[發(fā)明專利]一種燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱結(jié)構(gòu)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010097147.2
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111237017A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張發(fā)生;隋永楓;藍吉兵;辛小鵬;張偉;趙旭洋;趙鴻琛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州汽輪動力集團有限公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12;F01D11/00;F01D11/02
• 代理公司: 北京精金石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 張黎

本發(fā)明公開了一種燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱結(jié)構(gòu)，主要包括：封嚴(yán)環(huán)、靜葉內(nèi)圍帶、上、下游盤腔、供氣腔、軸向孔、封嚴(yán)端；所述供氣腔由所述封嚴(yán)環(huán)與所述靜葉內(nèi)圍帶圍成，冷氣通過所述供氣腔上、下游端面分布的所述軸向孔進入所述上、下游盤腔，并對輪盤進行冷卻，之后通過所述封嚴(yán)端匯入外部燃氣，阻止高溫燃氣進入盤腔；本發(fā)明優(yōu)點在于，結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)，采用沖擊冷卻及對流冷卻相結(jié)合的方式對所述輪盤進行冷卻，并緩解了冷氣的摩阻溫升問題，冷卻空氣量的控制也更簡單，偏差更小，同時，本發(fā)明通過所述軸向孔實現(xiàn)上、下游所述輪盤同步冷卻，減小了所述上、下游盤腔之間密封結(jié)構(gòu)對冷氣控制的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃氣輪機高溫部件渦輪領(lǐng)域，尤其涉及一種燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在燃氣輪機中，轉(zhuǎn)子輪盤工作溫度較高，如果不對其溫度加以控制，其過高的溫度會導(dǎo)致強度的下降，進而影響機組的安全運行。通常的做法是引入冷卻空氣對輪盤進行冷卻，冷卻空氣一般會從靜葉外圍帶處的供氣腔供氣，氣體流過靜葉內(nèi)部通道后，進入靜葉內(nèi)圍帶與級間封嚴(yán)環(huán)組成的供氣腔室，最后通過盤腔入口密封齒后分別對相鄰輪盤進行冷卻，最終，冷卻過輪盤后的氣體會通過動靜間隙匯入主流，對動靜間隙起到封嚴(yán)，防止高溫燃氣侵入盤腔，對輪盤造成燒蝕。

現(xiàn)有技術(shù)的方案是冷卻空氣的供氣通過級間封嚴(yán)環(huán)上的單側(cè)徑向孔來實現(xiàn)，氣流由供氣腔室經(jīng)過徑向孔流入一側(cè)盤腔，一部分氣流經(jīng)過一級密封流入上游盤腔，另一部分經(jīng)過封嚴(yán)環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間的密封齒流入下游盤腔，最后兩部分冷氣經(jīng)過封嚴(yán)結(jié)構(gòu)流入主流，其中上、下游盤腔的供氣流量由各級密封來控制，因此各級密封的徑向間隙對盤腔的冷卻及封嚴(yán)至關(guān)重要。但現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問題是，由于機組啟停以及機組運行過程中的振動、熱脹等因素的影響，密封部分會與轉(zhuǎn)子碰磨，從而造成密封徑向間隙的變化，無法保證在設(shè)計值，因此冷卻空氣量的控制偏差較大，另外，此種方法對于輪盤的冷卻主要是對流冷卻的方式，冷卻效率較低，冷卻空氣經(jīng)過密封結(jié)構(gòu)后除了換熱溫升，由于摩擦阻力的影響，氣流溫度會額外升高，不利于輪盤的冷卻，在相同的輪盤冷卻要求下需要消耗更多的冷卻空氣。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱結(jié)構(gòu)，能夠解決現(xiàn)有燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱問題。

為此目的，本發(fā)明由如下技術(shù)方案實施。

一種燃氣輪機級間封嚴(yán)散熱結(jié)構(gòu)，包括：供氣腔、上游盤腔、下游盤腔、上游軸向孔、下游軸向孔、密封端、封嚴(yán)端；

所述供氣腔為封嚴(yán)環(huán)與靜葉內(nèi)圍帶構(gòu)成的環(huán)狀空腔，其分別通過所述封嚴(yán)環(huán)上的所述上游軸向孔、所述下游軸向孔連通所述上游盤腔和所述下游盤腔；

所述上游盤腔為前一級輪盤與所述封嚴(yán)環(huán)及所述靜葉內(nèi)圍帶圍成的環(huán)形空腔；

所述下游盤腔為后一級輪盤與所述封嚴(yán)環(huán)及所述靜葉內(nèi)圍帶圍成的環(huán)形空腔；

所述封嚴(yán)環(huán)靠近轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)端面安裝有所述密封端；

冷氣進入所述供氣腔，并通過所述上游軸向孔和所述下游軸向孔分別流入所述上游盤腔和所述下游盤腔，并經(jīng)過所述封嚴(yán)端匯入外部高溫燃氣。

進一步，所述上游軸向孔與所述下游軸向孔有多個，分別沿所述封嚴(yán)環(huán)兩端面的周向均勻分布。

進一步，所述上游軸向孔與所述下游軸向孔均為錐孔，且靠外側(cè)的孔徑小于靠近所述供氣腔一側(cè)的孔徑。

更進一步，所述上游軸向孔與所述下游軸向孔均為預(yù)旋孔，且預(yù)旋方向與輪盤轉(zhuǎn)動方向一致。

進一步，所述密封端為迷宮密封。

更進一步，所述迷宮密封為蜂窩式密封結(jié)構(gòu)、承磨密封結(jié)構(gòu)或復(fù)合直通型密封結(jié)構(gòu)其中一種。

進一步，所述封嚴(yán)端為，所述靜葉內(nèi)圍帶兩側(cè)分別與相鄰輪盤形成的轉(zhuǎn)靜系旋轉(zhuǎn)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。