[发明专利]一种挠性支撑结构

说明书

本发明公开了一种挠性支撑结构，用于燃气轮机排气缸内流道与外缸体支撑连接，包括安装板、调节螺栓、密封垫和可调支筒，安装板安装在外缸体上，可调支筒安装在内流道上，密封垫设置在安装板与可调支筒之间，调节螺栓穿过安装板和密封垫与可调支筒连接；可调支筒包括外壳、弹簧和连接板，弹簧和连接板设置在外壳内部，弹簧下端与外壳固定连接，上端与连接板固定连接，外壳固定在内流道上，连接板设置螺纹孔，调节螺栓通过螺纹孔与连接板连接，用于调节弹簧的拉力。采用这种挠性支撑结构，能够保证内流道的热变形应力较小又便于加工、安装，还能保证外缸体不用分缸以降低漏气风险。

技术领域

本发明涉及燃气轮机排气缸技术领域，尤其是一种用于燃气轮机排气缸内流道与外缸体连接的挠性支撑结构。

背景技术

燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件构成。空气由进气系统进入压气机部件，流经压气机后的高压空气流入燃烧室进行充分燃烧，后经过涡轮部件完成能量转换，高温燃气通过排气缸部分流向后续部件(中小型燃气轮机升负荷过程中燃气温度在200℃-600℃范围内)。在目前中小型燃气轮机的设计上，排气缸内流道与缸体的支撑结构受空间的影响主要分为两类：一种是采用内流道支撑与缸体直接固定或搭接形式；另一种是采用外缸体分缸加支撑形式。采用内流道支撑与缸体直接固定的形式，由于内流道为薄壁结构，燃气轮机工作时，在高温环境下，内流道受热膨胀量较大，焊接结构会因为局部应力过大而变形甚至撕裂流道；采用内流道支撑与缸体搭接的形式，因安装需要存在大尺寸间隙，内流道不能很好与缸体固定，对高温燃气的流动存在扰动，影响整机的振动及运行效率；采用外缸体分缸加支撑的形式，在运行后机组检修内流道时需将外缸体分解，然后根据内流道实际运行热塑性变形进行位置调整，长时间运行后前外缸和后外缸拆卸难度较大，外缸体必然存在十字交叉中分面，不仅加工成本高，且在长时间运行后，外缸体中分面漏气在所难免。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决传统排气缸内流道与缸体的支撑结构存在的直接固定受热局部应力大；搭接固定不牢对高温燃气的流动存在扰动；分缸加挠性支撑拆卸难度大、漏气的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种挠性支撑结构，用于燃气轮机排气缸内流道与外缸体支撑连接，包括安装板、调节螺栓、密封垫和可调支筒，安装板安装在外缸体上，可调支筒安装在内流道上，密封垫设置在安装板与可调支筒之间，调节螺栓穿过安装板和密封垫与可调支筒连接；

可调支筒包括外壳、弹簧和连接板，弹簧和连接板设置在外壳内部，弹簧下端与外壳固定连接，上端与连接板固定连接，外壳固定在内流道上，连接板设置螺纹孔，调节螺栓通过螺纹孔与连接板连接，用于调节弹簧的拉力。

采用挠性支撑结构可以降低排气缸内流道工作热应力。在受到热载作用下，内流道薄壁结构的热膨胀量大于外缸体的热膨量，在采用焊接固结方式时热变形量没有地方释放，导致焊接位置出胀现裂纹和撕裂；而采用挠性支撑结构能有效的释放外缸体和内流道薄壁结构的热膨胀量差，减小应力集中对内流道的影响。经过与现场焊接结构裂纹位置应力计算对比，挠性支撑结构设计应力降低约60％。同时，挠性支撑结构可以通过调整调节螺栓来调整弹簧的状态，根据热膨胀量可以预先将弹簧设置为适度拉伸状态(与内流道热膨胀量相当)，运行时热膨胀抵消弹簧拉伸力，可保证内流道在正常工况下应力很小。

采用挠性支撑结构使得排气缸内流道与外缸体的连接相比搭接更稳定。采取搭接方式时，内流道随着内部流体的运动会发生晃动，对机组振动有不利影响；而采用挠性支撑结构时，通过挠性支撑结构可以保证内流道的稳定，保证在热变形的情况下仍有较大的阻尼，进而不发生较大振动。

搭接和焊接支撑结构对支撑结构的整体面要求较高，加工质量难以保证，同时为保证可安装性，内流道和护板搭接间隙数值会比较大；采用挠性支撑结构时安装调节可在后期完成，对加工要求降低且安装便捷。

采用挠性支撑结构就不存在分缸的问题，在保证可安装性的情况下规避漏气风险，有更好的使用效果。