[发明专利]一种中小燃气轮机的透平机及工作方法

权利要求书

1.一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：包括透平缸体(1)、透平机入口(2)、透平机出口(3)、高压涡轮转子(4)、低压涡轮转子(5)、一级静叶(6)、一级动叶(7)、二级静叶(8)、二级动叶(9)和护环(12)，透平缸体(1)的两端分别具有透平机入口(2)和透平机出口(3)，透平缸体(1)的入口侧到出口侧依次设置高压涡轮转子(4)和低压涡轮转子(5)，透平缸体(1)的出口侧与护环(12)连接，一级静叶(6)与透平缸体(1)连接，一级动叶(7)与高压涡轮转子(4)连接并驱动高压涡轮转子(4)旋转，二级静叶(8)与护环(12)连接，二级动叶(9)与低压涡轮转子(5)连接并驱动低压涡轮转子(5)旋转，一级静叶(6)、一级动叶(7)、二级静叶(8)和二级动叶(9)依次布置在透平缸体(1)内；

所述一级静叶(6)包括多个静叶片，所述一级静叶(6)的多个静叶片圆周阵列在透平缸体(1)上，二级静叶(8)的每三支静叶片组成整体三胞胎结构，多个整体三胞胎结构圆周阵列在护环(12)上，静叶片的外形均为沿圆周方向扭转的流线形；

所述一级动叶(7)包括多个动叶片，所述一级动叶(7)的多个动叶片圆周阵列在高压涡轮转子(4)上，二级动叶(9)包括多个动叶片，所述二级动叶(9)的多个动叶片圆周阵列在低压涡轮转子(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述一级静叶(6)和二级静叶(8)均采用矩阵肋结构，一级静叶(6)前缘设有气膜孔(30)；一级动叶(7)和二级动叶(9)均采用矩阵肋结构。

3.根据权利要求1所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述透平缸体(1)沿轴O设有若干个冷却空气通道，所述冷却空气通道与一级静叶(6)、一级动叶(7)、二级静叶(8)和二级动叶(9)的内部通道以及燃气通道相通。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述透平机入口(2)与燃烧室过渡段(10)连接，透平机出口(3)与动力涡轮过渡段(11)连接。

5.根据权利要求3所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述燃气通道为沿轴向逐渐扩张的环形通道，所述燃气通道的内侧壁面与一级静叶(6)和二级动叶(9)基本与轴O平行，一级动叶(7)和二级静叶(8)以一定弧度向内收缩，一级静叶(6)的外侧壁面沿轴O以一定角度向内收缩，一级动叶(7)、二级静叶(8)和二级动叶(9)的外侧壁按照一定弧度向外扩张。

6.根据权利要求3或5所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述一级静叶(6)的燃气通道中径为1753mm，一级静叶(6)的静叶片径向长度为53.5mm；所述一级动叶(7)的燃气通道中径为1758mm，一级动叶(7)的动叶片径向长度为61mm；所述二级静叶(8)的燃气通道中径为1812mm，二级静叶(8)的静叶片径向长度为106mm；所述二级动叶(9)的燃气通道中径为1815mm，二级动叶(9)的动叶片径向长度为110.5mm。

7.根据权利要求2所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述一级动叶(7)和二级动叶(9)通过动叶轮盘分别与高压涡轮转子(4)和低压涡轮转子(5)连接，动叶轮盘上设置有轴向冷却空气通道(14)和斜向冷却通道(13)，一级动叶(7)具有尾缘梳齿结构(40)，二级动叶(9)具有尾缘针型孔(50)。

8.根据权利要求1所述的一种中小燃气轮机的透平机，其特征在于：所述二级静叶(8)由高压压气机第五级级后顶部抽气。

9.一种中小燃气轮机的透平机工作方法，其特征在于：内部抽气为：第一股气体由第一通路(63)进入一级静叶(6)从一级静叶(6)静叶片前缘气膜孔(30)排出进入燃气通道，一级静叶(6)具有尾部梳齿结构(31)，第二股气体由第二通路(64)进入一级静叶(6)后从一级静叶(6)尾部梳齿结构(31)排出进入燃气通道，透平缸体(1)上加工有支撑环(62)，一级动叶(7)具有尾缘梳齿结构(40)，第三股气体由第三通路(65)依次通过支撑环(62)和高压涡轮转子(4)进入一级动叶(7)，冷却一级动叶(7)后从尾缘梳齿结构(40)排出；

所述外部抽气：二级静叶(8)具有尾部梳齿结构(70)，气体经过二级静叶(8)后一部分从二级静叶(8)尾部梳齿结构(70)排出，一部分从二级静叶(8)底部排出后经过低压涡轮转子(5)上的斜向冷却通道(13)进入二级动叶(9)内部，冷却二级动叶(9)后从尾缘针型孔(50)排出。