一种燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种燃气轮机，包括沿轴向依次布置的第一转轴和第二转轴，以及燃烧室，第一转轴的沿轴向远离第二转轴一端安装有第一压气机且沿轴向靠近第二转轴一端安装有第一涡轮，第二转轴的沿轴向远离第一转轴一端安装有第二压气机且沿轴向靠近第一转轴一端依次安装有第二涡轮和第三涡轮，第二压气机的进气端与第一压气机的排气端连通，第二压气机的排气端与燃烧室的进气端连通，燃烧室的排气端与第三涡轮的进口端连通，第三涡轮为具有中空结构的气膜冷却涡轮。本实用新型专利技术公开的燃气轮机，合理布局压气机与涡轮，并能够增强涡轮的冷却，进而可进一步提高涡轮进口的温度，以提高燃气轮机的效率。提高燃气轮机的效率。提高燃气轮机的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机


[0001]本技术属于热机领域，具体涉及一种燃气轮机。

技术介绍

[0002]燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，并配以进气、排气、控制、传动和其他辅助系统，它以空气为介质，是一种将燃料燃烧产生的热能转换成机械功对外输出的回转式动力机械。其工作过程如下：靠涡轮驱动而旋转的压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩升压，压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，成为高温燃气后流入涡轮中膨胀做功，做功后的燃气压力降至大气压力最终排入大气。燃烧加热升温后形成的高温燃气，其做功能力大大提高，使涡轮的出功明显大于压气机耗功，有较多富余的功对外输出以驱动负载。
[0003]已有研究表明，燃气轮机的热效率和功率输出随涡轮进口温度的提高而增加，一般涡轮进口温度每提高40℃，燃气轮机输出功率可提高10％，热效率可提高1.5％[1]。然而涡轮进口温度的提高受制于直接暴露于高温燃气中涡轮叶片材料的耐受温度，以及涡轮叶片的冷却降温效果，大幅提高涡轮进口温度可能导致涡轮叶片结构强度降低，进而造成叶片变形或烧蚀故障。因此，涡轮叶片在一定程度上直接决定了燃气轮机的性能水平，如何在满足燃气轮机长寿命安全运行的前提下提高涡轮进口温度，是研发高性能燃气轮机的关键性技术难题。
[0004]李笑堂,侯凌云,杨敏,等.现代燃气轮机技术[M].北京:航空工业出版社,2006:23
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24.

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种燃气轮机，合理布局压气机与涡轮，并能够增强涡轮的冷却，进而可进一步提高涡轮进口的温度，以提高燃气轮机的效率。
[0006]本技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本技术实施例提供一种燃气轮机，包括沿轴向依次布置的第一转轴和第二转轴，以及燃烧室，第一转轴的沿轴向远离第二转轴一端安装有第一压气机且沿轴向靠近第二转轴一端安装有第一涡轮，第二转轴的沿轴向远离第一转轴一端安装有第二压气机且沿轴向靠近第一转轴一端依次安装有第二涡轮和第三涡轮，第二压气机的进气端与第一压气机的排气端连通，第二压气机的排气端与燃烧室的进气端连通，燃烧室的排气端与第三涡轮的进口端连通，第三涡轮为具有中空结构的气膜冷却涡轮。
[0008]进一步地，第二转轴的至少轴向一端设置有至少部分内置的内空气轴承，内空气轴承具有供气通道，供气通道通过第二转轴的内部为第三涡轮供冷却气。
[0009]进一步地，第二转轴的设置有内空气轴承一端具有头锥，内空气轴承具有头锥供气孔。
[0010]进一步地，燃气轮机还包括多个第一径向轴承，第一径向轴承为套设于第一转轴和/或第二转轴外周面的外置径向空气轴承。
[0011]进一步地，在轴向上，第二涡轮位于第一涡轮与第三涡轮之间，来自于燃烧室的排气端的燃气依次经过第三涡轮、第二涡轮和第一涡轮后排出。
[0012]进一步地，燃气轮机还包括第一静叶组件，第一静叶组件位于第三涡轮与燃烧室的排气端之间并且靠近第三涡轮设置，第一静叶组件中的静叶为具有中空结构的流体冷却叶片。
[0013]进一步地，第二涡轮为具有中空结构的气膜冷却涡轮。
[0014]进一步地，燃气轮机还包括第二静叶组件，第二静叶组件位于第三涡轮与第二涡轮之间并且靠近第二涡轮设置，第二静叶组件中的静叶为具有中空结构的流体冷却叶片。
[0015]进一步地，燃气轮机还包括第一电机和第二电机，第一电机安装于第一转轴，并且位于第一压气机与第一涡轮之间，或者位于第一压气机的远离第一涡轮一侧；第二电机安装于第二转轴，并且位于第二压气机的远离第三涡轮一侧。
[0016]进一步地，第一电机的功率大于或等于第二电机的功率。
[0017]进一步地，第二转轴包括沿轴向依此布置的第一轴段和第二轴段，第一轴段和第二轴段通过联轴器连接，联轴器具有连通第一轴段和第二轴段中气路的气封腔。
[0018]进一步地，第二电机安装于第二轴段。
[0019]进一步地，燃气轮机包括内空气轴承，内空气轴承位于第二轴段的沿轴向远离第一轴段一端。
[0020]进一步地，第一电机和/或第二电机为超导式电机，燃气轮机的燃料复用为该超导电机的冷却剂。
[0021]进一步地，第二压气机的压比大于等于第一压气机的压比。
[0022]进一步地，第二压气机为离心式压气机。
[0023]进一步地，第一压气机选自离心式压气机、轴流式压气机、斜流式压气机中的一种或多种。
[0024]进一步地，燃气轮机还包括回热器HR，回热器HR包括可热交换的第一通路和第二通路，第二压气机的排气端与第一通路的进气端连通，燃烧室的进气端与第一通路的排气端连通，第一涡轮的排气端与第二通路的进气端连通，第二通路的排气端连通外部大气或其他外部部件。
[0025]根据本技术实施例的燃气轮机，通过在第一转轴安装第一压气机，在第二转轴上安装第二压气机，且第二压气机的进气端与第一压气机的排气端连通，从而提高压气机压比，有利于燃气轮机效率的提升，并且通过将与燃烧室的排气端连通的第三涡轮设置为具有中空结构的气膜冷却涡轮，有冷却气膜对涡轮进行保护，从而可以进一步提高涡轮前燃气温度，进而提高燃气轮机的效率。并且通过在第一转轴和第二转轴上布置第一涡轮、第二涡轮和第三涡轮，能够更充分地利用温度提高后的高温燃气，以提高燃气轮机整体效率。
附图说明
[0026]图1为根据本技术一个实施例的燃气轮机的结构示意图；
[0027]图2为图1中第三涡轮的一个实施例的局部示意图；
[0028]图3为图1中第三涡轮的另一个实施例的局部示意图；
[0029]图4为图1中第三涡轮的又一个实施例的局部示意图；
[0030]图5为图1中第二转轴的一个实施例的局部示意图；
[0031]图6为图1中内空气轴承的一个实施例的局部示意图；
[0032]图7为图1中内空气轴承的另一个实施例的局部示意图；
[0033]图8为图1中第三涡轮的再一个实施例的局部示意图；
[0034]图9为根据本技术另一个实施例的燃气轮机的结构示意图；
[0035]图10为根据本技术又一个实施例的燃气轮机的结构示意图；
[0036]图11为图10中第二转轴的一个实施例的结构示意图；
[0037]图12为根据本技术再一个实施例的燃气轮机的结构示意图；
[0038]图13为根据本技术又另一个实施例的燃气轮机的结构示意图；
[0039]图14为根据本技术又再一个实施例的燃气轮机的结构示意图。
[0040]附图标记：
具体实施方式
[0041]下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机，其特征在于，包括沿轴向依次布置的第一转轴和第二转轴，以及燃烧室，所述第一转轴的沿轴向远离所述第二转轴一端安装有第一压气机且沿轴向靠近所述第二转轴一端安装有第一涡轮，所述第二转轴的沿轴向远离所述第一转轴一端安装有第二压气机且沿轴向靠近所述第一转轴一端依次安装有第二涡轮和第三涡轮，所述第二压气机的进气端与所述第一压气机的排气端连通，所述第二压气机的排气端与所述燃烧室的进气端连通，所述燃烧室的排气端与所述第三涡轮的进口端连通，所述第三涡轮为具有中空结构的气膜冷却涡轮。2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述第二转轴的至少轴向一端设置有至少部分内置的内空气轴承，所述内空气轴承具有供气通道，所述供气通道通过所述第二转轴的内部为所述第三涡轮供冷却气。3.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述第二转轴的设置有内空气轴承一端具有头锥，所述内空气轴承具有头锥供气孔；和/或，所述燃气轮机还包括多个第一径向轴承，所述第一径向轴承为套设于所述第一转轴和/或所述第二转轴外周面的外置径向空气轴承。4.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，在轴向上，所述第二涡轮位于所述第一涡轮与所述第三涡轮之间，来自于所述燃烧室的排气端的燃气依次经过所述第三涡轮、所述第二涡轮和所述第一涡轮后排出；和/或，所述燃气轮机还包括第一静叶组件，所述第一静叶组件位于所述第三涡轮与所述燃烧室的排气端之间并且靠近所述第三涡轮设置，所述第一静叶组件中的静叶为具有中空结构的流体冷却叶片。5.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述第二涡轮为具有中空结构的气膜冷却涡轮；和/或，所述燃气轮机还包括第二静叶组件，所述第二静叶组件位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：段萌珠，
申请(专利权)人：星辰萌想科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：