[发明专利]一种用于300MWF级重型燃气轮机的大流量高负荷轴流压气机

说明书

技术领域

本发明涉及压气机，尤其是一种用于300MW F级重型燃气轮机的大流量高负荷轴流压气机。

背景技术

燃气轮机的工作原理是吸入经压气机压缩后的空气进入燃烧室，与燃料燃烧后产生高温烟气，烟气在透平内膨胀做功，通过轴将功输出给发电机或其他装置，可以说，压气机是燃气轮机的三大部件之一。

燃气初温（即进入透平内膨胀前的烟气温度）是燃气轮机技术等级的标志，目前已经大规模商业应用的是F级重型燃气轮机。F级重型燃气轮机的燃气初温在1400℃左右，目前，技术成熟的F级重型燃气轮机的主要生产厂商有GE、三菱和西门子。GE、三菱和西门子分别为各自的F级重型燃气轮机设计开发了相应的压气机。

压气机为了实现对空气的压缩，在压气机转轴与机匣上，交替依次设置动叶和静叶，一排动叶和一排静叶为一级，多级动叶和静叶进行串联构成通流部分，如图1所示，其总增压比和级数是压气机的重要技术特征。

在F级重型燃气轮机压气机的整体布置方面，GE压气机为18级，总增压比为16.5，平均级压比为1.169；三菱压气机为17级，总增压比为18，平均级压比为1.185；西门子压气机为15级，总增压比为17，平均级压比为1.208。

在叶片设计方面，上述厂家的F级重型燃机压气机采用NACA-65等系列叶型、双圆弧叶型等叶型。由于负荷水平不高，压气机动叶、静叶的轮毂、轮缘均直接采用直线型。

在可调叶片方面，上述厂家均采用设计的压气机进口导叶均附带有调节装置，以在不同进口流量条件下改变叶片安装角用于提升整机的变工况性能，而其余叶片安装角均不可调。

总体来说，目前GE、三菱和西门子的F级重型燃机压气机是在二代机技术的基础上设计开发的，其级负荷属于中低水平（级压比约为1.17～1.2）。其优点在于技术成熟，但是在目前压气机少级数、高负荷的发展趋势下已不具有先进性。

发明内容

为了解决上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于300MW F级重型燃气轮机的大流量高负荷轴流压气机。该压气机增大了级负荷，有利于减少级数，进而缩短轴长、减少零件数，因此能够降低燃气轮机的制造、维修、运输、占地等成本，并提高燃机灵活性与可靠性。

本发明提供的一种用于300MW F级重型燃气轮机的大流量高负荷轴流压气机包括：压气机入口1、中心转轴2、轮盘3、进口导叶4、十三级动叶5、前四级可调静叶6、后九级不可调静叶7、机匣8，压气机出口9，其中：

所述压气机入口1位于整个压气机的最前端，用于吸入空气，其与所述机匣8通过支撑片进行连接；

所述进口导叶4的一端通过转轴与所述机匣8的最前端连接，其相对于垂直于中心轴线的平面的角度通过转轴的旋转来调整；

所述中心转轴2与轮盘3固连；

所述十三级动叶5安装在所述进口导叶4之后，其沿轴向依次通过叶根10连接在所述轮盘3的外侧；

所述前四级可调静叶6的一端通过转轴与所述机匣8连接，其相对于垂直于中心轴线的平面的角度通过转轴的旋转来调整；

所述后九级不可调静叶7沿轴向依次通过叶冠11连接在所述机匣8的内侧；

所述机匣8与所述轮盘3之间的空间形成通流部分，所述进口导叶4、十三级动叶5、十三级静叶6、7均位于所述通流部分中；

所述机匣8的后端与所述轮盘3的后端形成一个扩张的环形通道，作为所述压气机的出口9；

所述压气机的出口9与第十三级静叶所在的通流部分构成所述压气机的扩压器，用于降低出口气体的速度，提高出口气体的压力。

本发明所提供的一种用于300MW F级重型燃气轮机的大流量高负荷轴流压气机的优点在于：

1、级负荷高于GE、三菱和西门子F级重型燃机现有的压气机，能够使用较少的级数达到300MW F级重型燃机所需要的压比；

2、使用新颖的二维叶型、三维叶片技术来解决负荷提高带来的流动控制问题；

3、采用5级可调叶片，而非上述公司F级重型燃机压气机的1级可调叶片来解决负荷提高带来的启动困难和高温下的效率降低的问题。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的压气机上半部分的剖面图。

图2是根据本发明一实施例的动叶和静叶的结构示意图。

图3是根据本发明一实施例的压气机的叶片叶型定义示意图。

图4是根据本发明一实施例的压气机的叶型结构示意图。

具体实施方式