一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却系统技术方案

一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，属于燃气轮机结构领域。本实用新型专利技术为了解决现有不同轴不同转速的两级透平燃气轮机转子结构，没有一种适用的内部冷却结构问题。本实用新型专利技术包括冷却空气导向装置、第一级透平轮盘、第二级透平轮盘、透平前端轴和透平后端轴，透平后端轴设置在透平前端轴内，透平前端轴与透平后端轴同轴心布置，透平前端轴的周向设置有一级透平轮盘连接环，透平后端轴的周向设置有二级透平轮盘连接环，第一级透平轮盘固定安装在一级透平轮盘连接环上，第二级透平轮盘固定安装在二级透平轮盘连接环上。本实用新型专利技术最大化减少高压冷却空气的用量，提高燃气轮机效率，实现了不同轴不同转速透平转子的内部冷却系统。

An Internal Cooling System for Gas Turbine Stage 2 Turbine Rotor

The utility model relates to an internal cooling structure of a gas turbine two-stage turbine rotor, which belongs to the field of gas turbine structure. The utility model solves the existing rotor structure of two-stage turbine gas turbines with different axes and different rotational speeds, and has no suitable internal cooling structure. The utility model comprises a cooling air guiding device, a first stage turbine disc, a second stage turbine disc, a front end shaft of the turbine and a rear end shaft of the turbine. The rear end axle of the turbine is arranged in the front end axle of the turbine, the front end axle of the turbine and the rear end axle of the turbine are concentrically arranged, the circumference of the front end axle of the turbine is provided with a first stage turbine disc connection ring, and the circumference of the rear end axle of the turbine is provided with a second stage turbine disc connection. The first stage turbine disk is fixed on the connecting ring of the first stage turbine disk, and the second stage turbine disk is fixed on the connecting ring of the second stage turbine disk. The utility model maximizes the consumption of high pressure cooling air, improves the efficiency of gas turbine, and realizes the internal cooling system of turbine rotors with different shafts and different rotational speeds.

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却系统
本技术涉及一种燃气轮机的内部冷却系统，属于燃气轮机结构领域。
技术介绍
目前，对于燃气轮机机组，提高其循环效率的一个有效方法是提高燃气透平的燃气进口温度，而提高初温一个有效方法就是对燃气轮机高温部件通过合理的冷却空气系统设计对其进行冷却和保护，由于当前透平叶片使用的高温材料所能承受的温度受到限制，因此对燃气轮机的高温部件，尤其是透平叶片，必须采取可靠的冷却措施来降低其工作温度，从而保证燃气轮机安全的运行，提高透平工作叶片的冷却效果是发展高效率燃机的必然要求。对于燃气轮机，目前已发表专利中探讨的燃气轮机冷却系统方案，都是针对通过螺栓或者焊接等手段联结在一起的整体式同轴同转速的透平转子的情况，然而，对于具有两级透平，且两级透平不同轴不同转速的燃气轮机的透平转子，还没有适用的透平转子内部冷却系统方案。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有不同转速两级透平燃气轮机转子结构，没有一种适用的内部冷却结构问题，进而提供一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构。本技术的技术方案：一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，包括冷却空气导向装置、第一级透平轮盘、第二级透平轮盘、透平前端轴和透平后端轴，所述的透平前端轴为空心轴，透平后端轴设置在透平前端轴内，透平前端轴与透平后端轴同轴心布置，所述的透平前端轴的周向设置有一级透平轮盘连接环，所述的透平后端轴的周向设置有二级透平轮盘连接环，第一级透平轮盘固定安装在一级透平轮盘连接环上，第二级透平轮盘固定安装在二级透平轮盘连接环上；所述的冷却空气导向装置用于引入来自压气机排气的燃气轮机的冷却气流，冷却空气导向装置与第一级透平轮盘形成叶片底部腔室，两者再与壳体形成第一级透平轮盘前腔室，来自高压级引气的冷却气流流经第一级透平轮盘前腔室后大部分通入轮盘后腔室，少部分与来自压气机排气的冷却气流在叶片底部腔室后汇合后从第一级叶片根部通入第一级叶片；所述的第一级透平轮盘和第二级透平轮盘之间设有静叶内环，静叶内环上安装有隔板件，隔板件将第一级透平轮盘和第二级透平轮盘之间分隔形成第一级透平轮盘后腔室和第二级透平轮盘前腔室，冷却气流流经第一级透平轮盘后腔室和第二级透平轮盘前腔室，冷却相应轮盘侧面后再分别冷却第一级叶片根部后侧及冷却第二级叶片根部后给第二级叶片供气。所述的第一级透平轮盘与第二级透平轮盘下部形成两级轮盘级间下部腔室，透平前端轴内部与透平后端轴形成轴间环流腔室，轴间环流腔室与两级轮盘级间下部腔室连通；所述的第二级透平轮盘与透平后端轴周向设置的二级透平轮盘连接环形成二级透平轮盘下部冷却腔室，所述的第二级透平轮盘与二级透平轮盘连接环的安装处径向加工有多个第一通孔，所述的第二级透平轮盘与透平缸体之间形成第二级透平轮盘后腔室，流经两级轮盘级间下部腔室的冷却气流流入二级透平轮盘下部冷却腔室，并通过第一通孔进入第二级透平轮盘后腔室后冷却第二级叶片根部后侧。进一步地、所述的冷却空气导向装置的上端采用篦齿封严结构与第一级透平轮盘的顶端配合安装，冷却空气导向装置的下部与第一级透平轮盘的中部采用第一梳齿密封结构配合安装，冷却空气导向装置与第一级透平轮盘的顶部形成叶片底部腔室；所述的冷却空气导向装置的下部壳体安装有气封套，气封套采用第二梳齿密封结构与透平前端轴配合安装，冷却空气导向装置、壳体、第一级透平轮盘和气封套形成第一级透平轮盘前腔室。进一步地、所述的静叶内环上安装的隔板件的下端采用第三梳齿密封结构与第一级透平轮盘的下端配合安装。进一步地、所述的静叶内环的左右两端分别采用第四梳齿密封结构、第五梳齿密封结构与第一级透平轮盘、第二级透平轮盘配合安装。进一步地、所述的透平后端轴和透平前端轴形成的轴间环流腔室内部安装有空气引入管，空气引入管将轴间环流腔室分隔形成压气机次高压级引气通道和压气机低压级引气通道，所述的透平后端轴上安装有轴套，轴套与透平前端轴之间通过第六梳齿密封结构，轴套与第二级透平轮盘底部之间形成轴向环形间隙，压气机低压级引气通道通过第六梳齿密封结构与两级轮盘级间下部腔室连通，同时，压气机低压级引气通道通过轴向环形间隙与二级透平轮盘下部冷却腔室连通。进一步地、所述的透平前端轴与第一级透平轮盘之间形成一级透平轮盘底部冷却腔室，所述的透平前端轴上径向加工有多个第二通孔，所述的压气机次高压级引气通道通过第二通孔与一级透平轮盘底部冷却腔室连通，一级透平轮盘底部冷却腔室与两级轮盘级间下部腔室连通。进一步地、所述的冷却空气导向装置的轴向上加工有多个第三通孔，所述的第一级透平轮盘上部加工有多个第一级轮盘上孔，第三通孔和第一级轮盘上孔分别与叶片底部腔室连通，压气机排气的冷却气流经过冷却空气导向装置的第三通孔进入叶片底部腔室后通过第一级轮盘上孔通入第一级透平动叶叶片根部并为第一级动叶提供冷却气；所述的第一级透平轮盘的中间位置加工有多个第四通孔，所述的第一级透平轮盘前腔室通过第四通孔与第一级透平轮盘后腔室连通。进一步地、所述的第二级透平轮盘的上部加工有多个第二级轮盘上孔，第二级轮盘上孔与第二级透平轮盘前腔室连通，进入第二级透平轮盘前腔室的冷却气流通过第二级轮盘上孔通入第二级透平动叶叶片根部并为第二级动叶提供冷却气。进一步地、所述的第二级透平轮盘与透平缸体之间通过第七梳齿密封结构配合安装，进入第二级透平轮盘后腔室的冷却气流流经第七梳齿密封结构后冷却第二级透平动叶叶片根部后侧。进一步地、所述的第一级透平轮盘采用螺栓连接方式固定安装在一级透平轮盘连接环上，所述的第二级透平轮盘固定安装在二级透平轮盘连接环上。本技术具有以下有益效果：本技术从压气机的不同部位引出四股压缩空气作为冷却气，高压压气机排气的一部分经过空气导向装置流入第一级透平轮盘叶片底部腔室，主要为第一级透平动叶提供冷却气；压气机高压级间引气经过第二梳齿密封结构到达第一级透平轮盘前腔室，再通过第一级透平轮盘的中间位置的多个第四通孔通入轮盘后侧的第一级透平轮盘后腔室，主要冷却第一级透平轮盘两侧；压气机低压级间引气，通过透平前端轴内部中心轴间环流腔室的压气机低压级引气通道通入两级轮盘级间下部腔室；压气机次高压级间引气，通过压气机次高压级引气通道通入第一级透平轮盘底部，冷却轮盘底部后，与压气机低压级引气通道气流汇合，共同为第二级透平轮盘动叶提供冷却气及冷却第二级透平轮盘两侧；各股气流沿程冷却各结构面后最终排入主燃气通道；本技术的冷却介质采用从压气机引出的压缩空气，遵循透平高温高压部位的冷却气从压气机高压部分引出，温度和压力较低的第二级透平轮盘部分冷却空气主要从压气机前部的低压级引出的原则，最大化减少高压冷却空气的用量，提高燃气轮机效率，实现了不同轴不同转速透平转子的内部冷却系统，此系统具有冷却涡轮转子部件，为冷却叶片供气，防止燃气倒灌和封严的作用。附图说明图1是燃气轮机透平转子内部冷却系统流路结构剖面示意图；图中1-冷却空气导向装置，2-第三通孔，3-篦齿封严结构，4-第一级轮盘上孔，5-第一级透平轮盘，6-第四梳齿密封结构，7-静叶内环，8-隔板件，9-第一级透平轮盘后腔室，10-第五梳齿密封结构，11-第二级轮盘上孔，12-第二级透平轮盘，13-第二级透平轮盘前腔室，14-第七梳齿密封结构，15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，包括冷却空气导向装置(1)、第一级透平轮盘(5)、第二级透平轮盘(12)、透平前端轴(29)、透平后端轴(20)和壳体(41)，所述的透平前端轴(29)为空心轴，透平后端轴(20)设置在透平前端轴(29)内，透平前端轴(29)与透平后端轴(20)同轴心布置，所述的透平前端轴(29)的周向设置有一级透平轮盘连接环(38)，所述的透平后端轴(20)的周向设置有二级透平轮盘连接环(39)，第一级透平轮盘(5)固定安装在一级透平轮盘连接环(38)上，第二级透平轮盘(12)固定安装在二级透平轮盘连接环(39)上，其特征在于：所述的冷却空气导向装置(1)用于引入来自压气机排气的燃气轮机的冷却气流，冷却空气导向装置(1)与第一级透平轮盘(5)形成叶片底部腔室(36)，壳体(41)和第一级透平轮盘(5)形成第一级透平轮盘前腔室(34)，冷却气流流经第一级透平轮盘前腔室(34)和叶片底部腔室(36)后冷却第一级叶片根部；所述的第一级透平轮盘(5)和第二级透平轮盘(12)之间设有静叶内环(7)，静叶内环(7)上安装有隔板件(8)，隔板件(8)将第一级透平轮盘(5)和第二级透平轮盘(12)之间分隔形成第一级透平轮盘后腔室(9)和第二级透平轮盘前腔室(13)，冷却气流流经第一级透平轮盘后腔室(9)和第二级透平轮盘前腔室(13)后冷却第一级叶片根部后侧和第二级叶片根部；所述的第一级透平轮盘(5)下部与第二级透平轮盘(12)下部形成两级轮盘级间下部腔室(24)，透平前端轴(29)内部与透平后端轴形成轴间环流腔室(40)，轴间环流腔室(40)与两级轮盘级间下部腔室(24)连通；所述的第二级透平轮盘(12)与透平后端轴(20)周向设置的二级透平轮盘连接环(39)形成二级透平轮盘下部冷却腔室(18)，所述的第二级透平轮盘(12)与二级透平轮盘连接环(39)的安装处径向加工有多个第一通孔(17)，所述的第二级透平轮盘(12)与透平缸体(15)之间形成第二级透平轮盘后腔室(16)，流经两级轮盘级间下部腔室(24)的冷却气流流入二级透平轮盘下部冷却腔室(18)，并通过第一通孔(17)进入第二级透平轮盘后腔室(16)后冷却第二级叶片根部后侧。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，包括冷却空气导向装置(1)、第一级透平轮盘(5)、第二级透平轮盘(12)、透平前端轴(29)、透平后端轴(20)和壳体(41)，所述的透平前端轴(29)为空心轴，透平后端轴(20)设置在透平前端轴(29)内，透平前端轴(29)与透平后端轴(20)同轴心布置，所述的透平前端轴(29)的周向设置有一级透平轮盘连接环(38)，所述的透平后端轴(20)的周向设置有二级透平轮盘连接环(39)，第一级透平轮盘(5)固定安装在一级透平轮盘连接环(38)上，第二级透平轮盘(12)固定安装在二级透平轮盘连接环(39)上，其特征在于：所述的冷却空气导向装置(1)用于引入来自压气机排气的燃气轮机的冷却气流，冷却空气导向装置(1)与第一级透平轮盘(5)形成叶片底部腔室(36)，壳体(41)和第一级透平轮盘(5)形成第一级透平轮盘前腔室(34)，冷却气流流经第一级透平轮盘前腔室(34)和叶片底部腔室(36)后冷却第一级叶片根部；所述的第一级透平轮盘(5)和第二级透平轮盘(12)之间设有静叶内环(7)，静叶内环(7)上安装有隔板件(8)，隔板件(8)将第一级透平轮盘(5)和第二级透平轮盘(12)之间分隔形成第一级透平轮盘后腔室(9)和第二级透平轮盘前腔室(13)，冷却气流流经第一级透平轮盘后腔室(9)和第二级透平轮盘前腔室(13)后冷却第一级叶片根部后侧和第二级叶片根部；所述的第一级透平轮盘(5)下部与第二级透平轮盘(12)下部形成两级轮盘级间下部腔室(24)，透平前端轴(29)内部与透平后端轴形成轴间环流腔室(40)，轴间环流腔室(40)与两级轮盘级间下部腔室(24)连通；所述的第二级透平轮盘(12)与透平后端轴(20)周向设置的二级透平轮盘连接环(39)形成二级透平轮盘下部冷却腔室(18)，所述的第二级透平轮盘(12)与二级透平轮盘连接环(39)的安装处径向加工有多个第一通孔(17)，所述的第二级透平轮盘(12)与透平缸体(15)之间形成第二级透平轮盘后腔室(16)，流经两级轮盘级间下部腔室(24)的冷却气流流入二级透平轮盘下部冷却腔室(18)，并通过第一通孔(17)进入第二级透平轮盘后腔室(16)后冷却第二级叶片根部后侧。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，其特征在于：所述的冷却空气导向装置(1)的上端采用篦齿封严结构(3)与第一级透平轮盘(5)的顶端配合安装，冷却空气导向装置(1)的中部与第一级透平轮盘(5)的中部采用第一梳齿密封结构(35)配合安装，冷却空气导向装置(1)的顶端与第一级透平轮盘(5)的顶部形成叶片底部腔室(36)；所述的冷却空气导向装置(1)的下部连接有壳体(41)，壳体(41)上安装有气封套(33)，气封套(33)采用第二梳齿密封结构(32)与透平前端轴(29)配合安装，冷却空气导向装置(1)、壳体(41)、第一级透平轮盘(5)和气封套(33)形成第一级透平轮盘前腔室(34)。3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机2级透平转子的内部冷却结构，其特征在于：所述的静叶内环(7)上安装的隔板件(8)的下端采用第三梳齿密封结构(19)与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛春醒，冯永志，姜东坡，赵俊明，王颖，孙涛，王政先，张秋鸿，
申请(专利权)人：哈尔滨电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23