[发明专利]燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机

说明书

一种燃气轮机的涡轮转子叶片，其包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。本发明在靠近叶片尾缘区域，沿叶高方向至少将尾缘分成了三个区域，至少三个冷却尾缘的冷却通道入口的冷却空气流量可独立调节，从而比较容易达到预想的冷却分配效果，尤其是对于尾缘的叶根、叶尖区域，可大大减轻该区域的冷却设计难度。

技术领域

本发明涉及燃气轮机设计的技术领域，尤其涉及一种燃气轮机的涡轮转子叶片及采用其的燃气轮机。

背景技术

随着燃气轮机设计技术水平的提高，燃气轮机涡轮进口燃气温度不断提高，涡轮部件所面临的热负荷极高，早已超过高温材料能够承受的极限。为了保证涡轮叶片安全可靠工作，需要对其进行复杂的冷却设计，以使叶片本体的温度和应力分布保持在合理的水平。

在涡轮叶片冷却设计过程中，叶片尾缘区域由于结构复杂，内部冷却气体和叶片金属都径向承受离心力作用，尾缘区域冷气量的分配往往沿径向不均匀；加上尾缘区域往往处于冷却流路的末端，冷气温度较高，冷却效果往往较差；尾缘区域由于结构为较薄，强度上也比较脆弱。在以上因素作用下，涡轮转子叶片尾缘区域极容易由于冷却空气分布不均匀而导致温度过高或者热应力过大而高温氧化，出现裂纹、甚至烧蚀等失效现象。

因此，需要在不增加总冷却空气量的情况下，对叶型尾缘区域冷却空气的流动进行更加精准的控制，使其在径向的分布更加合理，更加可控，以降低所述叶片尾缘区域的温度和热应力水平。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种燃气轮机的涡轮转子叶片，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机的涡轮转子叶片，包括叶片叶型、叶片叶根以及连接叶片叶型和叶片叶根的叶片平台；所述叶片叶型的外表面由吸力面和压力面构成，吸力面和压力面交界区域分别为叶片前缘和叶片尾缘；

其中，所述叶片内部采用冷却通道结构，包括至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道中，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘根部，至少一个冷却通道用于冷却叶型部分尾缘顶部，至少一个冷却通道用于冷却叶型尾缘中部。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的冷却空气能够独立调节和供应。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道，内部进行了联通，但各个通道还是独立供气。

其中，所述叶片尾缘内部布置了至少一个柱肋结构，并开有至少两个喷射通孔，每两个喷射通孔之间设置有一个喷射通孔分隔板。

其中，所述叶片还包括用于所述叶片前缘冷却的冲击冷却回路；所述叶片前缘的壁上布置了至少一个气膜冷却孔，所述冲击冷却回路内设置有至少一个冲击冷却孔；所述冲击冷却回路内的冷却气体经过冲击冷却孔后，通过气膜冷却孔流出。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道内，在冷却气流转弯处具有至少一个导流片结构，每个导流片结构将所在的转弯区域分成两部分，且每个导流片结构将进入每个导流片结构所在区域的冷却气体分成两股。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道的内壁面上具有至少一个肋片结构或者其他扰流结构，以便增强该区域的换热效果。

其中，所述至少三个冷却叶片尾缘的冷却通道为蛇形通道。

基于上述技术方案可知，本发明的涡轮转子叶片相对于现有技术至少具有如下有益效果之一：

(1)在靠近叶片尾缘区域，沿叶高方向至少将尾缘分成了三个区域。