[实用新型]一种带有外部水冷装置的燃气轮机

说明书

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。