[發明專利]第一級渦輪葉片布置

有效

• 申請號: 201511036156.6
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105756717B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: F·格拉夫;H-C·馬休斯;F·弗勒里奧特;U·本茲
• 申請（專利權）人: 安薩爾多能源瑞士股份公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/18;F16J15/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉林華;傅永霄

本公開涉及一種帶有葉片載體(16)、擺動的第一級葉片(10)的陣列、以及用于軸向地接收燃燒器過渡件(24)的尾端的框架段(12)的陣列的葉片布置。框架段(12)包括帶有上水平元件(20)、下水平元件(21)、豎直腹板(22)、至葉片載體(16)的徑向外固定部(25)以及臂部(26)的工字梁，該臂部(26)從下水平元件(21)沿軸向方向在內邊緣段(23)下面延伸以用于支撐葉片(10)的內平臺(14)以及用于密封在內平臺(14)和下水平元件(21)之間的間隙。除了葉片布置，本公開還涉及一種用于這種布置的組裝的方法以及一種包括這種葉片布置的燃氣渦輪。

技術領域

本公開涉及用于接收燃燒器過渡件的第一級葉片布置，該燃燒器過渡件在從燃燒器到渦輪的接口處將熱氣從燃燒器引導到渦輪。

背景技術

帶有筒形燃燒器的燃氣輪機從發電廠的各種應用中是已知的。典型地多個燃燒器圍繞渦輪的軸線以環形陣列設置。熱燃燒氣體從各個燃燒器穿過相應的過渡件進入該第一級葉片。除了相對運動外(例如，由于這些構件之間的動態脈沖)，過渡件和第一級葉片由不同材料制成并且在操作過程中受到不同的溫度，由此經歷不同程度的熱增長。已經提出了一種在渦輪入口處支撐和引導過渡件的支撐框架，以在過渡件和第一級葉片的接口處允許這種“不匹配”。為了允許在過渡件和支撐框架之間的運動。US 2009/0115141 A1提出了密封的槽的使用。所描述的布置意圖允許徑向、周向和軸向的相對運動。然而，熱氣體通道區段相對于彼此的徑向、周向和軸向相對運動很難密封，并且能夠導致在這種布置的側壁之間接口處的臺階。這些臺階對渦輪的空氣動力學是有害的，由于它們可在邊界層中引起的紊流，因而它們可導致局部高熱負荷。

發明內容

提出了一種改進的第一級渦輪葉片布置，以便確保在熱氣流路徑中的良好空氣動力學以及可靠的冷卻。壽命增加并且避免了由于在熱氣流路徑中的臺階部和很大的冷卻氣體消耗而功率和效率損失，以及由于不受控制的冷卻氣體流而增加的排放。

本公開涉及一種用于接收從筒形燃燒器到渦輪入口的燃燒器過渡件的第一級葉片布置，所述燃燒器過渡件適于引導在燃氣輪機筒形燃燒器和渦輪的第一級之間的熱氣流路徑中的燃燒氣體。燃燒器過渡件包括具有在上游端適用于連接到筒形燃燒器的入口和在下游端適用于連接到渦輪的第一級的出口的管道。典型地每個出口插入到由框架段形成的鏡框式容器。燃燒器過渡件的下游端包括燃燒器過渡壁。典型地這些是外壁、內壁以及兩個燃燒器過渡側壁。

燃燒器過渡的入口典型地具有與過渡件所附接到的筒形燃燒器相同的橫截面。這些例如可以是圓形、橢圓或矩形的橫截面。出口典型地具有環面段形式。安裝在燃氣渦輪中的多個燃燒器過渡形成用于引導熱氣流入渦輪內的環面。

根據第一實施例，第一級葉片布置包括葉片載體，第一級葉片的陣列，以及用于軸向的接收燃燒器過渡件的尾端的框架段的陣列。

葉片包括外平臺、內平臺、在所述外平臺和內平臺之間延伸的翼型件、用于可樞轉地連接葉片到葉片載體的外懸架。葉片進一步包括從內平臺徑向向內延伸的內邊緣段。

框架段包括帶有上水平元件、下水平元件、豎直腹板、以及到葉片載體的固定部的工字梁。從下水平元件，至少一個臂部在軸向方向中在內邊緣段以下延伸以用于支撐葉片的內平臺以及用于密封在內平臺和下水平元件之間的間隙。

布置可樞轉的連接使得當葉片安裝在渦輪中時葉片能夠在一個軸線周圍擺動，該軸線與翼型件的縱向方向(即，從內平臺到外平臺的方向)正交，以及與燃氣渦輪的軸向方向垂直。這種可樞轉的葉片也稱為擺動葉片。

可樞轉的連接例如能夠是與軸向方向相反的從葉片載體的豎直壁延伸進入到在外平臺的豎直側壁中的槽口的突出部，或在軸向方向中從外平臺的豎直側壁延伸進入到在葉片載體的豎直側壁中的槽口的突出部。豎直方向是從葉片的內平臺到外平臺的方向。側壁是在軸向方向中終止的壁，即在與燃氣渦輪的軸線正交的平面中的壁。