一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，它涉及一种动力涡轮进口导向器。本发明专利技术为了解决现有的涡轮进口导向器存在结构复杂、轴向尺寸较长、损失较大且可实现性差的问题。本发明专利技术的内罩壳(7)套装在隔离罩(5)上，机匣(1)套装在内罩壳(7)外侧并通过导叶组(3)与内罩壳(7)连接，导叶组(3)通过导叶组压环(4)压装在隔离罩(5)的下部，导叶组(3)通过护环(2)压装在隔离罩(5)的上部，冷却系统由上至下依次开设在机匣(1)、导叶组(3)、内罩壳(7)和隔离罩(5)上；机匣(1)为大子午扩张角机匣，机匣(1)与内罩壳(7)之间的流道形状为S形。本发明专利技术用燃驱压缩机组。
【技术实现步骤摘要】
一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器
本专利技术涉及一种动力涡轮进口导向器。具体涉及一种用于燃驱压缩机组连接燃气发生器涡轮与动力涡轮大子午扩张结构形式、轴向尺寸较短、损失较小的动力涡轮进口导向器。
技术介绍
燃气轮机具有功率密度大、反应迅速等特点，在发电、机械驱动等领域得到广泛应用。现代燃气轮机正朝着大功率、高效率、高稳可靠性的方向发展，高性能及高可靠性的动力涡轮是燃气轮机工作经济性、安全性和功能实现的重要保障。用于天然气输送管线驱动压缩机组的燃气轮机通常采用带动力涡轮的结构，这种燃气轮机的燃气发生器涡轮转速与动力涡轮转速相比要高很多，加之由于燃气发生器涡轮工作温度较高，为确保寿命及可靠性，燃气发生器涡轮的径向尺寸一般较小。而动力涡轮一般采用2级结构，径向尺寸较大，导致燃气发生器涡轮径向尺寸比动力涡轮小。在尽量缩短燃气轮机整机轴向尺寸的情况下，增大了燃气发生器涡轮与动力涡轮之间的过渡段设计技术难度。动力涡轮进口导向器就起到涡轮过渡段的作用，其作为连接动力涡轮与燃气发生器涡轮的流道，大多采用环形扩压流道结构，主要作用是将燃气发生器排气气流引至动力涡轮进口，其基本要求是：结构可靠，轴向尺寸尽量短，气动损失尽量小。国内外科研院所、高校对燃气轮机及航空发动机涡轮过渡段开展了相关研究，科研人员的研究主要集中在过渡段流程与性能分析、流道型线优化，以及支板、扩压率等参数对涡轮过渡段的影响。Honeywell公司的Paul开展了几何参数对涡轮过渡段性能影响数值研究；Chalmers大学的Wallin和Arroyo对不同工况时的过渡段进行了研究；Durham大学的Norris和Dominy对比了两种不同长短的涡轮过渡段性能；Marn开展了涡轮过渡段支板与下游涡轮导叶合为一体的研究。国内方面，西北工业大学的毛凯对大涵道比涡扇发动机涡轮过渡段开展了数值研究；哈尔滨工业大学的安柏涛开展了涡轮过渡段流道型线对损失的影响研究，孙志刚对某型燃气轮机涡轮过渡段流场开展了优化设计；中航商用航空发动机有限公司的施鎏鎏开展了大扩张角涡轮过渡段性能试验和数值研究；中国科学院的胡书珍开展了涡轮过渡段内部流动机理研究；中国燃气涡轮研究院的唐洪飞开展了支板对大子午扩张涡轮流动损失影响研究，向传国针对核心机出口整流支板开展了设计和流场分析。显然，动力涡轮进口导向器不仅影响着燃驱压缩机组燃气轮机整机性能，而且关乎机组结构可靠性，因此，承担着燃气发生器与动力涡轮结构连接及动力涡轮前端承力功能的动力涡轮进口导向器是燃驱压缩机组燃气轮机的重要组成部分。而目前国内外关于动力涡轮进口导向器结构的研究相对较少，现有的涡轮进口导向器如果要集成空气系统，势必造成结构复杂，由于燃气发生器出口和涡轮进口导向器直径相差较大，为保证高效连接，一般情况下轴向尺寸较长，而缩短进口导向器尺寸，会造成流道转角大进而增加了气动损失，并且由于流道转角过大，导致相关零部件的结构突变较大，可实现性差。综上所述，现有的涡轮进口导向器存在结构复杂、轴向尺寸较长、损失较大且可实现性差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的涡轮进口导向器存在结构复杂、轴向尺寸较长、损失较大且可实现性差的问题。进而提供一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器。本专利技术的技术方案是：一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器包括护环、导叶组和导叶组压环，它还包括隔离罩、内罩壳、机匣和冷却系统，内罩壳套装在隔离罩上，机匣套装在内罩壳外侧并通过导叶组与内罩壳连接，导叶组的下部通过导叶组压环压装在隔离罩上，导叶组的上部通过护环压装在机匣上，冷却系统由上至下依次开设在机匣、导叶组、内罩壳和隔离罩上；机匣为大子午扩张角机匣，且机匣的进口处与轴线的夹角不小于40°，机匣与内罩壳之间的流道形状为S形。进一步地，机匣包括扩压段、平缓段和护环安装段，扩压段、平缓段和护环安装段由左至右依次连接并制成一体。进一步地，扩压段与轴线之间的夹角为40°-45°。优选地，扩压段与轴线之间的夹角为41°-43°。进一步地，平缓段与轴线之间的夹角为25°-30°。优选地，平缓段与轴线之间的夹角为26°-28°。进一步地，冷却系统包括管接座、外导流管和内导流管，导叶组的导叶上由上至下开设导流孔，管接座安装在机匣的平缓段上，外导流管安装在导流孔的上端与管接座之间，内导流管安装在导流孔的下端并依次穿过内罩壳和隔离罩后抵设在导叶组压环上，冷气通过导叶组压环上的进气口进入涡轮内部。进一步地，外导流管和内导流管均为内、外两端部带有外球形的套管，所述套管两端的外球形直径不等，所述直径差为1mm-2mm，且外端的外球形直径大于内端的外球形直径。更进一步地，它还包括前外壳和后外壳，前外壳和后外壳由左至右依次安装在机匣的扩压段下部。进一步地，前外壳、隔离罩和内罩壳均为由左至右直径渐增的环状罩体，其母线形状由左至右向上弯挑。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：1、现有燃驱压缩机组动力涡轮为了有效控制子午扩张角过大引起流动分离，导致流动损失增加、机组性能下降，本专利技术的导向器流道扩张角相比于现有燃驱压缩机组扩张角增加至少15°以上，增幅超过50％，通过采用进出口段略微倾斜、中间段快速扭转倾斜的“S型”流道，配合全三维优化设计技术，不仅有效的缩短了导向器轴向尺寸，而且损失较没有增加、性能没有降低。2、目前，大部分动力涡轮的冷却空气是通过单独的管路系统引到动力涡轮内部，空气管通过动力涡轮流道时，为了减少冷却空气的温升，需要设置专门的保护罩，为了保证空气系统的安装和流道密封，需要增加的密封结构和安装结构等，进而增加了零部件数量，增加了导向器的整体尺寸，结构复杂。本专利技术将冷却系统整合安装在进口导叶上，简化了进口导叶的结构。而且在融合过程中，克服了由于导叶内部开孔导致的温度梯度变大和应力水平提高的问题，克服了冷却空气通过动力涡轮各个零部件时的密封问题。3、目前大部分机匣的扩张角是一定的，扩张角偏小，可以减小气动性能损失，但是导向器的长度尺寸较大；扩张角偏大，可以减小导向器的长度尺寸，但是由于工质流动角度变化剧烈，导致气动损失较大。本专利技术的机匣包括扩压段、平缓段和护环安装段，便于通过调节燃气通道的扩张角来实现S型扩压段。为了减小气动性能损失，在扩压段进口处，平缓扩张角，使进气气流稳定；在进入扩压段进口后，增加扩张角，使导向器快速扩张到与动力涡轮下级导向器装配所需的直径尺寸，缩短扩张段的长度，并通过数值模拟，得到了合理的S形流道型面，避免增加流动损失；在进口导叶装配处，平缓扩张角实现叶片的装配，满足导叶组、导叶组压环等零件的安装工艺需求。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图(图中的箭头表示气流流动方向)；图2是管接座与机匣连接的局部放大图；图3是外导流管的结构示意图；图4是图1中A处的局部放大图(图中的箭头表示气流流动方向)。具体实施方式具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种燃驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，它包括护环(2)、导叶组(3)和导叶组压环(4)，其特征在于：它还包括隔离罩(5)、内罩壳(7)、机匣(1)和冷却系统，/n内罩壳(7)套装在隔离罩(5)上，机匣(1)套装在内罩壳(7)外侧并通过导叶组(3)与内罩壳(7)连接，导叶组(3)的下部通过导叶组压环(4)压装在隔离罩(5)上，导叶组(3)的上部通过护环(2)压装在机匣(1)上，冷却系统由上至下依次开设在机匣(1)、导叶组(3)、内罩壳(7)和隔离罩(5)上；机匣(1)为大子午扩张角机匣，且机匣(1)的进口处与轴线的夹角不小于40°，机匣(1)与内罩壳(7)之间的流道形状为S形。/n
【技术特征摘要】
1.一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，它包括护环(2)、导叶组(3)和导叶组压环(4)，其特征在于：它还包括隔离罩(5)、内罩壳(7)、机匣(1)和冷却系统，
内罩壳(7)套装在隔离罩(5)上，机匣(1)套装在内罩壳(7)外侧并通过导叶组(3)与内罩壳(7)连接，导叶组(3)的下部通过导叶组压环(4)压装在隔离罩(5)上，导叶组(3)的上部通过护环(2)压装在机匣(1)上，冷却系统由上至下依次开设在机匣(1)、导叶组(3)、内罩壳(7)和隔离罩(5)上；机匣(1)为大子午扩张角机匣，且机匣(1)的进口处与轴线的夹角不小于40°，机匣(1)与内罩壳(7)之间的流道形状为S形。
2.根据权利要求1所述的一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，其特征在于：机匣(1)包括扩压段(1-1)、平缓段(1-2)和护环安装段(1-3)，扩压段(1-1)、平缓段(1-2)和护环安装段(1-3)由左至右依次连接并制成一体。
3.根据权利要求2所述的一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，其特征在于：扩压段(1-1)与轴线之间的夹角为40°-45°。
4.根据权利要求3所述的一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，其特征在于：扩压段(1-1)与轴线之间的夹角为41°-43°。
5.根据权利要求6所述的一种燃驱压缩机组用动力涡轮进口导向器，其特征在于：平缓段(1-2)与轴线之间的夹角为25°-30°。
【专利技术属性】
技术研发人员：林枫，牛夕莹，马涛，林洪飞，李宗全，李国强，
申请(专利权)人：中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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