[實用新型]燃氣輪機的壓氣機加濕結構

有效

• 申請號: 201420261928.0
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN203835538U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 姜斌;鄭群;譚春來
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02C3/30
• 分類號: F02C3/30;F04D29/40;F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是一種加濕結構，具體地說是燃氣輪機的加濕結構。

背景技術

燃氣輪機濕壓縮技術通過設置噴水裝置，改變壓縮工質的含水量，利用液滴的蒸發潛熱降低工質的壓縮溫度，從而減小壓氣機耗功，提高燃氣輪機的輸出功率。同時，濕度的增加可以改善燃燒室的工作環境，降低燃燒室氮氧化物的排放，達到節能減排的目的。工業燃氣輪機濕壓縮技術主要采用的加濕方式是在高、低壓壓氣機的進口設置加濕裝置(霧化器)，使壓縮工質在進入壓氣機前就攜帶大量的小霧滴。這種加濕方式的關鍵在于霧化器的霧化效果，務必保證液滴的隨流性(研究表明，5μm左右的液滴其隨流性較好，可以實現很好的濕壓縮效果)，因此往往需要復雜的液滴霧化系統。目前的加濕方式只能使壓氣機前面某些級有較好的加濕效果，而到后面溫度、壓力較高的級液滴蒸發殆盡，加濕效果不明顯。從壓氣機內指定位置葉片表面對壓縮工質進行加濕能夠很好的解決這個問題，改善加濕效果，然而同樣面臨著水滴的霧化問題，從葉片表面加濕不適合安裝復雜的噴嘴結構。

轉/靜干涉的非定常效應是壓氣機內流場所固有的屬性，是由于轉子與靜子之間的周期性相對運動造成的。轉/靜干涉主要由無粘的勢流干擾和粘性尾跡干擾組成，對于可壓縮流動而言，勢流干擾隨著馬赫數的增加能夠沿軸向傳播很遠，并受到葉列間軸向間隙大小的影響，在軸向間隙小于10％葉片弦長的情況下，勢流干擾與尾跡干擾保持在相同的量級水平上。粘性尾跡干擾相對能夠傳播更遠的距離，一般能夠達到1～1.5倍弦長以上。由于轉/靜干涉現象以及尾跡的傳播，在葉片表面會產生具有一定強度的周期性壓力脈動，其脈動頻率由壓氣機轉子自身的轉速與葉片數決定，對于燃氣輪機的壓縮系統，高頻脈動頻率能夠接近10KHz左右。轉/靜干涉現象是壓氣機氣動噪聲的一個重要來源，同時也是造成葉片高周疲勞的主要原因。

發明內容

本實用新型的目的在于提供能實現從壓氣機內指定葉片表面位置對壓縮工質進行加濕，從而取得比現有加濕方式更好的加濕效果的燃氣輪機的壓氣機加濕結構。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型燃氣輪機的壓氣機加濕結構，包括燃燒室、壓氣機、渦輪，壓氣機和渦輪通過連接軸相連，壓氣機和渦輪均與燃燒室相連，其特征是：還包括水泵，壓氣機包括動葉、靜葉、蝸殼，動葉和靜葉安裝在蝸殼里，動葉之間周向布置形成動葉葉輪，靜葉之間周向布置形成靜葉葉柵，動葉葉輪與連接軸相連，靜葉葉柵與蝸殼固連，一組動葉葉輪和一組靜葉葉柵組成一級增壓結構，在一級增壓結構中，動葉葉輪位于靜葉葉柵的前方，靜葉包括噴水葉片和普通葉片，噴水葉片包括葉片體，葉片體里設置內腔，內腔里安裝水管，葉片體尾緣加工劈縫，葉片體尾緣處設置噴嘴，噴嘴分別與內腔和水管相連通，水泵連通噴水葉片的水管，壓氣機設置第一出口和第二出口，第一出口連通燃燒室，第二出口連通噴水葉片的內腔。

本實用新型還可以包括：

1、每個噴水葉片至少設置兩個噴嘴。

2、每級增壓結構的噴水葉片至少有兩個，噴水葉片與普通葉片交替布置。

3、所述的增壓結構至少有兩級，前一級增壓結構的靜葉葉柵與后一級增壓結構的動葉葉輪相鄰。

本實用新型的優勢在于：

1)相比現有的加濕技術，本實用新型通過在指定葉片表面位置噴射水滴或濕空氣，可以實現任意指定級的加濕，使濕壓縮在整個壓縮過程中都得以應用，進一步減少壓氣機的耗功。

2)利用壓氣機內固有的轉/靜干涉產生的壓力脈動能量對噴入壓氣機葉柵內的水滴進行霧化，不需要復雜的霧化系統，簡化了結構，能夠取得更好的霧化效果。

3)在葉片尾緣附近吸力面加濕，在加濕的同時，相當于對壓氣機附面層損失采取了主動控制，有利于減少壓氣機葉型損失，提高壓氣機負荷。

4)水滴的霧化過程能夠消耗掉部分轉/靜干涉產生的擾動能量，降低壓力波動幅值。對由于轉/靜干涉引起的氣動噪聲能夠起到一定的抑制作用。

附圖說明

圖1為平面葉柵示意圖；

圖2a為圖1中I-I位置的軸向截面，圖2b為圖2a中觀測點壓力脈動信號的頻域分布情況；

圖3為本實用新型的噴水葉片結構示意圖；

圖4a為噴水葉片剖面圖，圖4b為噴水葉片剖面局部放大圖；

圖5為壓氣機三維組合效果圖；

圖6為本實用新型總體布置示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：