[发明专利]用于提高燃气轮机静叶稳定性结构

说明书

本发明涉及一种用于提高燃气轮机静叶稳定性结构，包括静叶、旋转内柱面，所述静叶为导叶或扩压器叶片或旋流器叶片，所述静叶的内圈流体与旋转内柱面直接接触，使所述静叶内圈边界层内流体涡团受抽吸作用，涡流增强、体积减小，可降低涡团对下游的影响，流体经导叶进入轴流式压气机或叶片泵或燃气轮机后经出口扩压器离开。

技术领域

本发明涉及一种轴流式压气机、叶片泵和燃气轮机，尤其是一种燃气轮机的预混燃烧器。

背景技术

在轴流式压气机、叶片泵和燃气轮机等设备内，静叶内流体与转动的内柱面或内锥面接触产生的作用问题迄今未形成定论，也未能成为标准设计。国产4000马力长征2型燃气轮机车原设计压气机静叶装内围带，试制过程中拆除内围带后喘振现象基本消除，目前装机量较大的MHI三菱重工400MW燃气轮机M701F中压气机静叶扩压器内圈安装内围带。如图1，2，3所示为传统结构中，流体在导叶5或出口扩压器9内圈扩压流动，内圈边界层内分离的涡团受环向(圆周方向)压力梯度、切向(径向)粘性力连续“搓”动引起涡流强度、体积增强，在封闭的静叶内圈可能形成横越静叶槽道的通道涡，导致静叶后回流增强。因此，需要以创新理论诠释流体与旋转内柱面接触的正面效果，设计一种旋转内柱面提高静叶稳定性的结构。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种用于提高燃气轮机静叶稳定性结构，对流体与旋转内柱面接触产生的边界层内抽吸分离的涡团，抑制通道涡的原理做出理论解析，目的是为提高增压装置静叶的稳定性。

本发明的技术方案是：一种用于提高燃气轮机静叶稳定性结构，包括静叶、旋转内柱面，所述静叶为导叶或扩压器叶片或旋流器叶片，所述静叶的内圈流体与旋转内柱面直接接触，使所述静叶内圈边界层内流体涡团受抽吸作用，涡流强度增强、体积减小，可降低涡团对下游的影响，流体经导叶进入轴流式压气机或叶片泵或燃气轮机后经出口扩压器离开。

进一步，所述静叶外径方向高密度流体流向内圈，保持并扩大静叶有效通流面积，阻止叶片后回流。

进一步，所述导叶的叶片仅由外圈固定，内圈相邻叶片间不装环状密封带，导叶的叶片内圈与旋转内柱面间装有气封装置，并使导叶内圈的流体与进气端旋转内柱面直接接触。

进一步，所述进气端旋转内柱面为可转动结构，转速与转子同步，或者与转子之间保持一定的转速比旋转；所述进气端旋转内柱面的旋转方向与流体进入静叶的周向分速度一致。

进一步，所述出口扩压器的叶片由外圈固定，内圈相邻叶片间不装环状密封带，所述出口扩压器的叶片内圈与旋转内柱面间装有气封装置，所述出口扩压器内圈的流体与排气端旋转内柱面直接接触。

进一步，所述排气端旋转内柱面为可转动结构，转速与转子同步，或者与转子之间保持一定转速比旋转；所述排气端旋转内柱面的旋转方向与流体进入静叶的周向分速度一致。

本发明的有益效果是：

现有技术中，流体与转动内柱面无接触条件下，静叶(导叶，或静止扩压器叶片，或旋流器叶片)内圈边界层内分离的涡团受环向(圆周方向)压力梯度、切向粘性力连续“搓”动引起涡流强度、体积增强，在封闭的静叶内圈，可形成横越静叶槽道的通道涡，有效通流面积降低，静叶后绕流增强。

本发明中，静叶内圈流体与旋转内柱面直接接触，受边界层内Ekman抽吸作用涡流强度、体积减小，静叶外径方向高密度流体流向内圈，保持并扩大静叶有效通流面积，阻止叶片后回流。

附图说明

图1是现有的扩压装置内导叶与出口扩压器的纵剖示意图；

图2是现有的压气机导叶结构示意图；

图3是现有的扩压器结构示意图；

图4是本发明的用于提高燃气轮机静叶稳定性结构及原理示意图；