CN103048143B - 地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于地面燃气轮机设计技术，涉及对地面燃气轮机试验设备中喷口出口面积调整结构的改进。包括喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)，其特征在于，在喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的内表面上、邻接后端面的位置，有沿圆周均布的、结构尺寸相同的2～6个出口面积调整板(4)。本发明简化了结构，减少了高温合金材料的用量，大大降低了地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构的成本，进而降低了地面燃气轮机的研究和制造成本。

Description

地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构

技术领域

本发明属于地面燃气轮机设计技术，涉及对地面燃气轮机试验设备中喷口出口面积调整结构的改进。

背景技术

研制的4MW级分轴式燃气轮机燃气发生器试验及测试时需使用喷口，并且对喷口出口面积有一定的要求，以确保试验及测试数据的可靠性。在喷口设计时，通过理论计算确定的喷口面积，通常与实际情况有一定的差异。因此，在实际使用时，需对喷口出口面积进行一定的调整。目前的方法是：参见图1，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴，喷口外机匣1和喷口内机匣2后端面之间的环形面积为喷口出口面积。根据喷口的计算结果，对喷口后端截面面积按一定的数值进行分组，再依据分组的数据设计一系列的面积调整环3，面积调整环3带有法兰，在喷口外机匣1也带有后端法兰，面积调整环3的法兰与喷口外机匣1的后端法兰通过螺栓连接。由于面积调整环3的端口尺寸各不相同，通过更换不同的面积调整环3，即可改变喷口出口面积。例如图1中列出5种尺寸不同的面积调整环3，可以实现从S1至S5五种不同的喷口出口面积。由于喷口的工作环境温度一般在750℃～850℃，材料均需采用高温合金材料，加上面积调整环3的数量很多，这样就大幅度增加了研究和制造成本。

发明内容

本发明的目的是：提出一种低成本的地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构，以简化结构，减少高温合金材料的用量，减低研究和制造成本。

本发明的技术方案是：地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构，包括喷口外机匣1和喷口内机匣2，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴，喷口外机匣1和喷口内机匣2的后端面之间的环形面积为喷口出口面积S，其特征在于，喷口外机匣1由前段圆柱形部分、中段锥形部分和尾段圆柱形部分组成，其中前段圆柱形部分的前端敞开，前段圆柱形部分的后端与中段锥形部分的前端焊接成整体，中段锥形部分的后端与尾段圆柱形部分的前端焊接成整体，尾段圆柱形部分的后端为敞开结构；喷口内机匣2由锥形段和尾部圆柱段组成，锥形段前端敞开，锥形段后端与尾部圆柱段前端焊接成整体，尾部圆柱段后端为敞开结构，喷口内机匣2的尾部圆柱段与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分保持同轴，喷口内机匣2的尾部圆柱段后端面与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分后端面齐平；在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面上、邻接后端面的位置，有沿圆周均布的、结构尺寸相同的2～6个出口面积调整板4，出口面积调整板4的外表面与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面贴合，出口面积调整板4的后边缘与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的后端面齐平，相邻两个出口面积调整板4的间距t=10mm～550mm，出口面积调整板4的厚度h=2mm～6mm,在每个出口面积调整板4上有沿圆弧均布的3个调整板螺钉孔，在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分上、与出口面积调整板4上的调整板螺钉孔对应的位置有外机匣螺钉孔，通过螺钉组件5将出口面积调整板4固定在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面上。

本发明的优点是：简化了结构，减少了高温合金材料的用量，大大降低了地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构的成本，进而降低了地面燃气轮机的研究和制造成本。直径为500mm的传统面积调整环制造为例，其成本至少10万元，若分为5组，则总投入在50万元。同时，还需在喷口设计时，增加喷口外机匣后端法兰并钻孔以满足装配要求。而采用本发明后，将出口面积调整板按厚度分为5个组别制造，全部成本仅在1万元人民币左右。而且省略了喷口外机匣后端法兰，利用喷口外机匣原有的安装孔做为外机匣螺钉孔固定面积调整板，节省了钻孔工序。不仅节省了费用，而且提高了工作效率。

附图说明

图1是目前的一种地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构的示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2的A向视图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图2、3，地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构，包括喷口外机匣1和喷口内机匣2，喷口外机匣1和喷口内机匣2保持同轴，喷口外机匣1和喷口内机匣2的后端面之间的环形面积为喷口出口面积S，其特征在于，喷口外机匣1由前段圆柱形部分、中段锥形部分和尾段圆柱形部分组成，其中前段圆柱形部分的前端敞开，前段圆柱形部分的后端与中段锥形部分的前端焊接成整体，中段锥形部分的后端与尾段圆柱形部分的前端焊接成整体，尾段圆柱形部分的后端为敞开结构；喷口内机匣2由锥形段和尾部圆柱段组成，锥形段前端敞开，锥形段后端与尾部圆柱段前端焊接成整体，尾部圆柱段后端为敞开结构，喷口内机匣2的尾部圆柱段与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分保持同轴，喷口内机匣2的尾部圆柱段后端面与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分后端面齐平；在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面上、邻接后端面的位置，有沿圆周均布的、结构尺寸相同的2～6个出口面积调整板4，出口面积调整板4的外表面与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面贴合，出口面积调整板4的后边缘与喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的后端面齐平，相邻两个出口面积调整板4的间距t=10mm～550mm，出口面积调整板4的厚度h=2mm～6mm,在每个出口面积调整板4上有沿圆弧均布的3个调整板螺钉孔，在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分上、与出口面积调整板4上的调整板螺钉孔对应的位置有外机匣螺钉孔，通过螺钉组件5将出口面积调整板4固定在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分的内表面上。

在实际使用时，地面燃气轮机试验用喷口与燃气轮机燃气发生器后端连接，进行试验及测试，通过试验及测试形成数据确定所需的实际喷口后端面积。改变喷口面积时，通过计算得出所需面积调整板的数量、间距t和厚度h，通过螺钉组件5将面积调整板4固定在喷口外机匣1的尾段圆柱形部分内表面上，即可实现所需喷口出口面积的调整。

下表给出本发明3个实施例的主要参数。

上述实施例的成本仅为目前结构的2%左右。

Claims (1)

1.地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构，包括喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)，喷口外机匣(1)和喷口内机匣(2)保持同轴，喷口外机匣(1)的和喷口内机匣(2)的后端面之间的环形面积为喷口出口面积S，其特征在于，喷口外机匣(1)由前段圆柱形部分、中段锥形部分和尾段圆柱形部分组成，其中前段圆柱形部分的前端敞开，前段圆柱形部分的后端与中段锥形部分的前端焊接成整体，中段锥形部分的后端与尾段圆柱形部分的前端焊接成整体，尾段圆柱形部分的后端为敞开结构；喷口内机匣(2)由锥形段和尾部圆柱段组成，锥形段前端敞开，锥形段后端与尾部圆柱段前端焊接成整体，尾部圆柱段后端为敞开结构，喷口内机匣(2)尾部圆柱段与喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分保持同轴，喷口内机匣(2)尾部圆柱段的后端面与喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的后端面齐平；在喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的内表面上、邻接后端面的位置，有沿圆周均布的、结构尺寸相同的2～6个出口面积调整板(4)，出口面积调整板(4)的外表面与喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的内表面贴合，出口面积调整板(4)的后边缘与喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的后端面齐平，相邻两个出口面积调整板(4)的间距t=10mm～550mm，出口面积调整板(4)的厚度h=2mm～6mm,在每个出口面积调整板(4)上有沿圆弧均布的3个调整板螺钉孔，在喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分上、与出口面积调整板(4)上的调整板螺钉孔对应的位置有外机匣螺钉孔，通过螺钉组件(5)将出口面积调整板(4)固定在喷口外机匣(1)尾段圆柱形部分的内表面上。