新四季網

用於燃氣渦輪機系統的冷卻組件的製作方法與工藝

2023-11-30 23:00:36 1


本發明涉及燃氣渦輪機系統,且更確切地說,涉及用於此種燃氣渦輪機系統內的各部件的冷卻組件。

背景技術:
在燃氣渦輪機系統中,燃燒器將燃料或空氣燃料混合物的化學能轉化為熱能。熱能由流體(通常為壓縮空氣)從壓縮機傳送到渦輪,在渦輪中,熱能轉化為機械能。作為轉化過程中的一部分,熱氣在渦輪的若干部分上方流動,並且流過作為熱氣路徑的所述渦輪的若干部分。沿著所述熱氣路徑的高溫可以加熱渦輪部件,從而導致部件的功能退化。渦輪部分的徑向外部件(例如,渦輪防護罩組件)以及渦輪部分的徑向內部件為易受熱氣路徑影響的部件的實例。儘管已嘗試採用各種冷卻方案來切實有效地對此類渦輪部件進行冷卻,但是供應到此類渦輪部件的冷卻空氣通常會被浪費,並且會降低渦輪發動機的總體效率。

技術實現要素:
根據本發明的一個方面,用於燃氣渦輪機系統的冷卻組件包括具有至少一條通道的渦輪噴嘴,所述至少一條通道包括通道入口,所述通道入口經配置以從冷卻源接收冷卻流,其中所述至少一條通道以第一壓力在徑向方向上引導冷卻流穿過渦輪噴嘴到達通道出口。還包括出口腔室,所述出口腔室用於使所述通道出口與渦輪部件區域流體連通,其中所述渦輪部件的所述區域處於第二壓力,其中所述第一壓力大於所述第二壓力。優選的,其中所述冷卻源為設置在所述渦輪噴嘴上遊的壓縮機,並且所述冷卻流衝擊在所述至少一條通道上。優選的,其中所述渦輪噴嘴設置在徑向內區段與徑向外區段之間,並且有效地連接到所述徑向內區段和所述徑向外區段。優選的,其中所述通道入口設置在所述徑向內區段鄰近處,其中所述冷卻流被徑向向外引導至所述通道出口。優選的,其中所述渦輪部件包括渦輪防護罩組件,所述渦輪防護罩組件設置在所述渦輪噴嘴的所述通道出口的下遊,其中所述出口腔室由護罩區段包圍,並且將所述冷卻流引導至位於所述渦輪防護罩組件的前表面鄰近處的內部區域。優選的,其中所述渦輪噴嘴為第一級渦輪噴嘴,並且所述渦輪防護罩組件為設置在第一渦輪轉子級的徑向外部的第一級渦輪防護罩組件。優選的,其中所述渦輪噴嘴包括多條路徑,所述多條路徑包括蛇形冷卻迴路,其中所述通道入口設置在所述多條路徑中的至少一條路徑的鄰近處,其中所述冷卻流被徑向向外引導至所述通道出口,其中所述渦輪部件包括渦輪防護罩組件,所述渦輪防護罩組件設置在所述渦輪噴嘴的所述通道出口的下遊,其中所述出口腔室由護罩區段包圍,並將所述冷卻流引導至位於所述渦輪防護罩組件的前表面鄰近處的內部區域。優選的,其中所述渦輪噴嘴以懸臂方式安裝到徑向外區段,其中所述通道入口設置在衝擊後區域的鄰近處,並且所述冷卻流被徑向向內引導至所述通道出口。優選的,其中所述出口腔室包括噴嘴隔板,所述噴嘴隔板設置在所述渦輪噴嘴的所述通道出口的鄰近處,且鄰近於徑向內區段。優選的,其中所述渦輪噴嘴包括多條路徑,所述多條路徑包括蛇形冷卻迴路,其中所述通道入口設置在所述多條路徑中的至少一條路徑的鄰近處,其中所述冷卻流被徑向向內引導至所述通道出口,其中所述出口腔室包括噴嘴隔板,所述噴嘴隔板設置在所述渦輪噴嘴的所述通道出口的鄰近處,且鄰近於徑向內區段。根據本發明的另一方面,用於燃氣渦輪機系統的冷卻組件包括設置在徑向內區段(innersegment)與徑向外區段(outersegment)之間的渦輪噴嘴,所述渦輪噴嘴具有多條通道,每條通道包括通道入口,所述通道入口經配置以從冷卻源接收冷卻流,其中所述多條通道在徑向方向上引導冷卻流穿過渦輪噴嘴到達通道出口。還包括多個轉子葉片,所述多個轉子葉片以可旋轉的方式設置在轉子軸與由渦輪外殼支撐的固定式渦輪防護罩組件之間,其中所述固定式渦輪防護罩組件位於渦輪噴嘴的下遊。進一步包括由護罩區段完全包圍的出口腔室,所述出口腔室用於使通道出口與固定式渦輪防護罩組件流體連通,其中所述冷卻流被傳輸到固定式渦輪防護罩組件。優選的,其中所述冷卻源包括設置在所述渦輪噴嘴上遊的壓縮機,並且所述冷卻流以第一壓力衝擊在所述多條通道上。優選的,其中所述渦輪噴嘴有效地連接到所述徑向內區段和所述徑向外區段。優選的,其中所述通道入口設置在所述徑向內區段鄰近處,其中所述冷卻流被徑向向外引導至所述通道出口。優選的,其中所述出口腔室將所述冷卻流引導至位於所述固定式渦輪防護罩組件的前表面鄰近處的內部區域,其中所述內部區域包括小於所述第一壓力的第二壓力。優選的,其中所述渦輪噴嘴為第一級渦輪噴嘴,並且所述固定式渦輪防護罩組件為第一級渦輪防護罩組件。根據本發明的又一方面,燃氣渦輪機系統包括用於在高壓下分配冷卻流的壓縮機。還包括有效地支撐和容納第一級渦輪噴嘴的渦輪外殼,所述第一級渦輪噴嘴具有多條通道,所述多條通道用於接收冷卻流以冷卻所述第一級渦輪噴嘴,並用於徑向地引導冷卻流穿過所述第一級渦輪噴嘴。進一步包括第一渦輪轉子級,所述第一渦輪轉子級以可旋轉的方式設置在第一級渦輪防護罩組件的徑向內部,其中所述第一級渦輪防護罩組件設置在第一級渦輪噴嘴的下遊。又包括被包圍的出口腔室,所述出口腔室使所述多條通道中的至少一條通道與第一級渦輪防護罩組件流體連通,從而將冷卻流輸送到所述第一級渦輪防護罩組件。優選的,其中所述多條通道中的每條通道都包括設置在徑向內區段鄰近處的通道入口和設置在所述渦輪外殼鄰近處的通道出口,其中所述冷卻流被徑向向外引導至所述通道出口。優選的,其中所述出口腔室將所述冷卻流引導至位於所述第一級渦輪防護罩組件的前表面鄰近處的內部區域。優選的,其中所述冷卻流包括所述多條通道內的第一壓力,其中所述出口腔室包括小於所述第一壓力的第二壓力。通過以下結合附圖進行的說明可以更加清楚地了解這些和其他優點以及特徵。附圖說明作為本說明書的結論,權利要求書詳細指出並明確主張了本發明。通過以下結合附圖進行的詳細說明可以清楚地了解本發明的上述和其他特徵以及優點,在附圖中:圖1是燃氣渦輪機系統的示意圖;圖2是用於燃氣渦輪機系統的第一實施例的冷卻組件的側視圖;以及圖3是用於燃氣渦輪機系統的第二實施例的冷卻組件的側視圖。具體實施方式參考附圖並通過實例來介紹本發明的實施例以及優點和特徵。具體實施方式參考圖1,燃氣渦輪機系統用附圖標記10示意地示出。燃氣渦輪機系統10包括壓縮機12、燃燒器14、渦輪16、軸18以及燃料噴嘴20。應理解,燃氣渦輪機系統10的一個實施例可以包括多個壓縮機12、燃燒器14、渦輪16、軸18以及燃料噴嘴20。壓縮機12和渦輪16由軸18來連接。軸18可以是單一的軸或者是多個軸區段連接在一起而形成該軸18。燃燒器14使用天然氣或富含氫的合成氣等易燃液體和/或氣體燃料來運行燃氣渦輪機系統10。例如,燃料噴嘴20與空氣供應源和燃料供應源22流體連通。燃料噴嘴20產生空氣-燃料混合物,並且將所述空氣-燃料混合物排入燃燒器14中,從而引起燃燒,產生熱壓縮排氣。燃燒器14將熱壓縮氣體通過過渡連接件引導至渦輪噴嘴(或「一級噴嘴」)、以及其他級槳葉和噴嘴中,從而使渦輪葉片在渦輪外殼24內發生旋轉。渦輪葉片的旋轉使軸18旋轉,從而在空氣流入壓縮機12中時對空氣進行壓縮。在一個實施例中,熱氣路徑部件位於渦輪16中,其中穿過部件的熱氣流使渦輪部件蠕變、氧化、磨損以及產生熱疲勞。熱氣部件的實例包括槳葉組件(也稱為葉片或葉片組件)、噴嘴組件(也稱為輪葉或輪葉組件)、防護罩(shroud)組件、過渡連接件、固定環以及壓縮機排氣部件。列出的部件僅為說明性的,而並非意圖作為易受熱氣影響的示例性部件的詳盡列表。控制熱氣部件的溫度可以減少部件中的損壞狀況。參考圖2,圖示了渦輪16的入口區域26,所述入口區域26包括第一級渦輪噴嘴等的渦輪噴嘴28以及第一轉子級組件等的轉子級組件30。儘管採用第一級為背景進行描述,但是應理解,渦輪噴嘴28和轉子級組件30可以為下遊級。主要熱氣路徑31越過並通過渦輪噴嘴28和轉子級組件30。轉子級組件30有效地連接到軸18(圖1)並且以可旋轉的方式安裝在渦輪防護罩組件32的徑向內部。通常情況下,渦輪防護罩組件32通常為相對固定的,並且有效地由渦輪外殼24支撐。此外,渦輪防護罩組件32與旋轉的轉子級組件30一起用作密封部件,用於通過減少沿著轉子級組件30周圍發生洩漏的熱氣的量來提高燃氣渦輪機系統10的總體效率,從而增加轉化為機械能的熱氣的量。由於鄰近主要熱氣路徑31,渦輪防護罩組件32需要來自冷卻源的冷卻流34。所述冷卻源通常為壓縮機12,所述壓縮機12除了如上所述的提供用於與易燃燃料燃燒的壓縮空氣之外,還提供輔助氣流,本說明書中稱為冷卻流34。冷卻流34為繞過燃燒器14的高壓氣流,用於輸送到所選擇的需要冷卻流34的區域,以抵消主要熱氣路徑31產生的熱量傳輸。在第一實施例(圖2)中,渦輪噴嘴28設置在轉子級組件30的上遊,並且在內區段36和外區段中間徑向延伸,所述渦輪噴嘴28有效地安裝到內區段36和外區段,並由它們進行支撐,其中所述內區段36鄰近軸18,所述外區段可以相當於渦輪外殼24。渦輪噴嘴28也需要冷卻流34,並且經配置以經由一條或多條主要通道38接收鄰近內區段36的冷卻流34,所述一條或多條主要通道38將冷卻流34衝擊到渦輪噴嘴28內的至少一個衝擊區域。或者,冷卻流34可以經由蛇形流動迴路被引導穿過渦輪噴嘴28,所述蛇形流動迴路包括多條流路。至少一條,但通常是多條微通道40設置在渦輪噴嘴28的內部區域,每條微通道40包括至少一個通道入口42和至少一個通道出口44。所述至少一個通道入口42經設置鄰近於衝擊區域或蛇形流動迴路的多條流路中的至少一條流路。所述至少一個通道出口44位於徑向外區段或渦輪外殼24的附近,並且將冷卻流34排到出口腔室46,所述出口腔室46引導冷卻流34朝向渦輪防護罩組件32進行軸向下遊流動。出口腔室46所處的壓力小於設置在上遊位置的渦輪噴嘴的內部區域的壓力,冷卻流34穿過所述渦輪噴嘴進行傳輸。代替將冷卻流34噴射到主要熱氣路徑31中,出口腔室46由蓋子或護罩(hood)47部分或完全包圍,以通過安全地將冷卻流34向下遊傳送到渦輪防護罩組件32來「再次使用」冷卻流34,如上所述,渦輪防護罩組件32需要冷卻,並且通常採用從壓縮機12等的冷卻源產生的額外冷卻流。具體而言,出口腔室46將冷卻流34引導至渦輪防護罩組件32的前表面48,且更確切地說,導向渦輪防護罩組件32的內部區域50,其中冷卻流34穿過前表面48的孔。內部區域50包圍的體積的壓力小於微通道40和出口腔室46的壓力,所述微通道40和所述出口腔室46稱為上遊區域。所述上遊區域具有第一壓力,而內部區域50具有第二壓力,如上所述,其中所述第二壓力小於所述第一壓力。所述第一壓力與所述第二壓力之間的壓力差值使得冷卻流34可以從較高壓力的上遊區域被吸到較小的第二壓力區域中。冷卻流34的輸送在渦輪防護罩組件32上產生冷卻效果。通過減少壓縮機12所需的冷卻流的量,可以更有效地運行燃氣渦輪機系統10。現在參考圖3,圖示了渦輪噴嘴的第二實施例,並且渦輪噴嘴用附圖標記128來指代。渦輪噴嘴128在若干方面與渦輪噴嘴28的第一實施例類似,在結構和功能方面均類似,但存在一個顯著的區別。渦輪噴嘴128以懸臂方式(cantilever)安裝到外區段,例如,渦輪外殼24。在圖示的實施例中,將冷卻流34從渦輪外殼24鄰近處供應到渦輪噴嘴128,並且在朝著軸18的徑向向內方向上,引導冷卻流34在內部穿過微通道40。此處,至少一個通道出口44設置在內區段36的鄰近處,且確切地說,鄰近於噴嘴隔板60,所述噴嘴隔板60經配置以接收冷卻流34,並且可以與上述出口腔室46交換運用。與第一實施例中渦輪防護罩組件32的內部區域50一樣,噴嘴隔板60包括具有相對低壓的體積62,該體積將冷卻流34從至少一個通道出口44吸到噴嘴隔板60中,用於在噴嘴隔板60中冷卻。在這種配置中,衝擊後的空氣經由微通道40被傳輸到噴嘴隔板60,從而防止衝擊後的空氣發生衝擊能力退化。或者,冷卻流34可以經由蛇形流動迴路被引導穿過渦輪噴嘴128,所述蛇形流動迴路包括多條流路。冷卻流34可以進一步經過噴嘴隔板60、通過內部支撐環而被傳輸到設置在軸18鄰近處的葉輪空間中。這通過由上文詳細描述的蓋子或護罩47部分或完全包圍的路徑來協助完成,所述部分或完全包圍的路徑穿過內部支撐環。相應地,渦輪噴嘴28、128將冷卻流34傳送到需要冷卻的額外的渦輪部件,並且減少從壓縮機12等冷卻源所需的冷卻流的量,從而有效地對渦輪部件進行冷卻。冷卻流34通過循環穿過冷卻組件而有效地實現「再次使用」,所述冷卻組件包括出口腔室46,所述出口腔室46將冷卻流34從微通道40傳輸到渦輪16的較低壓區域,所述微通道40設置在渦輪噴嘴28和128的內部區域內。因此,可以實現對燃氣渦輪機系統10的總體效率的提高。儘管僅結合了有限數目的實施例來詳細描述本發明,但容易了解,本發明並不限於所揭示的此類實施例。相反,本發明可以經修改以涵蓋之前並未描述、但與本發明的精神和範圍相符合的任意數目的變化、更改、替換或等效布置。另外,儘管已描述了本發明的各種實施例,但應了解,本發明的各方面可以僅包括所述實施例中的一些實施例。因此,本發明不應視為受前述說明的限制,而是僅受所附權利要求書的範圍的限制。

同类文章

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法【專利摘要】本實用新型公開了一種新型多功能組合攝影箱,包括敞開式箱體和前攝影蓋,在箱體頂部設有移動式光源盒,在箱體底部設有LED脫影板,LED脫影板放置在底板上;移動式光源盒包括上蓋,上蓋內設有光源,上蓋部設有磨沙透光片,磨沙透光片將光源封閉在上蓋內;所述LED脫影

壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置與流程

本發明涉及通信領域,特別涉及一種壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置。背景技術:在寬帶碼分多址(WCDMA,WidebandCodeDivisionMultipleAccess)系統頻分復用(FDD,FrequencyDivisionDuplex)模式下,為了進行異頻硬切換、FDD到時分復用(TDD,Ti

個性化檯曆的製作方法

專利名稱::個性化檯曆的製作方法技術領域::本實用新型涉及一種檯曆,尤其涉及一種既顯示月曆、又能插入照片的個性化檯曆,屬於生活文化藝術用品領域。背景技術::公知的立式檯曆每頁皆由月曆和畫面兩部分構成,這兩部分都是事先印刷好,固定而不能更換的。畫面或為風景,或為模特、明星。功能單一局限性較大。特別是畫

一種實現縮放的視頻解碼方法

專利名稱:一種實現縮放的視頻解碼方法技術領域:本發明涉及視頻信號處理領域,特別是一種實現縮放的視頻解碼方法。背景技術: Mpeg標準是由運動圖像專家組(Moving Picture Expert Group,MPEG)開發的用於視頻和音頻壓縮的一系列演進的標準。按照Mpeg標準,視頻圖像壓縮編碼後包

基於加熱模壓的纖維增強PBT複合材料成型工藝的製作方法

本發明涉及一種基於加熱模壓的纖維增強pbt複合材料成型工藝。背景技術:熱塑性複合材料與傳統熱固性複合材料相比其具有較好的韌性和抗衝擊性能,此外其還具有可回收利用等優點。熱塑性塑料在液態時流動能力差,使得其與纖維結合浸潤困難。環狀對苯二甲酸丁二醇酯(cbt)是一種環狀預聚物,該材料力學性能差不適合做纖

一種pe滾塑儲槽的製作方法

專利名稱:一種pe滾塑儲槽的製作方法技術領域:一種PE滾塑儲槽一、 技術領域 本實用新型涉及一種PE滾塑儲槽,主要用於化工、染料、醫藥、農藥、冶金、稀土、機械、電子、電力、環保、紡織、釀造、釀造、食品、給水、排水等行業儲存液體使用。二、 背景技術 目前,化工液體耐腐蝕貯運設備,普遍使用傳統的玻璃鋼容

釘的製作方法

專利名稱:釘的製作方法技術領域:本實用新型涉及一種釘,尤其涉及一種可提供方便拔除的鐵(鋼)釘。背景技術:考慮到廢木材回收後再加工利用作業的方便性與安全性,根據環保規定,廢木材的回收是必須將釘於廢木材上的鐵(鋼)釘拔除。如圖1、圖2所示,目前用以釘入木材的鐵(鋼)釘10主要是在一釘體11的一端形成一尖

直流氧噴裝置的製作方法

專利名稱:直流氧噴裝置的製作方法技術領域:本實用新型涉及ー種醫療器械,具體地說是ー種直流氧噴裝置。背景技術:臨床上的放療過程極易造成患者的局部皮膚損傷和炎症,被稱為「放射性皮炎」。目前對於放射性皮炎的主要治療措施是塗抹藥膏,而放射性皮炎患者多伴有局部疼痛,對於止痛,多是通過ロ服或靜脈注射進行止痛治療

新型熱網閥門操作手輪的製作方法

專利名稱:新型熱網閥門操作手輪的製作方法技術領域:新型熱網閥門操作手輪技術領域:本實用新型涉及一種新型熱網閥門操作手輪,屬於機械領域。背景技術::閥門作為流體控制裝置應用廣泛,手輪傳動的閥門使用比例佔90%以上。國家標準中提及手輪所起作用為傳動功能,不作為閥門的運輸、起吊裝置,不承受軸向力。現有閥門

用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法

專利名稱:用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法背景技術:1-本發明所屬領域本發明涉及一種用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置,其中的管狀容器被放在循環於配送鏈上的文檔匣或託架裝置中。本發明特別適用於,然而並非僅僅專用於,對引入自動分析系統的血液樣本試管之類的自動識別。本發明還涉及專為實現讀