[实用新型]燃气轮机低压引气管路和高压引气管路之间的节流结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机结构，特别涉及一种用于燃气轮机供气和引气相关管路内的节流结构，属于燃气轮机结构设计领域。

背景技术

现代燃气轮机技术的不断革新和发展，为提高燃气轮机的整体热效率，透平前温度不断升高。透平动叶片作为高速旋转部件并工作于极高的温度环境之下，仅通过透平叶片采用耐高温材料的形式，来提高透平前温度的方法已经无法满足实际使用需求，透平必须采取一定形式的冷却。

透平的冷却气一般来自压气机抽气，随着冷却要求越来越高，抽气量需求也越来越大，这必然会导致燃气轮机热效率的下降。

由于在燃气轮机的设计初期无法充分计算出进气压力的最合理值，工程上的通用做法是在引气级数和管路上留出足够大的余量，在关键节点设置节流孔板降低引气压力和限制引气流量。但是过大的引气压力设计余量和孔板的存在将导致能量不必要的流失，造成热效率的进一步下降。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提出了一种燃气轮机低压引气管路和高压引气管路之间的节流结构，将压气机低压级的气体与压气机高压级的气体混合，降低高压引气的温度和压力，从而减少节流能量损失。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种燃气轮机低压引气管路和高压引气管路之间的节流结构，该节流结构含有低压引气管路和高压引气管路；低压引气管路连接压气机低压级和透平低压级；高压引气管路连接压气机高压级和透平高压级；其特征在于：所述的高压引气管路依次包括进气直段、收缩段、扩张段和出气直段；在收缩段与扩张段连接的位置开有低压进气环槽，该低压进气环槽与低压引气管路相连通；所述收缩段出口处的截面面积A1与进气直段的截面面积A2之比在0.05～0.4之间。

本实用新型的技术特征还在于：在所述低压引气管路上设有控制阀，在所述控制阀的两端设置有压力传感器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本实用新型在高压引气管路的收缩段与扩张段连接的位置开有低压进气环槽，由于该处的静压最小，可有效引进低压引气管路内的低压冷却气，该低压冷却气与高压引气管路内的高压气流混合，形成较低压力和较低温度的冷气，从而减少了压气机高压抽气的消耗量及整体冷却气的流量，降低了节流能量的损失，提高了整机效率。

附图说明

图1是燃气轮机低压引气管路和高压引气管路之间的节流结构的工作原理图。

图2是节流结构的二维剖面图。

图3是节流结构的三维剖面图。

图4是低压进气槽的三维放大剖面图。

图中符号说明如下：1-压气机；2-透平；3-低压引气管路；4-高压引气管路；5-控制阀；6-进气直段；7-收缩段；8-扩张段；9-出气直段；10-低压进气槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的原理、结构和具体实施方式做进一步的说明。

图1是燃气轮机低压引气管路和高压引气管路之间的节流结构工作原理图，该节流结构含有低压引气管路3和高压引气管路4；低压引气管路3连接压气机1的低压级和透平2的低压级，将压气机低压级的气体引入透平低压级进行冷却；高压引气管路4连接压气机1的高压级和透平2的高压级，将压气机高压级的气体引入透平高压级进行冷却。

如图2、图3和图4所示，所述的高压引气管路4依次包括进气直段6、收缩段7、扩张段8和出气直段9；在收缩段7与扩张段8连接的位置开有低压进气环槽10，该低压进气环槽10与低压引气管路3相连通；由高压进气形成的主流道在低压进气环槽10处形成低压区，可以将低压进气引射入主流道。从而保证低压引气管路3内的低压气体能够有效进入高压引气管路内。

实验研究表明，合理地设计收缩段出口处的截面面积A1与进气直段的截面面积A2之比，能使高压进气管路内气体的总压高于低压进气管内气体的总压，低压进气环槽10处的静压力最小；因此，收缩段出口处的截面面积A1与进气直段的截面面积A2之比应在0.05-0.4之间。

在低压引气管路3上设置有控制阀5，控制阀5的两端设置有压力传感器，压力传感器通过压力感应控制控制阀的开启和闭合。当低压引气管路3的压力P2大于低压进气口10的压力P1时，控制阀开启，低压引气管路3内的气体进入高压引气管路4。低压引气管路3内的低压、低温气体与高压引气管路4内的高压、高温气体混合，降低原高压引气管路内气体的温度和压力。从而减少用于冷却透平高压级的压气机高压级冷却气的流量以及整体冷却气流量，降低节流能量的损失，提高整机效率。

根据相关计算结果，现代燃气轮机冷却气引气量一般为18%左右，为三级或者四级压力引气，本实用新型的重要意义在于用较低压力的引气代替部分高压，最终可以多回收约0.1-0.6%的整机热效率，这对于大型燃气轮机是非常有意义的。