[发明专利]端壁可调节的扩压器

说明书

一种端壁可调节的扩压器，该扩压器的环形端壁由n段扇区拼接而成，每段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小可调节，以使得环形端壁能够发生偏转或缩放，其中，各段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小可相同也可不同。该扩压器可适应于运行工况的变化，改善变工况下透平与排气系统内的流动分离，有效降低透平出口背压，提高在非设计工况下二者的气动性能，提高机组效率，同时，有利于适应单侧径向排气(汽)系统蜗壳的非轴对称结构，削弱由于单侧径向排气(汽)造成的末级透平出口截面背压的非轴对称程度以及因此引起的动叶片表面的低频气动力。

技术领域

本发明涉及燃气轮机、汽轮机技术领域，尤其涉及一种端壁可调节的扩压器。

背景技术

对于船用燃气轮机、大功率汽轮机，受到装置总体布局空间所限，通常采用轴向进气，单侧径向出气式排气(汽)系统，气(汽)流由末级透平排出后，沿轴向管道进入排气(汽)系统，转弯90°后流入下游排气管道或凝汽器。这种单侧径向排气(汽)方式中透平与排气(汽)系统的布置更为紧凑，二者流场的相互影响增强。气流在非轴对称排气(汽)系统内逆压流动的同时发生轴向到径向的翻转，形成复杂的漩涡，具有流场随工况变化明显，容易产生流动分离的流动特点。

实际上，不论是船用燃机还是电网中起深度灵活性调峰作用的汽机，实际工作过程中，工况变化频繁，存在部分负荷、小流量工况运行常态化的情况。在部分负荷及小流量工况下，透平和排气(汽)系统内更易出现多种形式的流动分离。排气(汽)扩压器内的流动分离一方面会使透平和排气(汽)系统内气动性能明显恶化，透平输出功率降低，甚至导致末级透平工作状态变为鼓风状态(输出功率为负值)；另一方面还会明显增大叶片内的动应力、加大叶片振动幅值，可能引发透平叶片自激振动，发生类似与压气机叶片一样的颤振现象，极大的影响叶片的运行安全。

以往，在某一运行工况点进行透平与排气(汽)系统一体化气动优化设计，虽然能在一定程度上改善透平与排气(汽)系统的性能，但是随着负荷、流量降低，原有的设计无法适应流动条件的改变，导致透平与排气(汽)系统内仍会出现明显的流动分离，造成二者性能的恶化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有的技术问题，本发明提出一种端壁可调节的扩压器，用于解决现有技术中透平与排气(汽)系统内仍会出现明显的流动分离的问题。

(二)技术方案

本发明提供一种端壁可调节的扩压器，该扩压器的环形端壁由n段扇区拼接而成，每段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小可调节，以使得环形端壁能够发生偏转或缩放，其中。n≥1，且n为整数。

可选地，该扩压器中各段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小相同或者不同。

可选地，该扩压器中各段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小满足扩压器静压周向不均匀系数最小、压力恢复系数最大的条件。

可选地，该扩压器中各段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小相同时，所有扇区切线方向与轴线方向的夹角以同一预设值变化，扩压器的环形端壁呈缩放状态。

可选地，该扩压器中各段扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小相同时，所有扇区切线方向与轴线方向的夹角以不同预设值变化，扩压器的环形端壁呈偏转状态。

可选地，该扩压器中扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小随扩压器的透平出口流场的变化而变化。

可选地，该扩压器中扇区的切线方向与轴线方向的夹角大小取值范围为0～20°。

可选地，该扩压器中每段扇区的子午型线为一段弧线。

(三)有益效果

本发明提出一种壁可调节的扩压器，有益效果为：