一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机制造技术

本发明专利技术提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，该发电燃气轮机沿气流方向依次包括低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；低压压气机和低压涡轮同轴，高压压气机和高压涡轮同轴，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，动力涡轮通过齿轮箱与负载相连，燃烧室包括内外两个燃烧室，外部为等压环形燃烧室，内部为连续旋转爆轰燃烧室。内外两种燃烧室通过变几何导向阀切换，确保在不同工况下，燃烧室工作稳定，启动点火迅速可靠。本发明专利技术的上述技术能够克服现有技术的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机
本专利技术涉及燃气轮机技术，尤其涉及一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机。
技术介绍
传统等压燃烧室容易起爆、可靠性高，但由于受等压燃烧和爆燃的原理和特性的制约，其存在燃烧速度慢、效率低等不足，很难在其基础上大幅度提高燃气轮机的效率。爆轰燃烧相比于传统等压燃烧传播速度快、热效率高、结构也更加简单紧凑，然而，其也存在以下缺点：爆轰点火能量高，使得点火困难；工作强度大，持续工作易造成零部件的扭曲变形甚至烧毁；低当量比进气时由于能量不足易发生熄火，当量比趋于1进气时由于排气温度高易烧导叶。这些都是开发满足日益提高的船舶动力装置要求的船用燃气轮机亟待解决的问题。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本专利技术提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，以至少解决现有的传统等压燃烧室所存在的燃烧速度慢、效率低的问题以及爆轰燃烧室所存在的爆轰点火能量高导致点火困难等问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；低压压气机与低压涡轮沿低压轴同轴设置，高压压气机与高压涡轮沿高压轴同轴设置，其中，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，动力涡轮通过齿轮箱与负载相连；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环形燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，连续旋转爆轰燃烧室设于等压环形燃烧室内；组合式燃烧室还设有一个或多个变几何导向阀，该一个或多个变几何导向阀用于切换等压环形燃烧室与连续旋转爆轰燃烧室的启动。进一步地，一个或多个变几何导向阀用于：当组合式燃烧室处于低工况条件时切换至等压环形燃烧室，以使来自高压压气机的气流经等压环形燃烧室燃烧后流至高压涡轮；当组合式燃烧室的进口压力达3～8个大气压时切换至连续旋转爆轰燃烧室，以使来自高压压气机的气流经连续旋转爆轰燃烧室后流至高压涡轮。进一步地，一个或多个变几何导向阀包括第一变几何导向阀和第二变几何导向阀，第一变几何导向阀设于高压压气机与组合式燃烧室之间，而第二变几何导向阀设于组合式燃烧室与高压涡轮之间；在组合式燃烧室处于低工况条件时，第一变几何导向阀和第二变几何导向阀均切换至等压环形燃烧室；在组合式燃烧室的进口压力达3～8个大气压时，第一变几何导向阀和第二变几何导向阀均切换至连续旋转爆轰燃烧室。进一步地，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机还包括进气道，进气道连接至低压压气机的进口端。进一步地，还包括排气道，排气道连接至动力涡轮的出口端。进一步地，等压环形燃烧室采用常规等离子体点火器进行点火。进一步地，连续旋转爆轰燃烧室采用高能等离子体点火器直接点火。本专利技术能够克服传统等压燃烧室效率低、爆轰燃烧室起爆点火要求高的不足，提供一种效率高、易于起爆、有良好的变工况适应性、结构紧凑的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机。本专利技术的有益效果是：所专利技术的一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，采用传统等压燃烧室作为组合式燃烧室的外层燃烧室，其能够有效防止由于起爆不成功造成的燃气轮机熄火，在低工况下用等离子点火器即可实现燃烧室迅速、可靠地启动点火，且连焰性好，保证了燃气轮机工作的稳定性和可靠性；本专利技术采用连续旋转爆轰燃烧室作为组合式燃烧室的内层燃烧室，大幅度提高了燃气轮机效率，有效提高了燃气轮机的动力性和燃料的经济性；组合式燃烧室中两种燃烧室的布置形式使燃气轮机结构更紧凑，变几何导向阀切换二者交替工作也合理地组织了燃烧进、出口流场的分布，减小对零部件的损耗，延长了燃气轮机使用寿命。通过以下结合附图对本专利技术的最佳实施例的详细说明，本专利技术的这些以及其他优点将更加明显。附图说明本专利技术可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本专利技术的优选实施例和解释本专利技术的原理和优点。在附图中：图1为本专利技术的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机的整体结构示意图；图2为图1所示组合式燃烧室正视剖面图；图3为图1所示组合式燃烧室A-A剖视图；图4为图1所示组合式燃烧室中等压燃烧室A-A剖视图；图5为图1所示组合式燃烧室中连续旋转爆轰燃烧室A-A剖视图。图中：1.低压压气机，2.高压压气机，3、5.变几何导向阀，4.组合式燃烧室，6.高压涡轮，7.低压涡轮，8.动力涡轮，9.负载，10.等压环形燃烧室，11.连续旋转爆轰燃烧室。本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本专利技术实施例的理解。具体实施方式在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本专利技术的实施例提供了一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；低压压气机与低压涡轮沿低压轴同轴设置，高压压气机与高压涡轮沿高压轴同轴设置，其中，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，高压轴套在低压轴外，动力涡轮通过齿轮箱与负载相连；组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，外部燃烧室采用等压环形燃烧室，而内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，连续旋转爆轰燃烧室设于等压环形燃烧室内；组合式燃烧室还设有一个或多个变几何导向阀，该一个或多个变几何导向阀用于切换等压环形燃烧室与连续旋转爆轰燃烧室的启动。下面结合图1至图5来描述本专利技术的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机。图1为本专利技术的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机的整体结构示意图。如图1所示，基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机1、高压压气机2、组合式燃烧室4、高压涡轮6、低压涡轮7、动力涡轮8及负载9。低压压气机1与低压涡轮7沿低压轴同轴设置，高压压气机2与高压涡轮6沿高压轴同轴设置，其中，低压轴与高压轴为同轴心的套轴安装形式，高压轴套在低压轴外，动力涡轮8通过齿轮箱与负载9相连。如图2和图3所示，组合式燃烧室4包括同轴设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，其特征在于，所述基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；所述低压压气机与所述低压涡轮沿低压轴同轴设置，所述高压压气机与所述高压涡轮沿高压轴同轴设置，其中，所述低压轴与所述高压轴为同轴心的套轴安装形式，所述动力涡轮通过齿轮箱与所述负载相连；所述组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，所述外部燃烧室采用等压环形燃烧室，而所述内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，所述连续旋转爆轰燃烧室设于所述等压环形燃烧室内；所述组合式燃烧室还设有一个或多个变几何导向阀，该一个或多个变几何导向阀用于切换所述等压环形燃烧室与所述连续旋转爆轰燃烧室的启动。

【技术特征摘要】
1.一种基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，其特征在于，所述基于组合式燃烧室的船用燃气轮机沿气流方向依次设有低压压气机、高压压气机、组合式燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、动力涡轮及负载；所述低压压气机与所述低压涡轮沿低压轴同轴设置，所述高压压气机与所述高压涡轮沿高压轴同轴设置，其中，所述低压轴与所述高压轴为同轴心的套轴安装形式，所述动力涡轮通过齿轮箱与所述负载相连；所述组合式燃烧室包括同轴设置的外部燃烧室和内部燃烧室，所述外部燃烧室采用等压环形燃烧室，而所述内部燃烧室采用连续旋转爆轰燃烧室，所述连续旋转爆轰燃烧室设于所述等压环形燃烧室内；所述组合式燃烧室还设有一个或多个变几何导向阀，该一个或多个变几何导向阀用于切换所述等压环形燃烧室与所述连续旋转爆轰燃烧室的启动。2.根据权利要求1所述的基于组合式燃烧室的船用燃气轮机，其特征在于，所述一个或多个变几何导向阀用于：当所述组合式燃烧室处于低工况条件时切换至所述等压环形燃烧室，以使来自所述高压压气机的气流经所述等压环形燃烧室燃烧后流至所述高压涡轮；当所述组合式燃烧室的进口压力达3～8个大气压时切换至所述连续旋转爆轰燃烧室，以使来自所述高压压气机的气流经所述连续旋转爆...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁波，郑洪涛，李智明，杨家龙，孙成文，祁磊，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23