電站燃氣輪機的結(jié)構(gòu)分析

電站燃氣輪機的結(jié)構(gòu)分析燃氣輪機整體結(jié)構(gòu)的型式概述在前幾章中，我們已經(jīng)闡明了燃氣輪機循環(huán)、它們的主要組成部件，即壓氣機、燃燒室和燃氣透平的工作過程和原理。但是，這些工作過程與性能只有依靠相當完善和可靠的結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)。當然，在機組的結(jié)構(gòu)上，不僅需要考慮熱力和氣動性能方面的要求，而且還要考慮機械強度、工藝、裝配和檢修方面的要求。此外，還必須充分注意燃氣輪機在高溫、高轉(zhuǎn)速的條件下工作時所引起的一系列問題。由于機組在高轉(zhuǎn)速條件下工作，在結(jié)構(gòu)上必須注意轉(zhuǎn)動部件的強度、振動和對中問題。當然，因高溫而引起的結(jié)構(gòu)問題尤為嚴重，其中有：材料的高溫強度；零件的熱應(yīng)力和熱疲勞；高溫條件下的腐蝕和熱膨脹，以及由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動零件與靜止零件之間對中和間隙保證等等，這些問題都是在設(shè)計燃氣輪機結(jié)構(gòu)時，必須認真研究解決的。本章中我們將以一些最典型的燃氣輪機為對象，對它們的主要零部件進行結(jié)構(gòu)分析，以使讀者能對燃氣輪機的總體結(jié)構(gòu)，以及目前世界上主要的一些燃氣輪機的零部件特點有所了解和比較。燃氣輪機整體結(jié)構(gòu)的型式目前，大中型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)型式大致可以分為兩大類，即工業(yè)型和航機改裝型。工業(yè)型機組是按照地面工作的要求設(shè)計的，它要求使用壽命長，能長期地安全運行，能有較高的效率，力求少用貴重合金材料以降低機組的造價。航機改裝型機組則是把航空用的渦輪噴氣式發(fā)動機、渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機、渦輪螺漿式發(fā)動機、渦軸式發(fā)動機等進行改裝設(shè)計后，用于工業(yè)和船舶的機組，它的主要特點是：結(jié)構(gòu)要比工業(yè)型輕巧、燃氣初溫高、機組效率高。相對于航機改裝型機組來說，工業(yè)型機組的質(zhì)量較重，尺寸也較大，使用壽命一般需要按105h的要求來設(shè)計。目前，工業(yè)型機組已經(jīng)完全排除了把壓氣機、燃燒室和燃氣透平彼此分散布置，用管道相互聯(lián)接的分散布置型結(jié)構(gòu)模式，而改為壓氣機、燃燒室和燃氣透平彼此直接聯(lián)成一個整體的整體式結(jié)構(gòu)型式。這種結(jié)構(gòu)型式與航空燃氣輪機有些相象，因而它的結(jié)構(gòu)也比較緊湊、質(zhì)量較輕、尺寸也比較小，具有快速起動的特點。隨著整體式結(jié)構(gòu)的推廣和發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了快裝式機組，整臺機組是在制造廠內(nèi)安裝在底盤上的，它可以整體運輸?shù)浆F(xiàn)場，安裝時燃氣輪機只需與所帶動的負載(包括減速齒輪箱)彼此找正后，在現(xiàn)場只需花一個月左右的時間組裝，就能投入試運行。早期的快裝式機組是裝在廠房內(nèi)的，稱為戶內(nèi)快裝機組。此后又發(fā)展成為戶外的快裝機組，它不需要專門的廠房，而是用多塊吸音板構(gòu)件組成箱體，把機組罩在其中，既有隔音作用，又可使機組在各種氣候條件下都能正常運行。這種箱式機組可以使整套燃氣輪機裝置的安裝和建筑費用降至最低水平。從燃氣輪機自身的結(jié)構(gòu)來說，可以有重型和輕型的區(qū)別。重型結(jié)構(gòu)者零部件都較厚重。它采用滑動軸承，機組的設(shè)計壽命在10萬h以上，其比質(zhì)量一般為2~5㎏/kW；輕型結(jié)構(gòu)者質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)緊湊，所有材料都較好，一般采用滾動軸承，其比質(zhì)量小于2㎏/kW，其中以航機改裝的燃氣輪機為主體。前者多般用于地面固定式的發(fā)電設(shè)備之中；后者常用于車、船等運輸機械中。必須指出：航機改裝的燃氣輪機已經(jīng)對航機原型作了很多的改進，首先是需要降溫減速，以求有效地延長其工作壽命；部分零部件的材料也需要變更，以適應(yīng)地面的工作條件。此外，在航機的燃氣發(fā)生器之后要加裝動力透平，通常，動力透平是按照重型燃氣輪機的指導(dǎo)思想來設(shè)計的，其零部件都較厚重，而且采用滑動軸承，以便提高使用的可靠性。GE公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)GE公司的工業(yè)型燃氣輪是于40年代后期，在TG180(即J-35)飛機發(fā)動機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。就單軸燃氣輪機而言，目前GE公司生產(chǎn)的、用于50Hz發(fā)電的工業(yè)型機組有MS5001PA、MS6001B、MS6001FA、MS9001E、MS9001EC和MS9001FA等，它們的性能參數(shù)已列于第2章的表2-2中。GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機的結(jié)構(gòu)彼此是非常相似的。這些機組的結(jié)構(gòu)特點是：他們都是整體式結(jié)構(gòu)型式。壓氣機、燃燒室和燃氣透平，包括壓氣機進氣機匣和燃氣透平的排氣擴壓機匣，彼此聯(lián)接成為一個整體，安裝在同一個底座上。一些輔助設(shè)備，諸如潤滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、起動機系統(tǒng)、傳動齒輪箱等也都安裝在另一個底座上。這樣就能節(jié)省現(xiàn)場的安裝時間和機組設(shè)備的運輸費用。MS6001B、MS9001E和MS9001EC型機組都是在燃氣透平側(cè)的熱端輸出功率的，這樣有利于減小壓氣機轉(zhuǎn)子的傳扭負載，但不利于排氣擴壓機匣與余熱鍋爐的聯(lián)接。MS9001FA和MS6001FA型機組則改為由壓氣機側(cè)的冷端輸出功率的方案。這樣就可以使燃氣透平的排氣擴壓器直接與余熱鍋爐相聯(lián)，有利于減小流阻損失，但卻會增大壓氣機的傳扭負載，因而必須對壓氣機轉(zhuǎn)子的傳扭結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整。除MS9001E型機組為三軸承支承的方案外，其余幾種機組均采用雙軸承支承的方案，兩個軸承分別位于壓氣機和燃氣透平轉(zhuǎn)子的兩端，這樣可以使燃氣輪機的總體結(jié)構(gòu)最簡單。采用三軸承支承方案有利于改善轉(zhuǎn)子的剛性，可以使壓氣機后幾級采用較小的徑向間隙，略能提高壓氣機的效率。但是多了一個軸承將使機組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，特別是對三個軸承的同心度要求很高，否則會由于軸承之間同心度的偏差，而影響轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。壓氣機由進氣機匣、氣缸、靜葉、轉(zhuǎn)子、動葉、氣封和排氣擴壓缸等部件組成。這些機組的壓氣機級數(shù)與壓縮比和空氣流量的變化關(guān)系如表7-1所示。為了防止起動過程中壓氣機發(fā)生喘振，上述機組的壓氣機中都裝有進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉和1~2個中間級的放氣口(MS6001B機和MS9001E機在第4和第10級后放氣；MS9001EC機在第13級后放氣；MS9001FA和MS6001FA在第9和第13級后放氣)。進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉還能于聯(lián)合循環(huán)運行時，表7-1GE公司的某些單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)機型項目MS6001BMS9001EMS9001ECMS9001FAMS6001FA壓氣機參數(shù)1717181818壓縮比11.812.314.215.415.0空氣流量/kg·s-1136.99403.70498.51645.02196.47在一定負荷范圍內(nèi)確保透平前的燃氣溫度恒定不變，以求提高部分負荷的效率。壓氣機通流部分的前幾級采用等內(nèi)徑的結(jié)構(gòu)型式，其后各級則采用等外徑的結(jié)構(gòu)型式。壓氣機的氣缸。氣缸是壓氣機靜子的核心，其他的靜子部件，如靜葉等均固定在它的上面，它是整臺機組的承力骨架，承受著機組的重量、壓縮空氣的內(nèi)壓力以及其他的作用力。氣缸必須剛性好，以防受力后發(fā)生較大的變形，致使轉(zhuǎn)子和靜子在徑向間隙處發(fā)生碰擦；或者使氣缸發(fā)生振動，并導(dǎo)致靜子各段之間的同心度被破壞。GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機之壓氣機氣缸是采用具有水平中分面式的結(jié)構(gòu)，并把氣缸沿軸向分為2-3段。分段氣缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：①由于前后段溫度的不同，前后段可以采用不同的材料，例如：前段可用鑄鐵，后段則可以采用鑄鋼；②每段氣缸比較短，便于氣缸內(nèi)表面和靜葉葉根槽的加工；③壓氣機一般需要在中間級防喘放氣，在每段的接合處可以設(shè)計成為一圈環(huán)狀的放氣口，使氣流能沿圓周方向均勻地流出，不至于對葉片造成不均勻的激振力。前后段氣缸之間的同心度是依靠垂直法蘭上的定位止口來保證的。進氣機匣均采用單獨的鑄件，它們也是通過定位止口和垂直法蘭，與壓氣機氣缸的前段相聯(lián)的。進氣機匣中收斂器流道的截面是不斷縮小的，它能保證氣流在其中均勻地加速，并均勻地流入進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。機組的軸承座的下半部分與機匣的下半部分鑄成整體。軸承承受的力是通過壓氣機匣傳到氣缸上去的。壓氣機的后段，包括排氣擴壓器在內(nèi)，是與燃燒室的進氣環(huán)腔的前錐體鑄成一體的，它的擴壓器是采用直線擴壓器形式，這樣可以獲得較高的擴壓效率。壓氣機的靜葉。壓氣機的靜葉葉型和扭曲規(guī)律取決于壓氣機的熱力和氣動設(shè)計。就結(jié)構(gòu)而言，靜葉如何安裝固定到氣缸上去，則是人們關(guān)注的問題。1-靜葉1-靜葉2-靜葉外環(huán)3-氣缸圖7-1裝配式的靜葉環(huán)MS6001B型機組的5~17級壓氣機靜葉則采用直接裝配式的靜葉結(jié)構(gòu)，如圖7-2所示。在這種結(jié)構(gòu)中在氣缸上加工出T形的葉根槽，每片靜葉也制備有T形的葉根。靜葉是一片一片地周向裝入葉根槽中去的。1-靜葉2-氣缸3-T形葉根槽1-固定環(huán)2-導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)3-軸套4-導(dǎo)葉5-進氣機殼6-聯(lián)動齒輪7-小齒輪8-外罩9-氣缸圖7-2直接裝配式的靜葉結(jié)構(gòu)圖7-3可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)MS6001B型機組中進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉采用圖7-3那樣的結(jié)構(gòu)型式。為了使葉片能夠旋轉(zhuǎn)，把葉片的兩端都加工成為軸頸，它們與軸套相配合，該配合應(yīng)保證導(dǎo)葉能夠靈活地旋轉(zhuǎn)，同時又能防止氣體泄露。軸套必須采用自潤滑性良好的材料(例如：青銅)制作，以求保證具有較長的工作壽命。導(dǎo)葉的旋轉(zhuǎn)是依靠聯(lián)動齒輪6，帶動裝在導(dǎo)葉上端的小齒輪7的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。由于可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉比較長，為了加強其剛性，都專門設(shè)置了導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)2。為了保證同一列導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)動角度一致，應(yīng)使聯(lián)動齒輪與小齒輪之間的嚙合處無間隙。壓氣機的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子是由輪盤、軸和動葉等元件組成的高速旋轉(zhuǎn)部件，它必須具有足夠的強度和剛度，以確保機組能夠長期地安全而又可靠地運行。由GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機中，壓氣機的轉(zhuǎn)子采用了外圍拉桿螺栓聯(lián)接的盤鼓式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式，盤鼓式的轉(zhuǎn)子是把各級輪盤在接近輪緣處的鼓環(huán)，用多根細而長的拉桿螺栓，彼此壓緊而連接成為一體的，因而它在接近輪緣處是一個轉(zhuǎn)鼓，這樣，可以使轉(zhuǎn)子具有很好的剛性。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力則是依靠輪盤來承受的，致使這種轉(zhuǎn)子也能具有很好的強度。1-壓氣機轉(zhuǎn)子1-壓氣機轉(zhuǎn)子2-扇形螺母3-螺栓堵頭4-內(nèi)六角螺栓5-過渡軸6-壓氣機轉(zhuǎn)子的拉桿螺母7-壓氣機轉(zhuǎn)子的拉桿圖7-4壓氣機轉(zhuǎn)子與過渡軸的聯(lián)接為了防止工作時拉桿螺栓松脫，就必須鎖緊拉桿的兩端螺母。在MS6001B型機組中是采用異形螺母來鎖緊拉桿的。在壓氣機轉(zhuǎn)子的前端選用了扇形螺母，它裝在輪盤的槽中，裝配好后就無法松動了。轉(zhuǎn)子拉桿的后端則采用了八角螺母，裝配好后，可以靠其中一個面與過渡軸的內(nèi)圓表面貼合，運行時也不會松動，如圖7-4所示。MS6001B型機組壓氣機的動葉采用軸向裝配式的燕尾行葉根，葉根裝在輪盤的葉根槽中，一般采用有間隙的配合，這樣可以降低加工精度，且便于裝拆，并能避免對葉根槽產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。旋轉(zhuǎn)時葉片能自動調(diào)位。葉片的軸向定位是采用輪緣沖鉚的鎖緊結(jié)構(gòu)。這種鎖緊方式的缺點是更換葉片時需要重新沖鉚，容易將輪緣端面損壞。由于GE公司設(shè)計的壓氣機轉(zhuǎn)子中各個輪盤的輪緣端面靠得很近，因而葉片的裝拆必須在轉(zhuǎn)子解體的情況下進行，工作量很大。壓氣機部件的制造材料。壓氣機的機匣一般采用球墨鑄鐵鑄造而成的。MS9001EC和MS9001FA型機組中，靜葉和動葉均采用C450和403+C6不銹鋼制造；前幾級葉片上還噴涂GECC-1型防腐蝕涂層；轉(zhuǎn)子則選用CrMo，NiCrMo和CrMoV，NiCrMoV鋼制造。燃燒室采用逆流式分管型式結(jié)構(gòu)型式，如第4章圖4-1和圖4-8所示，這樣能縮短整臺機組的軸向長度，有利于改善整體轉(zhuǎn)子的剛性，并使燃燒室能夠作全尺寸、全參數(shù)的調(diào)整試驗。表7-2GE公司某些單軸發(fā)電用燃氣輪機中燃燒室的情況機型項目MS6001BMS9001EMS9001ECMS9001EAMS6001FA燃燒室個數(shù)101414186每個燃燒室中的噴油嘴數(shù)量11666噴油嘴總數(shù)10148410836適用的燃料品種天然氣、輕油、渣油、原油天然氣、輕油、渣油、原油天然氣、輕油天然氣、輕油天然氣、輕油目前，GE公司生產(chǎn)的燃燒室共有2種火焰管直徑尺寸，一種為φ268mm，它被用于MS3000、MS5000和MS6000系列的機組上，另一種為φ358mm，它被用于MS7000和MS9000系列的機組上。由于機組容量的差異，燃燒室的個數(shù)可以有所不同。圖7-5雙殼體的有沖擊冷卻效果的過渡段在MS6001B和MS9001E型燃氣輪機中可以燃用天然氣、輕油、渣油和原油等多種燃料，它們采用第4章圖4-3那樣的空氣霧化式的雙燃料噴嘴，在高負荷工況下依靠噴水或噴蒸汽的方法，來控制NOx的排放量。在MS9001EC、MS9001FA和MS6001FA型機組中則采用第4章圖4-8那樣的干式低NOx圖7-5雙殼體的有沖擊冷卻效果的過渡段隨著燃氣透平前溫度的提高，燃燒室出口過渡段的冷卻必須加強。為此，在MS9001FA和MS6001FA型機組上專門設(shè)計了一種有沖擊冷卻效果的過渡段結(jié)果，如圖7-5所示。該過渡段是雙殼體型式的，內(nèi)過渡段被一個形狀相同的、鉆有許多小孔的外套包圍著。從壓氣機流來的壓縮空氣可以通過這些小孔，形成射流去沖擊冷卻內(nèi)過渡段。該多孔的外套是用AISI-304不銹鋼制成的；內(nèi)過渡段是用Nimonic263制作的，并在其內(nèi)表面噴涂耐熱涂層，這樣可以使金屬的溫度梯度減至最小。燃燒室的外殼選用SA/516-55鋼制造，火焰管的前段用HastelloyX制造，火焰管尾部278mm長的那一段則改用HS-188材料制造，火焰管的內(nèi)表面上均噴涂有耐熱的涂層。燃氣透平由氣缸、靜葉(又稱噴嘴)、轉(zhuǎn)子、動葉、氣封和排氣擴壓器等部件組成。在GE公司設(shè)計的上述工業(yè)型燃氣輪機中，雖然壓氣機的壓縮比各不相同，但燃氣透平均設(shè)計成為3級，即透平級的焓降是比較大的，但級的效率卻相對地略有降低。減少燃氣透平的級數(shù)有利于簡化燃氣輪機的整體結(jié)構(gòu)，并使制造成本降低。圖7-6中給出了MS6001B型燃氣輪機燃氣透平的示意圖。燃氣透平的氣缸。由于透平的級數(shù)很少，因而透平氣缸的軸向尺寸要比壓氣機短很多，又由于透平氣缸采用雙層結(jié)構(gòu)并有空氣進行冷卻，致使透平氣缸前后的工作溫度相差不大，因而透平氣缸一般不再軸向分段，而是選用只有水平中分面的、上下兩半的單個氣缸的結(jié)構(gòu)型式。通常，氣缸是用耐熱鑄鋼或球墨鑄鐵鑄造的。在MS6001B型燃氣輪機中，透平的靜子部分是設(shè)計成為雙層結(jié)構(gòu)型式的，其外層為氣缸，內(nèi)層則由靜葉(又稱噴嘴)的外緣板和護環(huán)等元件組成的。氣缸是與高溫燃氣隔絕的，這樣不僅可以有效地降低氣缸的工作溫度，以便采用較差的材料；同時還能減少氣缸的熱膨脹量和熱應(yīng)力；并能減少對氣缸的熱沖擊，有利于機組的快速起動和加載，還有利于控制透平動葉頂部徑向間隙在運行之中的變化。在采用雙層結(jié)構(gòu)型式后，外層氣缸的溫度低，它主要用來承受機組的重量、燃氣的壓力和其他作用力；而內(nèi)層的溫度高，使其主要用來承熱。顯然，這是一種承力件與承熱件分開的結(jié)構(gòu)型式。承力件溫度低，就可以選用較差的材料制作；承熱件承力小，就能設(shè)計得較薄，致使熱應(yīng)力較小，具有較強的抗熱沖擊的能力。1-過渡軸2-壓氣機的后氣缸3-拉桿螺栓4-一級靜葉的內(nèi)支承環(huán)5-一級靜葉6-燃氣導(dǎo)管7-一級靜葉的持環(huán)8-透平氣缸9-一級保護10-一級動葉11-二級靜葉12-二級保護13-二級動葉14-三級靜葉15-三級保護16-三級動葉17-排氣擴壓器18-排氣擴壓機殼19-蓋板20-后軸承前密封21-后軸承座上蓋22-后軸承23-后軸承后密封24-透平后半軸25-三級輪盤26-三級靜葉內(nèi)環(huán)27-二、三級級間輪盤28-二級輪盤29-二級靜葉內(nèi)環(huán)30-一、二級級間輪盤31-一級輪盤圖7-6MS6001B型燃氣輪機中的燃氣透平1-密封片1-密封片2-護環(huán)扇級Ⅰ3-矩形齒4-護環(huán)煽段Ⅱ5-膨脹間隙圖7-7扇段護環(huán)的結(jié)構(gòu)不與燃氣接觸的持環(huán)，溫度略低，可采用不分扇段的結(jié)構(gòu)型式，如圖7-8所示。那時，持環(huán)分為上、下兩半，在水平中分面處用螺栓聯(lián)接成整體。在持環(huán)上則裝有靜葉組，它可以使持環(huán)與燃氣隔絕。同時A腔中還有冷卻空氣流入，以冷卻靜葉，因而持環(huán)的溫度比較低。持環(huán)兩側(cè)的水平中分法蘭擱置在氣缸上，并被壓住；上下兩端則用偏心銷左右定位?？傃b時可改變中分法蘭擱置處的墊片厚度，來調(diào)整持環(huán)的高低位置；用轉(zhuǎn)動偏心銷來調(diào)整持環(huán)的左右位置，以確保持環(huán)和透平轉(zhuǎn)子的同心。由于水平擱置處和偏心銷部位都有徑向間隙，又都是沿徑向布置的，因而持環(huán)可以自由熱膨脹，以保證熱對中。1-氣缸2-持環(huán)3-扇形護環(huán)4-靜葉組5-偏心銷圖7-8具有水平中分面的持環(huán)之固定結(jié)構(gòu)燃氣透平的靜葉。透平的靜葉被高溫而且溫度不均勻的燃氣所包圍，在起動和停機時承受的熱沖擊又最嚴重，因而需要用能耐高溫和耐熱沖擊的耐熱鈷基合金鑄造，甚至需要用空氣進行冷卻。為了加強葉片的剛度，不使在不均勻的高溫溫度場中發(fā)生扭曲或彎曲變形，GE公司的機組中采用了精鑄多片式靜葉組，如圖7-9所示。靜葉是空心的，其中通以空氣，以便進行冷卻，冷卻空氣由靜葉尾緣處開設(shè)的小孔中流出。與扇段護環(huán)相仿，每個靜葉組要用銷釘定位，在靜葉組之間要留有熱膨脹間隙，此外還要加裝密封片，以防漏氣。由于靜葉的焓降大，為了減少級間的漏氣，在靜葉的下方需設(shè)置內(nèi)環(huán)，其上將裝有氣封，如圖7-6所示。靜葉內(nèi)環(huán)也是采用扇段結(jié)構(gòu)型式。a)五葉組b)帶有冷卻小孔的兩葉組圖7-9精鑄的靜葉組燃氣透平的轉(zhuǎn)子。如圖7-6所示，GE公司設(shè)計的燃氣輪機中采用外圍拉桿型式的透平轉(zhuǎn)子，它們是依靠壓緊面上的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的。每級輪盤上都軸向地開出樅樹形葉根槽，如圖7-10所示。這種葉根槽的優(yōu)點是：①多對齒承力，強度好，承載能力大；②尺寸緊湊，連接質(zhì)量輕，可以使動葉的葉根接近于等強度設(shè)計；③采用有間隙的松裝結(jié)構(gòu)，能自由熱膨脹，可以讓冷卻空氣從間隙中流過，由此增強了對葉根和輪盤之輪緣的冷卻效果。圖7-10樅樹形葉根槽的齒形在GE公司設(shè)計的燃氣透平中采用的帶有樅樹形葉根的長柄式動葉片。所謂長柄(頸)式葉片是指在葉片平臺與葉根之間，通過較長的、A-A斷面為工字型的“柄(頸)”來連接的動葉結(jié)構(gòu)，這種長柄葉根結(jié)構(gòu)雖然增大了葉根所承受的離心力，但它卻有以下一些明顯的優(yōu)點，即：①減少了葉片對輪盤的傳熱，在配合以空氣的冷卻后，可以使葉根齒和輪緣的溫度大大地降低；②改善了葉根齒中第一對齒的承載條件和葉根應(yīng)力的不均勻程度；③可以合理地使用材料。因為鎳基合金在650~810℃之間時會出現(xiàn)“塑性低谷”現(xiàn)象，當采用長柄結(jié)構(gòu)后，該現(xiàn)象正好出現(xiàn)在長柄區(qū)。由于長柄部分的應(yīng)力狀況要比葉根處簡單，又不承受沖擊載荷，材料的韌性差一些也無妨。否則“塑性低谷”現(xiàn)象將在葉根齒上發(fā)生，對承載不利。在樅樹形葉根的底平面上均開設(shè)有小孔，以便通入冷卻空氣，使葉根得以冷卻。圖7-11透平動葉頂部中間去掉部分材質(zhì)的、唇狀減薄葉頂之示圖軸向裝配的樅樹形葉根，像壓氣機的燕尾形葉根那樣，需要軸向鎖緊，以防葉片軸向脫落。在MS6001B行機組中采用卡圈鎖緊裝置，它是用鋼絲交替地嵌入葉根和輪緣上開出的槽道中。圖7-11透平動葉頂部中間去掉部分材質(zhì)的、唇狀減薄葉頂之示圖MS6001B型機組中的三級透平動葉都是精鑄葉片，一級和二級葉片是冷卻葉片，中間有冷卻空氣孔。一級葉片的葉頂無葉冠，采用圖7-11那樣的唇狀減薄葉頂，這樣可以減小動葉與護環(huán)之間的徑向間隙，由可保持頂部原有的葉型，有利于減少端部損失。當葉頂萬一與護環(huán)碰撞時，也只能磨去少量金屬。二級和三級葉片采用帶氣封齒的Z形葉冠，這樣可以使動葉的葉冠貼合在一起，形成一個環(huán)帶(或稱圍帶)，有利于減少頂部的漏氣損失，并能對葉片的振動起阻尼作用。各級葉根均為長柄三對齒式的樅樹形結(jié)構(gòu)。由于一級動葉工作區(qū)域的溫度最高，因而長柄部分的長度就最長；二級動葉的長柄長度次之，三級者最短。圖7-12中給出了在MS9001FA型機組中采用的三級動葉頂部的結(jié)構(gòu)示圖，由此可以形象地看清其結(jié)構(gòu)特點。圖7-13上則給出了MS6001B型機組中，透平第一級動葉、第一級護環(huán)、第一級靜葉(噴嘴)、第二級動葉、第二級護環(huán)和第三級靜葉的結(jié)構(gòu)圖，它能幫助我們更形象地了解這些部件的結(jié)構(gòu)形狀，以及它們相互之間的配合關(guān)系。a）第一級動葉b）第二級動葉c）第三級動葉1-第一級動葉2-第一級護環(huán)3-第二級靜葉4-第二級動葉5-第二級護環(huán)6-第三級靜葉7-氣封8-轉(zhuǎn)子9-氣缸圖7-12MS9001FA機組中透平動葉的頂部結(jié)構(gòu)圖7-13MS6001B型機組中透平動葉和靜葉的配置關(guān)系燃氣透平的冷卻結(jié)構(gòu)。目前使用的燃氣輪機都采用從壓氣機中抽取空氣，來冷卻透平的靜子、轉(zhuǎn)子和葉片的方法。由于燃氣初溫的不斷增高，冷卻空氣量已增大到壓氣機進口空氣量的10%以上，這對于改善燃氣輪機的效率有負面作用，因而今后有采用水蒸氣來冷卻燃氣透平的趨向。首先，讓我們討論一下透平轉(zhuǎn)子和靜子的冷卻問題。圖7-14上給出了MS6001B型機透平的冷卻系統(tǒng)圖，它可以幫助我們舉一反三地來理解GE公司生產(chǎn)的其他機組的冷卻結(jié)構(gòu)。圖7-14MS6001B型燃氣透平的冷卻系統(tǒng)按照透平冷卻部位所需壓力的不同，冷卻空氣將從壓氣機的不同級中抽取。其中有兩股抽氣是用來冷卻氣缸和靜葉的，另外的三股則用來冷卻轉(zhuǎn)子。冷卻靜子的第一股空氣是取自壓氣機的出口，它經(jīng)過燃燒室過渡段周圍的空腔引來，其中較多的部分流入第一級靜葉的持環(huán)，再流入一級靜葉內(nèi)部的冷卻流道，在冷卻靜葉后，從靜葉出氣尾緣的小孔中排至主燃氣流中去。另一部分空氣則經(jīng)一級護環(huán)去冷卻第二級靜葉，其中有一部分再經(jīng)第二級護環(huán)去冷卻第三級靜葉。流入第二級靜葉的空氣在冷卻葉片后，有一部分從靜葉的出氣邊排到主燃氣中去，另一部分則從內(nèi)環(huán)前端的孔流出，去冷卻第一級葉輪的出氣側(cè)和第二級葉輪的進氣側(cè)。第二股冷卻空氣是從壓氣機的第5級中引出的，它經(jīng)氣缸上均布的一圈孔道在冷卻氣缸后，進入排氣擴壓殼與擴壓器之間的外腔，再經(jīng)擴壓機殼上肋板處的流道流入內(nèi)腔，最后從第三級葉輪的出氣側(cè)流入擴壓器中。因而，第二股空氣兼有冷卻擴壓機殼和第三級葉輪出氣側(cè)的功效。冷卻轉(zhuǎn)子的第一股空氣是從壓氣機出口處的氣封部位流過來的，到轉(zhuǎn)子的進氣側(cè)去冷卻第一級葉輪的進氣側(cè)。第二股空氣則是從壓氣機的第16級經(jīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)部的流道引來的，其中大部分空氣流入第一級動葉的內(nèi)部去進行冷卻，然后從葉頂排到主燃氣流中去；其余的一部分空氣則用來冷卻第二級動葉，另外一部分卻流至第三級葉輪的出氣側(cè)，對二級葉輪的出氣側(cè)和第三級葉輪的進氣側(cè)進行冷卻。此外，從壓氣機第五級引入后軸承密封的空氣，有一部分要漏入轉(zhuǎn)子的出氣側(cè)，對其進行冷卻。由此可見，MS6001B型機組的氣缸和轉(zhuǎn)子都冷卻良好。由于每級葉輪的進氣側(cè)面和出氣側(cè)面都有冷卻空氣流過，可以使這些金屬表面與高溫燃氣完全隔開，冷卻效果顯然是良好的。因而，燃氣輪機可以在燃氣初溫很高的情況下長期安全運行。下面，讓我們討論一下透平葉片的冷卻問題。眾所周知：為了提高燃氣輪機的初溫，需要從改善高溫合金材料的性能，以及提高葉片的冷卻效果這兩方面著手。據(jù)統(tǒng)計：近30年來高溫材料的工作溫度，平均每年提高10℃左右，因而冷卻葉片的效果所致的燃氣初溫之提高程度，則要比由于材料改進所獲得的效果大兩倍，其研究費用僅為開發(fā)新材料費用的四分之一。因而冷卻葉片的應(yīng)用是燃氣輪機技術(shù)發(fā)展中的突破性進步。圖7-15MS6001B機組中第一級靜葉的冷卻結(jié)構(gòu)圖7-15MS6001B機組中第一級靜葉的冷卻結(jié)構(gòu)為了強化透平靜葉的冷卻，人們往往把幾種冷卻方式一起使用，稱之為綜合冷卻方式。圖7-15中給出了MS6001B型機組中第一級靜葉的綜合冷卻結(jié)構(gòu)，它在靜葉的內(nèi)部裝有一個導(dǎo)管，導(dǎo)管上開有多排沖擊冷卻空氣的流出孔。當冷卻空氣流入導(dǎo)管并從這些流出孔流處時，可以在靜葉的內(nèi)表面形成多處沖擊冷卻。在靜葉的出氣邊部位除了有一排氣膜冷卻小孔外，葉片內(nèi)部還有一排對流冷卻小孔，這樣可以增強對出氣邊的冷卻。圖7-16中給出了在MS6001B型機上透平的第一級和第二級動葉片上采用的冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻空氣從葉根底部的小孔流入，從葉頂?shù)男A孔中排出，其中一級動葉有12個小圓孔通道，二級動葉因燃氣溫度較低，而只有4個小圓孔通道。這種冷卻結(jié)構(gòu)是純對流冷卻方式，便于動葉片的精密鑄造。隨著燃氣初溫的進一步提高，一級動葉也有采用綜合冷卻方式的，圖7-17中給出了MS9001FA機組上透平第一級動葉采用的冷卻結(jié)構(gòu)，它可以使燃氣初溫tB(FiringTemperature)提高到1288℃。它除了有對流冷卻外，在頭部有沖擊冷卻，還有多處氣膜冷卻，為了增強對出氣的冷卻，在冷卻流道內(nèi)還鑄有多排針狀的肋條，以求增強換熱效果。該葉片的冷卻結(jié)構(gòu)是模擬航空發(fā)動機CF-6上的動葉結(jié)構(gòu)精鑄的。圖7-16MS6001B型機組中第一、二級動葉的冷卻結(jié)構(gòu)圖7-17MS9001FA機組上采用的第一級動葉的冷卻結(jié)構(gòu)1-底盤1-底盤2-進氣機殼3-前彈性板4-壓氣機氣缸5-后彈性板6-透平氣缸7-透平擴壓器機殼8-縱向?qū)фI9-導(dǎo)鍵座圖7-18MS6001B型燃氣輪機的支承和固定由于后彈性板沿軸向的寬度較大，剛性好而難于發(fā)生軸向變形，因而該處氣缸的軸向位置就被固定住了，加上氣缸底部有縱向?qū)фI，它將使氣缸的中心位置又被固定下來了，因而該處就是機組的絕對死點。通常，絕對死點總是設(shè)置在機組的功率輸出端，這樣可以使功率輸出端部位的軸向熱膨脹位移量為最小。當機組工作時，在前后兩個支承之間，氣缸的軸向熱膨脹量將由前彈性板的彈性變形所吸收；在后彈性板處，氣缸的徑向變形則有后彈性板的彈性變形來吸收。當機組的前后彈性板的受壓穩(wěn)定性良好時，而且與氣缸和底盤的聯(lián)接牢固可靠時，就能構(gòu)成一個良好的支承系統(tǒng)，使機組被可靠地支承固定，工作時既能自由熱膨脹，又能保持中心不變。Siemens公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)Siemens公司的工業(yè)型燃氣輪機是由KWU公司開發(fā)的。燃氣輪機的設(shè)計始于1948年；1954年制造出t3*＝1000℃的水冷式燃氣輪機的原型機；1960年投運了8MW的高爐煤氣燃氣輪機；1961年投運了25MW的燃氣輪機；1964年調(diào)試了70MW的完全補燃式的燃氣－蒸汽聯(lián)合循環(huán)；1971年投運了52MW的V93型燃氣輪機的原型機；1974年投運了90MW的V94型燃氣輪機的原型機；1984年應(yīng)用V94.2型114MW的燃氣輪機組成750MW的完全補燃式的聯(lián)合循環(huán)；1990年開發(fā)了Siemens公司第一臺60Hz的燃氣輪機——103MW的V84.2機組；1990年V94.2型燃氣輪機的功率已增至138MW，并采用超低NOx的混合燃燒器，使機組的NOx排放量(體積分數(shù))低于9X10-6；1990年又開發(fā)了第三代燃氣輪機——53MW的V64.3機組，進而研制了V94.3型、V84.3型機組。1994年啟動了第一臺170MW的V84.3A機組，并以此機組為母型，發(fā)展成為240MW的V94.3A機組和70MW的V64.3型機組。目前，Siemens公司生產(chǎn)的50Hz的燃氣輪機有：V94.2、V94.3、V64.3、V94.3A和V64.3A幾種，它們的功率和性能參數(shù)見第2章表2-3。其中A型機組是環(huán)型燃燒室，只能燃用天然氣和輕質(zhì)液體燃料，尚不能燃用低熱值煤氣。圖7-19上給出了V94.3型機組的縱剖面圖。實際上V94.3A和V64.3A型機組與V84.3A者相似，它們的?；堵适牵篤94.3A:V84.3A:V64.3A＝1.2:1:0.67。圖7-19V94.3型燃氣輪機的縱剖面圖實際上，以上五種機型的總體結(jié)構(gòu)，除了燃燒室外，彼此是非常相似的。這些機組的結(jié)構(gòu)特點是：它們也都是整體結(jié)構(gòu)型式。這五種機型都是在壓氣機的冷端輸出功率的，這樣，可以使燃氣透平的排氣擴壓器直接與余熱鍋爐聯(lián)接，排氣是軸向的，流阻損失較小。它們都是雙軸承支承方案。圖7-20中給出的是Siemens公司生產(chǎn)的燃氣輪機中壓氣機與燃氣透平轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)圖，它也是盤鼓式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，但是只用一根中心拉桿，通過各輪盤外緣壓緊面處的端面齒，來對中、壓緊和傳遞轉(zhuǎn)矩的。采用這種固緊方式的優(yōu)點是：各輪盤之間不再需要定位止口，工作時各輪盤因溫度不同而熱膨脹不一致時，兩輪盤之間的端面齒處可以相互滑動，自動對中，并減少了相互之間的作用力。端面齒與中心拉桿配合使用時，轉(zhuǎn)子的裝拆甚為方便。但是端面齒的加工精度要求高，制造較難。顯然，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕，剛性和強度都好的特點，同時便于快速起動。1-壓氣機轉(zhuǎn)子2-多排可調(diào)的壓氣機靜葉3-端面齒4-輪盤5-有空氣冷卻的燃氣透平的進氣殼體6-燃氣透平的轉(zhuǎn)子7-排氣擴壓器8-中心拉桿圖7-20中心拉桿的盤鼓式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)Siemens公司生產(chǎn)的單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)如表7-3所示。表7-3Siemens公司某些單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)機型項目V94.2V94.3V64.3V94.3AV64.3A壓氣機級數(shù)1717171515壓縮比11.116.616.116.616.1空氣流量/kg.s-1513.93623.7191.87639.58198從V94.2到V94.3，進而到V94.3A型機組的發(fā)展，壓氣機的設(shè)計有很大的改進。在V94.2型機組中17級壓氣機的壓縮比只有11.1，進口導(dǎo)向葉是可調(diào)的，其他各級的靜葉則固定，是不可調(diào)的；但當發(fā)展成為V94.3和V64.3型機組時，壓氣機的級數(shù)仍然為17級，而壓縮比則增至16.6和16.1，那時，進口導(dǎo)葉不僅可調(diào)，前三級靜葉也設(shè)計成為可以調(diào)節(jié)的了。在發(fā)展成為V94.3A和V64.3A型機組時，壓縮比仍然為16.6和16.1，那時，進口導(dǎo)葉不僅可調(diào)，前三級靜葉也設(shè)計成為可以調(diào)節(jié)的了。在發(fā)展成為V94.3A和V64.3A型機組時，壓縮比仍然維持為16.6和16.1，但壓氣機的級數(shù)卻減少到只有15級，質(zhì)量流量大約增大了5%，這是由于流經(jīng)前五級流道曲面內(nèi)徑型線有較陡的增加，致使動葉片的總圓周速度較高的緣故，同時壓氣機的前兩級動葉片采用了按可控擴壓翼型設(shè)計的葉片型線和扭型，這種葉型可以減少過高的局部速度，并通過較均勻的減速可以防止氣流的分離，此外，還盡量減少入射沖角。這種葉片扭曲得更厲害，而且弦長更大，1-透平前溫度1-透平前溫度2-透平的排氣溫度3-透平的排氣流量4-壓氣機的壓縮比圖7-21Siemens公司的機組前四級壓氣機靜葉可調(diào)時，某些參數(shù)歲負荷的變化關(guān)系壓氣機靜葉采用多級可調(diào)的目的不僅對于防止喘振有用之外，還可以提高部分負荷工況下機組的效率，它能使負荷從100％降至50％時，燃氣透平的排氣溫度維持恒定不變。按這種調(diào)節(jié)方式運行時，機組的透平前溫度、透平的排氣溫度、透平的排氣流量以及壓氣機的壓縮比隨機組負荷的變化關(guān)系如圖7-21所示。圖7-22干式低NOx圖7-22干式低NOx的混合型燃燒器Siemens公司生產(chǎn)的機組中，燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計前后有很大變化，在V94.2型機組中每臺機組設(shè)置兩個直立式的圓筒形燃燒室，每個燃燒室上則裝設(shè)8個如圖4-18所示那樣的干式低NOx的混合型燃燒器，其實物照片如圖7-22所示，在V94.3和V64.3型機組上，每臺機組則設(shè)置兩個水平臥式的圓筒形燃燒室，如圖7-23所示。圖7-24上則給出了在V64.3型機組上采用的一個水平臥式的圓筒形燃燒室的結(jié)構(gòu)，它的出口段用成型的陶瓷塊拼裝而成的。從燃燒室出口到燃氣透平環(huán)形入口之間的過渡段也是用成型的陶瓷塊拼裝而成的，其上還噴涂以耐熱和耐磨蝕的涂層。a)V94.3型機組b)V64.3型機組圖7-23V94.3和V64.3型機組上燃燒器的布置1-燃燒器2-人孔3-陶瓷材料制作的出口段4-支承鋼架5-保溫層圖7-24V64.3型機組上采用的水平臥式的圓筒形燃燒室在V94.2和V94.3型機組中燃氣過渡段分別采用單殼體設(shè)計方案和雙殼體設(shè)計方案，如圖7-25所示。在V94.2型機組中殼體的壁厚12mm，它完全依靠空氣的對流冷卻方式進行冷卻。在燃燒室出口溫度tA＝1120℃的條件下，過渡段內(nèi)壁的溫度已達850℃。在V94.3型和V64.3型機組中則改為雙殼體的設(shè)計方案，用陶瓷材料制成的內(nèi)殼體的厚度僅6mm，內(nèi)殼體之間留有隙縫，從中可以流過一定數(shù)量的冷卻空氣，使其在內(nèi)殼體的內(nèi)表面上形成冷卻空氣膜，使殼體內(nèi)壁與高溫燃氣隔開，這樣就可以改善冷卻效果，因而在保證過渡段內(nèi)壁的溫度為850℃的前提下，卻可以使燃燒室的出口溫度tA升高到1350℃。a)V94.2型機組上采用的單殼體設(shè)計方案b)V94.3型機組上采用的雙殼體設(shè)計方案a)V94.2型機組上采用的單殼體設(shè)計方案b)V94.3型機組上采用的雙殼體設(shè)計方案圖7-25燃氣過渡段的結(jié)構(gòu)與溫度情況值得一提的是：在V94.2、V94.3和V94.3A機組的燃燒室上都開設(shè)有人孔洞，檢修人員可以進入圓筒型和環(huán)形燃燒室中去，對燃燒室和燃氣透平的第一級靜葉作現(xiàn)場檢查和維修，甚為方便。顯然，在V94.2和V94.3型機組上由于采用了空間尺寸較大的圓筒型燃燒室，因而它們都比較容易改燒低熱值煤氣；但是由于V94.3A機組中采用了空間尺寸較小的環(huán)形燃燒室，改燒低熱值煤氣就很困難，目前尚未實現(xiàn)。由Siemens公司生產(chǎn)的上述5種工業(yè)型機組的燃氣透平均設(shè)計成為4級，根據(jù)Siemens公司的設(shè)計觀點認為：無論就熱力學(xué)、氣動效率，還是從冷卻空氣消耗所造成的損失之間的關(guān)系角度來看，四級透平的結(jié)構(gòu)是最佳設(shè)計。事實也是這樣，從表2-2和表2-3中可以發(fā)現(xiàn)：初參數(shù)相當?shù)臋C組的效率確實要比采用3級透平的GE公司的機組略高一些。在V94.3A型機組的設(shè)計中，除了第四級動葉片之外，透平所有靜葉片和動葉都是用空氣冷卻的在V94.3型機組中，采用的冷卻空氣的抽取方式：冷卻空氣分別從第4級靜葉后，第9級靜葉后，第13級靜葉后，以及第17級靜葉后的排氣腔中抽取的，第17級靜葉后的一部分壓縮空氣還需經(jīng)空氣冷卻器的冷卻降溫后，才被用來冷卻第1級靜葉，第1級葉輪和動葉；第2、3、4級葉輪和動葉(第4級的動葉除外)則用第13級靜葉后的抽氣來冷卻的；第2級靜葉、第3級靜葉和第4級靜葉卻是分別用第13級靜葉后、第9級靜葉后，以及第4級靜葉后的抽氣來進行冷卻的。當然燃燒室的燃氣過渡段則是用的17級靜葉后壓氣機的排氣來進行冷卻的。顯然，這種冷卻方式是很合理的。但在V94.3A型機組中，由于第1級靜葉和動葉獲得了深度的膜式冷卻，空氣冷卻器就可以省去不再使用了。圖7-26上給出了V94.2型機組上第1級靜葉和第1級動葉的冷卻結(jié)構(gòu)。a)第1級靜葉b)第1級動葉圖7-26V94.2型機組上第1級靜葉和動葉的冷卻結(jié)構(gòu)在V94.3型機組中第1級動葉是有葉冠的，借以減小徑向間隙，但在V94.3A型機組中，所有各級動葉都是沒有葉冠的，所有動葉均采用雙齒式的樅樹形葉跟，以軸向裝配方式裝入葉輪上的樅樹形葉根槽中，它們都是自由葉片。葉片選用單晶體的耐熱合金材料制作。從圖7-20上都可以看到，透平氣缸采用空氣冷卻的雙層結(jié)構(gòu)，它通過持環(huán)來固定透平的靜葉。機組的絕對死點是置于壓氣機進氣側(cè)功率輸出端的前軸承部位。Siemens公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)ABB公司的工業(yè)型燃氣輪機是由原BBC公司開發(fā)的。圖7-27給出了GT8C型燃氣輪機的縱剖面圖。1-進其渦殼2-壓氣機3-圓筒型燃燒室4-燃氣透平圖7-27GT8C型燃氣輪機的縱剖面圖與GE公司和Siemens公司生產(chǎn)的機組相比，ABB公司生產(chǎn)的燃氣輪機比較偏向于重型結(jié)構(gòu)型式，特別是在壓氣機和透平結(jié)構(gòu)方面，相當程度上受到蒸汽輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響。但GT24和GT26型機組則已擺脫了傳統(tǒng)設(shè)計模式，向較輕的工業(yè)結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。ABB公司的機組雖然比較笨重，但很結(jié)實耐用。綜觀全貌，ABB公司的機組具有一下一些特點：(1)它們也都是整體式結(jié)構(gòu)型式。(2)這些機組都是在壓氣機的冷端輸出功率，燃氣透平采用軸向排氣方式，便于與余熱鍋爐聯(lián)接、流阻損失較小。(3)都采用雙軸承支承方案。(4)圖7-28中給出了ABB公司GT13E2機組上采用的壓氣機與燃氣透平轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)圖，它是一種與盤鼓式結(jié)構(gòu)類似的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。由圖可知：它是由許多個大型盤鼓鍛壓件和兩端的半軸、用焊接方法組合成一體的。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、機加工量少、剛性好，軸的穩(wěn)定性好，不會發(fā)生各盤鼓之間的松動現(xiàn)象，沒有緊固拉桿，因而不會出現(xiàn)拉桿的腐蝕、開裂等故障，從而無需對轉(zhuǎn)子進行定期維修。其缺點是轉(zhuǎn)子質(zhì)量大，焊接工藝要求高。1-半軸2-樅樹形葉根槽3-焊接縫4-周向也根槽5-大型盤鼓鍛壓件圖7-28GT13E2機組的盤鼓式焊接轉(zhuǎn)子在ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機中，壓氣機與燃氣透平的轉(zhuǎn)子都選用與圖7-28類似的結(jié)構(gòu)，只是盤鼓鍛壓件的數(shù)量彼此有所不同而已。(5)ABB公司生產(chǎn)的單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)如表7-4所示。表7-4ABB公司某些單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)機型項目GT8CGT11N2GT13DGT13E2GT26壓氣機級數(shù)1216182122壓縮比15.715.011.914.630.0空氣流量/kg.s-1179.2375.1394.2532.1545.3在GT26型機組中壓氣機有很大的發(fā)展。22級的單軸壓氣機之壓縮比增為30。據(jù)稱：壓氣機的前四級新葉型是按照“可控擴壓”原理設(shè)計的，它具有很高的等熵壓縮效率和良好的喘振裕度，有利于部分負荷下可靠地運行?！翱煽財U壓”原理特別有利于高亞音速流的頭幾排葉片。此外，在壓氣機的后幾級中采取了特別措施，以確保葉尖與氣缸之間的間隙很小，這對于提高短葉片級的效率和喘振裕度都有重要作用。該壓氣機的進口導(dǎo)葉、第一、二級靜葉都是可以調(diào)節(jié)的，它可以使機組在100％到60％負荷之間，空氣流量線性地減少，壓縮比也按比例地降低，而確保機組的排氣溫度幾乎保持恒定為設(shè)計值610℃。從100％負荷到25％負荷這階段內(nèi)，第一級燃燒室的排氣溫度(也就是第一級透平前的燃氣溫度)是保持恒定不變的。GT26機組的排氣溫度、第一級透平的進氣溫度以及第二級透平的進氣溫度(也就是再熱燃燒室的排氣溫度)隨負荷的變化關(guān)系如圖7-29所示。這種調(diào)節(jié)方式有利于提高機組部分負荷工況下的效率。圖7-30中給出了用GT26機組組成的聯(lián)合循環(huán)機組KA26－1之熱耗率隨負荷之變化關(guān)系，與常規(guī)的聯(lián)合循環(huán)機組者的對比關(guān)系，可以看到這種調(diào)節(jié)方式優(yōu)越性。1-第一級透平前的燃氣初溫2-第二級透平前的燃氣初溫3-機組的排氣溫度圖7-29GT26機組變工況條件下燃氣初溫與排氣溫度的變化關(guān)系圖7-30KA26-1聯(lián)合循環(huán)機組與常規(guī)的聯(lián)合循環(huán)機組的熱效率隨負荷之變化關(guān)系的對比1-周向裝入式的葉根槽1-周向裝入式的葉根槽2-壓氣機動葉3-鎖緊螺釘圖7-31ABB公司生產(chǎn)的機組上采用的壓氣機周向裝入式的葉根槽從圖7-27上可以看出：壓氣機的氣缸是由好幾段氣缸，通過垂直中分面和水平中分面，以螺栓聯(lián)接成為一個整體的。一般在氣缸上還開設(shè)3~4個抽氣口，有的還設(shè)置防喘放氣閥。對于GT26型機組來說，壓氣機的轉(zhuǎn)子是用12CrNiMoV鐵素體鋼鍛造后焊接的；氣缸是用ASTMA-536球墨鑄鐵鑄造的；壓氣機的前15級是用高鉻含量的鋼(A-565和A-705)制造動葉和靜葉的，用A-477鋼來制造16~22級的動葉和靜葉。壓氣機的前幾級葉片無需噴防腐復(fù)蓋層。(6)ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機中，一般根據(jù)燃料的性質(zhì)不同，可以采用三種結(jié)構(gòu)型式的燃燒室，它們是：①標準的圓筒型燃燒室(SBK)，如圖7-32所示。在這種燃燒室的頭部采用掛片式氣膜冷卻結(jié)構(gòu)(圖7-33)、大型的包角旋流器和切向孔面積可以調(diào)節(jié)的離心式噴油嘴，它適用于燃燒重油和低熱值煤氣，每臺機組上僅設(shè)置一個直立式的圓筒形燃燒室，該燃燒室是按照擴散燃燒原理設(shè)計的，需要用噴水或噴蒸汽的方法來控制NOx的排1-包角旋流器2-掛片式冷卻結(jié)構(gòu)1-包角旋流器2-掛片式冷卻結(jié)構(gòu)3-火焰筒4-燃燒室外殼圖7-32SBK圓筒型燃燒室1-冷卻掛片2-由掛片組成的火焰管內(nèi)壁3-火焰管的外襯筒4-掛片5-肋片6-冷卻空氣圖7-33掛片式的氣膜冷卻結(jié)構(gòu)(7)由ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)型機組的燃氣透平的級數(shù)因功率的大小而異，GT8C機組上采用了3級燃氣透平，透平的靜葉裝在靜葉持環(huán)上，持環(huán)則裝在透平的氣缸上，透平的動葉則采用軸向裝入式的樹型葉根形式。向持環(huán)通以冷卻空氣，可以冷卻靜葉頂部的固定件。GT11N2機組上有四級燃氣透平；GT13D、GT13E2和GT26機組上則設(shè)計成5級燃氣透平。增加透平級數(shù)有利于改善等熵膨脹效率，但機組結(jié)構(gòu)較笨重。在GT26機組中四級透平是有空氣冷卻的，第一級透平靜葉是用MAR-M247C材料精鑄的，它采用沖擊，對流和氣膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)，冷卻空氣量比較少，其表面溫度的設(shè)計值低于899℃，第二、三、四級靜葉是用IN378LC材料精鑄的，葉片內(nèi)部裝入一個插入件，以便形成單一的沖擊式冷卻結(jié)構(gòu)。第一級透平動葉是用IN378LC或CM247LC合金材料精鑄的，后幾級均用MAR-M247C材料精鑄。前四級動葉內(nèi)部設(shè)計成蛇形通道，以便流過冷卻空氣，進行對流冷卻。透平的動、靜葉片都噴涂有SV20(NiCrAIY)高溫的防腐涂層。后三級動葉裝有圍帶。透平氣缸是用A-356(Gr.6)鋼和球墨鑄鐵鑄造的，它具有水平中分面。透平的排氣缸分成兩層，外殼為碳鋼，內(nèi)襯用奧氏體不銹鋼制作。(8)機組的絕對死點置于壓氣機進氣側(cè)功率輸出端的前軸承部位。(9)ABB公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機大都選用變頻器，使發(fā)電機作為變速的同步電動機來起動燃氣輪機。一臺變頻器可以用來起動多臺燃氣輪機，可靠性很高，還可以快速再起動。珠江天然氣發(fā)電有限公司MS9001FA燃氣輪機結(jié)構(gòu)MS9001FA燃氣輪機主要性能參數(shù)如表7-5所示表7-5MS9001FA燃氣輪機主要性能參數(shù)燃氣輪機參數(shù)聯(lián)合循環(huán)參數(shù)輸出功率255.6MW凈輸出功率390.8MW熱耗率9757kJ/kWh熱耗率6350kJ/kWh壓比17.0:1電廠凈效率56.7%質(zhì)量流量641kg/sec轉(zhuǎn)速3000rpm排氣溫度602°C型號PG9351FA概述MS-9001FA是一種為簡單蒸汽燃氣聯(lián)合循環(huán)而設(shè)計的單軸燃氣輪機，它包括空氣進氣裝置、壓氣機、燃燒系統(tǒng)、燃氣輪機、廢氣系統(tǒng)、支持系統(tǒng)六大主要部分。當燃氣輪機起動時，從環(huán)境來的空氣被壓氣機通過空氣進口設(shè)備收集、過濾并加壓。為了起動時的震動保護，壓縮機出口閥門開啟，可調(diào)進氣口導(dǎo)向葉片關(guān)閉。當趨于高速運轉(zhuǎn)時，出口閥門開始自動運行，進氣口導(dǎo)向葉片的電機也開始供電，使導(dǎo)向葉片按燃氣輪機正常需求運行。從壓縮機出來的壓縮空氣流進燃燒室周圍的環(huán)狀空間，從這里再流進燃燒室殼體與耐火層之間的通道，最后再由每個耐火層的測量孔進入燃燒區(qū)域。從遠端來的燃料循序提供給每個燃燒器，燃燒器有主要和次要之分，最后覆蓋每個燃燒室。噴嘴引入燃料至每個燃燒室里面的燃燒區(qū)域，燃料在此與助燃空氣混合，并由一個或者更多的火花塞點燃。燃料一旦在某一燃燒室點燃，立刻通過聯(lián)焰管傳播到其他所有的燃燒室。在點燃的燃燒室中，安裝有四個火焰探測器，它們設(shè)置在燃燒室缸體的凸緣上。從燃燒室出來的熱燃氣流進單獨的過渡區(qū)段，這些區(qū)段附在燃燒室襯墊尾部。燃氣從這里進入三級渦輪，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。尾氣進入排氣擴壓器，然后由煙囪排入大氣?；椭螠u輪的基座燃氣輪機的基座是鋼結(jié)構(gòu)，包括焊接的梁和平板。它的首要功能是支撐燃氣輪機的重量。起吊軸頸和支撐各設(shè)兩處于基座的每一邊，和底座的兩種交叉結(jié)構(gòu)在同一直線上。基座每一邊底部的機械墊片有利于固定地基。在底座兩邊頂上的機械墊片，用來固定渦輪的支撐。渦輪的支撐MS9001FA燃氣輪機具有位于壓縮機尾端的剛性腿型支撐，和位于渦輪尾端支撐頂部和底部的樞軸。每一支撐點內(nèi)表面都有一水套，冷卻水在里面循環(huán)。冷卻水起到最小化熱量擴散和輔助維持渦輪與負載設(shè)備的調(diào)準。各支撐點維持燃氣輪機軸向和垂直方向的位置，而兩個凹型楔片外加渦輪支撐點則維持橫向位置。一個凹型楔片位于尾氣裝置的后半?yún)^(qū)，另一個位于前燃燒室缸體的后半?yún)^(qū)。楔片與焊接于燃氣輪機基座橫梁上的導(dǎo)向塊相吻合，它們被螺栓安全地夾持于導(dǎo)向塊的適當位置，螺栓是用于承擔(dān)基座。這種楔塊結(jié)構(gòu)，在燃氣輪機允許軸向和徑向運動的時候，有效地阻止了燃氣輪機的橫向運動或轉(zhuǎn)動，從而阻止熱量擴散。壓氣機軸流式壓氣機包擴轉(zhuǎn)子和缸體。在壓氣機缸體內(nèi)部是可調(diào)進氣口導(dǎo)向葉片、各級轉(zhuǎn)子、靜葉片和出口導(dǎo)葉。轉(zhuǎn)子燃氣輪機渦輪轉(zhuǎn)子的壓氣機部分由一群葉輪、一個速度環(huán)、若干連接螺栓、壓氣機轉(zhuǎn)子葉片和一個向前的短軸組成。(見圖7-34)圖7-34壓氣機轉(zhuǎn)子每個葉輪的外圍都開有槽孔。動葉片和墊圈嵌入這些槽孔中，并通過槽孔尾端的標定線保持其軸向位置。葉輪之間通過有同心控制作用的匹配榫頭組裝起來，并用連接螺栓連接在一起。葉輪選擇性的配置在裝配期間被用來減少平衡修正。裝配結(jié)束后，轉(zhuǎn)子是動態(tài)平衡的。前端短軸被制造來提供推力環(huán)，該推力環(huán)支撐向前和尾端的推力負荷。前端短軸也為一號軸承提供止推軸頸，為一號軸承油封和壓氣機低壓氣封提供封接面。第17級葉輪既支撐動葉片，也為高壓氣封和壓氣機燃氣輪機連接法蘭提供封接面。定子壓氣機的缸體由進口缸體、壓氣機主缸體、壓氣機排氣缸體三個主要部分組成，它們和渦輪缸體連接在一起，形成燃氣輪機主要結(jié)構(gòu)。它們在軸承支撐點支持轉(zhuǎn)子，并組成燃氣環(huán)面的外墻。所有這些缸體都是水平分離的，以便維修。1)進氣缸體如圖7-35所示，進氣缸體位于燃氣輪機前端末尾。它的最主要的作用是使空氣均勻進入壓氣機。進氣缸體也支撐一號軸承組件。一號軸承下半部分支座完全與內(nèi)部支撐鑄在一起。上半部分軸承支座是一個單獨的鑄件，由法蘭和螺釘與下半部分連接。內(nèi)部支撐通過九個螺旋槳狀的徑向支柱布置于外部承口。這些支柱澆鑄在承口壁上。它們還從臨近缸體轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)負載至連接到本缸體前面的支撐。圖7-35壓氣機進氣缸體和一號軸承可調(diào)進氣口導(dǎo)向葉片安裝在進氣缸尾部，和一個控制環(huán)與小齒輪裝配在一起，小齒輪與一個液壓驅(qū)動器和連接臂裝配連接。這些葉片的位置對壓氣機進口空氣流量起調(diào)節(jié)作用。2)壓氣機主缸體壓氣機主缸體前端包含0-4級壓氣機定子。壓氣機下半部裝備有兩個大型完整的鑄造耳軸，這兩個鑄造耳軸是在燃氣輪機與其基座分離時用來提升燃氣輪機的。壓氣機主缸體后部包含5-12級壓氣機定子。后部缸體抽氣口允許放出第13級壓縮空氣。這些空氣是作冷卻用途的，也用在起動和停機時的震動控制。3)壓氣機排氣缸體壓氣機排出缸體是壓氣機單元最后一部分。它是最長單缸體，置于正中央，在前端和后端支撐之間，是燃氣輪機結(jié)構(gòu)的重點有效部分。壓氣機排氣缸體包含最后一級壓氣機定子，形成壓氣機擴散段的內(nèi)外壁，并和壓氣機和渦輪缸體連接在一起。排氣缸體也支撐燃燒室外缸體和第一級渦輪噴嘴。壓氣機排氣缸體由兩個圓筒組成，其中一個是壓氣機缸體的延續(xù)，另一個是圍繞壓氣機轉(zhuǎn)子的內(nèi)圓筒。這兩個圓筒由14根徑向支柱定位于同一中心軸上。擴散段由位于排出缸體外部圓筒和內(nèi)部圓筒之間的錐形環(huán)面形成的。擴散段把一部分壓氣機排氣動能轉(zhuǎn)化成排氣靜壓。4)葉片安裝壓氣機轉(zhuǎn)子和靜葉片都是螺旋槳形的，能在葉梢高速旋轉(zhuǎn)的情況下有效地壓縮空氣的。靜葉片由整齊有序的楔形榫頭嵌于壓氣機輪緣上。楔形榫頭尺寸和布置都是非常精確的，目的是確保每個靜葉片都精確安裝在輪緣的預(yù)期位置上。壓氣機靜葉片都是螺旋槳形的，用相似的楔形榫頭裝配進前五級環(huán)形片中。環(huán)形片被插入位于缸體內(nèi)圓周凹槽里，并用鎖鍵固定位置。剩下各級靜葉片都有一個正方形的基座楔形榫頭，它們被直接插入缸體內(nèi)圓周凹槽里，也用鎖鍵固定位置。DLN-2型燃燒室燃燒室系統(tǒng)是由18個環(huán)繞在壓氣機排氣缸體外圍的回流式燃燒室組成的，如圖7-36所示。由燃氣流向來看，燃燒室是從左上方開始逆時針方向編號的。這個系統(tǒng)也包括燃料噴嘴、點火系統(tǒng)、火焰探測器和聯(lián)焰管。燃燒室中燃料燃燒產(chǎn)生的熱氣體流經(jīng)緩沖冷卻過渡段進入渦輪。壓氣機排出的高壓空氣被導(dǎo)進過渡段周圍。一部分空氣進入緩沖套筒里面的孔，冷卻過渡段，并流入套筒。其余的空氣由套筒底部的孔進入套筒與燃燒室耐火層之間環(huán)面。如圖7-37和圖7-38所示。這些空氣通過噴口蓋組進入燃燒區(qū)域使燃料完全燃燒。燃料通過燃燒室上的5個噴嘴進入燃燒室，這些噴嘴具有合理調(diào)配燃料空氣比例和充分混合的功能。圖7-36典型MS9001FADLN-2燃燒系統(tǒng)布置圖7-37所示的雙燃料DLN-2燃燒系統(tǒng)是一個單級的，雙模型燃燒室適用于氣體和液體燃料。當燃機處于低負載(<50%負載)時，是擴散燃燒，當燃機處于高負載(>50%負載)時，是預(yù)混燃燒。當燃燒器超過負載范圍處于擴散燃燒時，需要注入二次空氣消除NOx的生成。燃燒室外殼和流動套筒燃燒室外殼作為燃燒室的受壓殼層。它們同樣具有為燃料噴嘴端蓋而設(shè)置的法蘭、聯(lián)焰管法蘭和備選擇的火花塞、火焰探測器、錯誤起動防止裝置。流動套筒(如圖7-38所示)形成的頂蓋和襯墊組之間的環(huán)形空間引導(dǎo)助燃空氣和冷卻空氣進入反應(yīng)區(qū)域。為了維持緩沖套筒壓差，聯(lián)焰管、火花塞和火焰探測器的開口處都用滑動墊圈密封。圖7-37典型MS9001FADLN-2燃燒系統(tǒng)圖7-38流動套筒聯(lián)焰管所有的燃燒室都用聯(lián)焰管相互連接。燃燒室外殼和一個外部聯(lián)焰管相連，而燃燒室耐火層主要區(qū)域由內(nèi)部聯(lián)焰管相接在一起。燃料噴嘴端蓋每個燃燒室都有一組為數(shù)5個的燃料噴嘴。圖7-39和圖7-40所示為DLN-2型燃料噴嘴的剖面圖。圖示噴嘴為雙燃料型的，標出了擴散氣體、預(yù)混氣體、油和水的流徑。如圖7-39所示，安裝端蓋的時候，4個燃料噴嘴的擴散通道是從一個共同的主總管加載的，主總管設(shè)置在端蓋里面。同樣4個噴嘴的預(yù)混通道是從另一個內(nèi)在的次總管加載的。余下噴嘴的預(yù)混通道是由第三燃料系統(tǒng)供應(yīng)的；這些噴嘴的預(yù)混通道通常由壓氣機排氣沖刷，并沒有燃料通過。圖7-39可選擇雙燃料DLN-2燃料噴嘴頂蓋和襯筒圖7-41為燃燒室襯筒，開有外部溝槽和常規(guī)冷卻狹槽作冷卻用。襯筒內(nèi)表面和頂蓋都是隔熱層，涂上隔熱層是為了降低金屬溫度和熱梯度。圖7-42和圖7-43所示為頂蓋，頂蓋具有5個從屬于各燃料噴嘴的預(yù)混室管路。它由薄膜冷卻和緩沖冷卻共同作用冷卻，其內(nèi)表面涂有隔熱層。(進圖7-42和圖7-43)圖7-41燃燒室襯筒圖7-42燃燒室頂蓋圖7-43燃燒室頂蓋（從氣流方向看）火化塞燃燒采用火花塞點火?；鸹ㄈ寐葆敼潭ㄔ谌紵彝鈿さ耐咕壣希⑶度肱R近燃燒室的襯筒和流動圓套筒里。圖7-44所示為一組典型的火花塞。這些火花塞由電容器供電。點火的時候，一個或者多個火花塞的火星點燃燃燒室里的燃氣；其余燃燒室通過相互連接的聯(lián)焰管點火。圖7-44火花塞紫外火焰探測器在起動階段，有必要把火焰燃熄與否的情況傳到控制系統(tǒng)。因此，使用了由若干火焰探測器組成的火焰監(jiān)視系統(tǒng)，具體位置見圖7-36。圖7-45和圖7-46為火焰探測器，它具有水冷卻套，用來維持允許工作溫度。紫外火焰?zhèn)鞲衅靼粋€充滿氣體的探測器。該探測器里的氣體對碳氫化合物化合物產(chǎn)生的紫外線非常敏感。由放大器提供的直流電壓加到探測器終端。有火焰的時候，探測器的電離氣體允許電流傳導(dǎo)，從而誘導(dǎo)電子設(shè)備發(fā)出有火焰標志。相反，火焰熄滅則發(fā)出無火焰標志。圖7-45火焰探測器圖7-46水冷火焰探測器4個火焰探測器的信號被送到控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)利用一個內(nèi)在的邏輯系統(tǒng)測定是否存在火焰。渦輪三級渦輪是將壓氣機和燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的設(shè)備。MS9001FA燃氣輪機包括渦輪轉(zhuǎn)子、渦輪缸體、排氣裝置、排氣擴壓器、噴嘴和輪蓋。渦輪轉(zhuǎn)子1)結(jié)構(gòu)圖7-47為渦輪轉(zhuǎn)子，它由前后輪軸、三級渦輪轉(zhuǎn)子，通過定位片和渦輪葉片組裝起來。由渦輪輪緣、輪軸和定位片控制同軸性。各輪子通過位于輪軸和定位片上螺栓和法蘭連接起來。合理布置各轉(zhuǎn)子是為了使平衡修正最容易。圖7-47渦輪轉(zhuǎn)子2)輪軸渦輪轉(zhuǎn)子中間軸從第一級透平葉片延伸到壓氣機轉(zhuǎn)子尾端凸緣。渦輪轉(zhuǎn)子尾軸包括第二個支承軸頸。3)轉(zhuǎn)輪第一、二級輪緣之間和第二、三級輪緣之間的定位片決定了單個輪子的軸向位置。這些定位片支撐密封隔板。前部和后部端面的1-2號定位片留有供冷卻空氣通道的徑向縫。渦輪葉片用樅樹形的楔形榫頭組裝在一起，這些楔形榫頭剛好適合渦輪輪緣的缺口。所有三級渦輪的葉片都是精密鑄造的長柄葉片。長柄葉片有效地防護輪緣和葉根，當產(chǎn)生葉片震動機械阻尼時，免受高溫氣體破壞。作為震動阻尼的進一步預(yù)防，第二和第三級葉片在葉片尾端有聯(lián)鎖護環(huán)。這些護環(huán)能夠減少葉片末端漏氣，從而起到提高渦輪效率的作用。葉片護環(huán)上的徑向齒和定子上的楔形面連接在一起，構(gòu)成一個迷宮式密封阻止燃氣從葉片尾端泄漏。圖7-48展示了典型的MS9001FA燃氣輪機第一、二、三級渦輪葉片。葉片尺寸從第一級到第三級的增加是由壓力降低決定的，壓力降低伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，同時，氣體體積增加，需要增加環(huán)面面積來通過氣流。圖7-48MS9001FA第一、二、三級渦輪葉片4)冷卻冷卻渦輪轉(zhuǎn)子是為了維持其允許的運行溫度，從而確保其運行壽命。采用從壓氣機抽出的正壓冷空氣進行冷卻，冷空氣通過位于渦輪輪緣和定子之間的空間徑直釋出，匯入主燃氣流。這片區(qū)域叫做葉輪間隙。圖7-49為渦輪冷卻空氣流。圖7-49渦輪部分冷卻空氣局部圖5)第一級葉輪間隙第一級葉輪前端間隙用壓氣機排氣冷卻。在壓氣機轉(zhuǎn)子尾端的轉(zhuǎn)子與壓氣機排氣缸體內(nèi)套筒之間安裝有迷宮式密封。透過這個密封的泄漏供給到通過第一級葉輪前端間隙的空氣流。這一空氣流在第一級噴嘴尾端注入主氣流。第一級葉輪后端間隙的冷卻是由從壓氣機的第13級抽取來的空氣通過第二級噴嘴冷卻的。這些空氣在第二級噴嘴前端返回到燃氣主氣流。6)第二級葉輪間隙第二級葉輪前端間隙用透過級間密封的第一級葉輪后端間隙的漏氣來冷卻的。這些空氣在第二級葉片進口處匯入到主燃氣。第二級葉輪后端間隙的冷卻是由從壓氣機的第13級抽取來的空氣通過第三級噴嘴冷卻的。這些空氣在第三級噴嘴前端返回到燃氣主氣流。7)第三級葉輪間隙第三級葉輪前端間隙是用透過級間密封的第二級葉輪后端間隙的漏氣來冷卻的，這些空氣在第三級葉片進口處匯入到主燃氣。第三級葉輪后端間隙是從排氣裝置的冷卻空氣環(huán)面獲得冷卻空氣的。這部分空氣流經(jīng)第三級葉輪后端間隙，在排氣擴壓器入口處進入主燃氣管路。8)葉片空氣通過葉片楔形榫頭基座上的高壓氣箱被引入每個一級葉片中，如圖7-49所示。它蜿蜒流過延伸至葉片的冷卻孔，在葉翼后緣和葉片末端流出。合理設(shè)置冷卻孔以從螺旋翼獲得最適宜的壓縮空氣量。圖7-50為MS9001FA第一級葉片的設(shè)計圖。圖7-50MS9001FA燃氣輪機第一級葉片冷卻通道與第一級葉片不同的是，第二級葉片用流經(jīng)螺旋翼的順翼空氣流來冷卻的。和第一級一樣，空氣由葉片楔形榫頭基座上的高壓氣箱被引入每個二級葉片中。同樣，螺旋翼用熱力循環(huán)所需最少空氣量冷卻。見圖7-51。圖7-51MS9001FA燃氣輪機第一級葉片冷卻通道第三級葉片不是中心空冷的。這些葉片的末端，如第二級葉片，附上了一層防護罩，該防護罩是尾端密封的一部分。這些防護罩一個挨一個互鎖，以減少震動。渦輪固定部分1)結(jié)構(gòu)渦輪缸體和排氣裝置構(gòu)成了MS9001FA燃氣輪機的主要固定部分。渦輪導(dǎo)向裝置、防護罩和渦輪排氣擴壓器是主要固定部分的支撐。2)渦輪缸體渦輪缸體控制防護罩和噴嘴的軸向和徑向位置。它決定渦輪間距以及噴嘴和渦輪葉片之間的相對位置。這些位置對于燃氣輪機運行是苛刻的。被渦輪缸體包含的熱氣體