一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構的製作方法

2023-05-08 01:29:41

一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構的製作方法
【專利說明】
[0001 ] 技術領域:
本發明屬於燃氣輪機設備技術領域，具體涉及一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構。
[0002]【背景技術】:
作為船舶主要動力裝置之一的燃氣輪機，雖有許多重要的優點，然而它不能直接倒車仍是一大缺陷。多年來，人們為了解決燃氣輪機的倒車問題，曾付出了許多勞動，但是都沒有得到一個比較理想的結果。目前我國艦船燃氣輪機的倒車問題是通過可調螺距螺旋槳來實現的。雖然可調螺距螺旋槳使用的是常規齒輪箱，並能提供平衡的推力控制，但它存在一定的限制和一些嚴重缺點。首先，它傳遞功率的上限為33Mw，超過這一功率後要付出較大的代價。其次，與大功率燃氣輪機匹配的可調螺距螺旋槳、軸系和軸承等部件的尺寸、重量比常規的定螺距螺旋槳要大得多，而且更加昂貴。與定螺距螺旋槳相比水下部件更大的尺寸導致了在全功率下增加10%的船體阻力，而在巡航工作下增加6%的阻力，並且可調螺距螺旋槳的構造複雜、維修難度大，特別是在大功率燃氣輪機上使用將使設計和系統更加複雜。鑑於此，需要針對燃氣輪機本身去研究倒車的途徑，於是出現了直接倒車的燃氣輪機，即燃氣輪機同時具有正反轉的能力，倒車功率由燃氣輪機直接提供。
[0003]直接倒車燃氣輪機的研究大致是從70年代初開始的，現在已經有兩種直接倒車形式:一種稱為堵塞式，另一種稱為隔流式。70年代初，美國GE公司進行了堵塞式直接倒車燃氣輪機的研製和試驗。其結構形式為:一個進氣閥機構放在燃氣發生器和動力渦輪之間，由燃氣發生器排出的燃氣能被節流並轉入送到集氣蝸室，然後通過旁通管流入倒車渦輪的進氣蝸室，倒車渦輪布置於排氣管的後部，並與燃氣輪機的輸出軸連接。這種布置可將倒車渦輪的排氣排到現有的排氣管中。動力渦輪和倒車渦輪背靠背的布置使輸出軸能夠正、反旋轉。
[0004]烏克蘭「機器設計」科學生產聯合體的設計師們早已研製成可直接倒車的燃氣輪機，並已裝在供前蘇聯海軍用的多型船舶燃氣輪機上，它的結構形式屬於上述的隔流式直接倒車燃氣輪機，多數的外流道為倒車流道，而內流道為正車流道，並且，倒車級位於正車部分末級的上方，正車動葉和倒車動葉之間藉助於在動葉上設置的凸臺隔開。流道的變換有兩種形式，一種是通過一個環形轉向閥實現。另一種是在正、倒車流道的前端設置一組擋板，當擋板放下時，擋住正車流道，倒車系統開始工作，當擋板抬起時，擋住倒車流道，正車系統開始工作。
[0005]在分析消化國內外現有可倒車動力渦輪技術資料的基礎上，我們開始開展可倒車動力渦輪結構設計技術和試驗驗證研究，其中最重要的部分為可倒車渦輪雙通道一帶二動葉的結構設計研究。
[0006]
【發明內容】
:
本發明彌補和改善了上述現有技術的不足之處，提供了一種設計合理、製造成本低廉、能夠實現倒車的一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，可以在燃氣輪機上大規模地推廣和使用。
[0007]本發明採用的技術方案為:一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，該結構包括正車葉片、兩個倒車葉片及葉冠，正車葉片通過葉片延伸連接結構與兩個倒車葉片連接，倒車葉片頂部設有葉冠，正車葉片底部設有榫根。
[0008]所述的葉片延伸連接結構的倒車葉片延伸部分與正車葉片延伸部分呈交叉狀。
[0009]所述的葉片延伸連接結構為鏤空設計，並設有三角形缺口。
[0010]所述的兩個倒車葉片為空心直葉片設計。
[0011]所述的正車葉片為實心葉片設計。
[0012]本發明的有益效果:設計合理，製造成本低廉，能夠實現倒車功能，易於大規模地推廣和使用。其主要優點如下:
I)、在動力渦輪末級動葉正車葉片上部設計有反向葉形的兩個倒車葉片，即可實現達到動力渦輪正車功率30%的倒車功率輸出，為此，在原動力渦輪機匣的外層重新設計了更大直徑的外函道機匣，其與原動力渦輪機匣之間構成了渦輪的倒車通流流道，本結構使燃氣輪機具有正反轉能力，從而實現了燃氣輪機在運行中的直接倒車。
[0013]2)、該結構下部正車葉片部分與原型機相同，上部倒車葉片為空心直葉片，空心的設計減輕了整個葉片的質量，設計合理，降低成本。
[0014]3)、所述的葉片延伸連接結構既是正車葉片的葉冠又是兩個倒車葉片的葉根，正車葉片與兩個倒車葉片葉身延伸作交叉狀可增加結構的強度，而鏤空部分則是在保證滿足末級葉片整體的強度和振動的要求下，進行的輕量化優化處理。
[0015]【附圖說明】:
圖1是本發明的三維結構示意圖。
[0016]圖2是本發明中葉片延伸連接結構的三維結構示意圖。
[0017]圖3是本發明中倒車葉片的三維結構示意圖。
[0018]【具體實施方式】:
參照各圖，一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，該結構包括正車葉片4、兩個倒車葉片2及葉冠I，正車葉片4通過葉片延伸連接結構3與兩個倒車葉片2連接，倒車葉片2頂部設有葉冠I，正車葉片4底部設有榫根5;所述的葉片延伸連接結構3的倒車葉片延伸部分與正車葉片延伸部分呈交叉狀，且葉片延伸連接結構3為鏤空設計，並設有三角形缺口；所述的兩個倒車葉片2為空心直葉片設計;所述的正車葉片4為實心葉片設計。
[0019]該結構將動力渦輪改型設計成可實現倒車功能的部件，確定倒車渦輪葉環布置在外涵道，而正車渦輪葉環布置在內涵道，在原動力渦輪機匣的外層重新設計了更大直徑的外函道機匣，其與原動力渦輪機匣之間構成了渦輪的倒車通流流道。在動力渦輪末級動葉正車葉片4上部設計有反向葉形的兩個倒車葉片2，以此提供反轉力矩，當燃氣輪機正車運行時，倒車通道關閉，末級動葉上端的兩個倒車葉片2也一同轉動，當燃氣輪機倒車運行時，打開倒車通流流道並導入氣流，推動渦輪反轉，達到動力渦輪正車功30%的倒車功率輸出，從而實現了燃氣輪機在運行中的直接倒車。所述的兩個倒車葉片2為空心直葉片，空心的設計減輕了整個葉片的質量;所述的葉片延伸連接結構3既是正車葉片4的葉冠又是兩個倒車葉片2的葉根，正車葉片葉身延伸與倒車葉片葉身延伸作交叉狀可增加結構的強度，而鏤空部分則是在保證滿足末級葉片整體的強度和振動的要求下，進行的輕量化優化處理。本發明的設計合理，製造成本低廉，能夠實現倒車功能，易於大規模地推廣和使用。
【主權項】
1.一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，其特徵在於:該結構包括正車葉片(4)、兩個倒車葉片(2)及葉冠(I)，正車葉片(4)通過葉片延伸連接結構(3)與兩個倒車葉片(2)連接，倒車葉片(2)頂部設有葉冠(I)，正車葉片(4)底部設有榫根(5)。2.根據權利要求1所述的一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，其特徵在於:所述的葉片延伸連接結構(3)的倒車葉片延伸部分與正車葉片延伸部分呈交叉狀。3.根據權利要求1所述的一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，其特徵在於:所述的葉片延伸連接結構(3)為鏤空設計，並設有三角形缺口。4.根據權利要求1所述的一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，其特徵在於:所述的兩個倒車葉片(2)為空心直葉片設計。5.根據權利要求1所述的一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，其特徵在於:所述的正車葉片(4)為實心葉片設計。
【專利摘要】本發明屬於燃氣輪機設備技術領域，具體涉及一種用於燃氣輪機的可倒車渦輪雙通道一帶二動葉結構，該結構包括正車葉片、兩個倒車葉片及葉冠，正車葉片通過葉片延伸連接結構與倒車葉片連接，兩個倒車葉片頂部設有葉冠，正車葉片底部設有榫根；葉片延伸連接結構的倒車葉片延伸部分與正車葉片延伸部分呈交叉狀，且延伸部分設有三角形缺口；葉片延伸連接結構為鏤空設計。在原動力渦輪機匣的外層重新設計了更大直徑的外函道機匣，其與原動力渦輪機匣之間構成了渦輪的倒車通流流道，本結構使燃氣輪機具有正反轉能力，從而實現了燃氣輪機在運行中的直接倒車。本發明的設計合理，製造成本低廉，能夠實現倒車功能。
【IPC分類】F01D5/14, F01D5/18, F01D5/22
【公開號】CN105715305
【申請號】CN201610240412
【發明人】舒春英, 宋少雷, 牛夕瑩, 鬱順旺, 黎明, 朱凱迪, 馬濤
【申請人】中國船舶重工集團公司第七 三研究所