[实用新型]一种燃气轮机涡轮第一级喷嘴的弹性安装结构

说明书

本实用新型专利公开了一种燃气轮机涡轮第一级喷嘴的弹性安装结构，包括进气蜗壳、喷嘴叶片、喷嘴轮毂支板、喷嘴顶部盖板、弹性支架及喷嘴外机匣；喷嘴叶片与喷嘴轮毂支板、喷嘴顶部盖板沿圆周方向组成第一级喷嘴环；第一级喷嘴环通过喷嘴轮毂支板固定于燃气轮机前部支板或进气蜗壳，喷嘴顶部盖板则搭接于进气蜗壳；沿第一级喷嘴环圆周方向安装有多个弹性支架，弹性支架下端以焊接方式固定于喷嘴顶部盖板外侧，上端固定于喷嘴外机匣；喷嘴外机匣与进气蜗壳连接或固定于后部涡轮机匣；上述弹性安装结构允许燃气轮机工作时第一级喷嘴在高温燃气冲刷下产生一定径向变形并被弹性支架吸收，降低第一级喷嘴由于热应力过大而损坏的风险。

技术领域

本实用新型专利属于燃气轮机的技术领域。具体地，本实用新型专利涉及一种燃气轮机涡轮第一级喷嘴的弹性安装结构。

背景技术

燃气轮机包括压气机、燃烧室和涡轮三个主要部件，通过旋转轴将压气机与涡轮连接，并在压气机与涡轮之间安装燃烧室。在上述的燃气轮机中，作为工质的空气经由旋转轴驱动的压气机吸入后被压缩，压缩后的空气进入燃烧室中与燃料混合并燃烧，由此产生高温高压的燃气。燃气从燃烧室进入涡轮，驱动涡轮旋转。

对燃气轮机的涡轮来说，可以为单级或多级结构，每一级涡轮都由喷嘴及动叶组成。由燃烧室而来的高温高压燃气流经每一级涡轮喷嘴后，进入涡轮动叶。如果涡轮为多级结构，则燃气流经上一级动叶后进入下一级涡轮喷嘴。在涡轮动叶中，燃气所具有能量的一部分被转换为机械功，形成旋转驱动力传递给旋转轴，用于驱动压气机并对外做功。

在燃气轮机的多级涡轮中，由于第一级涡轮将直接面对由燃烧室而来的高温高压燃气，其工作条件最为苛刻。其中，第一级喷嘴直接受到高温燃气冲刷，需要承受的工作温度最高，其材料选择、制造与安装方式就更为重要。在微型及小型燃气轮机中，多采用单筒燃烧室加进气蜗壳的结构，进气蜗壳一般具有较大转弯，在高温下工作时易产生变形。如果第一级喷嘴采用刚性较强的安装固定方式，则蜗壳及第一级喷嘴在高温下极易产生较大的内应力，导致喷嘴使用寿命下降。尤其是当燃气轮机面临频繁启停及变工况的情形时，蜗壳及第一级喷嘴往往要经受温度迅速升高又迅速降低的反复热冲击，更加剧了蜗壳或喷嘴叶片因此而产生裂纹并最终在高温下损坏失效的风险。

为此，需要设计恰当的喷嘴弹性安装方式，来避免涡轮工作时蜗壳及第一级喷嘴因高温而产生较大的内应力，有效提高喷嘴叶片的寿命及可靠性。

实用新型内容

本实用新型专利提供了一种燃气轮机涡轮第一级喷嘴的弹性安装结构，其目的是允许燃气轮机工作时第一级喷嘴在高温燃气冲刷下产生一定径向变形，避免第一级喷嘴因高温而产生较大的内应力，从而降低其因内部热应力过大而导致损坏的风险。

为了实现上述目的，本实用新型专利采取的技术方案为：

本实用新型专利的燃气轮机涡轮第一级喷嘴的弹性安装结构，包括进气蜗壳、喷嘴叶片、喷嘴轮毂支板、喷嘴顶部盖板、弹性支架及喷嘴外机匣。其中，所述的喷嘴叶片、喷嘴轮毂支板与喷嘴顶部盖板沿圆周方向形成第一级喷嘴环。

所述的第一级喷嘴环包括一定数量的喷嘴叶片；第一级喷嘴环可以由一定数量的单个喷嘴叶片及对应的喷嘴轮毂支板和喷嘴顶部盖板沿圆周方向组装形成，也可以作为一个环形部件采用整体方式制造而成。

所述的第一级喷嘴环通过喷嘴轮毂支板固定于燃气轮机的前部支板，也可以固定于进气蜗壳的外侧壁；第一级喷嘴环的喷嘴顶部盖板搭接于进气蜗壳内侧壁；所述的喷嘴顶部盖板和内侧壁相互接触，但两者之间没有固定和连接措施。

所述的弹性支架截面形状为“Y”字型，并沿第一级喷嘴环的圆周方向安装有多个弹性支架；弹性支架的下端以焊接方式固定于喷嘴顶部盖板的外侧，其上端以焊接或螺栓连接方式固定于喷嘴外机匣。

所述的喷嘴外机匣可以与进气蜗壳的内侧壁连接并固定，也可以固定于后部涡轮机匣。