RU2488008C2 - Компрессор для газовой турбины - Google Patents

Компрессор для газовой турбины Download PDF

Info

Publication number
RU2488008C2
RU2488008C2 RU2010133535/06A RU2010133535A RU2488008C2 RU 2488008 C2 RU2488008 C2 RU 2488008C2 RU 2010133535/06 A RU2010133535/06 A RU 2010133535/06A RU 2010133535 A RU2010133535 A RU 2010133535A RU 2488008 C2 RU2488008 C2 RU 2488008C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
wall
compressor
medium
partition
Prior art date
Application number
RU2010133535/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010133535A (ru
Inventor
Ханс МАГХОН
Мадджид АЛАСТИ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2010133535A publication Critical patent/RU2010133535A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2488008C2 publication Critical patent/RU2488008C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14Casings modified therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/06Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
    • F02C6/08Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas the gas being bled from the gas-turbine compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5853Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps heat insulation or conduction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0207Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
    • F04D27/023Details or means for fluid extraction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Компрессор для газовой турбины содержит кольцеобразный в поперечном сечении тракт течения для сжимаемой в нем среды, корпус, по меньшей мере, одно отверстие отбора в наружной стенке и, по меньшей мере, одно расположенное в корпусе отверстие. Тракт течения ограничен радиально снаружи кольцеобразной в поперечном сечении наружной стенкой. Корпус охватывает наружную стенку с образованием, по меньшей мере, одной расположенной между ними сборной камеры. Отверстие в наружной стенке предназначено для отвода в сборную камеру части протекающей по тракту течения среды. Отверстие в корпусе предназначено для удаления отведенной части среды из корпуса. В сборной камере расположена перегородка, разделяющая ее на радиально внутренний отсек и радиально внешний отсек, для существенного уменьшения ввода тепла протекающей во внутреннем отсеке среды в корпус по сравнению со сборной камерой без перегородки. Перегородка имеет, по меньшей мере, одно отверстие для удаления, которое посредством канала сообщено с расположенным в корпусе отверстием для удаления отведенной части среды из корпуса. Внешний отсек выполнен в виде закрытой камеры, которая служит в качестве изолирующей полости между внутренним отсеком и корпусом. Другим объектом настоящего изобретения является стационарная, аксиально обтекаемая газовая турбина с описанным выше компрессором. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия компрессора и газовой турбины. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к осевому компрессору для газовой турбины, содержащему кольцеобразный в сечении тракт течения для сжимаемой среды, причем тракт течения ограничен радиально снаружи наружной стенкой кольцеобразного сечения, корпус, который охватывает наружную стенку с образованием, по меньшей мере, одной промежуточной сборной камеры, по меньшей мере, одно отверстие отбора в наружной стенке для отвода в сборную камеру части протекающей по тракту течения среды и, по меньшей мере, одно отверстие в корпусе для удаления отведенной части среды из корпуса.
Известно, что газовые турбины содержат нагретые горячим газом детали в турбине или камере сгорания, охлаждаемые охлаждающим воздухом. Охлаждение деталей осуществляется для того, чтобы они в течение длительного времени выдерживали температуры горячего газа. В качестве охлаждающего воздуха используется, как известно, воздух компрессора, который в разных местах компрессора может отбираться от его главного потока. На фиг.3 в продольном разрезе изображен отбор охлаждающего воздуха со стороны корпуса в компрессоре 10 газовой турбины 12. Отбор сжатого воздуха 42 от протекающего по кольцеобразному тракту течения 14 воздуха 18 происходит через ряд отверстий отбора 40, которые расположены лучевидно в ограничивающей тракт течения 14 снаружи наружной стенке 26. Все отверстия отбора 40 заканчиваются в кольцевой камере 44, которая расположена вне наружной стенки 26, и в которой собирается отведенный воздух. Сама камера 44 окружена и тем самым ограничена снаружи корпусом 32 компрессора 10. В корпусе 32, в свою очередь, по периферии распределено небольшое число больших отверстий 64, например, три или четыре, из которых может удаляться подаваемая в кольцевую камеру 44 часть 42 сжатого воздуха, которая по дополнительным, проходящим вне газовой турбины трубам (не показаны) подается к турбине или камере сгорания, где отведенный воздух используется надлежащим образом в целях охлаждения нагретых горячим газом деталей.
В кольцеобразном тракте течения 14 компрессора 10 в виде венцов попеременно расположены направляющие 20 и рабочие 22 лопатки, причем направляющие лопатки 20 жестко закреплены со стороны корпуса, т.е. на наружной стенке 26, а рабочие лопатки 22 жестко закреплены на внутренней стенке 24 кольцеобразного тракта течения 14, т.е. на роторе 24. Вершины рабочих лопаток 22 с образованием зазора 36 противоположны наружной стенке тракта течения 14, а вершины свободно стоящих направляющих лопаток 20 - его внутренней стенке 24. Чтобы эти зазоры между ротором 24 и статором для каждого рабочего этапа были как можно меньше, необходимо термически максимально хорошо сбалансировать ротор 24 и статор.
Будучи системно-обусловленными, роторы из-за своей высокой массы и меньшего внутреннего протекания через них являются термически более медленными, чем корпуса, и соответственно медленнее расширяются. В частности, возникающие в неустановившихся эксплуатационных условиях, например во время холодного запуска или при выключении газовой турбины, радиальные или осевые расширения должны учитываться при расчете необходимых радиальных и осевых зазоров. Это негативно сказывается на необходимом конструктивном пространстве, жесткости расположения и, в частности, в целом, на КПД газовой турбины.
Кроме того, из US 5203162 известен осевой компрессор для самолетной газовой турбины с отбором воздуха. Перед расположенным в корпусе отверстием для отбора воздуха имеются две расположенные радиально друг над другом кольцевые камеры, отделенные друг от друга общей перегородкой. При этом внутренняя ограничительная стенка внутренней кольцевой камеры образована кольцевой стенкой, образующей тракт течения компрессора. Как в кольцевой стенке, так и в перегородке выполнены отверстия, через которые может выходить отведенная из компрессора часть потока. Отверстия в кольцевой стенке и в перегородке расположены с осевым смещением по отношению друг к другу для улавливания и отклонения захваченных главным потоком частиц, возникающих, например, в результате трения рабочих лопаток компрессора о корпус, поскольку следует избегать удара частиц о сравнительно тонкую внешнюю стенку корпуса.
Кроме того, из US 5160241 известен компрессор с несколькими отверстиями отбора, у которого отведенный от главного потока компрессора воздушный поток направляется дальше через кольцевую камеру. Во избежание разной термической нагрузки вдоль периферии на каждом отверстии отбора со стороны сборной камеры расположены дефлекторы, которые проходят в форме секторов в направлении периферии. При этом дефлекторы расположены соответственно лишь локально в зоне отверстий отбора. Дефлекторы позволяют избежать течения поступающего в сборную камеру воздуха вдоль внутренней поверхности корпуса, благодаря чему уменьшается опасность его неодинаковой термической нагрузки.
Также из US 4303371 известен направляющий кольцевой сегмент турбины, который подвергается ударному охлаждению с помощью расположенного в нем U-образного листа.
Задачей изобретения является создание компрессора для газовой турбины и газовой турбины с повышенным КПД.
Решение этой задачи предусматривает, что в сборной камере расположена перегородка, которая разделяет ее на радиально внутренний и радиально внешний отсеки.
В основе изобретения лежит тот факт, что до сих пор в сборных камерах, т.е. в камерах отбора, очень быстро возникают коэффициенты теплопередачи, которые приводят к быстрому нагреву и тем самым к быстрому, термически обусловленному расширению стенки корпуса, а нагрев ротора, напротив, до сих пор происходит существенно медленнее.
В газовых турбинах с установленным со стороны входа компрессора осевым подшипником для корпуса и ротора это приводило к тому, что все осевые расширения корпуса и ротора относятся к этой точке. В случае холодного запуска слишком быстрый нагрев корпуса в зоне компрессора приводил также к смещению корпуса в зоне турбинного блока. Поскольку, однако, ротор из-за своей термической инерционности нагревается медленнее, чем корпус, его осевое смещение вследствие тепловых расширений в зоне турбинного блока происходило в меньшей степени, чем у корпуса турбины. В сочетании с каналом для горячего газа турбинного блока, проходящим вдоль оси машины и конически расширяющимся в направлении течения горячего газа, это могло привести с сужению радиальных зазоров на рабочих лопатках турбины за счет корпуса, поскольку на этапе нагрева корпуса и ротора в направлении выхода турбины происходило осевое смещение корпуса турбины относительно участка ротора со стороны турбины, которое по окончании термического нагрева и расширения ротора было, однако, снова компенсировано. Поэтому, чтобы в значительной степени учитывать сужение, рассчитывались сравнительно большие радиальные зазоры в турбинном блоке, т.е. между рабочими лопатками турбины и противоположными их вершинам, неподвижными направляющими кольцами.
Согласно изобретению предложено, что за счет разделения сборной камеры на радиально внутренний и радиально внешний отсеки можно повлиять на скорость нагрева корпуса в зоне компрессора при холодном запуске. За счет предотвращения принудительной конвекции отобранной части потока вдоль внутренней стороны корпуса можно значительно уменьшить коэффициент теплопередачи между средой и стенкой корпуса. Внутренняя сторона корпуса непосредственно конвективно больше не обдувается отведенной и в большинстве случаев очень теплой частью потока. Напротив, между внутренней стороной корпуса и отобранным воздухом имеется большей частью, преимущественно полностью закрытая камера, а именно радиально внутренний отсек, в которой может возникнуть лишь свободная конвекция. Таким образом, внешний отсек служит в качестве изолирующей полости между внутренним отсеком и корпусом. Следовательно, перегородка является экранирующим элементом для корпуса, чтобы существенно уменьшить ввод тепла протекающей во внутреннем отсеке среды в корпус по сравнению со сборной камерой без перегородки.
В частности, коэффициент теплопередачи между протекающей в сборной камере средой и корпусом можно таким образом уменьшить, так что при холодном запуске корпус компрессора нагревается медленнее, чем в случае без перегородки. Благодаря этому может достигаться выравнивание термической характеристики ротора и статора. Уравнивание вызывает то, что нагрев ротора и статора может происходить одновременно и в равной мере.
Предложенная перегородка препятствует тому, чтобы большая часть отведенной от главного потока компрессора части текла вдоль внутренней стороны корпуса. Нагрев корпуса и его расширение в осевом направлении можно тем самым замедлить, что вызывает уравнивание термических характеристик или термических расширений корпуса и ротора. Таким образом, можно существенно сократить промежуток времени между обусловленными расширением осевыми смещениями корпуса и ротора.
Благодаря изобретению во время холодного запуска можно уменьшить описанное выше промежуточное осевое относительное смещение корпуса турбины и участка ротора со стороны турбины, т.е., в частности, рабочих лопаток турбины, поскольку, в частности, корпус компрессора нагревается инерционно аналогично ротору, и в соответствии с этим термически обусловленные расширения ротора и статора по времени согласованы между собой. За счет этого радиальные зазоры турбины (холодные зазоры) могут быть рассчитаны меньше, что в установившемся режиме уменьшает потери в радиальных зазорах и вследствие этого существенно повышает эффективность газовой турбины.
Точно так же за счет этого можно уменьшить предусмотренную по конструкции величину зазоров (холодных зазоров) между свободными концами лопаток компрессора и противоположными им стенками, что в установившемся режиме компрессора или газовой турбины выгодно сказывается на КПД.
В целях удаления отведенной части среды из корпуса и сборной камеры перегородка имеет сравнительно большое отверстие для удаления, которое через канал сообщено с отверстием в корпусе. За счет этого можно удалить протекающую во внутреннем отсеке часть среды из сборной камеры и из корпуса. При этом внешний отсек, если смотреть в направлении периферии, прерван тем каналом, который сообщает отверстие в корпусе с отверстием для удаления в перегородке. Разрыв может разделять внешний отсек, если смотреть в направлении периферии, также лишь частично.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы.
Целесообразно, сборная камера, если смотреть в осевом направлении компрессора, ограничена двумя боковыми стенками, каждая из которых проходит от корпуса до наружной стенки. При этом каждая боковая стенка частично или полностью может быть образована корпусом и выступом наружной стенки, которые могут переходить друг в друга по типу паза и гребня. В целом, следовательно, сборная камера ограничена радиально снаружи корпусом, радиально внутри - наружной стенкой тракта течения, а с обеих сторон - двумя боковыми стенками. За счет этого по отношению к оси компрессора возникает кольцеобразная в сечении сборная камера.
Особенно просто сборная камера разделяется на радиально внутренний и радиально внешний отсеки тогда, когда перегородка выполнена листообразной, а обе боковые стенки имеют пазы, которые противоположны друг другу, и в которые вставлена листообразная перегородка. За счет обычно имеющегося разделения корпуса на нижнюю и верхнюю половины выполненная также из половин перегородка может быть для монтажа вставлена в оба паза каждой половины корпуса и фиксирована в центральной точке. Преимущественно сидит в обоих огибающих пазах с возможностью теплового перемещения. Это позволяет избежать напряжений в перегородке. При этом перегородка может быть образована двумя листовыми сегментами по 180°. Можно использовать также больше листовых сегментов, которые в этом случае имеют, разумеется, по отношению к оси машины меньшую дуговую протяженность чем 180°.
Преимущественно перегородка расположена ближе к внутренней стороне корпуса, чем к внешней стороне наружной стенки. В принципе, вся отведенная часть отобранной из тракта течения среды течет только во внутренней секции. Вследствие этого рассматриваемое поперек направления периферии сечение внутренней секции должно быть существенно больше, чем сечение внешней секции, поскольку через внутреннюю секцию должен направляться весь необходимый для охлаждения массовый поток охлаждающего воздуха. За счет соответствующего расчета, т.е. величины сечения внутренней секции, можно достичь ведения отведенного потока охлаждающего воздуха со сравнительно малыми потерями.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения перегородка может иметь равномерно распределенные отверстия маленького сечения по сравнению с отверстиями для удаления. Это препятствует тому, чтобы в корпусе за счет экранирования посредством перегородки возникали локально слишком высокие тепловые напряжения. Кроме того, благодаря расположению отверстий можно регулировать коэффициент теплопередачи между отобранной частью потока и корпусом в зависимости от числа отверстий, величины отверстий и их распределения вдоль периферии. За счет использования отверстий в перегородке возможно, чтобы из внутреннего отсека во внешний отсек переходила дополнительная часть отведенного воздуха, так что во внешнем отсеке возникает комбинация свободной и принудительной конвекций. Следовательно, можно регулировать коэффициент теплопередачи таким образом, чтобы избежать слишком высоких тепловых напряжений в материале корпуса. Однако протекать через внешний отсек всему отведенному воздушному потоку отверстия маленького сечения не позволяют, и этого следует также избегать.
Чтобы достичь максимально равномерного отбора отводимой части среды из тракта течения в сборную камеру, наружная стенка имеет большое число лучевидно расположенных отверстий отбора. В частности, благодаря этому возможен подвод к сборной камере, если смотреть вдоль периферии, равномерно отведенной среды.
Преимущественно сборная камера перекрывает только один осевой участок тракта течения. Следовательно, не весь кольцеобразный тракт течения вдоль своей протяженности имеет окружающую его сборную камеру, а только один его осевой участок. Особенно предпочтительно осевой участок предусмотрен на задних ступенях осевого компрессора. Из-за возрастающей при сжатии среды ее температуры изобретение может предпочтительно применяться, в частности, на том осевом участке компрессора, где температура среды особенно высокая. Это наблюдается на задних ступенях компрессора, предусмотренных на стороне его выхода. В частности, на этом осевом участке вследствие более высокой при холодном запуске разности температур отведенной среды и корпуса предпочтительно термически изолировать корпус от отведенной среды.
Целесообразно, компрессор может иметь несколько аксиально отстоящих друг от друга сборных камер, каждая из которых кольцеобразно окружает тракт течения. При этом предложенная перегородка может быть расположена соответственно в одной сборной камере, в нескольких или во всех.
Таким образом, применение изобретения не ограничено только задними ступенями компрессора, и оно может применяться также в его средних и передних ступенях, если это целесообразно.
Другие структурные признаки и преимущества приведены в нижеследующем описании чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: фрагмент продольного разреза предложенного компрессора газовой турбины;
- фиг.2: фрагмент сечения компрессора из фиг.1;
- фиг.3: фрагмент продольного разреза известного из уровня техники компрессора газовой турбины.
На фиг.1 изображен участок компрессора 10 газовой турбины 12 со стороны выхода. По аналогии с компрессором 10 из уровня техники на фиг.3 он включает в себя тракт течения 14, проходящий вдоль оси 16 машины. Тракт течения 14 в сечении кольцеобразный (фиг.2). В тракте течения 14 вдоль оси 16 машины друг за другом в виде венцов попеременно расположены направляющие 20 и рабочие 22 лопатки. Тракт течения 14 радиально внутри ограничен поверхностью 23 ротора 24 газовой турбины 12, которая образована боковыми поверхностями прилегающих друг к другу роторных дисков 27. Радиально снаружи тракт течения 14 ограничен наружной стенкой 26 кольцеобразного сечения. Она является частью кольцеобразно охватывающего ротор 24 держателя 28, в который с периферийным сцеплением (не показано) вставлены направляющие лопатки 20 компрессора. Наряду со своей, в основном, цилиндрической протяженностью держатель 28 имеет также два огибающих выступа 30. Держатель 28 охвачен корпусом 32, который посредством двух аксиально отстоящих друг от друга, проходящих радиально внутрь выступов 34 соединен с проходящими радиально наружу выступами 30 держателя 28. Выступы 30, 34 попарно образуют соответственно одну боковую стенку 35. Аксиально между обеими боковыми стенками 35 и радиально между корпусом 32 и наружной стенкой 26 расположена сборная камера 44 кольцеобразного сечения, которая охватывает тракт течения 14 компрессора 10 концентрично оси 16 машины. Вместо составной конструкции из держателя 28 и корпуса 32 может быть предусмотрена также цельная конструкция. В этом случае сборная камера расположена в стенке комбинированной конструкции из держателя направляющих лопаток и корпуса.
В наружной стенке 26 держателя 28 лучевидно расположены несколько отверстий отбора 40 (фиг.2), из которых в продольном разрезе на фиг.1 изображено только одно. Через отверстие отбора 40 по стрелке 42 может отводиться часть сжимаемой в тракте течения 14 среды 18, а именно воздуха.
В сборной камере 44 расположена перегородка 46. Она разделяет сборную камеру 44 на расположенный радиально внутри 48 и расположенный радиально снаружи 50 отсеки. При этом понятия «радиально снаружи» и «радиально внутри» относятся к оси 16 машины. Обе боковые стенки 35 снабжены, в целом, кольцеобразными пазами 52, которые противоположны друг другу. Перегородка 46 может быть вставлена для монтажа в противоположные друг другу пазы 52 и установлена в них с возможностью теплового перемещения.
При этом радиальное расстояние между перегородкой 46 и внутренней стороной 54 корпуса 32 существенно меньше радиального расстояния между перегородкой 46 и внешней стороной 56 наружной стенки 26, т.е. внешней стороной 56 держателя 28. На фиг.2 перегородка 46 имеет сравнительно большое отверстие 60 для удаления, которое посредством канала 62 сообщено с расположенным в корпусе 32 отверстием 64. За счет этого можно удалить протекающую во внутреннем отсеке 48, отведенную часть 42 среды 18 по каналу 62 из корпуса 32 или сборной камеры 44 и направить ее оттуда по трубопроводам (не показаны) к деталям газовой турбины 12, которые для достижения особенно длительного срока службы во время ее эксплуатации должны постоянно охлаждаться.
Размещение перегородки 46 в сборной камере 44 компрессора 10, с одной стороны, препятствует тому, чтобы вся отведенная часть 42 потока текла вдоль внутренней стороны 54 корпуса 32, и чтобы при этом захваченное ею тепло особенно быстро подводилось к материалу корпуса 32. С другой стороны, это позволяет избежать того, чтобы протекающий радиально наружу через отверстия отбора 40 воздух ударялся непосредственно о внутреннюю сторону 54 корпуса 32, и он в результате этого особенно быстро нагревался. В целом, это позволяет избежать того, чтобы при холодном запуске корпус 32 нагревался быстрее, чем расположенный внутри газовой турбины 12 ротор 24. Термическую характеристику корпуса 32 можно за счет этого уравнять с термической характеристикой ротора 24, так что оба компонента 24, 32 в зоне этого осевого участка могут нагреваться приблизительно синхронно. Обусловленные конструкцией зазоры между вершинами направляющих лопаток 20 и поверхностью 23 ротора 24, и вершинами рабочих лопаток 22, и наружной стенкой 26 могут быть тем самым рассчитаны меньше, что в установившемся режиме газовой турбины 12 значительно уменьшает потери в зазорах. В то же время за счет уравненных термических характеристик статора и ротора 24 уменьшаются возникающие в неустановившемся режиме потери в радиальных зазорах турбинного блока. За счет уменьшения тепловых потерь и потерь в зазорах можно, в целом, достичь повышения КПД газовой турбины.
В зависимости от выполнения перегородки 46 и выбранного расстояния между внутренней стороной 54 корпуса 32 и внешней стороной 56 держателя 28 может оказаться, что имеющаяся во внешнем отсеке 50 свободная конвекция нагревает корпус 32 компрессора 10 медленнее по сравнению с ротором 24. В этом случае можно предусмотреть равномерно распределенные в перегородке 46, меньшие отверстия, чтобы, по меньшей мере, небольшую часть отведенного воздуха 42 тем не менее подвести к внешнему отсеку 50, или чтобы она протекала вдоль внутренней стороны 54 корпуса 32 для предотвращения слишком замедленного нагрева корпуса 32 по отношению к ротору 24.
В принципе, компрессор 10 может иметь не только одну сборную камеру 44, но и несколько аксиально отстоящих друг от друга сборных камер для отбора охлаждающего воздуха разных давления и температуры. В зависимости от требования возможно расположение перегородки 46 только в одной сборной камере 44, в нескольких из этих сборных камер или во всех, чтобы существенно ограничить контакт отведенного потока с внутренней стороной 54 корпуса 32 и тем самым замедлить теплопереход охлаждающего воздуха в корпус 32.
По возможности, внешний отсек 50 может быть герметично отделен перегородкой 46 от внутреннего отсека 48. Поскольку, однако, внешний отсек 50 служит только в качестве изолирующего пространства или для замедления нагрева корпуса 32, абсолютная герметизация не является обязательной.
В целом, изобретение касается меры по термическому согласованию корпуса 32 компрессора 10 стационарной газовой турбины 12 с его ротором 24, причем от воздушного потока 18 компрессора отводится часть 42 потока для охлаждения деталей газовой турбины. Контакт отведенной в компрессоре 10 части 42 потока с внутренней стороной 54 корпуса 32 существенно ограничен или даже предотвращен за счет расположения перегородки 46 в кольцеобразно охватывающей тракт течения 14 сборной камере 44, чтобы предотвратить преждевременный термический нагрев газовой турбины 12 или корпуса 32 при холодном запуске компрессора 10.

Claims (9)

1. Компрессор (10) для газовой турбины (12), содержащий кольцеобразный в поперечном сечении тракт (14) течения для сжимаемой в нем среды (18), причем тракт (14) течения ограничен радиально снаружи кольцеобразной в поперечном сечении наружной стенкой (26), корпус (32), который охватывает наружную стенку (26) с образованием, по меньшей мере, одной расположенной между ними сборной камеры (44), по меньшей мере, одно отверстие (40) отбора в наружной стенке (26) для отвода в сборную камеру (44) части (42) протекающей по тракту (14) течения среды (18) и, по меньшей мере, одно расположенное в корпусе (32) отверстие (64) для удаления отведенной части (42) среды (18) из корпуса (32), причем в сборной камере (44) расположена перегородка (46), разделяющая ее на радиально внутренний отсек (48) и радиально внешний отсек (50), для существенного уменьшения ввода тепла протекающей во внутреннем отсеке (48) среды (18) в корпус (32) по сравнению со сборной камерой (44) без перегородки (46), причем перегородка (46) имеет, по меньшей мере, одно отверстие (60) для удаления, которое посредством канала (62) сообщено с расположенным в корпусе (32) отверстием (64) для удаления отведенной части (42) среды (18) из корпуса (32), отличающийся тем, что внешний отсек (50) выполнен в виде закрытой камеры, которая служит в качестве изолирующей полости между внутренним отсеком (48) и корпусом (32).
2. Компрессор по п.1, у которого сборная камера (44), если смотреть в осевом направлении компрессора (10), ограничена двумя боковыми стенками (35), проходящими от корпуса (32) до наружной стенки (26).
3. Компрессор по п.2, у которого перегородка (46) выполнена листообразной, а обе боковые стенки (35) имеют пазы (52), которые противоположны друг другу, и в которые вставлена листообразная перегородка (46).
4. Компрессор по одному из пп.1-3, у которого перегородка (46) расположена ближе к внутренней стороне (54) корпуса (32), чем к внешней стороне (56) наружной стенки (26).
5. Компрессор по одному из пп.1-3, который имеет в своей наружной стенке (26) большое число лучевидно расположенных отверстий (40) отбора.
6. Компрессор по одному из пп.1-3, у которого сборная камера (44) перекрывает только один осевой частичный участок тракта (14) течения компрессора (10).
7. Компрессор по п.6, у которого осевой частичный участок предусмотрен по отношению к среде (18) в задних ступенях компрессора.
8. Компрессор по одному из пп.1-3, имеющий несколько сборных камер, причем только в одной сборной камере (44), в нескольких сборных камерах или во всех сборных камерах расположено по одной перегородке (46).
9. Стационарная, аксиально обтекаемая газовая турбина (12) с компрессором (10) по одному из пп.1-8.
RU2010133535/06A 2008-01-11 2008-11-18 Компрессор для газовой турбины RU2488008C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08000498.9 2008-01-11
EP08000498A EP2078837A1 (de) 2008-01-11 2008-01-11 Zapfluftentnahmevorrichtung für einen Verdichter eines Gasturbinentriebwerks
PCT/EP2008/065761 WO2009086982A1 (de) 2008-01-11 2008-11-18 Verdichter für eine gasturbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010133535A RU2010133535A (ru) 2012-02-20
RU2488008C2 true RU2488008C2 (ru) 2013-07-20

Family

ID=39651472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010133535/06A RU2488008C2 (ru) 2008-01-11 2008-11-18 Компрессор для газовой турбины

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8899050B2 (ru)
EP (2) EP2078837A1 (ru)
JP (1) JP5197761B2 (ru)
CN (1) CN101910586B (ru)
AT (1) ATE540214T1 (ru)
RU (1) RU2488008C2 (ru)
WO (1) WO2009086982A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9528391B2 (en) 2012-07-17 2016-12-27 United Technologies Corporation Gas turbine engine outer case with contoured bleed boss
US9677472B2 (en) * 2012-10-08 2017-06-13 United Technologies Corporation Bleed air slot
US10030539B2 (en) 2012-12-18 2018-07-24 United Technologies Corporation Gas turbine engine inner case including non-symmetrical bleed slots
WO2014143296A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 United Technologies Corporation Splitter for air bleed manifold
FR3006722B1 (fr) * 2013-06-06 2017-11-24 Snecma Dispositif de depoussierage de compresseur de turbomachine
JP6223774B2 (ja) * 2013-10-15 2017-11-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン
EP2977590B1 (en) * 2014-07-25 2018-01-31 Ansaldo Energia Switzerland AG Compressor assembly for gas turbine
JP6563312B2 (ja) * 2015-11-05 2019-08-21 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンの抽気構造
US20180119619A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine with bleed slots and method of forming
US10934943B2 (en) * 2017-04-27 2021-03-02 General Electric Company Compressor apparatus with bleed slot and supplemental flange
US11713722B2 (en) * 2020-05-08 2023-08-01 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine compressor particulate offtake

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1324790A (en) * 1969-10-24 1973-07-25 Gen Electric Gas turbine engine compressors
US5160241A (en) * 1991-09-09 1992-11-03 General Electric Company Multi-port air channeling assembly
US5203162A (en) * 1990-09-12 1993-04-20 United Technologies Corporation Compressor bleed manifold for a gas turbine engine
US20030223863A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor
US20040033133A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 General Electric Company Compressor bleed case
RU2282757C2 (ru) * 2001-08-30 2006-08-27 Снекма Мотёр Система забора воздуха из компрессора

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303371A (en) * 1978-06-05 1981-12-01 General Electric Company Shroud support with impingement baffle
US4329114A (en) * 1979-07-25 1982-05-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Active clearance control system for a turbomachine
FR2467292A1 (fr) * 1979-10-09 1981-04-17 Snecma Dispositif de reglage du jeu entre les aubes mobiles et l'anneau de turbine
US4826397A (en) * 1988-06-29 1989-05-02 United Technologies Corporation Stator assembly for a gas turbine engine
US5092735A (en) * 1990-07-02 1992-03-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Blade outer air seal cooling system
US6585482B1 (en) * 2000-06-20 2003-07-01 General Electric Co. Methods and apparatus for delivering cooling air within gas turbines
US6647708B2 (en) * 2002-03-05 2003-11-18 Williams International Co., L.L.C. Multi-spool by-pass turbofan engine
US7094029B2 (en) * 2003-05-06 2006-08-22 General Electric Company Methods and apparatus for controlling gas turbine engine rotor tip clearances
DE102004032978A1 (de) * 2004-07-08 2006-02-09 Mtu Aero Engines Gmbh Strömungsstruktur für einen Turboverdichter
FR2925109B1 (fr) * 2007-12-14 2015-05-15 Snecma Module de turbomachine muni d'un dispositif d'amelioration des jeux radiaux

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1324790A (en) * 1969-10-24 1973-07-25 Gen Electric Gas turbine engine compressors
US5203162A (en) * 1990-09-12 1993-04-20 United Technologies Corporation Compressor bleed manifold for a gas turbine engine
US5160241A (en) * 1991-09-09 1992-11-03 General Electric Company Multi-port air channeling assembly
RU2282757C2 (ru) * 2001-08-30 2006-08-27 Снекма Мотёр Система забора воздуха из компрессора
US20030223863A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor
US20040033133A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 General Electric Company Compressor bleed case

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011509372A (ja) 2011-03-24
EP2229517B1 (de) 2012-01-04
CN101910586A (zh) 2010-12-08
WO2009086982A1 (de) 2009-07-16
US20100275613A1 (en) 2010-11-04
EP2229517A1 (de) 2010-09-22
JP5197761B2 (ja) 2013-05-15
RU2010133535A (ru) 2012-02-20
EP2078837A1 (de) 2009-07-15
ATE540214T1 (de) 2012-01-15
CN101910586B (zh) 2013-03-27
US8899050B2 (en) 2014-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2488008C2 (ru) Компрессор для газовой турбины
RU2504662C2 (ru) Вентиляция турбины высокого давления в газотурбинном двигателе
JP4969500B2 (ja) ガスタービン
RU2332579C2 (ru) Теплообменник для контура воздушного охлаждения турбины
KR101239792B1 (ko) 증기 터빈, 및 증기 터빈의 작동 방법
US4719747A (en) Apparatus for optimizing the blade and sealing slots of a compressor of a gas turbine
JP4185476B2 (ja) ガスタービン内のクリアランスを制御するための装置
US10954856B2 (en) Turbomachine comprising a surface air-oil heat exchanger built into an inter-flow compartment
US8388303B2 (en) Gas turbine having a rotor including a turbine rotor, expanded shaft and a compressor rotor
US9605551B2 (en) Axial seal in a casing structure for a fluid flow machine
JP5008735B2 (ja) 蒸気タービン
JP5411233B2 (ja) 軸流コンプレッサおよびそれに関連した作動方法
EP2418352B1 (en) Gas turbine engine comprising a compressor with longitudinal cooling passages
WO2007009242A1 (en) Turbine shroud segment feather seal located in radial shroud legs
WO2012145121A1 (en) Cooled airfoil in a turbine engine
US6602050B1 (en) Covering element and arrangement with a covering element and a support structure
JPH02233802A (ja) 冷却式タービン羽根
EP2469023B1 (en) Gas turbine engine with cooled rotor disks
EP2870324A2 (en) Corrugated mid-turbine frame thermal radiation shield
RU2405940C1 (ru) Турбинная лопатка
JP2017020494A (ja) ガスタービンを冷却する方法及び該方法を実施するガスタービン
KR20140052872A (ko) 연소기 전이부
US9255479B2 (en) High pressure compressor
CA2926449A1 (en) De-icing splitter lip for axial turbomachine compressor
US9657592B2 (en) Cooling device for a jet engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161119