[實用新型]一種通過渦扇發動機改型的燃氣輪機

有效

• 申請號: 201820275881.1
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN207892708U
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 胡金海;宋志平;李小濤;賀一軒;姚遠
• 申請（專利權）人: 西安空天能源動力智能制造研究院有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本實用新型公開了一種通過渦扇發動機改型的燃氣輪機，改型具有高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪和尾噴口的渦扇發動機，高壓渦輪作為燃氣渦輪，低壓渦輪作為動力渦輪，動力渦輪與發電機組相連接，尾噴口作為排氣裝置，從而將渦扇發動機改型為燃氣輪機，本裝置對原渦扇發動機的結構改動少、改裝簡單，有效降低改燃機的研制成本和周期，本實用新型設置增加回熱裝置，能夠通過回熱循環，提高熱效率，降低耗油率，有效提高改型燃氣輪機的經濟性。

技術領域

本實用新型屬航空航天和能源動力領域，具體涉及一種通過渦扇發動機改型的燃氣輪機。

背景技術

燃氣輪機是繼蒸汽輪機和內燃機之后的新一代動力裝置，具有功重比大、體積小、機動性好、污染小等優點。自20世紀40年代問世以來，獲得了飛速發展，廣泛應用于發電、石油天然氣管道輸送、艦船動力以及戰車動力等。

由于航空發動機技術的飛快進步，特別是熱效率、可靠性和耐久性的提高，各航空發動機公司為滿足市場需求，越來越多地將航空發動機技術向工業和艦船用燃氣輪機移植，主要有兩種方式：一種是直接將成熟的航空發動機改型派生出工業和艦船用輕型燃氣輪機，稱之為航改燃氣輪機；第二種是航空發動機公司與燃氣輪機公司合作，將航空發動機技術向重型燃氣輪機移植，用于重型燃氣輪機的開發研制。

航改燃氣輪機是以航空發動機硬件和技術為基礎改型研制的燃氣輪機，在工作原理、核心部件及研究內容等方面與航空發動機相同或類似，因而在技術和資源方面具有明顯的優勢。

航空燃氣渦輪發動機應用于非航空領域始于20世紀40年代末，1950年英國利用成熟的航空燃氣渦輪發動機成功改型為艦用燃氣輪機，自此開啟了將各種類型的航空發動機改型為輕型燃氣輪機的時代。從60年代起，英美、蘇聯等國將改型的燃氣輪機應用于工業發電、艦船推進等方面，形成了第一代航改燃氣輪機；70～80年代先后由大流量比的渦扇發動機RB211等派生出壓比達20、效率達36％～42％的第二代航改燃氣輪機；80～90年代，由CF6-80C2，GE90、PW4000等大型航空發動機派生出第三代航改燃氣輪機，壓比達25，效率達42％，渦輪進口溫度達1450度左右；美國于2003年開始研制LMS100航改燃氣輪機，集成航空發動機和重型燃氣輪機技術，壓比達42，效率達46％，成為第四代航改燃氣輪機的代表。

我國航改燃氣輪機發展于20世紀70年代，起步時間較國外晚，研制系列和型號與國外均有一定的差距，目前已研究形成以QD128為代表的工業用燃氣輪機。我國航改燃氣輪機發展相對滯后于國外，主要原因在于航改燃氣輪機需要有較好性能的航空發動機作為母機，在此基礎上進行改進。我國航空發動機作為母機與國外能進行競爭的類型不多，若要縮小與國外的差距，需要有更好性能的航空發動機母機來促進航改燃氣輪機的進一步發展。

渦扇發動機是一種能兼顧推力與耗油率的高性能雙轉子發動機。目前，國內外多采用渦扇發動機改型為燃氣輪機。其中常用的方法有兩類：一類可稱之為風扇切頂法，具體是將低壓風扇部分切頂；去掉外涵道；由于效率原因，需要重新設計低壓渦輪；新設計動力渦輪；新設計控制系統和健康管理系統；發動機燃油、滑油和起動系統做適應性改進。該類方法優點是壓比相對高、空氣量較大、功率較高。存在的問題：(1)設計與試驗工作量大，由于低壓風扇部分切頂后，特性變化很大，再加之低壓渦輪也屬于重新設計，必須要通過大量試驗才能確定其性能與特性；(2)發動機部件結構改型復雜，改動量大。

另一類可稱之為核心機直驅法，具體是保留高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪和低壓渦輪，利用低壓轉子軸直接驅動負載泵組。該類方法優點是結構簡單，改動少，但存在的問題是熱效率低，耗油率高，經濟性差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種通過渦扇發動機改型的燃氣輪機，用于解決目前渦扇發動機改型為燃氣輪機過程中存在的部件結構改裝復雜、改動工作量大、熱效率低、耗油率高的問題。