮机转子组件2由工作叶片、盘及轴颈及拉杆螺栓组成，压气机与透平转子分别通过拉杆螺栓将各级盘及轴颈连接在一起，压气机与透平转子通过过渡轴连接在一起。

[0009] 进气机匣组件1包括进气机匣101及进口可调导向叶片102及前支点轴承组件103下半部，其中前支点轴承组件103下半部机匣与进气机匣铸造成一体，内部安装有滑动可倾瓦轴承。前支点轴承组件上半部独立安装。中支点轴承组件7、后支点轴承组件10也均为上下两半部结构，分别独立安装在燃烧室机匣603和排气扩压器组件9内水平安装边处。转子组件2由压气机转子及透平转子组成。两个转子通过过渡轴209及连接螺栓连接。压气机转子由第1至18级带叶片的盘、拉杆螺栓207等组成，透平转子包括第1至3级工作叶片（210、213、216）、透平第1至3级盘（211、214、217）及拉杆螺栓218等组成。燃烧室6由燃烧室机匣
603、燃烧室喷嘴601及火焰筒602等组成。透平静子组件由透平机匣804及第一至三级透平导向器叶片（801、802、803）等组成。

[0010] 它在原重型燃气轮机的基础上对新设计带轴颈的压气机第1级盘204，在新设计的压气机第1级盘与原型机第2级盘之间增加1级盘和叶片，改型后的压气机转子叶片与原型机相比新设计压气机第1-3级转子叶片（201、202、203），压气机转子增加1级后提高压气机压比和空气流量，新设计进气机匣101，改制压气机前静子机匣304，在压气机转子前仍保留进口可调导向叶片102；透平仅通过重新设计转子工作叶片及静子导向器叶片提高膨胀比，透平其余部件不变。与原型重型燃气轮机相比，功率可增加30%-50%，热效率增加1%-2%。

[0011] 改型重型燃气轮机与原型机相比通过压气机加级及透平叶片新设计的方式，增加功率及性能。具体结构改动及作用如下：在原型重型燃气轮机相比，在燃气轮机转子2的基础上压气机转子增加1级，由17级改为18级。为使用加级带来的转子长度及转子支点位置变化，将带轴颈的压气机第1级盘204重新设计，在新设计的带轴颈的压气机第1级盘204与原型重型燃气轮机第2级盘之间增加1级压气机盘，形成新的压气机前3级盘（204、205、206），其余压气机盘不变；为适应转子加级带来的压气机转子长度及配合尺寸变化，拉杆螺栓207新设计；由于在原型重型燃气轮机压气机前增加1级，增加级的工作叶片沿叶高方的气流速度场会发生变化，且该级叶片出口气流速度场会影响相邻的两级叶片，因此改型后的重型燃气轮机压气机前3级工作叶片宽度增加10mm、长度增加2mm，扭角增加3-7度，榫头结构不变，其余压气机转子工作叶片与原型重型燃气轮机相同。压气机前静子机匣304针对转子加级进行改制设计，增加用于安装第1级静子叶片榫槽，增加1级静子叶片，同时为适应新设计的压气机第1-3级工作叶片出口气流速度，压气机第1-3级静子叶片宽度增加10mm、长度增加2mm，扭角增加3-7度。

[0012] 由于压气机加级改变了压气机进口的速度场，因此压气机前进口可调导向叶片102叶型新设计。同时转子加级后转子支承位置发生变化，与前支点轴承组件103下半部为一体的进气机匣101重新设计，进气机匣仅结构尺寸增加，与进口可调导向叶片102及前支点轴承组件103上半部的安装结构形式不变。

[0013] 与原型重型燃气轮机相比燃烧室6及安装在燃烧室机匣603上的中支点轴承组件7，排气扩压器组件9及安装内部的后支点轴承组件10结构及安装形式不变。透平转子新设置透平第一至三级工作叶片的叶型，设置为上窄下宽的梯形，其余结构及安装形式不变。透平静子组件中新设置第一至三级导向器叶片叶型，其余结构及安装形式不变。通过新设计透平转子工作叶片及透平静子导向器叶片叶型，设置为上宽下窄的倒梯形，提高透平的作功能力及效率，同时能够与压气机出口气流性能参数匹配。

[0014] 经过上述结构变化，使改型后的重型燃气轮机整机出功提升50%，如110MW重型燃气轮机经过改型后功率可提升至160MW，整机效率由34%提升至36%。

[0015] 本发明的安装过程如下：所有重型燃气轮机静子组件为完全水平对开结构，先完成静子组件装配。完成后整体水平吊至整机支撑平台上，静子组件下半部设有整机支撑安装节，与整机支撑安装固定。

[0016] 然后拆下所有静子组件上半部，此时需要将中支点轴承组件7、后支点轴承组件10下半部安装到静子组件下半部上。将转子组件2水平吊至静子组件下半部上，调整并确定转、静子轴向间隙。

[0017] 转子组件2安装完成后，安装前、中、后支点轴承组件（103、7、10）上半部。然后分别水平安装进气机匣组件1、压气机前静子组件3、压气机中静子组件4、压气机后静子组件5、透平静子组件8及排气扩压器组件9上半部。

[0018] 最后安装火焰筒602、喷嘴601及燃烧室机匣603上半部。

[0019] 本发明工作原理：本发明在原型重型燃气轮机的基础上增加1级压气机盘、新设计带轴颈的压气机第1级盘、压气机第1-3级工作叶片、进口可调导向叶片，使燃气轮机在额定工作转速的状态下，增加进口空气流量，改善压气机进口空气流场，提高加级后的压气机压缩比和压缩效率。为满足增加燃气流量的要求，在不改变透平流道尺寸的条件下，新设置有透平第一至三级导向器叶片、透平第一至三级工作叶片，提高透平的膨胀比。按上述结构改型可以提高整机输出功率，提高热效率。

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