[实用新型]一种燃气轮机透平转子的冷却气引气结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机结构、冷却及空气系统设计技术领域，尤其涉及一种燃气轮机透平转子的冷却气引气结构。

背景技术

工业领域涉及的燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，供给燃烧室燃料燃烧，产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。其中轮盘、动叶、轴以及附属的转动部件统称为转子，其他非转动部件统称为静子。

燃气轮机工作时，燃气轮机本体温度会逐渐升高，尤其是透平部分。以“F”级燃气轮机为例，透平进口温度已高达1400℃左右，因此透平部件除选用较好材料外，还需要通过复杂的冷却设计来保证燃机的安全和寿命。目前在燃气轮机中一般是从压气机抽气对透平进行冷却，所以冷却设计是否合理对燃气轮机的效率有很大影响。

燃气在透平中逐级做功温度会不断降低，透平转子和静子的温度也随之逐渐降低，从而对冷却气113的需求也逐渐降低。为了提高燃机效率，在冷却设计时常常根据透平不同级的冷却需求分开引不同参数的冷却气113。其中透平静子的冷却一般采用高、中、低级压气机抽气来满足不同级静子的冷却需求。而透平转子因为自身结构的复杂性，分级引气比较困难，所以一般都从压气机同一个高压级抽气进行冷却。

具体请参见图1，该图为常见透平转子冷却气113的流路，在透平的第一级轮盘101前设置有密封环112，密封环112与转子形成密封腔室111。密封环112上设计有引气结构，引入一股冷却气113注入密封腔室111中。进入密封腔室111中的冷却气对第一级轮盘101进行冷却，然后分为两路。一路经过第一级轮盘101上向上的通气孔(本申请中将所有轮盘上向上的通气孔称为动叶冷却气113通道)进入第一级动叶107的根部，并对第一级动叶107进行冷却；另一路经过第一级轮盘101上向后的通气孔(本申请中将所有轮盘上向后的通气孔称为轮盘冷却气113通道)进入第一级间腔室105。进入第一级间腔室105的冷却气113继续对第一级轮盘101和第二级轮盘102进行冷却，然后同样分为两路。一路通过第二级轮盘102上向上的通气孔进入第二级动叶108的根部，并对第二级动叶108进行冷却；另一路通过第二级轮盘102上向后的通气孔进入第二级间腔室106。依此类推，冷却气113一直向后逐一冷却剩余的透平第三级轮盘103、第四级轮盘104、第三级动叶109和第四级动叶110。因此，这种结构的透平转子只采用了同一股气源的冷却气113，从而造成了高压的冷却气113的浪费，降低了燃机效率。

有鉴于此，亟待提出一种新型的燃气轮机透平转子的冷却气引气结构。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种新型的燃气轮机透平转子的冷却气引气结构，根据透平转子不同级的冷却要求不同，引入不同的冷却气，以减少宝贵的高压冷却气用量，提高燃机效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机透平转子的冷却气引气结构，包括每两级相邻的轮盘之间设置的级间腔室，以及轮盘上设置的动叶冷却气通道和轮盘冷却气通道；还包括位于第一级轮盘外侧的第一密封腔室，以及位于最后一级轮盘外侧的第二密封腔室；所述第一密封腔室通过相应轮盘上的轮盘冷却气通道将冷却气正向依次引入第一级间腔室至第N级间腔室；所述第二密封腔室通过相应轮盘上的轮盘冷却气通道将冷却气逆向依次引入最后的级间腔室至第N+1级间腔室；其中，N为任意正整数。

优选地，所述第一密封腔室和第二密封腔室的冷却气的气源为燃气轮机的压气机或者外部气源。

优选地，所述第一密封腔室和第二密封腔室的冷却气的气源不同。

优选地，所述第一密封腔室的冷却气的气压高于所述第二密封腔室的冷却气的气压。

优选地，所述第一密封腔室和第二密封腔室均由密封环和转子形成。

(三)有益效果

本实用新型的技术方案具有以下优点：本实用新型的燃气轮机透平转子的冷却气引气结构，包括分别设置在第一级轮盘和最后一级轮盘外侧的密封腔室，并且第N级间腔室至第N+1级间腔室之间的轮盘上不设置轮盘冷却气通道，从而第一级轮盘外侧的密封腔室将冷却气正向依次引入第一级间腔室至第N级间腔室；最后一级轮盘外侧的密封腔室将冷却气逆向依次引入最后的级间腔室至第N+1级间腔室，从而很好地实现透平转子冷却气分级引气的功能，进而减少了透平转子高压冷却气的用量，提高了燃气轮机的工作效率。

附图说明