[發明專利]一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗件及試驗參數設計方法

在審

• 申請號: 202011318562.2
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112444398A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 蘇鵬飛;趙世全;孔祥林;周娜;盧航;蔡國煌;羅濤;李金鴻;尹正發
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠

本發明公開了一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗件，包括輪盤部件A、輪盤部件B，輪盤部件A與輪盤部件B形成空心腔室；輪盤部件B設置有中心孔B；輪盤部件A設置有通孔。參數設計方法，包括獲得相似準則判據：確定模化比；模化試驗冷氣輸送試驗件直徑、模化試驗中心孔直徑、模化試驗端面齒嚙合間隙面積、模化試驗端面齒嚙合間隙數量、模化試驗腰型孔總面積、模化試驗腰型孔數量、模化試驗中壓縮空氣質量流量、模化試驗中進口氣體總壓、模化試驗中出口氣體靜壓、模化試驗中轉子轉速。本發明實現對燃氣輪機轉子冷氣輸送過程中關鍵結構的流動特性參數進行測試，獲得燃氣輪機壓氣機轉子冷氣輸送相關性能參數，為燃氣輪機設計提供重要的數據支持。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機試驗技術領域，特別涉及一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗件及試驗參數設計方法。

背景技術

提高燃氣透平的燃氣進口溫度可以有效提高燃氣輪機循環效率，燃氣輪機轉子冷氣輸送為透平高溫葉片提供冷卻氣體、實現透平輪盤的冷卻及輪緣密封防止主流燃氣倒灌，對燃氣輪機的熱效率與運行安全性具有重要影響。燃氣輪機轉子冷氣輸送流量分配與壓力分布的準確性直接影響到燃氣輪機高溫部件的冷卻空氣消耗量及冷卻效果，以及防止主流燃氣倒灌，進而影響到燃氣輪機的效率與運行安全性。

現有技術和公開文獻報道中針對燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗裝置和方法尚且存在空白。冷卻氣在冷氣輸送過程中的壓損等關鍵參數在整個二次空氣系統流路中都是至關重要的，這些重要的參數決定了冷卻氣體供給的壓力、流量和溫度。目前針對燃氣輪機冷卻供氣系統的一維、二維、三維數值模擬計算和計算結果已經發表了很多，通過對比現有的數值計算結果發現不同的計算方法對于輪盤間隙壓損等關鍵結構的計算結果上存在明顯差異。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗參數設計方法。

本發明解決技術問題所采用的解決方案是：

一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗件，包括設置有端面齒的輪盤部件A、與端面齒嚙合的輪盤部件B，所述輪盤部件A與輪盤部件B相互連接且形成空心腔室；所述輪盤部件B的中心設置有與空心腔室連通的中心孔B；所述輪盤部件A的外側設置有與空心腔室連通的通孔。

氣體通過中心孔B，進入空心腔室內，然后在進氣系統的作用下，從通孔和端面齒嚙合位置排出。

在一些可能的實施方式中，所述通孔的數量為多個，且以輪盤部件A的軸心為圓心呈環狀陣列。

在一些可能的實施方式中，所述通孔為腰型孔。

在一些可能的實施方式中，所述輪盤部件B包括與端面齒嚙合的盤B、與盤B一體成型且位于盤B遠離輪盤部件A一側的空心套筒，所述空心套筒的軸心與盤B的中心在同一直線上，所述盤B與空心套筒相互連通形成中心孔B；所述中心孔A與中心孔B的內徑一致。

在一些可能的實施方式中，所述輪盤部件A包括靠近輪盤B一側設置有端面齒的盤A；所述盤A的中心設置有安裝孔，所述安裝孔與中心孔同軸設置。

安裝孔的作用是用于在試驗時，通過安裝孔將本試驗件安裝在轉子軸上，進而實現本試驗件的旋轉；從而進行在本試驗件旋轉時的相關參數測量。

在一些可能的實施方式中，所述盤A靠近輪盤部件B的一側設置有與安裝孔同軸且連通的安裝槽，所述輪盤部件B包括安裝在安裝槽內的軸端螺母。

軸端螺母的設置是為了有效的保證在旋轉時，整個裝置的穩定性。

另一方面，一種燃氣輪機轉子冷氣輸送試驗參數設計方法，具體包括以下步驟:

獲得轉子冷氣輸送試驗件冷氣輸送旋轉模化試驗的相似準則判據：

確定試驗的模化比；