CN105201874A - 一种高压比大流量轴流压气机 - Google Patents
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Abstract
一种高压比大流量轴流压气机，涉及压气机领域。它为了解决传统工业用轴流压气机压比和流量小的问题。本发明的压气机级数为18，首级动叶的叶顶直径为807.8mm、叶根直径为491.5mm、叶高为158.15mm。前缸、中缸和排气缸的气缸内壁对应动叶顶位置喷涂可磨耗碳层。进口气缸的内缸前侧设置有球形导流罩。9级和13级设置有防喘抽气口。排气缸采用等速流动的蜗壳型线实现侧向排气。进口可转导叶开度可调。第14至17级静叶采用端弯联合弯静叶。15根分布拉杆组件将压气机前端轴9、第二～十七级轮盘及压气机后端轴依次积迭并拉紧成一体。整体机架用于压气机的模块式安装。本发明能够实现压比16.5，流量64kg/s。
Description
技术领域
本发明涉及压气机领域，具体涉及一种高压比大流量轴流压气机。
背景技术
轴流压气机广泛应用工业生产中，随着科技进步和现代工业的发展，传统工业用轴流压气机的压比和流量渐显不足，市场对高压比大流量压气机提出需求。同时，随着国家燃气轮机事业的发展，作为燃气轮机的重要组成部分，高压比大流量轴流压气机的研制也成为制约燃气轮机国产化的一项关键技术。
压气机为了实现对空气的压缩，在压气机气转子和气缸上，交替依次布置动叶和静叶，一列动叶和一列静叶构成压气机的一级，多级动静叶串联构成压气机通流部分。机组总增压比和流量是压气机的重要技术特征。
传统轴流压气机常采用钛合金薄壁机匣结构，材料成本高，加工制造工艺难度大，生产制造成本高。
发明内容
本发明为了解决现有传统工业用轴流压气机压比和流量小的问题，提供一种高压比大流量轴流压气机。
本发明所述的一种高压比大流量轴流压气机包括轴流压气机本体，该轴流压气机本体的级数为18级，首级动叶的叶顶直径为807.8mm，首级动叶的叶根直径为491.5mm，首级动叶的叶高为158.15mm。
轴流压气机本体的前缸2、中缸3和排气缸4的气缸内壁对应动叶顶位置喷涂可磨耗碳层。
轴流压气机本体的进口气缸1的外缸前侧连接进气锥管13，进口气缸1的内缸前侧设置有球形导流罩14。
轴流压气机本体的前缸2的内部和排气缸4的内部分别设置有9级和13级防喘抽气口。
轴流压气机本体的排气缸4采用等速流动的蜗壳型线实现侧向排气。
轴流压气机本体包括1级进口可转导叶5、齿轮和齿条传动装置，齿轮和齿条传动装置用于调节进口可转导叶5的开度。
轴流压气机本体的第14至17级静叶采用端弯联合弯静叶。
轴流压气机本体还包括由15根分布拉杆组件12构成的分布拉杆转子，15根分布拉杆组件12将压气机前端轴9、第二级～第十七级轮盘10及压气机后端轴11依次积迭并拉紧成一体。
所述后端轴11沿径向均布加工有多个冷气孔，且后端轴11的后端设置有压力平衡盘。
所述轴流压气机本体还包括整体机架8，用于轴流压气机的模块式安装。
本发明的有益效果是：通过18级串联实现设计压比16.5，流量可达64kg/s，较传统工业用轴流压气机具有更高压比和流量，能够满足市场对高压比大流量压气机的需求，为研制国产化燃气轮机组的压气机部分提供母型压气机。
附图说明
图1是本发明所述的高压比大流量轴流压气机的整机结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种高压比大流量轴流压气机，包括轴流压气机本体，该轴流压气机本体的级数为18级，首级动叶的叶顶直径为807.8mm，首级动叶的叶根直径为491.5mm，首级动叶的叶高为158.15mm。
本实施方式所述的轴流压气机与常规轴流压气机的整体结构相似，包括静子组件和转子组件；其中静子组件包括进口气缸1、前缸2、中缸3、排气缸4、压气机静叶6和后轴承箱7；转子组件包括前端轴9、第二级～第十七级轮盘10和压气机后端轴11。
轴流风机的流量和压比是受风机的首级叶片的长度和机组的总级数限制的,风机根据用途的不同，其转速也各不相同，本实施方式所述的轴流压气机的额定转速为9000rpm，通过18级串联实现设计压比16.5，流量可达64kg/s，较传统工业用轴流压气机具有更高压比和流量，能够满足市场对高压比大流量压气机的需求，为研制国产化燃气轮机组的压气机部分提供母型压气机。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的进口气缸1、前缸2、中缸3和排气缸4均采用铸钢材质。
各气缸垂直端面均铸有垂直法兰，气缸间通过紧固件组件进行连接，垂直法兰解决了缸体引气环形腔室整体铸造困难的问题。各气缸均采用水平中分结构，便于机组的生产组织和装配。本实施方式所述的压气机与传统压气机的钛合金机匣相比，材料成本更低，制造工艺难度大幅降低。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一和二所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的前缸2、中缸3和排气缸4的气缸内壁对应动叶顶位置喷涂可磨耗碳层。
可磨耗碳层用于减小动叶顶与气缸内壁的间隙，提高机组效率，并可在机组运行发生动静接触时，通过磨耗该碳层能有效防止动叶顶与气缸内壁碰磨事故的发生。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的进口气缸1的外缸前侧连接进气锥管13，进口气缸1的内缸前侧设置有球形导流罩14。
进气锥管13用于连接进气***与压气机进口气缸1，球形导流罩14能够实现压气机均匀的轴向进气，并有效缩减了机组轴向尺寸。压气机进口气缸1的内外缸之间采用梭形支撑板连接，内缸内部布置径向支持轴承，轴承供回油以及排油烟管布置在缸体内部，在外缸外侧设置法兰接口。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的前缸2的内部和排气缸4的内部分别设置有9级和13级防喘抽气口。
9级抽气从前缸2图示区域的抽气口引出，压气机级抽气由9级和13级气缸上的槽缝引至环形腔室(如图1所示，前缸2和中缸3构成一个环形腔室，中缸3和排气缸4也构成一个环形腔式)，再通过周向均匀布置的4个抽气口引出，用于压气机起动和运行时的防喘放气和冷却空气引出，以保证压气机平稳运行。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式六所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的排气缸4采用等速流动的蜗壳型线实现侧向排气。
排气缸4由内外双层气缸构成，形成压气机气体通流空间，采用等速流动的蜗壳型线实现左侧向排气，实现压气机排气的扩压和导向作用，有利于排气端驱动方式的实现。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体包括1级进口可转导叶5、齿轮和齿条传动装置，齿轮和齿条传动装置用于调节进口可转导叶5的开度。
压气机采用1级进口可转导叶进行进气流量调节，由油动机提供驱动力，有效实现了机组防喘，且结构简单，便于加工制造。机组启动时按控制规律逐渐增大进口可转导叶5的开度，以改善启动时的空气流量，提高部分转速下的压气机裕度，避免启动时出现喘振。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的静叶部分还包括1～18级导叶6、出口导叶E1及出口导叶E2。
进口可转导叶5、1～18级导叶6、出口导叶E1及出口导叶E2均属于静叶部分，共21级。第1～5级导叶6通过轴向燕尾型叶根装入静叶持环，通过持环的T型凸肩滑入压气机前缸的T型槽内；第6～17级导叶6采用T型叶根，单只叶片滑入气缸T型槽内；第18级导叶6、出口导叶E1及出口导叶E2均采用内外双持环结构，通过外环的T型凸肩滑入压气机前缸的T型槽内。末级出口导叶即出口导叶E2的叶根直径为658.6mm，末级出口导叶的叶顶直径为567.2mm，末级出口导叶的叶高为45.7mm。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式八所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述轴流压气机本体的第14至17级静叶采用端弯联合弯静叶。
通过端弯设计提高静叶端区的轴向速度，抑制端区流动分离，改善端区通流能力，解决了多级轴流压气机后面级静叶近端壁处的正攻角随负荷增大而逐渐增大，压气机提早进入失速工况、压气机工作稳定性差的问题。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述轴流压气机本体还包括由15根分布拉杆组件12构成的分布拉杆转子，15根分布拉杆组件12将压气机前端轴9、第二级～第十七级轮盘10及压气机后端轴11依次积迭并拉紧成一体。
本实施方式利用拉杆拉伸产生的轮盘间的摩擦力传递扭矩。其中分布拉杆组件12在压气机后端轴11处采用异形螺母，按压气机后端轴11在下，压气机前端轴9在上的顺序，采用整体液压工装实现分布拉杆组件的同步拉伸，该转子结构便于单级轮盘锻制，可实现转子的反复拆解，便于检修。
具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述轴流压气机本体共包含1～18级动叶15。
各级动叶通过轴向装配燕尾型叶根安装在压气机前端轴9、第二级～第十七级轮盘10、以及压气机后端轴11的轴向燕尾型轮槽内，并通过轮盘端面的冲铆工艺实现动叶的轴向定位。
具体实施方式十二：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式十所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述后端轴11沿径向均布加工有多个冷气孔，且后端轴11的后端设置有压力平衡盘。
压力平衡盘设置在后端轴偏后的位置，用于辅助平衡机组轴向推力。平衡盘前压力为后端轴冷气孔引气，平衡盘后压力为平衡盘密封后压力，通过调整平衡盘前后压力差可以调节平衡盘平衡推力大小。
具体实施方式十三：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述轴流压气机本体还包括整体机架8，用于轴流压气机的模块式安装。
整体机架8采用工字钢作为主框架结构，上下底面采用厚钢板焊接成上下台板面，其它部件都装焊到此上台板面上；前缸和排气缸下部沿机组中心线方向设置轴向导向键，压气机排气缸后部设置横向键，轴向导向键和横向键交点位置构成机组死点，用于引导机组运行时缸体热膨胀的方向。整体机架的设计实现了压气机机组的整体运输和模块式安装。
具体实施方式十四：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式十三所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，所述轴流压气机本体还包括两个五瓦块可倾瓦滑动支持轴承和一个可倾瓦推力轴承，其中一号五瓦块可倾瓦滑动支持轴承16位于进口气缸1的内部，二号五瓦块可倾瓦滑动支持轴承17和推力轴承18位于后轴承箱7的内部。
如图1所示，后轴承箱7独立于气缸，直接安装于整体机架8上。
具体实施方式十五：本实施方式是对实施方式一所述的一种高压比大流量轴流压气机的进一步限定，本实施方式中，轴流压气机本体的进口气缸1与前端轴9的配合处及排气缸4与后端轴11的配合处均设置有多组气封圈19。
通过与转子上的气封结构配合形成密封结构，实现气缸空间与外界的隔离，使气体泄露量满足设计要求，以保证机组效率。
Claims (10)
1.一种高压比大流量轴流压气机，包括轴流压气机本体，其特征在于，该轴流压气机本体的级数为18级，首级动叶的叶顶直径为807.8mm，首级动叶的叶根直径为491.5mm，首级动叶的叶高为158.15mm。
2.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体的前缸(2)、中缸(3)和排气缸(4)的气缸内壁对应动叶顶位置喷涂可磨耗碳层。
3.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体的进口气缸(1)的外缸前侧连接进气锥管(13)，进口气缸(1)的内缸前侧设置有球形导流罩(14)。
4.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体的前缸(2)的内部和排气缸(4)的内部分别设置有9级和13级防喘抽气口。
5.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体的排气缸(4)采用等速流动的蜗壳型线实现侧向排气。
6.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体包括1级进口可转导叶(5)、齿轮和齿条传动装置，齿轮和齿条传动装置用于调节进口可转导叶(5)的开度。
7.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，轴流压气机本体的第14至17级静叶采用端弯联合弯静叶。
8.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，所述的轴流压气机本体还包括由15根分布拉杆组件(12)构成的分布拉杆转子，15根分布拉杆组件(12)将压气机前端轴(9)、第二级～第十七级轮盘(10)及压气机后端轴(11)依次积迭并拉紧成一体。
9.根据权利要求8所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，所述后端轴(11)沿径向均布加工有多个冷气孔，且后端轴(11)的后端设置有压力平衡盘。
10.根据权利要求1所述的一种高压比大流量轴流压气机，其特征在于，所述轴流压气机本体还包括整体机架(8)，用于轴流压气机的模块式安装。
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