[實用新型]燃氣輪機低壓引氣管路和高壓引氣管路之間的節流結構

有效

• 申請號: 201320878859.3
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203686464U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 黃媛君;于寧
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F16L55/027
• 分類號: F16L55/027;F16L55/07;F01D25/12
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型涉及燃氣輪機結構，特別涉及一種用于燃氣輪機供氣和引氣相關管路內的節流結構，屬于燃氣輪機結構設計領域。

背景技術

現代燃氣輪機技術的不斷革新和發展，為提高燃氣輪機的整體熱效率，透平前溫度不斷升高。透平動葉片作為高速旋轉部件并工作于極高的溫度環境之下，僅通過透平葉片采用耐高溫材料的形式，來提高透平前溫度的方法已經無法滿足實際使用需求，透平必須采取一定形式的冷卻。

透平的冷卻氣一般來自壓氣機抽氣，隨著冷卻要求越來越高，抽氣量需求也越來越大，這必然會導致燃氣輪機熱效率的下降。

由于在燃氣輪機的設計初期無法充分計算出進氣壓力的最合理值，工程上的通用做法是在引氣級數和管路上留出足夠大的余量，在關鍵節點設置節流孔板降低引氣壓力和限制引氣流量。但是過大的引氣壓力設計余量和孔板的存在將導致能量不必要的流失，造成熱效率的進一步下降。

實用新型內容

為解決現有技術中存在的不足，本實用新型提出了一種燃氣輪機低壓引氣管路和高壓引氣管路之間的節流結構，將壓氣機低壓級的氣體與壓氣機高壓級的氣體混合，降低高壓引氣的溫度和壓力，從而減少節流能量損失。

本實用新型所采用的技術方案如下：一種燃氣輪機低壓引氣管路和高壓引氣管路之間的節流結構，該節流結構含有低壓引氣管路和高壓引氣管路；低壓引氣管路連接壓氣機低壓級和透平低壓級；高壓引氣管路連接壓氣機高壓級和透平高壓級；其特征在于：所述的高壓引氣管路依次包括進氣直段、收縮段、擴張段和出氣直段；在收縮段與擴張段連接的位置開有低壓進氣環槽，該低壓進氣環槽與低壓引氣管路相連通；所述收縮段出口處的截面面積A1與進氣直段的截面面積A2之比在0.05～0.4之間。

本實用新型的技術特征還在于：在所述低壓引氣管路上設有控制閥，在所述控制閥的兩端設置有壓力傳感器。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：本實用新型在高壓引氣管路的收縮段與擴張段連接的位置開有低壓進氣環槽，由于該處的靜壓最小，可有效引進低壓引氣管路內的低壓冷卻氣，該低壓冷卻氣與高壓引氣管路內的高壓氣流混合，形成較低壓力和較低溫度的冷氣，從而減少了壓氣機高壓抽氣的消耗量及整體冷卻氣的流量，降低了節流能量的損失，提高了整機效率。

附圖說明

圖1是燃氣輪機低壓引氣管路和高壓引氣管路之間的節流結構的工作原理圖。

圖2是節流結構的二維剖面圖。

圖3是節流結構的三維剖面圖。

圖4是低壓進氣槽的三維放大剖面圖。

圖中符號說明如下：1-壓氣機；2-透平；3-低壓引氣管路；4-高壓引氣管路；5-控制閥；6-進氣直段；7-收縮段；8-擴張段；9-出氣直段；10-低壓進氣槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的原理、結構和具體實施方式做進一步的說明。

圖1是燃氣輪機低壓引氣管路和高壓引氣管路之間的節流結構工作原理圖，該節流結構含有低壓引氣管路3和高壓引氣管路4；低壓引氣管路3連接壓氣機1的低壓級和透平2的低壓級，將壓氣機低壓級的氣體引入透平低壓級進行冷卻；高壓引氣管路4連接壓氣機1的高壓級和透平2的高壓級，將壓氣機高壓級的氣體引入透平高壓級進行冷卻。

如圖2、圖3和圖4所示，所述的高壓引氣管路4依次包括進氣直段6、收縮段7、擴張段8和出氣直段9；在收縮段7與擴張段8連接的位置開有低壓進氣環槽10，該低壓進氣環槽10與低壓引氣管路3相連通；由高壓進氣形成的主流道在低壓進氣環槽10處形成低壓區，可以將低壓進氣引射入主流道。從而保證低壓引氣管路3內的低壓氣體能夠有效進入高壓引氣管路內。

實驗研究表明，合理地設計收縮段出口處的截面面積A1與進氣直段的截面面積A2之比，能使高壓進氣管路內氣體的總壓高于低壓進氣管內氣體的總壓，低壓進氣環槽10處的靜壓力最小；因此，收縮段出口處的截面面積A1與進氣直段的截面面積A2之比應在0.05-0.4之間。

在低壓引氣管路3上設置有控制閥5，控制閥5的兩端設置有壓力傳感器，壓力傳感器通過壓力感應控制控制閥的開啟和閉合。當低壓引氣管路3的壓力P2大于低壓進氣口10的壓力P1時，控制閥開啟，低壓引氣管路3內的氣體進入高壓引氣管路4。低壓引氣管路3內的低壓、低溫氣體與高壓引氣管路4內的高壓、高溫氣體混合，降低原高壓引氣管路內氣體的溫度和壓力。從而減少用于冷卻透平高壓級的壓氣機高壓級冷卻氣的流量以及整體冷卻氣流量，降低節流能量的損失，提高整機效率。

根據相關計算結果，現代燃氣輪機冷卻氣引氣量一般為18%左右，為三級或者四級壓力引氣，本實用新型的重要意義在于用較低壓力的引氣代替部分高壓，最終可以多回收約0.1-0.6%的整機熱效率，這對于大型燃氣輪機是非常有意義的。