CN109630219B - 一种燃气轮机排气装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃气轮机排气装置，其包括：过渡段，过渡段为圆形或圆环型结构，且过渡段具有2ⁿ个扇形或扇环形的进气通道；扩压段，扩压段连接于过渡段，且扩压段具有进气通道数量相同的转向通道，转向通道的进气端与出气端相互垂直，且转向通道具有与进气通道形状相同的进气端口和矩形出气端口；以及收敛段，收敛段固定于扩压段的出气端，用于汇聚转向通道为一体。本申请的燃气轮机排气装置通过将排气装置的流路进行分体式设计，通过过渡段实现进口燃气分流为2ⁿ个，之后通过扩压段减速和偏转，降低了燃气当量转弯半径比，最后通过收敛段汇聚为一股流路，且兼具引射、整流功能，本申请使得燃气流动更加稳定、流动方向更加规则、总压损失更小。

Description

一种燃气轮机排气装置

技术领域

本申请属于燃气轮机设计技术领域，特别涉及一种燃气轮机排气装置。

背景技术

燃气轮机排气装置就输出轴的结构形式而言，分为前轴输出型和后轴输出型两种。前轴输出型排气装置结构相对简单，燃气在规则的流路内偏转排出；后轴输出型因输出轴要从排气装置中通过，其内部的流路型面、结构形式较复杂。受涡轮后机匣结构限制，部分后输出型排气装置需设计为进口为圆环形、出口为矩形的结构。现有的圆转方的排气装置采取流路一体式结构，其流路形式存在燃气流动分离明显、流动方向紊乱、气流不稳定、总压损失大等问题，且排气装置拆装困难、故障定位准确度低、装置日常维护困难。

发明内容

本申请的目的是提供了一种燃气轮机排气装置，以解决上述任一问题。

本申请的技术方案是：一种燃气轮机排气装置，其包括：过渡段，所述过渡段为圆形或圆环型结构，且所述过渡段具有2ⁿ个扇形或扇环形的进气通道；扩压段，所述扩压段连接于所述过渡段，且所述扩压段具有进气通道数量相同的转向通道，所述转向通道的进气端与出气端相互垂直，且所述转向通道具有与所述进气通道形状相同的进气端口和矩形出气端口；以及收敛段，所述收敛段固定于所述扩压段的出气端，用于汇聚所述转向通道为一体。

在本申请中，过渡段的所述进气通道的流路面积不变。

在本申请中，所述扩压段的所述转向通道自进气端口向出气端口的流路面积逐渐增大。

在本申请中，收敛段为收缩结构，其流路面积逐渐缩小。

在本申请中，所述进气通道和所述转向通道均以均分平面对称，其中所述均分平面通过所述圆形或圆环型的轴线。

本申请的燃气轮机排气装置通过将排气装置的流路进行分体式设计，通过过渡段实现进口燃气分流为2ⁿ个，之后通过扩压段减速和偏转，大大降低当量转弯半径比，最后通过收敛段汇聚为一股流路，且兼具引射、整流功能。本申请的排气装置燃气流动更加稳定、流动方向更加规则、总压损失更小，且拆装简单、故障定位准确度高、维护方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请的燃气轮机排气装置结构图。

图2为本申请的燃气轮机排气装置侧视图。

图3为本申请的过渡段结构图。

图4为本申请的扩压段结构图。

图5为本申请的收敛段结构图。

图6为本申请的燃气轮机排气装置形成的几种流路示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本申请的目的是提供一种燃气轮机排气装置，可以使排气装置内的燃气流动更加稳定、流动方向更加规则、总压损失更小，且具有拆装简单、故障定位准确度高、维护方便的功能。

为此，本申请的燃气轮机排气装置采取分体式流路设计，其包括过渡段10、扩压段20和收敛段30。过渡段10为圆形或圆环型结构，且过渡段10具有2ⁿ个扇形或扇环形的进气通道，扩压段2连接于过渡段10，且扩压段20具有进气通道数量相同的转向通道，转向通道的进气端与出气端相互垂直，且转向通道具有与进气通道形状相同的进气端口和矩形出气端口，收敛段30固定于扩压段20的出气端，用于汇聚2ⁿ条转向通道为一体的总流路。其中，n≥1，n为自然数。

本申请的燃气轮机排气装置采取分体式流路设计，先将燃气分为2ⁿ条流路，经转向后在汇聚成总流路，使得燃气流动更加稳定、流动方向更加规则、总压损失更小。

参照图1至图6所示为本申请中n＝3的一实施例，在本实施例中，燃气轮机排气装置由过渡段10、扩压段20和收敛段30构成，过渡段10截面为圆环形，收敛段30截面为矩形，过渡段10具有2ⁿ＝8个等分的扇环形进气通道11-18，进气通道11-18的流路面积(截面)均匀不变。扩压段20为扩张结构，其具有与进气通道数量相等转向通道，转向通道的进气端21与进气通道形状相同，且包括进气端口211-218，每个转向通道的流路面积均逐渐增大，使得扩压段20在整体上也是逐渐增大。收敛段30为收缩结构，流路面积逐渐缩小，其大致成梯形结构，梯形结构底面32与多个转向通道相连，在收敛段30内汇聚为一体式气流后，自梯形结构顶面31流出。

过渡段10与扩压段20焊接，燃气在过渡段10中实现2ⁿ分流，其速度、压力、偏转方向均不变。扩压段20的另一端与收敛段30固定连接，燃气在扩压段20中扩压、偏转，其速度大幅降低、压力增加，流动方向实现90°偏转。收敛段30进口面积大于扩压段20出口面积，具有引射功能，同时实现紊乱燃气整流，使燃气出口温度较低、速度场更加均匀。

在本申请中，进气通道和转向通道均以均分平面对称，其中均分平面通过圆形或圆环型的轴线。具体的，参照图4所示，均分平面(未画出)为通过转向通道轴线的一平面，此平面使进气端口211与进气端口212左右对称、进气端口213与进气端口214左右对称、进气端口215与进气端口216左右对称以及进气端口217与进气端口218左右对称，并且使出气端口221与出气端口222左右对称、气端口223与出气端口224左右对称、气端口225与出气端口226左右对称以及气端口227与出气端口228左右对称。最终，进气端口211和出气端口221之间构成第一转向通道、进气端口212和出气端口222之间构成第二转向通道、进气端口213和出气端口223之间构成第三转向通道、进气端口214和出气端口224之间构成第四转向通道、进气端口215和出气端口225之间构成第五转向通道、进气端口216和出气端口2226之间构成第六转向通道、进气端口217和出气端口227之间构成第七转向通道以及进气端口218和出气端口228之间构成第八转向通道，八个转向通道共计2³＝8个。

本申请的燃气轮机排气装置通过将排气装置扩压段进行分体式设计，过渡段实现进口燃气分流，扩压段实现2ⁿ条流路的偏转，大大降低燃气当量转弯半径比(转弯半径与流路当量直径之比)，使燃气流动更加稳定、流动方向更加规则、总压损失大大降低，收敛段汇聚分流的燃气为整体，其兼具引射和整流功能，且本申请的燃气轮机排气装置拆装简单、故障定位准确度高、维护方便。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种燃气轮机排气装置，其特征在于，包括：

过渡段（10），所述过渡段（10）为圆形或圆环型结构，且所述过渡段（10）具有2ⁿ个扇形或扇环形的进气通道；

扩压段（20），所述扩压段（20）连接于所述过渡段（10），且所述扩压段（20）具有进气通道数量相同的转向通道，所述转向通道的进气端与出气端相互垂直，且所述转向通道具有与所述进气通道形状相同的进气端口和矩形出气端口；以及

收敛段（30），所述收敛段（30）为矩形且固定于所述扩压段（20）的出气端，用于汇聚所述转向通道为一体，其中，所述收敛段（30）为收缩结构，其流路面积逐渐缩小。

2.如权利要求1所述的燃气轮机排气装置，其特征在于，过渡段（10）的所述进气通道的流路面积不变。

3.如权利要求1所述的燃气轮机排气装置，其特征在于，所述扩压段（20）的所述转向通道自进气端口向出气端口的流路面积逐渐增大。

4.如权利要求1至3任一所述的燃气轮机排气装置，其特征在于，所述进气通道和所述转向通道均以均分平面对称，其中所述均分平面通过所述圆形或圆环型的轴线。

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