CN104675447A - 一种燃气轮机涡轮冷却气路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机技术领域，公开了一种燃气轮机涡轮冷却气路，其包括中间转轴、燃压缸和涡轮盘，所述中间转轴和燃压缸之间的间隙形成转静盘腔，所述涡轮盘与所述中间转轴的后端固定连接，所述中间转轴的周向设有多个与所述转静盘腔相连通的径向孔，所述中间转轴内设有流通腔室，所述涡轮盘的周向设有多个与所述流通腔室相连通的轴向孔，所述轴向孔通向涡轮动叶。本发明能够对进入中间转轴内的空气进行净化，避免堵塞涡轮动叶；同时将含杂质的空气注入涡轮主流道，对涡轮做功，避免功率和效率损失。

Description

一种燃气轮机涡轮冷却气路

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机涡轮冷却气路。

背景技术

现代燃气轮机技术的不断革新和发展，为提高燃机的整体热效率，涡轮前温度不断升高。涡轮动叶作为高速旋转部件同时工作于极高的温度环境之下，仅依靠材料使用温度的提高已经无法满足实际使用需求，涡轮动叶7必须采取一定形式的冷却。涡轮动叶7的冷却气一般来自压气机1抽气，随着冷却要求越来越高，抽气量需求也越来越大，将导致燃气轮机热效率的下降。因此一种较为理想的方法是，从压气机1所抽出的空气，经过冷却器3，将压气机1抽气的温度进一步降低，以减少抽气的流量，增加整机的热循环效率。

但采用这种方案进行冷却，一个不可避免的问题就是，压气机1所抽出的空气含有杂质，同时经过冷却器3时也不可避免的掺入杂质，如果将这种含有杂质的空气注入转子，对涡轮动叶7进行冷却，容易导致杂质堵塞涡轮动叶7的冷却口，导致涡轮动叶7的损坏。

现有方案主要是在冷却器3后面设置一个空气过滤器4，对含有杂质的空气进行过滤，然后通过引气管5将冷却空气通入转静盘腔6，然而利用空气过滤器4存在如下缺点：

(1)空气过滤器4不可避免的会带来压力损失，对涡轮动叶7的冷却和机组效率带来影响；

(2)增加空气过滤器4，将增加机组运行维护的工作量和维护成本，也会带来生产成本的上升；

(3)常用的空气过滤器，需要消耗部分压缩空气以便带走杂质，这部分压缩空气通常将直接排入排气段，造成机组功率和效率的损失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明主要解决的技术问题是如何设计一种新的冷却气路，能够对进入中间转轴内的空气进行净化，避免堵塞涡轮动叶；同时将含杂质的空气注入涡轮主流道，对涡轮做功，避免功率和效率损失。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃气轮机涡轮冷却气路，其包括中间转轴、燃压缸和涡轮盘，所述中间转轴和燃压缸之间的间隙形成转静盘腔，所述涡轮盘与所述中间转轴的后端固定连接，所述中间转轴的周向设有多个与所述转静盘腔相连通的径向孔，所述中间转轴内设有流通腔室，所述涡轮盘的周向设有多个与所述流通腔室相连通的轴向孔，所述轴向孔通向涡轮动叶。

其中，所述涡轮盘上还设有与所述流通腔室相连通的斜向通孔，所述斜向通孔连通至下一级涡轮动叶。

其中，所述转静盘腔与涡轮主流道连通。

其中，所述径向孔均布在所述中间转轴上。

其中，所述中间转轴和燃压缸之间设有密封件，所述燃压缸、中间转轴和密封件之间形成的空间为所述转静盘腔。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种燃气轮机涡轮冷却气路，采用在中间转轴的周向设有多个与转静盘腔相连通的径向孔，所述中间转轴内设有流通腔室，涡轮盘的周向设有多个与所述流通腔室相连通的轴向孔，所述轴向孔通向涡轮动叶，在中间转轴的离心力作用下，对进入所述径向孔内的空气杂质将被甩出，从而进入流通腔室的空气为不含杂质的干净空气，进而避免堵塞涡轮动叶。

附图说明

图1为现有技术的燃气轮机涡轮净化空气的结构示意图；

图2为本发明一种燃气轮机涡轮冷却气路的整体结构示意图。

图中：1：压气机；2：燃压缸；3：冷却器；4：空气过滤器；5：引气管；6：转静盘腔；7：涡轮动叶；8：中间转轴；9：流通腔室；10：流通气路；10a：第一流通支路；10b：第二流通支路；10b1：一级冷却支路；10b2：二级冷却支路；11：径向孔；12：轴向孔；13：涡轮盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图2所示，为本发明提供的一种燃气轮机涡轮冷却气路，其包括中间转轴8、燃压缸2和涡轮盘13，所述中间转轴8和燃压缸2之间的间隙形成转静盘腔6，具体地，所述中间转轴8和燃压缸2之间还设有密封件，所述燃压缸2、中间转轴8和密封件之间形成的空间为所述转静盘腔6，所述转静盘腔6为冷却气体的流通气路10，经过所述转静盘腔6的一部分气体形成第一流通支路10a流入涡轮主流道。所述涡轮盘13与所述中间转轴8的后端固定连接，所述中间转轴8的周向设有多个与所述转静盘腔6相连通的径向孔11，形成第二流通支路10b路，多个所述径向孔11优选均布在所述中间转轴8上，所述中间转轴8内设有流通腔室9，所述涡轮盘13的周向设有多个与所述流通腔室9相连通的轴向孔12，形成一级冷却支路10b1；所述轴向孔12通向涡轮动叶7，以便于冷却涡轮动叶7和所述涡轮盘13。在中间转轴8的离心力作用下，对进入所述径向孔11内的空气杂质将被甩出，从而进入流通腔室9的空气为不含杂质的干净空气，进而避免堵塞涡轮动叶7。

为了对多级涡轮动叶7进行冷却，所述涡轮盘13上还设有与所述流通腔室9相连通的斜向通孔，形成二级冷却支路10b2，所述斜向通孔连通至下一级涡轮动叶7，用于对下一级涡轮动叶7进行冷却。

其中，所述转静盘腔6与涡轮主流道连通，将含杂质的空气注入涡轮主流道，对涡轮做功，避免功率和效率损失。

由以上实施例可以看出，本发明结构设计新颖，将冷却气路分为多路，并将不含杂质的气体通入中间转轴8，用于冷却涡轮动叶7，将含有杂质的气体通入涡轮主流道，避免功率损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃气轮机涡轮冷却气路，其包括中间转轴、燃压缸和涡轮盘，所述中间转轴和燃压缸之间的间隙形成转静盘腔，所述涡轮盘与所述中间转轴的后端固定连接，其特征在于，所述中间转轴的周向设有多个与所述转静盘腔相连通的径向孔，所述中间转轴内设有流通腔室，所述涡轮盘的周向设有多个与所述流通腔室相连通的轴向孔，所述轴向孔通向涡轮动叶。

2.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮冷却气路，其特征在于，所述涡轮盘上还设有与所述流通腔室相连通的斜向通孔，所述斜向通孔连通至下一级涡轮动叶。

3.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮冷却气路，其特征在于，所述转静盘腔与涡轮主流道连通。

4.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮冷却气路，其特征在于，所述径向孔均布在所述中间转轴上。

5.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮冷却气路，其特征在于，所述中间转轴和燃压缸之间设有密封件，所述燃压缸、中间转轴和密封件之间形成的空间为所述转静盘腔。