CN207795413U - 燃气轮机的引气组件及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气轮机的引气组件及燃气轮机，其中，燃气轮机的引气组件包括：第一集气腔，其设于压气机的外周；第二集气腔，其设于涡轮机匣的外周；主引气管，其第一端与所述第一集气腔的第一部位连通，其第二端与所述第二集气腔连通；和，副引气管，其第一端与所述第一集气腔的第二部位连通，其第二端与所述主引气管连通；其中，所述第一集气腔的第二部位内的气体压力大于所述第一集气腔的第一部位内的气体压力。本实用新型通过在与压气机连通的第一集气腔的第一部位和第二部位引气，且第一集气腔的第二部位内的气体压力大于第一集气腔的第一部位内的气体压力，能够提供更大的引气压力或引气量，以保证大状态的涡轮冷却封严效果。

Description

燃气轮机的引气组件及燃气轮机

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机领域，尤其涉及一种燃气轮机的引气组件及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机的空气系统冷却流路一般为通过从压气机引气，对涡轮位置进行冷却封严，提供合适的压力温度流量气体供叶片冷却。

为保证在所有工况下均满足涡轮冷却封严要求，需从压气机合适位置进行引气，确保最大状态(高温起飞等)从压气机引气压力满足封严冷却压力要求。引气管一般为从压气机周向均布，至涡轮机匣位置均布。

为了保证所有工况涡轮封严冷却均满足要求，在大状态(高温起飞等)时，需要提供较大的引气压力或引气量来满足要求；而对于巡航等其他状态时，如果引气压力或引气量超出所需最低要求，对发动机经济性存在影响。

实用新型内容

本实用新型的目的之一为提出一种能够满足大状态引气量的燃气轮机的引气组件及燃气轮机。

本实用新型提供了一种燃气轮机的引气组件，其包括：第一集气腔，其设于压气机的外周；第二集气腔，其设于涡轮机匣的外周；主引气管，其第一端与所述第一集气腔的第一部位连通，其第二端与所述第二集气腔连通；和，副引气管，其第一端与所述第一集气腔的第二部位连通，其第二端与所述主引气管连通；其中，所述第一集气腔的第二部位内的气体压力大于所述第一集气腔的第一部位内的气体压力。

可选地，所述副引气管设有用于控制其内气流通断的阀门。

可选地，所述副引气管的第二端设有收缩式喷嘴。

可选地，所述副引气管的第二端插入所述主引气管内。

可选地，所述副引气管的第二端的出口段位于所述主引气管的中轴线位置，且向所述主引气管的气流下游延伸。

可选地，所述副引气管的第二端沿所述主引气管的壁面倾斜插入所述主引气管内。

可选地，所述副引气管的管径小于所述主引气管的管径。

可选地，所述第一集气腔和所述第二集气腔的至少之一设有压力传感器。

可选地，所述第一集气腔的第二部位相对于所述第一集气腔的第一部位靠近所述涡轮机匣。

本实用新型提供了一种燃气轮机，其包括压气机、涡轮机匣和上述的燃气轮机的引气组件。

基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，通过在与压气机连通的第一集气腔的第一部位和第二部位引气，且第一集气腔的第二部位内的气体压力大于第一集气腔的第一部位内的气体压力，能够提供更大的引气压力或引气量，以保证大状态的涡轮冷却封严效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出本实用新型一个或多个实施例的燃气轮机的引气组件的示意图；

图2示出本实用新型一个或多个实施例的副引气管的示意图。

附图中标号：

1-第一集气腔；2-第二集气腔；3-主引气管；4-副引气管；41-收缩式喷嘴；5-阀门；6-压气机；7-涡轮机匣；8-涡轮叶片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

图1示出本实用新型一个或多个实施例的燃气轮机的引气组件，其包括第一集气腔1、第二集气腔2、主引气管3和副引气管4。

其中，第一集气腔1设于压气机6的外周，第一集气腔1与压气机6流体连通，第一集气腔1内的气流来源于压气机6。

第二集气腔2设于涡轮机匣7的外周，第二集气腔2与涡轮机匣7流体连通，第二集气腔2内的气流来源于第一集气腔1。

主引气管3的第一端与第一集气腔1的第一部位连通，主引气管3的第二端与第二集气腔2连通。

副引气管4的第一端与第一集气腔1的第二部位连通，副引气管4的第二端与主引气管3连通。

在一些实施例中，第一集气腔1的第二部位内的气体压力大于第一集气腔1的第一部位内的气体压力。

通过在第一集气腔1的第一部位和第二部位引气，且第一集气腔1的第二部位内的气体压力大于第一集气腔1的第一部位内的气体压力，利于提供更大的引气压力或引气量来保证大状态的涡轮冷却封严效果。

在整个飞行循环中，发动机大部分时间处于巡航状态，如果仍然通过在第一集气腔1的第一部位和第二部位引气，会导致在常用状态(如巡航状态)的引气量偏大，导致发动机经济性能的浪费。

为了保证所有工况涡轮封严冷却均满足要求，且达到提高发动机经济性的目的，副引气管4设有用于控制其内气流通断的阀门5。

当正常引气条件下满足涡轮冷却封严要求时，阀门5关闭，可以使巡航等状态时减少引气量，只通过主引气管3引气，实现冷却封严效果，提高发动机经济性。

当大状态时，打开阀门5，通过副引气管4将高压气体引至主引气管3内，在高压气体的引射作用下，主引气管3可从压气机6引出更多的气体及速度头，达到满足封严冷却的目的。

在实际设置时，可以根据常用状态(例如：巡航状态)为基础，在满足巡航等常用状态的涡轮冷却封严所需压力条件下，确定引气位置及主引气管3的直径等参数，使发动机处于最佳工作状态。在大状态(高温起飞等)时，在压气机6靠后位置(靠近涡轮机匣7的位置)再引出一股小流量的高压气，通过副引气管4连接至主引气管3的内部。副引气管4通过阀门5控制通断。

通过主引气管3、副引气管4和阀门5的配合，在大状态下，增加引气量，满足涡轮的封严冷却要求；且在满足大状态下封严冷却要求的同时，能有效减少在常用状态(巡航等小状态)下的引气量，提高发动机的经济性。

如图2所示，在一些实施例中，副引气管4的第二端设有收缩式喷嘴41。通过收缩式喷嘴41，气流在流出副引气管4时，得到加速，提高引射(由于高速气流的粘性作用带动周围低速气流一起流动，以及高速流体周边压力的变化对周围流体的引流作用)效果。副引气管4的出口位置的马赫数将达到1，其面积受高压引气流量需求决定。

在一些实施例中，副引气管4的第二端插入主引气管3内。

在一些实施例中，副引气管4的第二端的出口段位于主引气管3的中轴线位置，且向主引气管3内的气流下游延伸。

在一些实施例中，副引气管4的第二端的出口段的中轴线与主引气管3的中轴线重合，以提高引射效率。

在一些实施例中，副引气管4的第二端沿主引气管3的壁面倾斜插入主引气管3内。

可选地，副引气管4的中轴线与主引气管3的中轴线的夹角不大于30°，以方便管路的安装与焊接。

在一些实施例中，副引气管4的管径小于主引气管3的管径。

副引气管4从更高压位置引一小股气流至主引气管3中。副引气管4的管径相对主引气管3的管径小很多，仅提供少量的高压气体即可满足引射的要求。

在一些实施例中，第一集气腔1的第二部位相对于第一集气腔1的第一部位靠近涡轮机匣7。

在一些实施例中，第一集气腔1和第二集气腔2的至少之一设有压力传感器。

可选地，在第一集气腔1及第二集气腔2中分别布置压力传感器，用于监测两个腔内的压力。

在一些实施例中，沿燃气轮机的周向可以设置至少两根主引气管3，与每一主引气管3连通的副引起管4可以设置至少两根。

一个或多个实施例的燃气轮机的引气组件的工作运行原理为：

通过与压气机6连通的第一集气腔1引气，对涡轮机匣7及涡轮叶片8进行冷却。

在高温起飞等大状态时，打开副引气管4上的阀门5，一股少量的高压气体进入主引气管3中，高压气体压力较主引气管3中的压力高很多，在流出副引气管4后，在主引气管3内膨胀加速，副引气管4出来的高速气流带动主引气管3内的低速气流加速，增加主引气管3内的气流速度，从而提高主引气管3从第一集气腔1的引气量，增加在大状态时涡轮机匣7及涡轮叶片8的冷却气。

在长时间处于巡航等状态(一般工作条件)时，涡轮温度相对起飞状态低很多，所需冷却气也相对较少。此时，副引气管4上的阀门5关闭，冷却气从第一集气腔1经主引气管3引至第二集气腔2。

经评估，当主引气管3按巡航状态进行设计，在满足高温起飞状态引气量要求时，由于副引气管4的引射，主引气管3的管内马赫数增加0.05，在管路设计时适当考虑一定裕度，以满足高温起飞气流流通要求。

一个或多个实施例中的燃气轮机，其包括压气机6、涡轮机匣7和上述的燃气轮机的引气组件。

在一些实施例中，燃气轮机包括涡轮叶片8，第二集气腔2的部分气流引至涡轮机匣7，用于冷却涡轮机匣7；第二集气腔2的部分气流引至涡轮叶片8，用于冷却涡轮叶片8。

在一些实施例中，从压气机6某一级外周的第一集气腔1引气。第一集气腔1设置第一引气管安装座，第一引气管安装座用于安装主引气管3。经主引气管3将气流引至涡轮机匣7外周的第二集气腔2。第二集气腔2设置第二引气管安装座，第二引气管安装座用于设置副引气管4。第二集气腔2气流再经涡轮机匣7内的空气流路，一小部分气流完成对涡轮机匣7的冷却后排入主流路，绝大部分气流流经涡轮叶片8，对涡轮叶片8进行冷却后排入主流路。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种燃气轮机的引气组件，其特征在于，包括：

第一集气腔(1)，其设于压气机(6)的外周；

第二集气腔(2)，其设于涡轮机匣(7)的外周；

主引气管(3)，其第一端与所述第一集气腔(1)的第一部位连通，其第二端与所述第二集气腔(2)连通；和，

副引气管(4)，其第一端与所述第一集气腔(1)的第二部位连通，其第二端与所述主引气管(3)连通；

其中，所述第一集气腔(1)的第二部位内的气体压力大于所述第一集气腔(1)的第一部位内的气体压力。

2.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)设有用于控制其内气流通断的阀门(5)。

3.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)的第二端设有收缩式喷嘴(41)。

4.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)的第二端插入所述主引气管(3)内。

5.如权利要求4所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)的第二端的出口段位于所述主引气管(3)的中轴线位置，且向所述主引气管(3)的气流下游延伸。

6.如权利要求4所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)的第二端沿所述主引气管(3)的壁面倾斜插入所述主引气管(3)内。

7.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述副引气管(4)的管径小于所述主引气管(3)的管径。

8.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述第一集气腔(1)和所述第二集气腔(2)的至少之一设有压力传感器。

9.如权利要求1所述的燃气轮机的引气组件，其特征在于，所述第一集气腔(1)的第二部位相对于所述第一集气腔(1)的第一部位靠近所述涡轮机匣(7)。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括压气机(6)、涡轮机匣(7)和如权利要求1～9任一项所述的燃气轮机的引气组件。