用于发电厂的燃气涡轮组件和维护燃气涡轮组件的方法技术

一种用于发电厂的燃气涡轮；燃气涡轮包括：至少一个涡轮，其设有构造成用于引导热气流的至少一排定子导叶，其中，每个导叶向外连接到外壳并且包括内平台；相对于导叶内平台向内布置的承载器；膜密封件，膜密封件从承载器延伸到导叶内平台，以使较低压力热气与位于导叶内平台下方、位于膜密封件下游、被供给较高压力冷却空气的容积隔离；其中，膜密封件包括：内端，其容纳于承载器中的槽中；外端，其容纳于导叶内平台中的槽中；膜，其使内端和外端连接；其中，膜在外端处朝向较高压力空气容积偏移，以便在运行状况下，导叶槽的上游表面不接触膜。膜。膜。

【技术实现步骤摘要】
用于发电厂的燃气涡轮组件和维护燃气涡轮组件的方法
[0001]与相关申请的交叉引用本专利申请要求提交于2019年11月15日的欧洲专利申请No. 19209597.4的优先权，该欧洲专利申请的整个公开通过引用而合并于本文中。


[0002]本专利技术涉及用于发电厂的燃气涡轮组件的
如所知的，在燃气涡轮组件(或仅称为燃气涡轮)中，进入空气流被压缩，并且随后，在燃烧器中与添加的燃料一起点燃，以产生热气流，热气流将在涡轮中膨胀，以便对转子产生旋转功，转子又连接到发电机。由于工作热气的非常高的温度的原因，燃气涡轮组件的一些构件必须被冷却，并且因此，除了主热气流之外，冷却流(通常为冷却空气)也在燃气涡轮内部循环。此外，燃气涡轮的一些构件构造成取决于工作状况而允许一定的相对移动。鉴于上文，在用于发电厂的燃气涡轮组件的领域内，本专利技术具体地涉及如何密封燃气涡轮界面以使冷却空气流与热气流分离的技术问题，其中，必须在所有运行状况或工作状况期间都保证该密封。

技术介绍

[0003]如所知的，用于发电厂的燃气涡轮组件包括压缩机组件、燃烧器组件以及涡轮组件。压缩机组件构造成用于使在压缩机入口处供应的进入空气压缩。离开压缩机组件的经压缩空气流动到容积(被称为“气室”)中并且从该处流动到燃烧器组件中。该燃烧器组件通常包括构造成用于将燃料(至少一种类型的燃料)喷射到经压缩空气流中的多个喷燃器。燃料和经压缩空气的混合物进入燃烧室，在燃烧室中，该混合物点燃。得到的热气流离开燃烧室，并且通过在涡轮组件中传递，对连接到发电机的转子做旋转功。如所知的，涡轮组件包括多级或多排旋转叶片，其与多级或多排定子导叶相穿插。旋转叶片由转子支承，而定子导叶由同心并且环绕涡轮组件的壳体(被称为“导叶承载器”)支承。
[0004]为了达到高效率，热气流必须具有非常高的涡轮入口温度。然而，大体上，该高温涉及不合需要的高的NOx排放水平。为了在不降低效率的情况下减少该排放并且增加运行灵活性，所谓的“顺序”燃气涡轮是特别合适的。大体上，顺序燃气涡轮包括第一燃烧器或燃烧级和第二燃烧器或燃烧级，其中，每个燃烧器在燃烧室中设有多个喷燃器。如今，已知至少两个不同种类的顺序燃气涡轮。根据第一实施例，第一燃烧器和第二燃烧器是环形形状的，并且通过被称为高压涡轮的涡轮叶片级物理地分离。在第二燃烧器下游，存在第二涡轮单元(被称为低压涡轮)。该种类的燃气涡轮由本申请人生产，并且可在市场上作为“GT26”而买到。根据顺序燃气涡轮的第二实施例，燃气涡轮不设有高压涡轮，并且，燃烧器组件以多个筒形燃烧器的形式实现。每个筒形燃烧器包括在公共筒形形状的壳体内部布置成一个位于另一个正下游的第一燃烧器和第二燃烧器。而且，该第二种类的顺序燃气涡轮由本申请人生产，并且可在市场上作为“GT36”而买到。燃气涡轮组件的这两个示例(GT26和GT36)仅作为非限制性示例而引用，其中，本专利技术(即，如将在下文中描述的改进的膜密封件)可在维护期间应用或可从一开始就结合。
[0005]在几乎所有种类的燃气涡轮组件中，密封件都用于使静止构件与移动构件之间的界面密封和/或用于使热气流与冷却空气流分离。特别地，燃烧器出口与涡轮的第一导叶排之间的周向界面的密封如今是一个挑战，因为，必须在所有运行状况期间都保证该密封。实际上，在该界面中，导叶通常必须被冷却(离开燃烧器的热气的温度非常高)，并且，此外，导叶可沿轴向方向和径向方向两者移动。
[0006]根据第一现有技术示例，燃烧器
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涡轮界面的密封布置包括蜂窝状密封布置。在该示例中，每个第一导叶包括内平台。词语“内”意味着靠近涡轮轴线，这与导叶的连接到环绕涡轮的外支承壳体的外端相反。该平台由对固定到燃烧器端部(即，固定到燃烧器衬套节段承载器的端部)的蜂窝状密封件起作用的迷宫齿组成。上文的蜂窝状密封布置涉及一些缺陷。特别地，在运行期间可能发生完全密封损失，或仅仅部分密封件分层可能导致该界面中的高泄漏量。
[0007]根据第二现有技术示例，燃烧器
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涡轮界面的密封布置包括从燃烧器衬套节段承载器的端部沿径向延伸到导叶平台的膜密封布置。特别地，该膜密封件被称为“狗骨式”密封件，因为，该膜密封件包括使容纳于燃烧器衬套节段承载器中的座或槽中的内球形端和容纳于导叶内平台中的座或槽中的外球形端连接的膜。该解决方案允许特别地沿轴向方向进行相对导叶移动。然而，通过使用标准狗骨式膜密封件(如其将在图4和图5的描述期间清楚的那样)，在一些情况下，导叶平台接触膜。该接触减小压力加载且对位于球形端与槽之间的内周向密封线和外周向密封线卸载。此外，在该状况下，密封件可振动，从而导致增加的磨损和密封件损伤风险。
[0008]虽然关于燃烧器
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涡轮界面而描述上文的密封问题，但同一问题也对位于燃气涡轮内部的其它位置(其中，需要使冷却空气流与热气流分离，并且其中，取决于运行状况，一些部分相对于其它部分移动)造成影响。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的主要目标是提供适合于克服现有技术的上文的问题的燃气涡轮。特别地，本专利技术的主要目标是提供具有适合于在不缩短寿命的情况下适应较大的导叶位移的改进的膜密封布置的燃气涡轮。适合于设有本专利技术的新型密封布置的燃气涡轮是用于发电厂的燃气涡轮组件，其包括：
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至少一个涡轮，其设有构造成用于引导热气流的至少一排定子导叶(第一导叶)；其中，每个导叶向外连接到外壳，包括内平台，并且构造成取决于运行状况而沿轴向和沿径向移动；
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衬套节段承载器(静止)，其相对于导叶内平台沿径向向内定位；
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位于衬套节段承载器与导叶内平台之间的膜密封布置，其用以使热气与位于导叶内平台下方(沿径向向内)并且位于膜密封件的下游侧上的填充有较高压力空气的容积隔离，该高压容积被供给冷却空气(经压缩空气)。
[0010]虽然并非所有构件都在上文中列出，但用于发电厂的燃气涡轮的领域的技术人员将获知用于此目的的燃气涡轮是包括下者的组件：
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压缩机，其将空气吸入，并且构造成用于使该空气压缩；
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燃烧器组件，其构造成用于将燃料喷射于经压缩空气中，并且用于使该混合物
燃烧，以便产生热气流。
[0011]词语“至少一个涡轮”意味着，根据本专利技术的燃气涡轮可包括单级涡轮，或高压涡轮后接低压涡轮。而且，燃烧器组件可包括单级燃烧器或两个顺序燃烧级。在该最后一种情况下，这两个燃烧级可被涡轮级(上述高压涡轮)分开，或可在公共筒形形状的壳体(所谓的筒形燃烧器燃气涡轮)中直接地串行连接。
[0012]本专利技术的膜密封布置可在燃气涡轮内部放置于许多不同位置上。特别地，关键位置是燃烧器
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涡轮界面，即，包括燃烧器壳体或衬套节段承载器的上游端和位于下游的第一排导叶的界面。如所知的，在该界面处，存在从上游向下游流动到导叶翼型件中的主热气流和在位于具有密封件的导叶平台下方(沿径向向内)的通道或容积中流动的冷却空气流(例如，经压缩空气)。位于密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发电厂的燃气涡轮；所述燃气涡轮(1，20)包括：
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至少涡轮(5，7，21、34)，其设有构造成用于引导热气流(36)的至少一排定子导叶(16、39)；每个导叶(16、39)向外连接到外壳(17，40)，并且包括内平台(41)；
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衬套节段承载器(52)，其相对于所述导叶内平台(41)沿径向向内定位；
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膜密封件(46)，其从所述承载器(52)延伸到所述导叶内平台(41)，以使所述热气与位于所述导叶内平台(41)下方并且位于所述膜密封件(46)下游、被供给冷却空气(56)的容积(55)中的较高压力冷却空气隔离；其中，所述膜密封件(46)包括：
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内端(61)，其容纳于所述承载器(52)中的槽(51)中；
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外端(62)，其容纳于所述导叶内平台(41)中的槽(53)中；
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膜(64)，其使所述内端(61)连接到所述外端(62)；其特征在于，所述膜(64)在所述外端(62)处朝向所述较高压力容积(55)偏移。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮，其中，所述膜(46)设有一排通孔(66)，其定位成靠近所述密封件外端(62)，以将冷却空气供给到所述导叶内平台(41)中的槽(53)的上游侧中。3.根据权利要求1或2所述的燃气涡轮，其中，所述膜(46)设有一排通孔(65)，其定位成靠近所述内端(61)或居中定位(67)于所述径向膜(64)上，以将冷却空气作为吹扫空气而供给到位于所述膜密封件(46)上游的较低压力容积(54)中。4.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮，其中，所述外端(62)具有呈周向图案的狭槽(68)。5.根据前述权利要求中的任一项所述的燃气涡轮，其中，所述外端(62)包括上游部分(63)，其具有减小的径向深度，以充当牺牲磨损表面，以便连续周向密封线形成于所述密封件外端(62)与单独的沿轴向未对准的导叶槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：