【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，属于燃气轮机领域。
技术介绍
1、燃气轮机是一种多级高速旋转叶轮机械，其内部流动对于后方部件的工作性能产生重要影响作用，动力涡轮子午型线由上部轮盖型线和下部轮盘型线共同组成，对子午型线结构进行改型设计是控制动力涡轮内部流动性能的一个重要手段。通过子午型线的优化设计使动力涡轮内部流动得到改善，提高透平级效率，获得更高的输出功率和气动性能。
2、因此，亟需提出一种新型的用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，以解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本技术研发目的是为了提高现有燃气轮机涡轮的气动效率，提供了一种用于16mw燃气轮机的子午流道结构，采用扩张形式的子午流道结构，针对四级动力涡轮，通过选取合理的角度、进出口高度比、进口高度与轴向长度比，确保在四级涡轮形式下获得更优的内部流线和更高的级效率，在下文中给出了关于本技术的简要概述，以便提供关于本技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本技术的穷举性概述。它并不是意图确定本技术的关键或重要部分，也不是意图限定本技术的范围。
2、本技术的技术方案：
3、一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，包括轮盖型线和轮盘型线，所述轮盖型线由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的上端壁连线形成，所述轮盘型线由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的下端壁连线形成，所述轮盖型线与轮盘型线之间形成用于高
4、优选的：所述四级静叶片包括第一级静叶片、第二级静叶片、第三级静叶片和第四级静叶片，所述四级动叶片包括第一级动叶片、第二级动叶片、第三级动叶片和第四级动叶片，所述第一级静叶片、第一级动叶片、第二级静叶片、第二级动叶片、第三级静叶片、第三级动叶片、第四级静叶片和第四级动叶片顺次设置透平缸体上。
5、优选的：所述第一级静叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α1的取值范围为9°～10°，优选地，取9.69°。第一级静叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为2°～3°，优选地，取2.56°。
6、优选的：所述第一级动叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α2的取值范围为9°～10°，优选地，取9.64°。第一级动叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为4°～5°，优选地，取4.54°。
7、优选的：所述第二级静叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α3的取值范围为9°～10°，优选地，取9.64°。第二级静叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β3的取值范围为4°～5°，优选地，取4.54°。
8、优选的：所述第二级动叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α4的取值范围为7°～8°，优选地，取7.93°。第二级动叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β4的取值范围为9.5°～10.5°，优选地，取10.1°。
9、优选的：所述第三级静叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α5的取值范围为5°～6°，优选地，取5.58°。第三级静叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β5的取值范围为10°～12°，优选地，取11.88°。
10、优选的：所述第三级动叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α6的取值范围为3°～4°，优选地，取3.82°。第三级动叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β6的取值范围为10°～12°，优选地，取11.83°。
11、优选的：所述第四级静叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α7的取值范围为3°～4°，优选地，取3.13°。第四级静叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β7的取值范围为10°～12°，优选地，取10.45°；
12、所述第四级动叶片上端壁处对应的轮盖型线与子午流道中线o-o所成的夹角α8的取值范围为2°～4°，优选地，取2.94°。第四级动叶片下端壁处对应的轮盘型线与子午流道中线0-0所成的夹角β8的取值范围为8°～9°，优选地，取8.83°。
13、优选的：所述子午流道入口侧开口高度l1与出口侧开口高度l2的比值范围为0.35～0.4之间，优选地，取0.358，所述子午流道入口侧开口高度l1与子午流道的轴向长度l3的比值为0.13～0.15之间，优选地，取0.139。
14、本技术具有以下有益效果：
15、1.本技术可实现在16mw等级燃气轮机上采用四级涡轮设计，其每级动静叶的上下端壁与子午流道的中线成等中径设计，通过选取合理的角度、进出口高度比、进口高度与轴向长度比，在四级涡轮结构基础上缩短透平轴向长度，降低动力涡轮部分占据空间，提高结构紧凑性；
16、2.本技术通过子午型线的优化改善内部流动效果，降低紊流产生的流动损失，提高涡轮级效率和输出功率；
17、3.本技术优化了内部流线，改善动力涡轮出口气流角分布，获得更好的气动性能。
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1.一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，包括轮盖型线(9)和轮盘型线(10)，所述轮盖型线(9)由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的上端壁连线形成，所述轮盘型线(10)由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的下端壁连线形成，其特征在于：所述轮盖型线(9)与轮盘型线(10)之间形成用于高温烟气流通的子午流道，高温烟气由燃烧室进入子午流道内，依次经过子午流道内的四级动力涡轮，所述子午流道入口侧向子午流道出口侧采用扩张结构，在子午流道内设置的叶片采用四级动力涡轮结构，每级叶片上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O形成的夹角为α，且α的取值范围在2°～10°之间，每级叶片下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线O-O形成的夹角为β，且β的取值范围在2°～12°之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述四级静叶片包括第一级静叶片(1)、第二级静叶片(3)、第三级静叶片(5)和第四级静叶片(7)，所述四级动叶片包括第一级动叶片(2)、第二级动叶片(4)、第三级动
3.根据权利要求2所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第一级静叶片(1)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α1的取值范围为9°～10°，第一级静叶片(1)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为2°～3°。
4.根据权利要求3所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第一级动叶片(2)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α2的取值范围为9°～10°，第一级动叶片(2)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为4°～5°。
5.根据权利要求4所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第二级静叶片(3)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α3的取值范围为9°～10°，第二级静叶片(3)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β3的取值范围为4°～5°。
6.根据权利要求5所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第二级动叶片(4)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α4的取值范围为7°～8°，第二级动叶片(4)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β4的取值范围为9.5°～10.5°。
7.根据权利要求6所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第三级静叶片(5)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α5的取值范围为5°～6°，第三级静叶片(5)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β5的取值范围为10°～12°。
8.根据权利要求7所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第三级动叶片(6)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α6的取值范围为3°～4°，第三级动叶片(6)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β6的取值范围为10°～12°。
9.根据权利要求8所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第四级静叶片(7)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线O-O所成的夹角α7的取值范围为3°～4°，第四级静叶片(7)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β7的取值范围为10°～12°；
10.根据权利要求9所述的一种用于16MW燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述子午流道入口侧开口高度L1与出口侧开口高度L2的比值范围为0.35～0.4之间，所述子午流道入口侧开口高度L1与子午流道的轴向长度L3的比值为0.13～0.15之间。
...【技术特征摘要】
1.一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，包括轮盖型线(9)和轮盘型线(10)，所述轮盖型线(9)由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的上端壁连线形成，所述轮盘型线(10)由安装在透平缸体上的四级静叶片和安装在轮盘上的四级动叶片的下端壁连线形成，其特征在于：所述轮盖型线(9)与轮盘型线(10)之间形成用于高温烟气流通的子午流道，高温烟气由燃烧室进入子午流道内，依次经过子午流道内的四级动力涡轮，所述子午流道入口侧向子午流道出口侧采用扩张结构，在子午流道内设置的叶片采用四级动力涡轮结构，每级叶片上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线o-o形成的夹角为α，且α的取值范围在2°～10°之间，每级叶片下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线o-o形成的夹角为β，且β的取值范围在2°～12°之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述四级静叶片包括第一级静叶片(1)、第二级静叶片(3)、第三级静叶片(5)和第四级静叶片(7)，所述四级动叶片包括第一级动叶片(2)、第二级动叶片(4)、第三级动叶片(6)和第四级动叶片(8)，所述第一级静叶片(1)、第一级动叶片(2)、第二级静叶片(3)、第二级动叶片(4)、第三级静叶片(5)、第三级动叶片(6)、第四级静叶片(7)和第四级动叶片(8)顺次设置透平缸体上。
3.根据权利要求2所述的一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第一级静叶片(1)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线o-o所成的夹角α1的取值范围为9°～10°，第一级静叶片(1)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为2°～3°。
4.根据权利要求3所述的一种用于16mw燃气轮机动力涡轮的子午型线结构，其特征在于：所述第一级动叶片(2)上端壁处对应的轮盖型线(9)与子午流道中线o-o所成的夹角α2的取值范围为9°～10°，第一级动叶片(2)下端壁处对应的轮盘型线(10)与子午流道中线0-0所成的夹角β1的取值范围为4°～5°。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：苑馨予，凡博，刘宝，姜东坡，张华杰，葛春醒，王泽众，高银峰，周驰，
申请(专利权)人：哈电发电设备国家工程研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：
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