燃气轮机教学课件12-透平1.ppt

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1、第四章燃气透平概述（功能、分类、基本结构等）；轴流式燃气透平的工作原理；轮周功、轮周效率、速度比；多级透平；透平特性；燃气透平的冷却。4-1概述燃气透平，又称燃气涡轮，是燃气轮机装置中向外输出机械功的部件。一、功能—将高温高压燃气中的能量转换为机械功；—其中约2/3~3/5的机械功用以带动压气机，而其余的机械功作为燃气轮机的输出功率用以带动负荷。二、与蒸汽轮机的比较相同点工作原理及结构形式是完全一样不同点工质进口压力级数蒸汽轮机水蒸气较高（已达240bar以上）多（几十级）燃气轮机燃气较低（约5~30bar）很少（1~5级）空气压缩比水蒸气困难得多三、分类

2、、特点及应用类型特点应用径流式透平（又称向心式）结构轻巧，但流量小，效率较低。小型、微型燃机装置轴流式透平功率大、流量大、效率高但相对笨重大量应用主要介绍轴流式透平的工作原理论及结构。四、基本构造简介比较复杂=机械问题+高温问题透平由静子和转子两大部分组成。静子由气缸、扩压机闸、静叶和排气道（排气蜗壳）组成。转子由转盘、轴和动叶组成，有盘式和盘鼓式结构。良好的空气冷却系统使动叶、转子和静子都有效地冷却。承力构件本体结构双层结构：外层是气缸，内层由静叶外缘板和持环组成。排气扩压机闸排气扩压器透平气缸一级轮盘二级轮盘三级轮盘透平后半轴静叶动叶静叶静叶动叶动叶排

3、气道1、静子扩压机闸—由排气扩压器内、外流道组成，扩压器内外环间用筋板连接为一体。—两种型式：铸造和焊接气缸—一般不再轴向分段，仅分为上下两半的单个气缸，且铸造得到。原因：透平级数少，轴向尺寸短；双层结构；空气冷却，其工作温度相差不大。1、静子静叶又称喷嘴，使高温高压的燃气在静叶中膨胀加速，把燃气的热能转化为动能，然后推动转子旋转做功。静叶通过持环和护环而固定在气缸上。静叶组：两叶、三叶、四叶、五叶组等等刚性增强，不易扭曲或弯曲变形，广泛应用。静叶内环：级焓降大，为减少漏气设置，上下有气封。可调静叶：高温下能自由热膨胀，转轴灵活不漏气。静叶动叶静叶内环静子

4、双层结构外层气缸内层静叶外缘板轮盘静叶内缘板2、动叶—把高温燃气的能量转变为转子机械功的关键零件之一。—工作条件恶劣，是决定机组寿命的主要零件之一。①被高温燃气包围；②承受巨大离心力；③承受气流动力；④振动应力；⑤热腐蚀。枞树形叶根叶冠工字型长柄气封齿透平后半轴排气扩压机闸透平后半轴过渡轴拉杆螺栓透平气缸压气机后气缸排气扩压器后轴承一级静叶二级静叶三级静叶一级静叶内支撑环一级静叶持环一级护环二级护环三级护环一级动叶二级动叶三级动叶二级静叶内环三级静叶内环一级轮盘二级轮盘三级轮盘一、二级间轮盘二、三级间轮盘转子采用外围拉杆结构，共12根拉杆螺栓。MS6001

5、燃气轮机静叶外缘板静叶内缘板燃气导管透平冷却采用从压气机中抽气来冷却的方法。分为两部分：转子和静子的冷却叶片冷却根据冷却部位所需压力的高低，冷却空气自压气机的不同级处引来。冷却空气量：约占压气机进口空气流量的10%以上。MS6001透平冷却空气：静子2股；转子3股。压气机出口压气机第5级压气机出口压气机16级压气机第5级燃气导管透平气缸排气扩压机闸3、多级透平的通流部分在膨胀过程中，气体压力降低、密度不断减小，气体容积逐级增大；透平的通流部分应逐级扩张，即沿气流流动的轴向方向上，叶片的高度是不断增加的。一台燃气轮机模型负荷CBT进气排气进气排气B工人轴轴轴

6、流式压气机和轴流式透平CBBT轴轴轴流式压气机和轴流式透平进气进气排气排气带动压气机带动负荷分轴燃气轮机装置涡轮喷气发动机高速喷流→推力喷气推进继续膨胀减压增速燃气轮机装置发电机压气机燃烧室火焰筒透平4-2轴流式透平级的工作原理一、级的概念1、透平级一列静叶栅（或称喷嘴环）与其后面的一列动叶栅（或称工作叶轮）共同构成轴流式透平的一个级。单级透平：整台透平只有一个“级”多级透平：整台透平包含有几个“级”一般轴流式燃气透平采用多级。透平级的结构外径Dt内径Dh三个特征截面：0-0静叶进口；1-1静叶出口；2-2动叶出口。平均直径Dm护环静叶外缘板静叶内环静叶内

7、缘板轮盘叶冠2、基元级从基元级入手，概念较清楚，易于理解。透平级是由许多基元级沿半径的叶高方向叠合而成。设想一个级内的流动是由无限多同心的环形薄层组成，这就是基元级。忽略径向分速，成为正圆柱面基元级。平面叶栅：一列静叶栅和一列动叶栅。常以平均直径Dm处的基元级参数表征整个级的流动特点。1122静叶动叶u画法:(1)静叶在前,动叶在后标注三个特征截面(2)叶片间通道截面渐缩(3)叶片运动方向叶腹→叶背(4)叶片厚实且弯曲角大。透平基元级亚声速气流二、级中气流参数的变化能量转换过程主要是在动叶中依靠气流转向来实现。亚声速气流透平级中燃气参数的变化规律喷嘴工作叶

8、轮静叶动叶（喷嘴）（叶轮）膨胀加速膨胀加速1、反动式透平喷嘴中，燃