[發明專利]一種蒸汽、空氣混合冷卻透平導向葉片

無效

• 申請號: 201110260820.0
• 申請日: 2011-09-05
• 公開（公告）號: CN102312684A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 李景波;呂永;徐瑋;權立寶;龐增太
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明屬于重型燃氣輪機技術領域，特別是涉及一種蒸汽、空氣混合冷卻透平導向葉片。

背景技術

提高燃氣輪機熱效率的一個重要途徑是提高透平的進口溫度，但這卻使得透平部件的工作環境惡化，對材料的性能要求日益提高。目前，國外已經研制成功了1500℃級的燃氣輪機并投入了實際使用。由于當前渦輪葉片使用的高溫材料所能承受的溫度不超過1000℃，因此，對燃氣輪機的高溫部件，尤其是透平導向葉片，必須采取可靠的冷卻措施來降低其工作溫度，從而保證燃氣輪機安全的運行。國外重型燃氣輪機制造公司以美國GE公司最具代表性，GE公司制造的燃機遍布世界各地，國內現有的重型燃機也大都以GE公司產品為主。我公司研制的重型燃機熱效率介于美國GE公司的9E級和9F級產品之間。而GE公司的H級燃機，其透平燃氣的進口溫度已達到1430℃，三菱重工G級燃機透平燃氣的進口溫度達1500℃。

透平進口溫度的增加對熱效率的提高有極大的影響。但是，在葉片具有相同的結構、材料和熱障涂層的情況下，隨著透平進口溫度的增加會導致冷卻空氣流量的增加，而冷卻空氣消耗量的增加會降低燃機電廠發電的熱效率。蒸汽冷卻透平導向葉片在保持現有透平的進口溫度的情況下，可以降低冷卻空氣消耗量，進一步提高透平的功率和效率，同時可進一步提高透平進口溫度，以提高電廠的發電功率和效率。同時，由于蒸汽的導熱系數較高，尤其是其定壓熱容比空氣高得多，因而，蒸汽對透平導向葉片具有更高的冷卻效率。但是，透平導向葉片排氣邊厚度薄，無法進行蒸汽閉環冷卻，而加厚排氣邊又會降低透平效率。

發明內容

針對現有技術存在的缺點，本發明提供一種可提高燃機的效率與功率，提高使用壽命的蒸汽、空氣混合冷卻透平導向葉片。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案，一種蒸汽、空氣混合冷卻透平導向葉片，包括具有上緣板的導向葉片，其特點是，在進氣邊的導向葉片的上緣板上設置有蒸汽輸入管道，在排氣邊的導向葉片的上緣板上設置有蒸汽輸出管道和空氣輸入管道；在導向葉片的殼體內從進氣邊到排氣邊依次設置有與蒸汽輸入管道相連接的蒸汽冷卻腔體、與蒸汽輸出管道相連接的蒸汽冷卻腔體及與空氣輸入管道相連接的空氣冷卻腔體；在與蒸汽輸入管道相連接的蒸汽冷卻腔體內設置有具有沖擊孔的插件，在與蒸汽輸入管道相連接的蒸汽冷卻腔體和與蒸汽輸出管道相連接的蒸汽冷卻腔體之間設置有具有第一通氣孔的前隔板，在與蒸汽輸出管道相連接的蒸汽冷卻腔體和空氣冷卻腔體之間設置有中隔板，在所述空氣冷卻腔體內設置有具有第二通氣孔的后隔板。

所述沖擊孔的間距為10mm、直徑為8mm。

本發明的有益效果：

本發明的透平導向葉片在保持透平進口溫度不變的條件下，采用蒸汽冷卻可以降低冷卻空氣消耗量，達到進一步提高透平的功率和效率，或進一步提高透平進口溫度，以提高電廠的發電功率和效率的目的。同時，由于蒸汽的導熱系數較高，尤其是其定壓熱容比空氣高得多，因而蒸汽對透平導向葉片具有更高的冷卻效率。另外，本發明的透平導向葉片的排氣邊采用空氣冷卻，冷卻空氣冷卻完透平導向葉片排氣邊后排入氣流通道；這樣就提高了排氣邊的冷卻效果、提高了透平導向葉片的使用壽命，同時可以使透平導向葉片的冷卻結構得到簡化，提高了葉片成品合格率，從而降低了制造難度及成本。

經試驗證明：本發明的透平導向葉片由于透平流量的增加使其功率增加，同時由于動葉前沒有蒸汽摻混損失，可使轉子進口溫度分別增加30℃和40℃，因此，透平的效率也隨之提高。燃機的發電功率增加12MW，熱效率提高1.2％，同時根據透平導向葉片表面溫度分布情況及降溫效果，可進一步提高透平的進口溫度，以獲得更大的電廠發電功率和熱效率。

附圖說明

圖1是本發明的透平導向葉片的結構示意圖；

圖2是圖1的局部剖視圖；

圖3是圖1的A-A剖視圖；

圖中，1-排氣邊，2-進氣邊，3-導向葉片，4-上緣板，5-蒸汽輸入管道，6-蒸汽輸出管道，7-空氣輸入管道，8-沖擊孔，9-插件，10-導向葉片的殼體，11-與蒸汽輸入管道相連接的蒸汽冷卻腔體，12-第一通氣孔，13-第二通氣孔，14-空氣冷卻腔體，15-與蒸汽輸出管道相連接的蒸汽冷卻腔體，16-前隔板，17-后隔板，18-中隔板，19-尾緣劈縫。

具體實施方式