第4章 燃气涡轮.ppt

4.4 涡轮部件的冷却 4.4.2涡轮部件的冷却 2、涡轮盘的冷却： 侧面径向吹风冷却 榫头吹风冷却 3、涡轮叶片的冷却(气体) 一级导向叶片：燃烧室二股气流，叶片一端或两端引入 二级导向叶片：顶部缘板处流入 涡轮转子叶片：较为复杂 冷却形式：对流冷却 200~250 喷射冷却 局部高温区的强化冷却 气膜冷却 400~600 发散冷却 500~800 6.5 涡轮主要零件的常用材料 要求：高温下，高持久强度、蠕变强度、疲劳强度 导热系数大，线胀系数小，密度小，工艺性好 1、转子叶片：高温高应力，被腐蚀性燃气包围 700～800度：GH32、GH33 800～850度：GH37 850～900度：GH49 900～950度：K5、M17、K17 950～1000度：K19、K20 2、导向器叶片： 温度最高，承受冲击力最厉害 K10，K11，K12，K1，K2，K3 3、涡轮盘与轴：一定温度下承受离心负荷、热负荷和振动负荷 盘：GH33、GH34、GH36、GH132，GH135 轴：40CrNiMo、1Cr18Ni9TiA 4、机匣和导向器外环：较高的耐热性，抗腐蚀性，抗氧化性，变形小 GH34、1Cr18Ni9Ti 5、高温合金及陶瓷材料 槽向固定的方式 凸肩＋锁片 锁片 封严圈＋锁片 铆钉 锁板 无螺栓挡板 4.2 涡轮转子 4.2.3 转子叶片及其与盘的联接 2、叶片榫头与轮盘的联接 （2）中间叶根 目的：吹风冷却，降低轮缘温度 降低涡轮转子总重量 改善榫头应力分布 装入阻尼块，提高抗振性能 4.2 涡轮转子 4.3 涡轮静子 组成：涡轮机匣，导向器，涡轮的支承与传力构件 特殊要求：机匣刚性均匀，热变形小，热定心 减少涡轮径向间隙，提高效率 抗热冲击、热疲劳 处理好传力与热膨胀的矛盾 排气面积调整措施 4.3 涡轮静子 4.3.1 涡轮机匣 1、结构形式 剖分式（极少）、分段式、整体式（较多） 单层、双层、三层 外冷却、内冷却、内外冷却式 2、材料：耐热合金钢 制造：焊接后再机械加工，轧压 4.3 涡轮静子 4.3.1 涡轮机匣 3、要求 （1）涡轮的径向间隙沿周向均匀 方案 整环形 WP6，WP7 整体式的锥形机匣 JT3D,斯贝 注：要求转子可拆，否则无法装配 纵向剖分机匣 J79 机匣沿周向刚性不均匀，受热与受力后容易出现椭圆度超差和翘曲变形，因此设计是要注意周向刚性的合理分布，并希望采用对径向间隙不太敏感的封严结构（蜂窝结构） 4.3 涡轮静子 4.3.1 涡轮机匣 3、要求 （1）涡轮的径向间隙沿周向均匀 方案 机匣与转子工作时要保证良好同心度 WP6采用圆柱形凸边定心 装配时，叶片附着磨削材料，同时机匣内壁附着易磨结构 双层机匣：避免载荷变形，发动机性能衰退 机匣安装边设计 4.3 涡轮静子 （1）涡轮的径向间隙沿周向均匀 4.3 涡轮静子 4.3.1 涡轮机匣 3、要求 （2）尽量减小涡轮的径向间隙 叶尖间隙的影响因素 轮盘与叶片的蠕变伸长，机匣的收缩变形，转子的振动和偏摆，机匣与转子的热惯性不同。 4.3 涡轮静子 4.3.1 涡轮机匣 3、要求 （2）尽量减小涡轮的径向间隙 方案 尽量减小机匣在各种状态下的变形量——冷却式机匣 在机匣内表面采用易磨的封严材料与结构 采用主动间隙控制技术 气动类 机械类 有无冷却机匣比较 冷却式机匣 外部冷却 冷却式机匣内部冷却 在机匣内表面采用易磨的封严材料与结构 2 1 机匣中嵌入柔软封严块 蜂窝型封严装置 4.3 涡轮静子 4.3.2 涡轮导向器 组成：内、外环，一组导向叶片组成的环形静止叶栅 功用：使气流的部分热能转换为动能，并以一定方向流出，推动涡轮做功。 要求： 足够的刚度、强度，工作可靠 减少热应力，允许热膨胀 导向器不作传力件，传力件与高温隔离 导向器易于分解，便于维修和更换 4.3 涡轮