[實用新型]塔形燃氣輪機壓氣機輪盤結構

有效

• 申請號: 201520277308.0
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN204716613U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 馮澤軍;陳海燕;劉丙權;李炳濤
• 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: F04D29/32
• 分類號: F04D29/32;F04D29/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本實用新型涉及燃氣輪機壓氣機輪盤結構設計領域，特別提供一種塔形燃氣輪機壓氣機輪盤結構。

背景技術

地面重型燃氣輪機中，采用外圍環向均勻分布的軸向拉桿將獨立的輪盤串聯成整體，形成壓氣機轉子。壓氣機轉子高速旋轉壓縮空氣，將機械能轉化成氣體內能，提升空氣壓力、速度和溫度。由此得到的高壓、高速的空氣被輸送到燃燒室，與燃料混合燃燒。

一方面，壓氣機中的空氣由進口到出口，溫度不斷提升，使得輪盤的材料性能隨之逐漸下降。在輪盤自身離心力和動葉片離心力的共同作用下，保證輪盤具有足夠的強度安全裕度，不發生破裂或者疲勞破壞，是燃氣輪機壓氣機輪盤設計的一個困難。

另一方面，為了提升壓氣機的性能、避免發生碰磨，對壓氣機轉子與靜子之間的密封間隙進行精確設計，是燃氣輪機壓氣機輪盤設計的另一個困難。其原因之一在于：輪盤在高溫環境下高速旋轉，發生膨脹的同時，還會因為離心彎矩的作用，出現軸向彎曲變形，使得輪盤密封凸緣偏斜，傾斜后的凸緣表面與未傾斜的靜子表面之間的縫隙不均勻，不利于氣體密封。

傳統的地面重型燃氣輪機壓氣機輪盤，布置有：切槽、凸緣、貫通孔，以滿足容納動葉片、傳遞扭矩、穿過拉桿的功能性要求。受到這些結構特征的限制，壓氣機輪盤不能直接應用完全等厚度結構或理想錐形結構。

目前的地面重型燃氣輪機壓氣機輪盤結構是：在切槽、凸緣、貫通孔之間布置獨立的輻板進行聯接，輻板可以是等厚度輻板或錐形輻板。兩段獨立的輻板之間的幾何尺寸和位置的約束關系不能使離心載荷傳遞路徑統一，產生離心彎矩，輪盤額外承擔的彎曲應力降低了強度安全裕度，離心彎矩引起的彎曲變形削弱了密封效果。此外，采用等厚度輻板結構的輪盤，結構笨重，不能充分發揮材料性能，存在浪費材料的問題。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型要解決的是現有燃氣輪機的壓氣機輪盤在離心彎矩作用下，彎曲應力導致的強度安全裕度小的問題、彎曲變形導致的密封效果差的問題、等厚度腹板結構笨重、浪費材料的問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種塔形燃氣輪機壓氣機輪盤結構，包括輪盤本體，所述輪盤本體為整體呈盤狀結構，由內至外依次包括中心孔、中心部分、下腹板、過渡段、中間部分、上腹板以及外部部分；

所述中心部分較所述下腹板的內緣厚，用于軸向上的拼接；

所述過渡段較所述下腹板的外緣厚，所述過渡段軸向貫穿開設有多個用于穿設外圍拉桿的貫穿孔；

所述中間部分較所述過渡段和上腹板的內緣厚，用于通過軸向接觸摩擦而傳遞扭矩；

所述外部部分較所述上腹板的外緣厚，所述外部部分的外壁周向布設有多個用于連接動葉片的切槽，軸向兩側分別設有用于與密封環密封接觸的進氣側密封凸緣和出氣側密封凸緣；

所述下腹板和上腹板均為由內至外呈漸收式結構，且所述下腹板的軸向兩側對應的與所述上腹板的軸向兩側分別處于同一錐面。

優選的，所述下腹板的軸向兩側錐面之間的夾角為1-10°。

優選的，所述下腹板的軸向兩側錐面之間的夾角為1-6°。

優選的，所述中心部分與所述下腹板之間為圓角過渡。

優選的，所述下腹板與所述過渡段之間為圓角過渡。

優選的，所述過渡段與所述中間部分之間為圓角過渡。

優選的，所述中間部分與所述上腹板之間為圓弧過渡。

優選的，所述上腹板與所述外部部分之間為圓角過渡。

優選的，所述中心部分的一側設有進氣側定位凸緣，另一側設有出氣側密封凸緣，所述進氣側定位凸緣的外緣的直徑與所述出氣側定位凸緣的內緣的直徑相適應。

(三)有益效果

本實用新型提供的一種塔形燃氣輪機壓氣機輪盤結構，包括輪盤本體，輪盤本體為整體呈盤狀結構，由內至外依次包括中心孔、中心部分、下腹板、過渡段、中間部分、上腹板以及外部部分；下腹板和上腹板均為由內至外呈漸收式結構，且下腹板的軸向兩側對應的與上腹板的軸向兩側分別處于同一錐面。離心力由外部部分至中心部分逐漸增大，輪盤本體的上腹板和下腹板的厚度隨之逐漸增大，輪盤本體的材料性能得到了充分利用；輪盤本體的中心部分、中間部分和外部部分的離心力傳遞路徑與動葉片的離心力傳遞路徑重合，輪盤本體在高速旋轉狀態下，均勻向外膨脹，軸向彎曲變形得到了有效抑制。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的一種塔形燃氣輪機壓氣機輪盤結構的軸測視圖；