CN1056212C - 燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
一种蒸气冷却式燃气轮机，它带有一冷却系统，此冷却系统包括一蒸气供给口和一蒸气返回口，按这样的方式形成上述冷却系统即：经由叶轮内的通道将蒸气从供给口提供给转动叶片，并且，使已对转动叶片进行了冷却的蒸气经由形成在叶轮中心部分内的返回通道从上述返回口返回。
Description
本发明涉及到一种用蒸汽来冷却转动叶片的蒸汽冷却式燃气轮机，具体地说，本发明涉及到这样一种燃气轮机，在这种燃气轮机中，用于冷却转动叶片的蒸汽能够返回。
举例来说，Jt.ASME/IEEE Power Generation Conference87-JPGC-GT-1(1987)公开了一种蒸汽冷却式燃气轮机，其中，可使得用来冷却涡轮转动叶片的蒸汽返回至发电站。
但是，先有技术并未具体地公开将蒸汽冷却式燃气轮机当作实际发电站付诸实践所需的供给蒸汽和使蒸汽返回的情况。
本发明的目的是形成可在蒸汽冷却式燃气轮机中使用的供给蒸汽和使蒸汽返回的具体结构，并提供一种能提高电站效率的燃气轮机。
本发明的燃气轮机带有一冷却系统，此冷却系统可用蒸汽冷却转动叶片。
所说的燃气轮机包括：一压缩机，它用于压缩空气(大气)；一燃烧室，它用于燃烧燃料以及上述压缩机所压缩的空气，以便形成高温燃气；一涡轮，它被来自燃烧室的燃气所驱动；用于将蒸汽供给上述涡轮的系统；等等。
所述燃烧室内可产生诸如1350-1650℃之类的1400℃级别上或更高温度的燃气。燃汽的温度越高，涡轮输出的功率就越大。此外，所说的涡轮具有三级或四级相配合的固定叶片和转动叶片。
本发明的冷却系统包括；一蒸汽供给系统，它用于将蒸汽供给转动叶片；以及，一蒸汽返回系统，它用于使蒸汽从上述转动叶片返回；前述冷却系统的特征在于：蒸汽返回系统的返回通道位于比该冷却系统的蒸汽供给通道更靠近内侧的位置。这里，蒸汽是由发热蒸汽发生器等产生的，其主要成份是H2O，所以，它就是所谓的水蒸汽。
本发明的蒸汽供给系统是一种从蒸汽发生器到上述涡轮移动叶片的蒸汽流通系统，并且，该蒸汽供给系统的一部分是所说的供给通道。这里，供给通道形成在涡轮叶轮的内部或中心部分内。所说的蒸汽返回系统是一种从转动叶片到诸如发热蒸汽发生器或冷凝器之类用于使蒸汽返回以便再加以利用的设备的蒸汽流通系统，并且，返回通道是该蒸汽返回系统的一部分。返回通道形成在涡轮叶轮的中心部分或内侧。可以将蒸汽供给系统或蒸汽返回系统看作是从转动叶片到涡轮叶轮轴的轴向端部的蒸汽流通系统。
此外，本发明的冷却系统带有：一蒸汽供给口，它形成在叶轮轴的端部处以便将蒸汽供给转动叶片；以及，一蒸汽返回口，它形成在叶轮轴的端部处。上述冷却系统的特征在于，蒸汽回收口形成在比蒸汽供给口更靠近叶轮轴线的部分处或者形成在叶轮的外缘侧。
如上所述，通过使返回的蒸汽流经比供给口更靠近叶轮轴线的部分或流经叶轮的外缘侧，可以减弱在叶轮轴等部件内产生的热应力，并且，所说的涡轮能够稳定地运转。
此外，供给通道最好形成在一凹腔内或者形成在一轮盘连接
部分上，上述凹腔形成在最后一级叶轮与一短轴之间，而轮盘则在所说的轮盘连接部分处与相邻的轮盘连在一起。另外，在第一与第二轮盘之间最好形成有一个返回通道，具体地说，最好使用一凹腔以便使供给第一和第二转动叶片的蒸汽返回。
另一方面，本发明的特征在于用蒸汽来冷却压缩机的转子。通过形成在一定距件内的蒸汽通道提供蒸汽，所说的定距件则将涡轮叶轮与压缩机转子连接起来，并且，通过形成在比上述定距片更靠近叶轮轴的部分上的蒸汽通道来使蒸汽返回，在即使是冷却压缩机转子时也可以有效地利用蒸汽。
在使业已用于进行了冷却的蒸汽返回时，最好形成一蒸汽通道，该通道用于经由一分隔部分使返回的空气进入(返回至)一凹腔内，所说的凹腔形成在轮盘之间，而分隔部分则形成在上述叶轮的轮盘之间，通过使蒸汽经由上述分隔部分返回，可以有效地利用所述叶轮内的空间。
另外，上述分隔部分最好带有一突出部分，该突出部分用于使返回的蒸汽进入前述蒸汽通道，从而能更有效地使蒸汽返回。再有，通过用上述供给通道内流动的部分蒸汽来冷却轮盘的侧面，可以减小热应力。
另一方面，本发明的燃气轮机使用了所谓的封闭式蒸汽冷却系统，这种冷却系统可以用蒸汽来冷却转动叶片并使所说的蒸汽返回。上述燃气轮机带有三级或四级相配合的固定叶片和转动叶片。在燃气温度在1400℃级别上或更高且输出功率为400MW或更高的燃气轮机中，供给转动叶片的蒸汽温度在蒸汽供给口和蒸汽返回口处为250℃或更少，例如为250-180℃，并且，从转动叶
片返回的蒸汽温度为450℃或更少，例如为450°-380℃，从而，可以实现所说的冷却系统。可以将上述温度改变为其它的温度，也就是说，前者可以为300-230℃，后者可以为500-430℃。温度的确定应考虑涡轮的热负荷以及作为转动叶片的材料的允许温度。此外，温度的确定还要考虑蒸汽的流速以及作为叶轮的材料的允许温度。
利用上述结构，所说的燃气轮机与使用了开放式冷却系统的燃气轮机相比，可提高效率5-6％、提高输出功率13-16％。此外，本发明的燃气轮机与使用了通常的封闭式冷却系统的燃气轮机相比，可提高效率0.8-1.2％、提高输出功率2-3％。
也就是说，最好将两个系统即蒸汽供给系统和蒸汽返回系统的蒸汽通道设置在支承转动叶片的叶轮的内部。在工作气体温度为1400℃或更高的燃气轮机中，供给的蒸汽与返回的蒸汽之间的温差为200℃或更多。所以，重要的是在考虑到上述两个蒸汽系统内的蒸汽流不相互影响以及所述叶轮是一种高速旋转体的情况下将由返回的蒸汽所引起的叶轮温升限制于一允许温度或更低的温度并且将温差所导致的热应力限制于一允许应力或更小的应力。
另外，为了提高燃气轮机的比功率(单位燃料量的输出功率)，必须使压缩机有较高的压缩比。但是，由于在使压缩比较高时所排放出的压缩空气温度会上升。因而，压缩机转子的外缘部分会受热而超过允许温度。所以，象本发明这样进行冷却是必要的。由于压缩机的转子与涡轮的叶轮连在一起从而以一体的方式旋转，因此，压缩机的转子和涡轮的叶轮一般均可使用上述蒸汽系统从而得以冷却。
本发明提供了一种蒸汽冷却式燃气轮机，这种燃气轮机可通过在叶轮内形成蒸汽供给通道和蒸汽返回通道提高效率，而所说的供给通道和返回通道不是通往高速旋转体的条形部件。
另外，在由本发明的燃气轮机以及汽轮机组合成的组合式循环发电站中，利用来自燃气轮机的废气的热量来形成用于汽轮机的蒸汽，并且，使燃气轮机的工作气体的温度升高不仅可以提高该燃气轮机的效率，而且可以提高整个发电站的效率。
所以，工作气体的温度会急剧地超过转动叶片的允许耐热温度，但是，本发明可将转动叶片的温度冷却至允许耐热温度范围内。
由于将蒸汽用作冷却剂，所以，与使用压缩空气进行冷却相比，不必消耗额外的压缩能量以便随工作气体温度的增加而提高作为冷却剂的空气的流速。此外，由于业已用来进行冷却的低温空气不会排放进用于工作气体的通道(以下称作气体通路)，所以，不会使工作气体减少，从而，工作气体的温度不会降低，并且，不存在涡轮输出功率下降的问题。所以，与将用于燃烧的压缩空气当作冷却剂的燃气轮机相比，利用蒸汽进行冷却可以提高效率。
在本发明的组合式循环发电站中，使用了一种蒸汽冷却式燃气轮机，这种燃气轮机将从其它系统中引入的蒸汽用作冷却剂。
最好使用由余热产生的过热蒸汽以防水中的杂质在冷却通道内淤积，并且，上述蒸汽具有这样的优点即：就粘滞因素和发电站序数的影响而言，热传导系数要比空气的大(约1.5倍)，而且，在加载热量时温升要比空气的小(为空气的1/2或更小)。
此外，在所述蒸汽冷却式燃气轮机中，所提供的用于冷却的
蒸汽流速越低，就越能更好地提高整个发电站的效率。业已用于进行了冷却的蒸汽不会被排放进工作气体内，而是能够返回，因此，能在不对工作气体产生影响的情况下提高效率。
如上所述，在带有冷却系统的燃气轮机中，所说的冷却系统可用蒸汽对转动叶片进行冷却，用于将蒸汽供给转动叶片的蒸汽供给系统以及使用于进行冷却的蒸汽返回的蒸汽返回系统均设置在燃气轮机的叶轮内部，并且，蒸汽返回系统的返回通道形成在比蒸汽供给系统的供给通道更靠近内侧的位置处，从而，高温的返回蒸汽会在比低温的供给蒸汽更靠近内侧的位置处流动，因此，热膨胀能减小叶轮中心部分处的离心力。
此外，通过在叶轮轴向端部处设置蒸汽供给口和蒸汽返回口并在比蒸汽供给口更靠近中心的转轴中心部分处形成所说的蒸汽返回口，可以获得这样的优点即：能很容易地使上述高温的返回蒸汽畅通地流动。
另外，在带有冷却系统的燃气轮机中，所说的冷却系统可用蒸汽对转动叶片进行冷却，通过在燃气轮机叶轮的最后一级轮盘与一短轴之间形成一凹腔并且在轮盘的连接部分内形成一供给通道以便经由该通道提供蒸汽，则上述连接部分的温度会因所供给的蒸汽而低于返回蒸汽的温度，并且，能减少该连接部分的热变形。
再有，在燃气轮机的轮盘之间的连接部分内形成有一供给通道以便提供蒸汽，并且，使蒸汽经由形成在第一与第二级轮盘之间的凹腔返回，从而，能使所说的蒸汽返回，且能够极大地减低轮盘因高温蒸汽引起的温升以及热应力。
另外，还提供了一种用蒸汽来冷却压缩机转子的设备，该设备按这样的方式构成即：可经由形成在一定距件上的蒸汽通道来提供蒸汽，所说的定距件将涡轮的叶轮与压缩机转子连接起来，可使蒸汽经由形成在比定距件更靠近中心的转轴中心部分处的蒸汽通道返回，从而，通过配合使用涡轮的叶轮以及上述蒸汽通道，可以冷却压缩机的转子。
此外，在用蒸汽来冷却转动叶片的燃气轮机中，通过在叶轮的轮盘之间设置一分隔件并使该分隔件形成在上述轮盘之间的凹腔的内部，可以防止轮盘的连接部分直接暴露于返回的蒸汽，而所说的分隔件则带有用来使蒸汽返回的蒸汽通道。另外，通过形成一用于借助分隔件将要返回的蒸汽引导进上述蒸汽通道的凸缘，可以减少热传导并降低轮盘内的热应力，这是因为，返回的蒸汽流会弯曲从而能与轮盘外缘部分的侧面相分离。
再有，在上述燃气轮机中，所说的蒸汽通道形成在轮盘的连接部分内，并且，用在该蒸汽通道内流动的那部分蒸汽来冷却轮盘的侧面，从而，用正在流出的低温蒸汽能有效地冷却轮盘的侧面，因此，可以更有效地降低温升和热应力。
另外，依照本发明，在能用蒸汽来冷却设置在叶轮外缘部分处的转动叶片的燃气轮机中，用于将蒸汽供给转动叶片的供给通道以及用于使蒸汽从转动叶片返回的返回通道均形成在叶轮的内部，供给通道由形成在叶轮轴上的开孔以及位于两个部件之间的凹腔部分构成，而返回通道则由形成在沿轴向构成叶轮的部件内的开孔构成。
此外，上述供给通道由形成在轮盘上的中心孔以及位于两个
部件之间的凹腔部分构成，而上述返回通道则由形成在轮盘连接部分内或形成在轮盘连接部分与短轴内的返回开孔构成。
再有，在压缩机与涡轮直接连在一起且用蒸汽来冷却涡轮转动叶片的燃气轮机中，压缩机转子的内部形成有一冷却通道，用于将蒸汽供给转动叶片的供给通道由形成在上述叶轮转轴内的开孔、形成在压缩机转子内的冷却通道以及将压缩机转子与涡轮叶轮连在一起的定距件的开孔部分构成，而上述返回通道则由轮盘连接部分或形成在该轮盘连接部分及一短轴内的返回开孔构成。
另外，在燃气轮机中用蒸汽来冷却设置在叶轮外缘部分内的转动叶片的冷却装置中，用于将蒸汽供给上述转动叶片的供给通道和用于使蒸汽从上述转动叶片返回的返回通道均设置在叶轮内，上述供给通道由位于叶轮轴处的开孔以及形成在两个部件之间的凹腔构成，而上述返回通道则由两个部件之间的凹腔部分构成。
此外，冷却燃气轮机转动叶片的方法能经由形成在叶轮内的流动通道将蒸汽供给转动叶片并使蒸汽从该转动叶片返回，而且，能从叶轮的中心位置处提供蒸汽并能使蒸汽在比上述提供蒸汽的位置更靠近外缘一侧的位置处返回，而所说的燃气轮机则具有这样的结构即：可以用蒸汽来冷却设置在叶轮外缘部分处的转动叶片。
也就是说，在按上述方式构成的燃气轮机和转动叶片冷却装置中，由于蒸汽供给系统的供给通道形成在叶轮的结构性部件的内侧并且利用两个部件之间的凹腔来形成蒸汽返回系统，所以，叶轮内部的大多数凹腔中充满了所供给的蒸汽，并且，叶轮暴露
于返回蒸汽中的范围局限在前述返回孔的内部。
供给通道作为实现上述基本思想的具体且有效的装置相对叶轮的轴向端延伸，从而经由轮盘的中心开孔以及轮盘之间的凹腔与各级转动叶片相通连，因此，从上述轴向端所提供的蒸汽会在蒸汽沿轴向方向在中心开孔中流动时分流至各级转动叶片并经由轮盘之间的凹腔在外缘处供给转动叶片。
利用上述结构，可将预定量的蒸汽分配并提供给各级转动叶片，此外，在从上述中心开孔内流动的蒸汽流中分流出的蒸汽流进轮盘之间的凹腔内时，可以均匀地冷却上述中心开孔的内表面以及轮盘的侧表面，并且，这些部件只会有少量的热变形。
另一方面，通过在转盘连接部分和短轴上穿钻一返回开孔而形成用于使蒸汽从转动叶片返回的返回通道，因此，返回的蒸汽会在从转动叶片的流动出口流进前述凹腔之后流进分隔件的返回开孔，然后，可使蒸汽经由轮盘连接部分和短轴的返回开孔从转轴的端部返回。也就是说，除在转动叶片的流动出口部分处构成了所述凹腔的轮盘侧面以外，叶轮暴露于返回蒸汽的范围只局限于回收开孔内表面的狭窄范围内。
按着能使整个发电站达到最佳的方式来确定蒸汽的供给温度。例如，在燃气轮机的燃气温度为1500℃的情况下，蒸汽的供给温度最好为250℃-350℃。在这种情况下，冷却了转动叶片之后的返回温度可达450℃-550℃。
另一方面，就通常的涡轮材料而言，叶轮结构材料的允许耐热温度为400℃，即使是诸如高成本的铬镍铁合金之类的高强度材料，允许耐热温度也只是500℃或更低，并且，返回的蒸汽的温度
会超过叶轮的耐热温度。此外，在所供给的蒸汽和所返回的蒸汽在叶轮内沿不同方向流动的情况下，蒸汽流动方向之间的温差会导致轮盘内的温度变化，因此，会产生热应力。
通过按上述方法构成所说的供给通道和返回通道，可以用供给的低温蒸汽覆盖住支承转动叶片的轮盘的大部分侧面，因此，除转盘的连接部分以及在转动叶片的蒸汽出口部分处形成凹腔的外缘以外，轮盘的温度会接近所供给的蒸汽的温度。再有，上述侧面形成在一相似的热环境内，所以，上述温度变化不大，并且，所产生的热应力也很小。
另一方面，所返回的蒸汽会加热轮盘连接部分的内部，但该轮盘连接部分内部的温度不会超过叶轮的允许耐热温度。然而，在因热源靠近冷却源而担心出现热应力的情况下，可以通过在蒸汽返回开孔内设置耐热材料以便减少从所回收的蒸汽到叶轮结构部件的热传导而降低热应力。
此外，在一侧表面所供给的蒸汽以及在另一侧表面所返回的蒸汽可以冷却在转动叶片的蒸汽出口部分处构成凹腔的轮盘边缘部分，因此，尽管据信会因温度的变化而出现轴向方向上的热应力，但热应力与离心力的合力却是很小的，这是因为，在同一部分产生的离心力比较小，再有，通过按适当的形状设置凹腔的空间以改变所返回的蒸汽在凹腔内的流速，也可以使热应力降低。
另一方面，位于压缩机叶轮内部的冷却通道以及一供给孔腔和一返回通道作为冷却压缩机转子并使用用来冷却转动叶片的蒸汽的装置均形成在定距件内，从而，流出涡轮叶轮的中心开孔的蒸汽会在流过定距件的开孔，压缩机转子内的冷却通道以及定距
件内的返回开孔之后提供给第一级转动叶片。通过上述结构，可以用在涡轮叶轮的转轴端部处所提供的蒸汽来冷却压缩转子以及转动叶片。
此外，压缩机转子内部形成有一冷却通道，该冷却通道包括沿径向及朝向外侧方向的循环通道，并且，上述冷却通道通向定距件的孔腔，在这种情况下，上述循环通道的抽吸作用会在蒸汽于冷却通道内流动的过程中形成经由压缩机转子和上述孔腔的循环气流。上述孔腔内部所提供的蒸汽总是会替换循环的蒸汽，因此，可以用具有供给温度的循环蒸汽来冷却压缩机的转子。
依照本发明，通过解决了那些可能会在使高温蒸汽返回时出现的问题，就可以使冷却了转动叶片的蒸汽返回。另外，也可以冷却压缩机的转子，从而，由于工作气体的温度会进一步升高至一较高的温度，因而，可以获得一种能提高效率的蒸汽冷却式燃气轮机。
另外，在不增加特殊部件或特殊工作的情况下，可以降低流动通路的损耗和热变形并提高效率。
图1是本发明一个实施例的蒸汽冷却式燃气轮机上半部分的剖面图；
图2是沿图II-II线的剖面图；
图3是本发明另一个实施例的蒸汽冷却式燃气轮机的剖面图；
图4是本发明又一个实施例的蒸汽冷却式燃气轮机的剖面图；
图5是本发明再一个实施例的蒸汽冷却式燃气轮机的垂直剖面图；
图6是沿图5中VI-VI线的剖面图；
图7是本发明之蒸汽冷却式燃气轮机的叶轮的又一个实施例的垂直剖面图；
图8是本发明之蒸汽冷却式燃气轮机的叶轮的另一个实施例主要部分的垂直剖面图。
以下详细说明本发明的实施例。
图1作为涉及到本发明的燃气轮机的实例显示了空气压缩式三级燃气轮机上半部分的剖面结构。在图1中，所说的空气压缩式燃气轮机包括：外罩80；一压缩机，它包括一压缩机转子2以及位于该转子外缘的一排叶片；一燃烧室84；一通过交替设置固定叶片81-83以及转动叶片51-53而形成的气体通路；以及，一涡轮叶轮1等等。
涡轮叶轮1包括三个轮盘11、12和13以及一短轴4，这些轮盘与短轴作为一个高速旋转体在连接部分处紧密地连在一起。转动叶片51-53安装在各个轮盘的外缘，并且，涡轮叶轮1通过定距件3与压缩机转子2相连且由一轴承40以可旋转的方式所支承。
在上述结构中，利用压缩机2所压缩的空气而在燃烧室84内形成的高温高压工作气体会于膨胀的同时在气体通路85内流动，从而使得涡轮的叶轮旋转以便发电。
举例来说，在燃烧室84的入口处有压力为22-25个绝对大气压且温度为1500℃的工作气体时，即使是带有外径为2.5m叶轮的燃气轮机也能产生400MW或更高的输出功率。但是，转动叶片入口的气体相对温度在第一级叶片处约为1250-1300℃、在第二级叶片处约为950-1000℃，上述温度远远超过了叶片的允许温度
(叶片材料的允许温度通常为850-900℃)，并且，第一级和第二级叶片处的热负荷会分别为输出功率的1.5％(约6000kW)和1.2％(5000kW)。
此外，为了能保证工作气体的压力为22-23个绝对大气压，就必须使压缩比为22或者更高，在这种情况下，压缩机的排气温度为500℃。所以，在把通常的转子材料(允许温度为450℃)用于压缩机的转子时，必须冷却该压缩机转子2的外缘部分。
为了能够用蒸汽冷却第一级和第二级转动叶片以及压缩机转子的外缘部分，用于沿轴向提供蒸汽的多个供给通道74形成在涡轮叶轮1的轮盘连接部分内从而能穿过三个轮盘，并且，返回通道72形成在上述叶轮的中心部分内。
此外，在定距件3与第一级轮盘11之间、在轮盘11-13之间以及最后一级轮盘13与短轴4之间，有凹腔61、62、63形成在轮盘连接部分14的较靠外的一侧并且有凹腔64、65、66和67形成在轮盘连接部分14的较靠内的一侧。一蒸汽通道75形成在供给通道74位于短轴一侧的那一端处从而与凹腔67相通连，并且，在供给通道74的另一端以及定距件3的外缘侧分别有蒸汽通道76和蒸汽通道77形成在比供给通道74更靠近外侧的位置处以及比供给通道74更靠近内侧的位置处。再有，与凹腔63相通连的蒸汽通道78形成在第二级轮盘12与最后一级轮盘13的轮盘连接部分内。
另外，与转动叶片51、52的冷却通道相通连的蒸汽通道54、55以及56、57形成在第一级轮盘11和第二级轮盘12的外缘部分从而从该外缘部分通向侧面。蒸汽通道79形成在第一级轮盘与
第二级轮盘之间，因此，凹腔62和65会彼此相通连，并且，插有短管15，所以，蒸汽通道79不与穿钻在上述轮盘连接部分14内的供给通道74相通连。
另一方面，导向管41设置在穿钻于短轴4的中心开孔内并且由凸缘43所固定。蒸汽通道44形成在导向管41与上述中心开孔的内壁之间，并且，蒸汽通道44的一端作为蒸汽供给口45通向叶轮的外侧。此外，蒸汽通道42形成在蒸汽通道44的内侧，蒸汽通道42的一端作为蒸汽返回口46在比蒸汽供给口45更靠近短轴轴线一侧处是开放的，而另一端则紧密地插在返回通道72的内壁中。
再有，定距件3内形成有多个蒸汽通道31，这些通道的一端与凹腔77相通连，同时，这些通道还在压缩机转子22的外缘侧与凹腔23相通连，并且，在所说的中心部分还形成有蒸汽通道32。此外，如图1中虚线101所示，可以从导向管的内侧提供蒸汽并使蒸汽从位于导向管外侧处的端口45中返回。以下将参照图5对这种情况予以详细说明。
图2是沿图1中II-II线的剖面图。在轮盘11的外缘部分穿钻有蒸汽通道55，蒸汽通道55的数量与转动叶片51的数量相同，并且，利用固定叶轮1的叠式螺栓16在位置上的不同来配置供给通道74和蒸汽通道76。在本图中，供给通道设置成位于蒸汽通道79的宽度范围内，但是，在要确保有足够的流通截面面积的情况下，可以通过将供给通道74设置在蒸汽通道79的外侧而省去短管15。
在按上述方式构成的位于叶轮内部的蒸汽通道中，从位于短
轴端部处的蒸汽供给口45进入叶轮1内部的蒸汽经由短轴中心开孔内的蒸汽通道44，凹腔67以及蒸汽通道75而沿轴向在供给通道74内流动，并且，该蒸汽在轴向流动过程会分流流进三个流通系统。
第一个流通系统是用于冷却第二级转动叶片52的蒸汽管线，蒸汽经由凹腔63从蒸汽通道78供给第二级转动叶片52以便对它们进行冷却，然后经由蒸汽通道56流进凹腔62。
第二个流通系统是用于冷却第一级转动叶片51的蒸汽管线，蒸汽经由凹腔61以及蒸汽通道54从蒸汽通道76供给第一级转动叶片以便对它们进行冷却，然后给由蒸汽通道55流进凹腔62。上述蒸汽与第一蒸汽管线内的返回蒸汽相汇合并在蒸汽通道79与凹腔65内朝向位于叶轮中心部分处的返回通道72流动。
第三个流通系统是用于冷却压缩机转子2外缘部分的蒸汽管线，蒸汽经由凹腔64以及定距件的蒸汽通道31从蒸汽通道77供给位于压缩机转子2外缘部分的凹腔23以便对压缩机转子的外缘部分进行冷却。在冷却了压缩机转子2的外缘部分之后，蒸汽会经由压缩机转子的轮盘21或22的侧面的凹腔24、上述凹腔的中心开孔25以及位于定距件中心部分的蒸汽通道32到达位于涡轮叶轮中心部分的返回通道72并与返回通道72内冷却了转动叶片之后的蒸汽相汇合，然后，经由所说的蒸汽通道从蒸汽返回口46退出到叶轮之外。
在上述蒸汽通道中，由于供给的低温蒸汽首先在贯穿轮盘的供给通道74内流动，所以，除构成返回蒸汽用蒸汽通道79的连接部分以外，轮盘连接部分14的温度大致与供给的低温蒸汽的温
度保持一致。因此，可以减少上述连接部分的热变形和热应力，能够保持作为高速旋转体的稳定性并且能平稳地传递旋转运动。
此外，由于返回的蒸汽在叶轮中心部分的返回通道内流动，所以，各个轮盘位于比连接部分14更靠近中心一侧的大部分都会暴露于高温蒸汽，从而，这些部分的温度会上升至大致与前述蒸汽的温度相同。就工作气体温度为1500℃的燃气轮机而言，热负荷所引起的温升会超过200℃，但是，通过提供因上述温升而低于轮盘允许温度(一般为450℃)的蒸汽(250°)，可以将叶轮中心部分的温度限制在允许温度或者更低的温度。
另外，轮盘中心部分的最大应力是由离心力所引起的。但是，通过使连接部分14的温度保持于较低的水平并仅使所述中心部分的温度变高，从而，热膨胀所引起的上述中心部分的变形可以减弱所说的应力，因此，可以获得降低轮盘中心部分离心力的优点。
再有，必须使短轴在支持旋转的轴承处的温度保持在很低的水平。在本发明中，供给的低温蒸汽在位于所返回的蒸汽外侧处的短轴中心开孔内流动，因此，可以将因蒸汽的返回所引起的温升限制在最小值。
另一方面，由于所供给的低温蒸汽能冷却各轮盘外缘部分的至少一个侧面，所以，轮盘外缘部分的平均温度约为所供给的蒸汽与所返回的蒸汽之间的中间温度(约350℃)，并且，即使在考虑到温度分布的情况下，上述平均温度也不会超过返回温度，而且，可以将温升限制在允许温度或更低的温度。此外，由于能够将热膨胀所引起的轮盘外缘沿径向方向的延伸减至最小，所以，能使
转动叶片顶端处的间隙91以及迷宫式封密件92的密封空间变得较小，从而能提高燃气轮机的效率。
另外，通过在定距件内形成蒸汽通道31、32以构成第三蒸汽流通系统，从而，可以用一种简单的结构以及涡轮叶片的蒸汽系统来冷却压缩机转子的外缘部分，并且，可以用通常所使用的能使燃气轮机工作气体温度变高的低成本材料来提高压缩比。
此外，在将密封空气94提供给定距件3的外缘部分以阻止高温工作气体经由间隙93离开气体通路85。密封空气是从压缩机的排气部分抽出来的，因此，可以按与压缩机外缘部分相同的方式加热定距件。但是，第三个蒸汽流通系统也具有能均匀冷却定距件的作用。
图3显示了本发明的另一个实施例。该实施例是这样一种燃气轮机，其中，按四级来构成涡轮，并且，可以用蒸汽来冷却第一至第三转动叶片。
叶轮由四个轮盘16、17、18和19构成，这些轮盘夹在定距件3与短轴4之间从而固定在连接部分35上。转动叶片36、37、38和39安装在轮盘16-19的外缘上，转动叶片36-38的内部带有蒸汽通道因而能够被冷却。
在这种情况下，连接部分35上形成有一贯穿轮盘的蒸汽供给通道33，并且，在第一、第二和最后一级轮盘16、17和19内形成有与前述相同的蒸汽通道。在支承着转动叶片38的第三轮盘18的外缘部分内形成有蒸汽通道26和27，而所说的转动叶片38则需要以新的方式加以冷却，蒸汽通道34上形成有一短管20，此短管设置在连接部分35内，并且，第三级轮盘与第四级轮盘之间形
成有凹腔29和30。
通过构造出如上所述的蒸汽通道，从蒸汽供给口46所提供的蒸汽在叶轮内沿箭头95所示的方向流动，并且，形成了一用作第四蒸汽冷却系统的蒸汽通道，它能将蒸汽从凹腔28提供给转动叶片并使蒸汽从转动叶片返回至叶轮中心部分。也就是说，所说的蒸汽通道从凹腔28经由蒸汽通道26延伸至转动叶片并且从转动叶片经由蒸汽通道27、凹腔29、蒸汽通道34以及凹腔30返回至叶轮中心部分。上述蒸汽汇入来自返回通道内的其它通道中的蒸汽并可从位于短轴端部处的蒸汽返回口46中返回。
也就是说，可按着与在第三级涡轮叶轮中相同的思想在第四级涡轮叶轮中形成蒸汽冷却式燃气轮机的蒸汽供给通道和返回通道。通过使轮盘连接部分的温度变低、减小轮盘中心部分处因热膨胀产生的离心力、降低因轮盘外缘部分的高温蒸汽返回而引起的温升等等，可以获得使高速旋转保持稳定的效果。
图4显示了本发明又一实施例，其中，对蒸汽返回通道作了进一步的改进。
也就是说，按在第一级轮盘58与第二级轮盘59之间设置一分隔件10的方式形成燃气涡轮的叶轮6，分隔件10包含在凹腔88、89内，而凹腔88、89则形成在第一与第二级轮盘58和59之间。分隔件10内形成有多个沿径向方向排列的蒸汽通道49，每个蒸汽通道49内均设置一短管70，因此，蒸汽通道49不与贯穿轮盘和分隔件连接部分96的蒸汽供给通道60相通连，并且，每个蒸汽通道49均带有突出部分47和48，它们形成在蒸汽通道49的外缘部分处。
从位于短轴端部处的供给口45提供的并且已对转动叶片51和52进行了冷却的蒸汽经由轮盘58、59外缘内的蒸汽通道55和56流进凹腔88，并且经由分隔件10和凹腔89内的蒸汽通道从蒸汽返回口46返回。
因此，由于轮盘连接部分96不直接暴露于高温的返回蒸汽，所以，连接部分96能够保持在较低且恒定的温度。此外，通过设置突出部分47和48，轮盘侧面中的返回蒸汽流会弯转从而与上述侧面相分离，因此阻止了从返回蒸汽至轮盘侧面的热传导，从而减小了热应力。
此外，通过在轮盘连接部分以及分隔件上形成使供给通道60与凹腔88相通连的蒸汽通道86、87，一部分低温的供给蒸汽会经由蒸汽通道86、87流进凹腔88并且在轮盘侧面上缓慢移动，因此，可以冷却外缘壁面97以及所说的侧面。所以，可以进一步阻止轮盘外缘部分的温升并且能使温度分布变得均匀，从而，能进一步减小因蒸汽返回所引起的热应力。
再有，由于通过将低温蒸汽混入高温蒸汽可以降低返回蒸汽的温度，所以，特别是在有高温工作气体的情况下，通过设定适当的混合流速可以有效地用上述方法阻止轮盘升温以及热应力下降。
而且，需要有抽吸功率Gr2W以便将蒸汽供给旋转着的转动叶片，其中，r为旋转半径，w为角速度，G为蒸汽流速。在进行了冷却的蒸汽流向径向向内一侧时，将上述功率恢复为叶轮的旋转功率。用位于蒸汽通道49的出口50处的径向外流位置来限定恢复后的功率，半径越大(即径向外流位置越是靠内)，恢复后的功
率就越大。所以，安装所说的分隔件能使得上述径向外流位置变小，因此，设置分隔件具有降低因进行冷却而引起的蒸汽抽吸功率。
再有，已知在蒸汽流从上述凹腔内的自由涡流变成轮盘中心开孔内的轴向流时会出现较大的压力损失。上述凹腔内涡流的强度影响着所说的压力损失，但是，通过安装分隔件以减少上述径向外流位置，可以减弱所说的涡流，因此，安装分隔件会对减少压力损失产生很大的作用。
此外，对上述实施例中用压缩空气来形成燃气轮机的工作气体的情况进行了说明。但是，即使是使用其它的工作气体，只要是用蒸汽来冷却转动叶片，就能获得同样的效果。
以下说明本发明的再一个实施例。图5显示了本实施例的燃气轮机的主要部分。而且，图5显示了一个有四级涡轮的封闭型蒸汽冷却式燃气轮机的上半部分。所说的燃气轮机包括：一外罩501；一用于产生压缩空气的压缩机590；一燃烧室503；以及，一涡轮591，它带有固定叶片511和静止叶片515。
燃气轮机的叶轮505由四个轮盘521、522、523和524、分隔件531、532、533以及短轴506所构成，这些部件在连接部分525处牢固地连接成一高速旋转体。每个轮盘的中心部分处均形成有一中心开孔526，并且，转动叶片515安装在轮盘的边缘上。在除上述连接部分之外的结构性部件之间形成有多个凹腔541-546。在这种结构中，叶轮的一端由轴承507以可旋转的方式所支承，另一端由通过定距件508与压缩机转子502相连。利用压缩空气在燃烧室503内形成的高温高压燃气于膨胀的同时在气体通
路504内流动，从而使涡轮的叶轮505旋转以便进行发电。
举例来说，当燃气的温度为1500℃时，转动叶片入口处的气体温度约为1250-1300℃，第二级叶片处的气体温度约为950-1000℃，上述气体温度远远超过了叶片的允许温度(就通常的材料而言为850-900℃)，以一个400MW当量的燃气轮机为第一和第二级叶片处的热负荷分别约为输出功率的1.5％(约6000kW)以及1.2％(5000kW)。而且，在压缩机的压缩比为25时，排气温度约为500℃，从压缩机的高级别转子到定距件508的部件均暴露于与上述温度相同的温度。
这里，为了能用蒸汽冷却第一级至第三级转动叶片515以及压缩机的转子501，在短轴506的一端形成有蒸汽供给口561以及蒸汽返回口562，短轴的中心部分具有双管路结构，供给的蒸汽在位于中心侧的供给通道563内流动，而返回的蒸汽则在位于外侧的返回通道564内流动。此外，一锥形部分内形成有一返回开孔565，它从位于外侧处的连接部分525延伸至位于中心部分处的返回通道。返回通道564和返回开孔565的内壁上设置有阻热件570和571。
再有，供给狭缝551、552、553、返回狭缝555以及返回开孔556均形成在涡轮叶轮的连接部分上并且沿边缘方向排列。阻热件572设置在返回开孔556内。此外，沿径向方向在分隔件531内设置有多个返回开孔534，每个返回开孔的内端均与连接部分525的返回开孔556相通连，并且，侧面上设置有环形翼片535。
另一方面，压缩机有高压的级别一侧处形成有冷却通道557。定距件带有形成在中心部分内的孔腔558以及形成在外缘部分处
的多个返回开孔559。涡轮的叶轮中心开孔526通过孔腔558与压缩机的冷却通道557相通连，而冷却通道557的出口则通过返回开孔559、循环通道553以及凹腔545-548与涡轮叶轮505的供给狭缝551相通连。穿过冷却通道557以及供给狭缝551的蒸汽可经由涡轮叶轮的返回开孔565返回。
图6显示了沿图5中VI-VI线的剖面。按管状的形状形成各个阻热件570、571、572，在阻热管的外壁573与返回开孔的内部之间形成有一很小的间隙575。
在按上述方式构成的位于叶轮内的蒸汽通道中，从位于短轴端部处的蒸汽入口561中供给叶轮505内部的蒸汽的一部分在中心开孔526内流动时会如流动线580所示那样分流，然后，经由凹腔542、供给狭缝551、552以及凹腔548、549提供给第二和第三级转动叶片。其余的蒸汽则经由孔腔558在压缩机转子的冷却通道557内流动，然后经由定距件508的返回通道559以及凹腔545提供给第一级转动叶片。
另一方面，对第一和第二级转动叶片进行了冷却之后的蒸汽从形成在第一级轮盘521与分隔件531之间的凹腔546以及形成在分隔件与轮盘522之间的凹腔547流进上述分隔件的返回开孔534，并且，上述蒸汽会进入连接部分的返回开孔556。此外，对第三级转动叶片进行了冷却之后的蒸汽从形成在第三级轮盘523与分隔件533之间的凹腔550进入返回开孔556并汇入用于第一和第二级转动叶片的蒸汽且从叶轮经由短轴的返回开孔556以及位于转轴中心开孔内的返回通道564返回。首先，从上述蒸汽流动的角度看，请注意各个轮盘位于比连接部分525更靠近内侧的
内缘部分，就热传导而言，一个轮盘的中心开孔526的内壁与其它轮盘有着基本上相同的状态。另一方面，强制流动区域(凹腔542)以及滞流区域(凹腔541、543、544)均形成在轮盘的侧面。但是，考虑到在中心开孔526内的蒸汽流的紊流分量与沿轮盘侧面的气流之间存在有较大的速度差，因而，就热传导而言，因蒸汽对滞流区内的轮盘壁面等乃至对各轮盘侧面的冲击所引起的涡流与在中心开孔的内壁上有大致相同的状态。所以，轮盘内缘部分的温度与左右对称分布的供给蒸汽的温度大致相同。尽管离心力很大，但热应力却很少会出现。
用供给的蒸汽在一侧并且在另一侧于发热蒸汽的环境内对第一至第三级轮盘的外缘侧进行冷却。就轮盘中第三级轮盘523而言，由于蒸汽的流速较小，所以热传导系数相对较小，并且，由于轮盘较厚，所以左右之间的温度变化较小并且很少会出现热应力。相反，就第一和第二级轮盘521、522而言，一较大的冷却源以及一热源均作用于这些轮盘的侧面，因此会出现100℃或更大的温差。但是，由于这部分内产生的离心力较小，所以，通过改变结构部件的厚度就可以抑制温度的变化和离心力。
此外，通过用环形翼片535来缩减热源一侧的热传导区并且借助于从分流通道536中抽取少量的供给蒸汽而形成一低温环境，可以进一步降低热应力。这就能使安装有转动叶片的转盘外缘端部的温度上升。抽出供给的蒸汽会减少返回的蒸汽从而使温度下降并且能有效地减小连接部分的热应力，这将在以下予以说明。
另外，从返回开孔的内壁返回的蒸汽会对叶轮中部的连接部分加热，但是，连接部分的边缘主要被低温的供给蒸汽所包围，
并且，上述边缘的导热区域要远大于连接部分内部的返回开孔。
再有，在如图6所示阻热件572的间隙574中，蒸汽的导热性会影响热传导(当所说的间隙为0.1mm时，相应的热传导系数约为100kcal/m2h℃)，因此，与不设置有阻热件的情况(在返回的蒸汽流速为80m/s时)相比，可以极大地减少传热量。所以，在叶轮连接部分内不会产生非常大的热量变化，并且，很少会出现热应力。短轴的返回开孔565的环境也与上述连接部分的环境相似，但是，这部分上施加有较小的离心力，因此，形成任何适当的形状都能解决可能出现的问题。
分隔件531的外缘暴露于高温返回蒸汽的最恶劣环境，因而其温度较高。但是，由于流动线581所示的回旋空间的密封空气会冷却所说的外缘壁面，并且，从分流开孔536中抽出的空气会对上述外缘的一部分侧面进行冷却，所以，温度不会超过叶轮材料的允许温度。另外，就强度而言，由于通过支承转动叶片而施加的力会使施加给上述外缘离心力较小并且该外缘两侧的导热圆周基本上是对称的，因此，所产生的热应力相对较小。
另一方面，在压缩机转子的外缘中，压缩机从所述迷宫式密封中漏泄出来的空气会流至转盘521侧面的回旋空间585，如流动线582所示。所以，除了加热压缩机转子以外，还会加热定距件。但是，通过使用于转动叶片的蒸汽沿箭头583流经压缩机转子内的冷却通道557，因此，可以阻止温度上升。另外，所说的蒸汽会被加热且供给转动叶片的蒸汽温度会上升，但是，由于蒸汽的热含量要比热负荷大，所以，会将温升保持在10℃的范围内，因而
温升不会成为大问题。
图7显示了本发明的又一个实施例。在该实施例中，涡轮叶轮的结构与前述实施例相同，但压缩机转子与定距件冷却通道却是不同的。也就是说，压缩机内部形成有一冷却通道，该通道包括沿径向向外方向的循环流动通路566，并且，该冷却通道两端的入口与出口与定距件567的孔腔568相通。
从涡轮叶轮的中心开孔526流进上述孔腔的蒸汽在循环速度分量上是很小的，所以，中心部分的压力与孔腔568内部外缘侧的压力彼此大致相等。另一方面，在压缩机转子的冷却通道内，由于循环通道566的抽吸操作会形成朝向外侧的气流，从而该气流会在所述孔腔一侧向外流动，所以，可形成如流动线584所示的重复循环气体。
由于上述重复循环的蒸汽总是被孔腔内的供给蒸汽所替换，所以，可以用上述重复循环的蒸汽来冷却压缩机转子，并且，可以用孔腔内的蒸汽冷却定距件567。在这种情况下，由于蒸汽流速与前述方法相比要小，所以冷却能力要小，但是，由于不必在定距件内形成返回开孔，所以，可以简化结构。还可以减小蒸汽通道内的压力损失。
图8显示了短轴部分中返回系统的另一个实施例。在这种情况下，在不设置位于短轴590内的返回开孔的情况下，进行了冷却之后的蒸汽可经由返回管590返回。利用这种结构也可以获得同样的效果。
在上述实施例中，说明了这样类型的燃气轮机，其中，可以冷却涡轮转动叶片和压缩机转子，但是，在某些类型的燃气轮机
中，也可以用中间级别的压缩空气来冷却压缩机转子。在这种情况下，为了防止空气混入蒸汽，在定距件内设置一隔板。此外，也可以封住第一级转盘的中心部分以便在连接部分内形成一供给开孔并经由该供给开孔提供用于第一级转动叶片的蒸汽。总之，能够获得冷却涡轮叶轮的基本上相同的效果。
此外，以所有构成涡轮叶轮的轮盘上均穿钻有中心开孔的方式进行了上述说明，但是，即使是在第一级轮盘不带有这种中心开孔的情况下，也可以利用位于第一级轮盘与第二级轮盘之间用作第一级转动叶片的供给通道的凹腔来形成具有蒸汽返回功能的蒸汽返回系统。
如上所述，在所说的燃气轮机中，通过解决了高温蒸汽返回时所产生的各种问题，可以使对转动叶片进行了冷却之后的蒸汽返回，此外，还可以冷却压缩机转子，从而，工作温度能进一步上升至一定的高温。所以，可以获得能提高效率的蒸汽冷却式燃气轮机。而且，通过将叶轮的温度限制于一定的低温，可以确保该叶轮有作为高速旋转体的可靠性，可以减少涡轮从启动到额定操作的时间，并且，还可以减小除额定操作时间以外的时间内的热应力。此外，通过使用通常的叶轮材料还能降低成本。
Claims (18)
1.一种燃气轮机，包括：一压缩机，一燃烧室，一涡轮和一冷却系统，所说的冷却系统可用水蒸汽来冷却转动叶片，其特征在于，上述冷却系统包括：一供给系统，它用于将水蒸汽提供给转动叶片；一返回系统，它用于使水蒸汽从转动叶片返回；返回系统的返回通道形成在供给系统的供给通道的内侧。
2.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，上述供给系统包括：一供给口，它形成在燃气轮机的叶轮轴向端上以便提供水蒸汽；以及，所述返回系统包括一返回口，它形成在燃气轮机的叶轮轴向端上以便使水蒸汽从转动叶片返回，上述返回口位于比供给口更靠近叶轮轴线的位置处。
3.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述供给通道设置在一凹腔及一连接部分内，所说的凹腔形成在燃气轮机叶轮的最后一级轮盘与一短轴之间，而所说的连接部分则将一轮盘与相邻的轮盘连接在一起。
4.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，上述冷却系统包括：所述供给通路，它形成在一连接部分内，该连接部分将燃气轮机的叶轮的一个轮盘与相邻的轮盘连接起来；以及，一凹腔，它形成在第一与第二级轮盘之间以便使供给第一级转动叶片与第二级转动叶片的水蒸汽返回。
5.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，压缩机转子的结构使其可由水蒸汽冷却；将水蒸汽经由形成在一定距件内的水蒸汽通道提供给前述压缩机的转子，而所说的定距件则将一涡轮的叶轮与压缩机的转子连接起来，并且使水蒸汽经由形成在比上述定距件更靠近轴线位置处的水蒸汽通道返回。
6.一种如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，一凹腔的内侧形成有所述的返回通道，该通道用于使已对转动叶片进行了冷却的水蒸汽返回，所说的返回通道贯穿一分隔件部分，该分隔件部分位于燃气轮机叶轮的轮盘之间。
7.如权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，所说的分隔件部分带有一突出部分以便将要返回的水蒸汽引导进前述水蒸汽通道。
8.如权利要求7所述的燃气轮机，其特征在于，所述供给通道形成在轮盘连接部分内以便将水蒸汽提供给转动叶片，并且，可以用上述供给通道内的一部分水蒸汽来冷却轮盘的侧表面。
9.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，用水蒸汽来冷却三级或四级转动叶片，燃气的温度为1400℃或者更高并且输出功率为400MW或更大，并且，供给转动叶片的水蒸汽温度为250℃或更低，并且，要从转动叶片返回的水蒸汽为450℃或更低。
10.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所说的供给通道由设置在叶轮轴线处的开孔以及位于构成所述叶轮的两部件之间的凹腔部分构成，并且，所说的返回通道由一轴向形成在一凹腔内的开孔构成，而所说的凹腔部分则位于构成了前述叶轮的两部件之间。
11.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所说的供给通道由设置在转盘内的开孔以及位于构成所述叶轮的两部件之间的凹腔部分构成，并且，所说的返回通道由一返回开孔构成，上述返回开孔则形成在一转盘连接部分内或者形成在该转盘连接部分及一短轴内。
12.如权利要求10所述的燃气轮机，其特征在于，所述返回通道的壁面上设置有一阻热件。
13.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机直接与一压缩机相连；并且，
上述压缩机转子的内部形成有一冷却通道；
所述用于将水蒸汽提供给涡轮转动叶片的供给通道由设置在压缩机转子轴线处的开孔、所述形成在压缩机转子内部的冷却通道以及一形成在定距件内的孔腔部分构成，所说的定距件则将前述压缩机转子与一涡轮叶轮连接起来；以及
所述返回通道由设置在一转盘连接部分或该转盘连接部分及一短轴内的返回开孔构成。
14.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机直接与所述压缩机相连；
上述压缩机转子的内部形成有一冷却通道，该通道包括一径向向外的循环流动通道；
前述冷却通道的入口和出口均通向一定距件内的孔腔，所说的定距件则将压缩机转子与一涡轮叶轮连接起来，水蒸汽可经由上述孔腔提供给上述位于压缩机转子内的冷却通道并从该冷却通道中返回。
15.一种燃气轮机转动叶片的冷却装置，它能用水蒸汽来冷却设置在叶轮外缘部分上的转动叶片，其特征在于，所述叶轮的内部设置有一用于将水蒸汽提供给转动叶片的供给通道以及一用于使水蒸汽从转动叶片返回的返回通道，所说的供给通道由设置在叶轮轴线处的开孔以及位于两部件之间的凹腔部分构成，并且，所说的返回通道由一轴向形成在一凹腔部分内的开孔构成，而所说的凹腔部分则位于构成了前述叶轮的两个部件之间。
16.如权利要求15所述的燃气轮机转动叶片的冷却装置，所说的供给通道的开孔是设置在轮盘内的中心开孔以及位于两部件之间的所述凹腔部分，并且，所说的返回通道的开孔是一返回开孔构成，上述返回开孔则形成在一转盘连接部分内或者形成在该转盘连接部分及一短轴内。
17.一种燃气轮机转动叶片的冷却方法，这种方法可用水蒸汽来冷却设置在叶轮外缘部分上的转动叶片，其特征在于，经由一流动通道将水蒸汽供给转动叶片或者使水蒸汽从转动叶片返回，从一叶轮的轴线一侧开始供给水蒸汽，并且，在供给水蒸汽外侧的位置使水蒸汽返回。
18.如权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，上述冷却系统包括：一供给系统，它用于将水蒸汽提供给转动叶片；以及，一返回系统，它用于使水蒸汽从转动叶片返回；返回系统的返回通道形成在供给系统的供给通道的径向不同位置处。
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