[发明专利]燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机

说明书

一种燃气轮机的涡轮静子叶片及采用其的燃气轮机，其中，涡轮静子叶片包括叶片叶身、位于叶片叶身两端的端壁；所述叶片叶身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；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，所述端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。本发明在端壁尾缘区域设置端壁尾缘空腔，在不增加冷却空气量的情况下，降低涡轮静子叶片端壁尾缘区域的温度和应力水平。

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静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。

为满足日渐提高的环保要求，燃气轮机燃烧系统普遍采用了DLN低氮燃烧技术，这种技术使得燃气轮机进口温度剖面更加扁平——即减小了燃机进口温度峰值，但增大了端壁区域的温度水平。因此，在低氮燃烧的燃气轮机透平中，端壁设计难度进一步加大，涡轮静子叶片端壁尾缘区域冷却布置困难，极容易出现裂纹、高温氧化、甚至烧蚀等失效现象。

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静子叶片及采用其的燃气轮机，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

作为本发明的一个方面，提供一种燃气轮机的涡轮静子叶片，包括叶片叶身、位于叶片叶身两端的端壁；所述叶片叶身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；叶片尾缘对应的端壁部位定义为端壁尾缘；

其中，端壁尾缘设置有端壁尾缘空腔，所述端壁尾缘空腔在对应端壁尾缘区域设置至少一个冷气通孔。

作为本发明的另一个方面，还提供一种燃气轮机，采用了如上所述的涡轮静子叶片。

基于上述技术方案可知，本发明相对于现有技术至少具有如下有益效果的其中之一或其中一部分：

(1)本发明在端壁尾缘区域设置端壁尾缘空腔，在不增加冷却空气量的情况下，降低涡轮静子叶片端壁尾缘区域的温度和应力水平；

(2)本发明的端壁尾缘空腔的进气设置方式多种，冷却气获取方式灵活，易于实现和应用；

(3)端壁尾缘空腔内设置蛇形通道，形成多个连续冷却通道的对流冷却，可进一步降低该端壁尾缘区域的温度、温度梯度以及应力水平；

(4)端壁尾缘空腔内布置冷却强化结构，如各种形状的凸起、扰流柱等，更进一步起到增强冷却的效果。

附图说明

图1是对比例1的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；

图2是图1的A-A向剖面示意图；

图3是本发明实施例1的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；

图4是图3的B-B向剖面示意图；

图5是本发明实施例2的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；

图6是图5的C-C向部面示意图；

图7是本发明实施例3的燃气轮机的涡轮静子叶片示意图；

图8是图7的D-D向部面示意图。

上述附图中，附图标记含义如下：