[發(fā)明專利]用于調節(jié)軸流式渦輪機和壓縮機的徑向間隙的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010175874.2
• 申請日: 2006-04-18
• 公開（公告）號: CN101825003A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 托拜厄斯·巴卡爾;格哈特·休爾斯曼;米爾科·米拉扎;迪特爾·明寧格;邁克爾·紐鮑爾;哈拉爾德·尼姆普奇;海因里希·普茲;錢康;阿恩·賴克特;沃爾克·沃斯伯格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12;F01D25/10;F01D11/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郝俊梅

本申請是西門子公司于2006年4月18日申請的名稱為“用于調節(jié)軸流式渦輪機和壓縮機的徑向間隙的方法”、申請?zhí)枮?00610075284.6的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于調節(jié)在軸流式渦輪機的葉片型面的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的方法，其中，在構成所述導向面的導環(huán)中輸入一種冷卻介質。此外，本發(fā)明還涉及一種用于改變在軸流式壓縮機的葉片的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的裝置。

背景技術

德國專利申請公開說明書DE?199?38?274A1中公開了一種用于有針對性地調節(jié)在燃氣輪機的定子部分和轉子部分之間的徑向間隙的方法和裝置。受設計結構限制，在渦輪機的轉子的旋轉動葉片和與之相對地固定在定子上的導向面之間形成有徑向間隙。所述導向面用于導引工作介質并由沿環(huán)周方向劃分的多個環(huán)段組成，這些環(huán)段與導環(huán)同心地圍繞轉子的旋轉軸線并沿軸向延伸。在燃氣輪機運行時，轉子的動葉片與導向面間隔一定間距地運動，而靜止的導向葉片則相對于設置在轉子上的旋轉的錐形或圓柱形導向面分別形成一定的徑向間隙。為了進一步優(yōu)化所述燃氣輪機的效率，需將該徑向間隙設計得盡可能地小。從上述專利申請文獻中已知，可通過相對于徑向傾斜設置的一對夾件將導環(huán)固定在定子上，并在燃氣輪機運行期間，基于導環(huán)材料受熱發(fā)生膨脹，而使定子向動葉片端部方向移動，以減小徑向間隙。

在EP?1?163?430B1中公開了類似的內(nèi)容。一個處于透平機葉片的葉尖對面的導向元件在燃氣輪機的運行期間因受熱膨脹向動葉片的葉尖方向發(fā)生彎曲而減小徑向間隙。同時，所述導向元件的背側可被冷卻空氣冷卻，以便它能承受在流動通道中的高溫。

此外，在GB?2?397?102A中公開了可使透平機的導環(huán)相對于所述支撐結構絕熱。

此外已知可針對燃氣輪機的熱啟動來對確定所述間隙尺寸的結構參數(shù)進行設計，以獲得盡可能小的運行間隙亦即徑向間隙。在燃氣輪機停機之后，燃氣輪機的殼體相對于轉子比較快地被冷卻。所述殼體或導環(huán)由于受冷卻回縮到其原來的結構參數(shù)，此時，還比較熱的轉子基于在其內(nèi)部儲存的熱能首先保持處于膨脹狀態(tài)而后有所延遲地冷卻和收縮。由此產(chǎn)生所謂的束緊效應(Einschnüreffekt)。這會導致徑向間隙變小，轉子上的葉片接觸到或甚至掃掠殼體或導環(huán)。由此會永久地增大徑向間隙或者甚至損傷葉片。變大的徑向間隙會導致燃料消耗增大，受損的葉片可能需要提前維修并相應地需要更多的費用。

在啟動期間亦即在燃氣輪機加速時，作用在動葉片上的離心力會使該動葉片進一步膨脹，由此可能將在燃氣輪機啟動前還存在的徑向間隙閉合，并可能造成葉片被不期望地掃掠擦傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用于調節(jié)在軸流式渦輪機的葉片型面的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的方法，它可改善渦輪機的熱啟動性能以提高其可用性，同時提高其效率。此外，本發(fā)明要解決的另一技術問題是提供一種用于調節(jié)在軸流式渦輪機的葉片型面的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的裝置。

上述第一個技術問題通過一種用于改變在軸流式渦輪機的葉片的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的方法來解決，其中，向構成所述導向面的導環(huán)中輸入一種冷卻介質，按照本發(fā)明，在渦輪機啟動前向所述導環(huán)中輸入冷卻介質。

上述另一技術問題通過一種用于改變在該軸流式壓縮機的葉片的掃掠邊緣和與之相對置的導向面之間的徑向間隙的裝置得以解決，其中，構成所述導向面的導環(huán)固定在一支撐結構上，按照本發(fā)明，可向所述導環(huán)中輸入一種冷卻介質。

本發(fā)明是基于如下考慮，即，在一個還是熱的或被逐漸加熱的但尚未處于運行狀態(tài)的渦輪機中，通過用上述方法使其徑向間隙的尺寸相對于現(xiàn)有技術中處于相同狀態(tài)下的燃氣輪機的徑向間隙尺寸變大，可以改善渦輪機的熱啟動條件。橫截面為錘頭型的導環(huán)通過沿環(huán)周相鄰布設的多個環(huán)段來構成。由于與所述動葉片或導向葉片相對置的導環(huán)在沿徑向更靠外或更靠內(nèi)的位置予以固定，用冷卻劑冷卻會導致其導向面離開與之相對置的葉片掃掠邊緣地移動。如此有針對性地增大徑向間隙會減小所述束緊效應和發(fā)生掃掠的危險，從而可顯著改善渦輪機的熱啟動性能，也就是說所述渦輪機可相對于其之前的停機時刻提前啟動。

此外，所述徑向間隙不再需要按照作為不利的運行啟動的熱啟動來設計。

對于熱的導環(huán)的冷卻增大了所述未運行的渦輪機的徑向間隙。對于該狀態(tài)所獲得的徑向間隙還可取替用于改善熱啟動地部分被用于，將一個處于無運行狀態(tài)和冷狀態(tài)亦即處于環(huán)境溫度下的渦輪機的徑向間隙設計得比一個現(xiàn)有技術中的渦輪機的徑向間隙更小。