[發(fā)明專利]用于優(yōu)化燃氣渦輪機內(nèi)冷卻的設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710106482.9
• 申請日: 2007-06-01
• 公開（公告）號: CN101082307A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·巴爾達奇尼;R·德普羅斯佩里斯
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于燃氣渦輪機的部件，且更特定地涉及用于便于燃 氣渦輪機的第一級的渦輪機輪的冷卻的設(shè)備。

背景技術(shù)

燃氣渦輪機，也稱為燃燒渦輪機，是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機器，它將包含在 燃氣流內(nèi)的勢能轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)叫D(zhuǎn)軸的機械能。

渦輪機一般地包括壓縮機或渦輪壓縮機，從外側(cè)移開的空氣被引 入到其內(nèi)。在燃燒室(多個燃燒室)內(nèi)，因此多種噴嘴供給燃料，燃 料與空氣混合以形成空氣-燃料觸發(fā)混合物。

軸向類型的壓縮機由渦輪機帶動，渦輪機供給機械能，從而轉(zhuǎn)化 燃燒室內(nèi)的燃氣的焓。

在一些應(yīng)用中，膨脹跳躍(jump)再分為兩個部分跳躍，每個在 渦輪機內(nèi)發(fā)生。在燃燒室下游的高壓或第一級渦輪機帶動壓縮機，而 收集了來自高壓渦輪機的氣體的低壓或第二級渦輪機則連接到使用 者。

壓縮機、燃燒室、多種渦輪機級、輸出軸、控制系統(tǒng)和點火系統(tǒng) 形成了燃氣渦輪機設(shè)備的基本部分。

至于涉及到燃氣渦輪機的運行，已知空氣通過入口管道抽吸到壓 縮機內(nèi)。在此管道內(nèi)，空氣具有低壓和低溫特征，而當空氣通過壓縮 機時其壓力和溫度增加。空氣然后穿過燃燒室(多個燃燒室)，在此 處它參與燃燒過程，其結(jié)果是溫度進一步顯著地升高。

燃料可以是液體或氣體類型的燃料，且通過特定的噴嘴將燃料引 入到燃燒室內(nèi)。當機器被激活時，通過火花塞觸發(fā)燃燒。

當作為燃燒結(jié)果的高壓高溫氣體離開燃燒室時，它到達渦輪機 級，在此它出產(chǎn)了在壓縮機和燃燒室內(nèi)積累的能量的部分，且然后通 過出口通道流動到外側(cè)。

在燃氣渦輪機中，渦輪機輪通常必須被冷卻以保持運行溫度與該 渦輪機輪的材料的特征相容。冷卻通常地通過從軸向壓縮機抽取的且 合適地傳輸?shù)目諝饬鲗崿F(xiàn)，空氣然后徑向地向外側(cè)通過每個渦輪機輪 表面和定子之間的空隙傳送。這些空氣流觸及渦輪機輪的表面，從而 冷卻了它們。

特別地，在一些已知類型的應(yīng)用中，與壓縮機輸送相應(yīng)地安裝了 迷宮密封系統(tǒng)，即包括帶有一系列截面放大和收縮的通道，或安裝了 另一個類型的密封系統(tǒng)。從所述的密封件吸取的空氣流實現(xiàn)了第一級 渦輪機輪的前表面(壓縮機側(cè))的冷卻。

有時，作為迷宮系統(tǒng)的過度密封或其他原因的結(jié)果，冷卻空氣流 可能不足。作為結(jié)果，與第一級渦輪機輪和定子之間的前空隙一致地 測量的溫度的可接受極限上升，且因此渦輪機輪自身的溫度也上升。 這可能導(dǎo)致渦輪機輪運行壽命的嚴重下降。

為使所述的溫度返回到可接受的值，因此需要增加來自壓縮機的 冷卻空氣流，在已知類型的渦輪機中，此增加通過密封系統(tǒng)的間隙增 加或在內(nèi)殼內(nèi)與壓縮機輸送和冷卻空氣通道一致地造成一個或多個 具有合適的直徑的孔實現(xiàn)。為在現(xiàn)有的渦輪機內(nèi)被激活，然而兩種解 決方法要求拆卸多種部件，這意味著更高的成本且也意味著對于整個 機器的長周期的停機。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的因此是提供特別地用于冷卻燃氣渦輪機的第一級 的渦輪機輪的前表面的設(shè)備，該設(shè)備能解決以上所述的缺點，允許獲 得另外的冷卻空氣流且變化其流量，而不必對機器的主要部件進行費 力的拆卸或處理/替代。

本發(fā)明的進一步的目的是提供用于燃氣渦輪機的設(shè)備，它是不昂 貴的、簡單的且安裝快速的，如果將設(shè)備安裝在現(xiàn)有的渦輪機上或隨 后進一步替代以優(yōu)化冷卻空氣流量，則使得最小化機器的停機時間和 成本。

根據(jù)本發(fā)明的這些目的通過提供如下的用于優(yōu)化燃氣渦輪機的 第一級的渦輪機輪的冷卻的設(shè)備實現(xiàn)。具體來說，用于優(yōu)化這樣的類 型的燃氣渦輪機內(nèi)的冷卻的設(shè)備，該類型的燃氣渦輪機包括至少一個 裝配有燃燒室和外殼和內(nèi)殼的壓縮機、至少一個裝配有一系列葉片的 渦輪機輪和至少一個裝配有一個或多個支承軸承的高壓轉(zhuǎn)子，所述的 壓縮機能生成冷卻空氣，冷卻空氣通過合適的通道傳送到所述的渦輪 機輪，其特征在于：在所述的設(shè)備的外表面上，存在一個或多個溝槽， 溝槽允許來自所述的壓縮機的空氣的另外的流量通向所述的通道，以 增加向所述的渦輪機輪的總冷卻空氣流；所述的溝槽位于形成所述的 設(shè)備的管道的軸向方向。

根據(jù)本發(fā)明的用于優(yōu)化燃氣渦輪機內(nèi)的冷卻的設(shè)備的特征和優(yōu) 點將從如下的參考附帶的示意圖的例證性且非限制性描述中更明顯， 其中：

附圖說明

圖1是示出了已知類型的燃氣渦輪機的第一級區(qū)的截面視圖；