CN201723314U - 一种带有外部水冷装置的燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
一种带有外部水冷装置的燃气轮机，所述燃气轮机中，在主燃烧室(16)后部外侧的外涵机匣(11)外部设置有外部水冷装置(41)。本实用新型创造性地利用退役的涡扇发动机作为结构基础进行改制燃气轮机，其技术效果明显好于以往。改制方案可操作性强、成本低、技术效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机结构设计技术，特别提供了一种带有外部水冷装置的燃气轮机。
背景技术
现有技术中，燃气轮机的燃气轮机设计要求高，制造难度大，其制作成本也一直居高不下。
人们期望获得一种成本较低、技术效果较好的新的燃气轮机设计方案。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种创造性地利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机设计方案。
本实用新型一种带有外部水冷装置的燃气轮机，其特征在于：所述燃气轮机中，在主燃烧室16后部外侧的外涵机匣11外部设置有外部水冷装置41。
所述带有外部水冷装置的燃气轮机中，设置有涡轮冷却集气腔6，涡轮冷却集气腔6内设置有将其分为前后两部分的集气腔隔板601；所述外部水冷装置41分别连接着涡轮冷却集气腔6的前、后腔(图4中，数字标记为6的左侧腔室为前腔，右侧腔室为后腔)。
本实用新型所述燃气轮机中，外部水冷装置41具体结构是：外部水冷装置41为封闭的箱体结构，其内设置有换热管42；所述换热管42具体为热传导性能良好的材质制造，用于在管内燃气和管外冷却水之间进行热交换以便冷却燃气；
所述换热管42和涡轮冷却集气腔6的前、后腔之间分别通过燃气导管43连接。燃气导管43具体为金属波纹管。
所述外部水冷装置41中，换热管42具体为刚性的长度较长且流阻较小的圆滑弯管。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，所述燃气轮机的涡轮冷却系统由原来单纯的空冷改为增加外部水冷装置41进行冷却。预冷的高压气体从涡轮冷却集气腔6的前腔流出，通过软管连接到涡轮后部的外涵机匣11上的涡轮冷却气进出口7引至机组外部，经过外部水冷装置41进行水冷处理之后，回到涡轮冷却集气腔6。经冷却后的气体用于对涡轮进行气冷。
为了更好地发挥本实用新型的技术效果，相应的本实用新型还可以设置其他结构：
所述燃气轮机的低压压气机1的转子中，I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101具体为切顶设计，以便减少发动机外涵道3排气量；
切顶后的I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101与进口导流叶片2的进口直径都为730～780mm，同时低压压气机机匣102外径由机组前部向后部具体为收敛型锥度设计，其与旋转轴线的夹角为2～6°。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在低压压气机转子的I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101为切顶设计的基础上，在连通外涵道3腔室的中介机匣导流环401处设置外涵道隔板402，以便将外涵道3分隔成两部分，两部分的横截面积之比为：15∶85～25∶75；气体通过其中横截面面积较小的那一部分进入外涵道3，亦即外涵道3进口有效截面积变为原来的15～25％；
将外涵道3的空气通过导管引入到涡轮后部内涵腔5中进行掺混以便降低涡轮后部排出到动力涡轮中的燃气温度，同时增加了参与对动力涡轮作功的气体流量，增大环境压力，使得动力涡轮的功率发挥更大。
上述的传递燃气的导管具体为金属波纹管。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，低压涡轮导向器9改为放大出口面积设计，以便降低气流速度，使得低压涡轮转速降低；带同低压涡轮、低压压气机1组成的轴系整体转速符合机组的匹配要求。
也就使得与低压涡轮同轴的低压压气机转速相应减低。因为低压压气机转子叶片改为径向尺寸相对较小的切顶设计，所以这种改动可能使得低压压气机转子叶片在超音速气流条件下转速升高，为安全起见；采用此辅助设计以便控制转速防止超速造成不良后果。
所述燃气轮机将原有的煤油喷嘴改为燃料气喷嘴15；燃气总管设置在机组外部，机组中具体设置有28个支管进入燃烧室16，每个支管在燃烧室的进口端都设置有一个燃料气喷嘴15。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在涡轮支撑隔板之间还设置有固定在外涵机匣且穿过涡轮支承外环上的涡轮后温度传感器17，其具体为测温热电偶，用于检测低压涡轮后部内涵腔5的温度场是否均匀，以便在温度场不均匀时及时进行故障处理。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，机组的主支承具体为设置在中介机匣4上的中介机匣安装节403，其为沿圆周布置处于同一水平面上的对应两处，具体采用销孔连接定位；
机组的辅助支承设置在涡轮后部的外涵机匣11后安装边的下部，具体为辅助支承安装板10，其具体结构为能够允许机组后部轴向变形或径向变形的板型件。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在涡轮后部的内涵机匣12和外涵机匣11之间还设置有沿圆周布置的8个球头铰连接结构的内外涵机匣支杆13，以便在内涵机匣12受热膨胀，内涵机匣12和外涵机匣11之间距离变小时也能保证内二者的同心关系，以保证工作效果。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，头部的进口导流叶片2为出口角度固定不变的固定结构设计；
外涵道后部的内涵机匣12和外涵机匣11之间设置有用于封堵外涵道后部的外涵道堵盖19，其具体为不锈钢材质且壁厚为2～4mm的薄壁件，可以承受一定程度的弹性变形(允许作轴向变形或者径向变形的同时保证内涵机匣和外涵后机匣二者之间的同轴关系)；同时，在外涵道后部外侧设置有专门的外涵控制排气出口79，排气口外连接有专门的放气活门(相当于阀体)以控制排气的开度大小；
上述设计的目的是使得发动机的卸荷腔保留一定量的卸荷腔排气的环境压力，不能过低；以便保持内外压差不至于过大，排气速度不致于过大；以便于防止启动低压压气机1和高压压气机14时发生喘振；
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，低压涡轮导向器9出口具体为放大尺寸设计，出口截面积现为850～950mm2。
本实用新型创造性地利用退役的涡扇发动机作为结构基础进行改制燃气轮机，其技术效果明显好于以往。改制方案可操作性强、成本低、技术效果好。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为改制前的涡扇发动机局部结构示意图；
图2为改制后的燃气轮机局部结构示意图；
图3为改制后的燃气轮机整体外部结构示意图；
图4为改制后的燃气轮机结构示意图；
图5为外部水冷装置41相关结构原理示意图。
具体实施方式
各附图标记含义如下：
低压压气机1、低压压气机工作叶片101、低压压气机机匣102、进口导流叶片2、外涵道3、中介机匣4、中介机匣导流环401、外涵道隔板402、中介机匣安装节403、涡轮后部内涵腔5、涡轮冷却集气腔6、集气腔隔板601、涡轮冷却气进出口7、低压涡轮导向器9、辅助支承安装板10、外涵机匣11、内涵机匣12、内外涵机匣支杆13、高压压气机14、高压压气机外涵机匣1401、燃料气喷嘴15、燃料气供气总管1501、燃料气供气支管1503、主燃烧室16、涡轮后温度传感器17、内外涵涵道气体掺混口18、外涵道堵盖19、燃气输出波纹管20、涡轮支撑支板21、外涵控制排气出口79、进气机匣31、整流叶片71。
实施例1
一种利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的带有外部水冷装置的燃气轮机，所述燃气轮机中，在主燃烧室16后部外侧的外涵机匣11外部设置有外部水冷装置41。
所述带有外部水冷装置的燃气轮机中，设置有涡轮冷却集气腔6，涡轮冷却集气腔6内设置有将其分为前后两部分的集气腔隔板601；所述外部水冷装置41分别连接着涡轮冷却集气腔6的前、后腔(图4中，数字标记为6的左侧腔室为前腔，右侧腔室为后腔)。
本实施例所述燃气轮机中，外部水冷装置41具体结构是：外部水冷装置41为封闭的箱体结构，其内设置有换热管42；所述换热管42具体为热传导性能良好的材质制造，用于在管内燃气和管外冷却水之间进行热交换以便冷却燃气；
所述换热管42和涡轮冷却集气腔6的前、后腔之间分别通过燃气导管43连接。燃气导管43具体为金属波纹管。
所述外部水冷装置41中，换热管42具体为刚性的长度较长且流阻较小的圆滑弯管。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，所述燃气轮机的涡轮冷却系统由原来单纯的空冷改为增加外部水冷装置41进行冷却。预冷的高压气体从涡轮冷却集气腔6的前腔流出，通过软管连接到涡轮后部的外涵机匣11上的涡轮冷却气进出口7引至机组外部，经过外部水冷装置41进行水冷处理之后，回到涡轮冷却集气腔6。经冷却后的气体用于对涡轮进行气冷。
本实施例还设置下述的其他结构：
所述燃气轮机的低压压气机1的转子中，I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101具体为切顶设计，以便减少发动机外涵道3排气量；
切顶后的I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101与进口导流叶片2的进口直径都为730～780mm，同时低压压气机机匣102外径由机组前部向后部具体为收敛型锥度设计，其与旋转轴线的夹角为2～6°。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在低压压气机转子的I、II、III、IV级的低压压气机工作叶片101为切顶设计的基础上，在连通外涵道3腔室的中介机匣导流环401处设置外涵道隔板402，以便将外涵道3分隔成两部分，两部分的横截面积之比为：15∶85～25∶75；气体通过其中横截面面积较小的那一部分进入外涵道3，亦即外涵道3进口有效截面积变为原来的15～25％；
将外涵道3的空气通过导管引入到涡轮后部内涵腔5中进行掺混以便降低涡轮后部排出到动力涡轮中的燃气温度，同时增加了参与对动力涡轮作功的气体流量，增大环境压力，使得动力涡轮的功率发挥更大。
上述的传递燃气的导管具体为金属波纹管。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，低压涡轮导向器9改为放大出口面积设计，以便降低气流速度，使得低压涡轮转速降低；带同低压涡轮、低压压气机1组成的轴系整体转速符合机组的匹配要求。
也就使得与低压涡轮同轴的低压压气机转速相应减低。因为低压压气机转子叶片改为径向尺寸相对较小的切顶设计，所以这种改动可能使得低压压气机转子叶片在超音速气流条件下转速升高，为安全起见；采用此辅助设计以便控制转速防止超速造成不良后果。
所述燃气轮机将原有的煤油喷嘴改为燃料气喷嘴15；燃气总管设置在机组外部，机组中具体设置有28个支管进入燃烧室16，每个支管在燃烧室的进口端都设置有一个燃料气喷嘴15。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在涡轮支撑隔板之间还设置有固定在外涵机匣且穿过涡轮支承外环上的涡轮后温度传感器17，其具体为测温热电偶，用于检测低压涡轮后部内涵腔5的温度场是否均匀，以便在温度场不均匀时及时进行故障处理。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，机组的主支承具体为设置在中介机匣4上的中介机匣安装节403，其为沿圆周布置处于同一水平面上的对应两处，具体采用销孔连接定位；
机组的辅助支承设置在涡轮后部的外涵机匣11后安装边的下部，具体为辅助支承安装板10，其具体结构为能够允许机组后部轴向变形或径向变形的板型件。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，在涡轮后部的内涵机匣12和外涵机匣11之间还设置有沿圆周布置的8个球头铰连接结构的内外涵机匣支杆13，以便在内涵机匣12受热膨胀，内涵机匣12和外涵机匣11之间距离变小时也能保证内二者的同心关系，以保证工作效果。
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，头部的进口导流叶片2为出口角度固定不变的固定结构设计；
外涵道后部的内涵机匣12和外涵机匣11之间设置有用于封堵外涵道后部的外涵道堵盖19，其具体为不锈钢材质且壁厚为2～4mm的薄壁件，可以承受一定程度的弹性变形(允许作轴向变形或者径向变形的同时保证内涵机匣和外涵后机匣二者之间的同轴关系)；同时，在外涵道后部外侧设置有专门的外涵控制排气出口79，排气口外连接有专门的放气活门(相当于阀体)以控制排气的开度大小；
上述设计的目的是使得发动机的卸荷腔保留一定量的卸荷腔排气的环境压力，不能过低；以便保持内外压差不至于过大，排气速度不致于过大；以便于防止启动低压压气机1和高压压气机14时发生喘振；
所述利用退役涡扇发动机通过低压切顶改制的燃气轮机中，低压涡轮导向器9出口具体为放大尺寸设计，出口截面积现为850～950mm2。
本实施例创造性地利用退役的涡扇发动机作为结构基础进行改制燃气轮机，其技术效果明显好于以往。改制方案可操作性强、成本低、技术效果好。
实施例2
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于：所述燃气轮机中，所述燃气导管43具体为有弯曲接头的多段金属直管。
Claims (4)
1.一种带有外部水冷装置的燃气轮机，其特征在于：所述燃气轮机中，在主燃烧室(16)后部外侧的外涵机匣(11)外部设置有外部水冷装置(41)。
2.按照权利要求1所述带有外部水冷装置的燃气轮机，其特征在于：所述带有外部水冷装置的燃气轮机中，设置有涡轮冷却集气腔(6)，涡轮冷却集气腔(6)内设置有将其分为前后两部分的集气腔隔板(601)；所述外部水冷装置(41)分别连接着涡轮冷却集气腔(6)的前、后腔。
3.按照权利要求2所述带有外部水冷装置的燃气轮机，其特征在于：
所述燃气轮机中的外部水冷装置(41)具体结构是：外部水冷装置(41)为封闭的箱体结构，其内设置有换热管(42)；
所述换热管(42)和涡轮冷却集气腔(6)的前、后腔之间分别通过燃气导管(43)连接。
4.按照权利要求3所述带有外部水冷装置的燃气轮机，其特征在于：
所述外部水冷装置(41)中，换热管(42)具体为刚性的长度较长且流阻较小的圆滑弯管。
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| CN2010201791017U CN201723314U (zh) | 2010-05-05 | 2010-05-05 | 一种带有外部水冷装置的燃气轮机 |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN105484871A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-13 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机 |
| CN112780411A (zh) * | 2019-11-06 | 2021-05-11 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 燃气轮机水汽混合动力系统、水汽发生组件、航空器及动力提供方法 |
| CN113123877A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-16 | 北京航空航天大学 | 一种基于cca技术的发动机核心机试验件冷却系统 |
| CN113898472A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-07 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 压气机改型方法及压气机 |
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- 2010-05-05 CN CN2010201791017U patent/CN201723314U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
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| CN105484871A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-04-13 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机 |
| CN105484871B (zh) * | 2015-11-23 | 2017-05-24 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种利用退役涡扇发动机改制车载燃气轮机 |
| CN112780411A (zh) * | 2019-11-06 | 2021-05-11 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 燃气轮机水汽混合动力系统、水汽发生组件、航空器及动力提供方法 |
| CN113123877A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-16 | 北京航空航天大学 | 一种基于cca技术的发动机核心机试验件冷却系统 |
| CN113898472A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-01-07 | 上海电气燃气轮机有限公司 | 压气机改型方法及压气机 |
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