CN113606192A - 一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构 - Google Patents

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王�琦
张舟
洪青松
金鹏
王廷
万新超
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Abstract

本发明提供一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，首先自循环式处理机匣由外环和内环组成，它们之间通过螺钉连接；外环和内环之间的间隙构成了处理机匣的引气流道。其次为增加内外环之间的连接强度，内环外侧焊有凸台。再次自循环式处理机匣的三个重要结构参数(引气流道轴向长度、进气流道宽度和排气流道宽度)由船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣设计方法确定。最后自循环式处理机匣采用上下分半结构，目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。同时，该结构不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。

Description

一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构
技术领域
本发明涉及一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，属于压气机气动设计与计算分析的技术领域。
背景技术
压气机作为船舶燃气轮机最为重要的三大核心部件之一，其技术性能和可靠性直接影响着船舶燃气轮机的安全性、技术指标与经济性指标的实现。为了适应船舶航行过程中的要求，船舶燃气轮机要在保证设计点性能的同时，特别强调低工况下的宽裕度高效运行。这种大范围变工况下的运行特点，使燃气轮机在作为船舶动力系统推进或发电使用时的低工况稳定性问题十分突出，并往往成为机组性能的限制瓶颈，这就对船舶燃气轮机压气机在非设计工况下的性能与稳定性提出了更高的要求。因此，为了使船舶燃气轮机具有更宽的稳定工作范围与更优秀的变工况性能，往往需要采用各种防喘扩稳技术，提高其压气机在低工况下的喘振裕度指标。
在各种压气机防喘扩稳技术中，处理机匣技术是提高压气机非设计工况喘振裕度常用的技术手段。自从上世纪六十年代发现机匣处理的扩稳效果以来，经过四十多年的研究，发现了多种有效的机匣处理结构，其中自循环式处理机匣作为一种新型的处理机匣结构形式，结合喷气与引气的方式来延迟压气机的失速，具有良好的扩稳效果。随着船舶燃气轮机对压气机低工况喘振裕度指标要求的不断提升，如何快速、有效地设计出满足工程需求的自循环式处理机匣结构成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决船舶燃气轮机压气机在保证设计点性能的同时，提升低工况稳定性的问题，进而提供了一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构。
本发明的目的是这样实现的：包括外环、内环、螺钉、锁紧垫片，外环和内环通过螺钉和锁紧垫片连接；外环和内环之间的间隙构成了处理机匣的引气流道，引气流道包括相互连接的进气圆弧段、过渡直线段和排气圆弧段。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.内环外侧焊有凸台。
2.引气流道由引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度和进排气角度决定，且选取由船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣设计方法确定；引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度这三个参数通过改变引气流道中的气体回流量，影响整体的扩稳效果；引气流道的进排气角度影响主流道的气体进入引气流道时的损失。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明有效地解决了上述问题，提出了一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，达到增加压气机非设计工况喘振裕度的目的。
本发明的自循环式处理机匣结合喷气与引气的方式来延迟压气机的失速，充分利用压气机叶片通道下游的高压气体提供喷气量，在收缩形的通道内提高气体喷出的速度，加速动叶入口速度，减小进气攻角，从而达到推迟失速的作用。
附图说明
图1是本发明的船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构示意图。
图2是本发明的自循环式处理机匣重要结构参数示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参照图1，一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，包括外环1、内环2、螺钉3、锁紧垫片4、凸台5、自锁螺母6、紧配螺栓7和螺栓8。外环1和内环2通过螺钉3和锁紧垫片4连接，其中为了增加内外环之间的连接强度，内环外侧焊有凸台5。上下半机匣通过自锁螺母6、紧配螺栓7和螺栓8固定；通过螺栓8定位、紧配螺栓7紧配。外环和内环之间的间隙构成了处理机匣的引气流道。为增加内外环之间的连接强度，内环外侧焊有凸台。为了便于在压气机试验台架上实现快速换装，自循环式处理机匣采用上下分半结构，也即目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。
参照图2，引气流道分为进气圆弧段、过渡直线段和排气圆弧段三个部分。其中引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度和进排气角度为本发明的四个重要结构参数。引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度这三个参数通过改变引气流道中的气体回流量，从而影响整体的扩稳效果。引气流道的进、排气角度影响主流道的气体进入引气流道时的损失，合理的进排气角度能够有效地降低峰值效率的减少量。这四个结构参数的具体选取由船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣设计方法确定。
本发明未详细阐述的技术内容属于本领域技术人员的公知技术。
本发明提出的一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。
综上，本发明提供了一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，其目的是为了船舶燃气轮机压气机使用时的低工况稳定性问题。首先自循环式处理机匣由外环和内环组成，它们之间通过螺钉连接；外环和内环之间的间隙构成了处理机匣的引气流道。其次为增加内外环之间的连接强度，内环外侧焊有凸台。再次自循环式处理机匣的三个重要结构参数(引气流道轴向长度、进气流道宽度和排气流道宽度)由船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣设计方法确定。最后自循环式处理机匣采用上下分半结构，目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。同时，该结构不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。

Claims (3)

1.一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，其特征在于：包括外环、内环、螺钉、锁紧垫片，外环和内环通过螺钉和锁紧垫片连接；外环和内环之间的间隙构成了处理机匣的引气流道，引气流道包括相互连接的进气圆弧段、过渡直线段和排气圆弧段。
2.根据权利要求1所述的一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，其特征在于：内环外侧焊有凸台。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣结构，其特征在于：引气流道由引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度和进排气角度决定，且选取由船舶燃气轮机压气机自循环式处理机匣设计方法确定；引气流道轴向长度、进气流道宽度、排气流道宽度这三个参数通过改变引气流道中的气体回流量，影响整体的扩稳效果；引气流道的进排气角度影响主流道的气体进入引气流道时的损失。
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