GE公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)分析

GE公司生產(chǎn)的工業(yè)型燃氣輪機的結(jié)構(gòu)分析GE公司的工業(yè)型燃氣輪是于40年代后期，在TG180(即J-35)飛機發(fā)動機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。就單軸燃氣輪機而言，目前GE公司生產(chǎn)的、用于50Hz發(fā)電的工業(yè)型機組有MS5001PA、MS6001B、MS6001FA、MS9001E、MS9001EC和MS9001FA等，它們的性能參數(shù)已列于第2章的表2-2中。GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機的結(jié)構(gòu)彼此是非常相似的。這些機組的結(jié)構(gòu)特點是：他們都是整體式結(jié)構(gòu)型式。壓氣機、燃燒室和燃氣透平，包括壓氣機進氣機匣和燃氣透平的排氣擴壓機匣，彼此聯(lián)接成為一個整體，安裝在同一個底座上。一些輔助設(shè)備，諸如潤滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、起動機系統(tǒng)、傳動齒輪箱等也都安裝在另一個底座上。這樣就能節(jié)省現(xiàn)場的安裝時間和機組設(shè)備的運輸費用。MS6001B、MS9001E和MS9001EC型機組都是在燃氣透平側(cè)的熱端輸出功率的，這樣有利于減小壓氣機轉(zhuǎn)子的傳扭負載，但不利于排氣擴壓機匣與余熱鍋爐的聯(lián)接。MS9001FA和MS6001FA型機組則改為由壓氣機側(cè)的冷端輸出功率的方案。這樣就可以使燃氣透平的排氣擴壓器直接與余熱鍋爐相聯(lián)，有利于減小流阻損失，但卻會增大壓氣機的傳扭負載，因而必須對壓氣機轉(zhuǎn)子的傳扭結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整。除MS9001E型機組為三軸承支承的方案外，其余幾種機組均采用雙軸承支承的方案，兩個軸承分別位于壓氣機和燃氣透平轉(zhuǎn)子的兩端，這樣可以使燃氣輪機的總體結(jié)構(gòu)最簡單。采用三軸承支承方案有利于改善轉(zhuǎn)子的剛性，可以使壓氣機后幾級采用較小的徑向間隙，略能提高壓氣機的效率。但是多了一個軸承將使機組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，特別是對三個軸承的同心度要求很高，否則會由于軸承之間同心度的偏差，而影響轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。壓氣機由進氣機匣、氣缸、靜葉、轉(zhuǎn)子、動葉、氣封和排氣擴壓缸等部件組成。這些機組的壓氣機級數(shù)與壓縮比和空氣流量的變化關(guān)系如表7-1所示。為了防止起動過程中壓氣機發(fā)生喘振，上述機組的壓氣機中都裝有進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉和1~2個中間級的放氣口(MS6001B機和MS9001E機在第4和第10級后放氣；MS9001EC機在第13級后放氣；MS9001FA和MS6001FA在第9和第13級后放氣)。進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉還能于聯(lián)合循環(huán)運行時，表7-1GE公司的某些單軸發(fā)電用燃氣輪機壓氣機的參數(shù)機型項目MS6001BMS9001EMS9001ECMS9001FAMS6001FA壓氣機參數(shù)1717181818壓縮比11.812.314.215.415.0空氣流量/kg·s-1136.99403.70498.51645.02196.47在一定負荷范圍內(nèi)確保透平前的燃氣溫度恒定不變，以求提高部分負荷的效率。壓氣機通流部分的前幾級采用等內(nèi)徑的結(jié)構(gòu)型式，其后各級則采用等外徑的結(jié)構(gòu)型式。壓氣機的氣缸。氣缸是壓氣機靜子的核心，其他的靜子部件，如靜葉等均固定在它的上面，它是整臺機組的承力骨架，承受著機組的重量、壓縮空氣的內(nèi)壓力以及其他的作用力。氣缸必須剛性好，以防受力后發(fā)生較大的變形，致使轉(zhuǎn)子和靜子在徑向間隙處發(fā)生碰擦；或者使氣缸發(fā)生振動，并導(dǎo)致靜子各段之間的同心度被破壞。GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機之壓氣機氣缸是采用具有水平中分面式的結(jié)構(gòu)，并把氣缸沿軸向分為2-3段。分段氣缸結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：①由于前后段溫度的不同，前后段可以采用不同的材料，例如：前段可用鑄鐵，后段則可以采用鑄鋼；②每段氣缸比較短，便于氣缸內(nèi)表面和靜葉葉根槽的加工；③壓氣機一般需要在中間級防喘放氣，在每段的接合處可以設(shè)計成為一圈環(huán)狀的放氣口，使氣流能沿圓周方向均勻地流出，不至于對葉片造成不均勻的激振力。前后段氣缸之間的同心度是依靠垂直法蘭上的定位止口來保證的。進氣機匣均采用單獨的鑄件，它們也是通過定位止口和垂直法蘭，與壓氣機氣缸的前段相聯(lián)的。進氣機匣中收斂器流道的截面是不斷縮小的，它能保證氣流在其中均勻地加速，并均勻地流入進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉。機組的軸承座的下半部分與機匣的下半部分鑄成整體。軸承承受的力是通過壓氣機匣傳到氣缸上去的。壓氣機的后段，包括排氣擴壓器在內(nèi)，是與燃燒室的進氣環(huán)腔的前錐體鑄成一體的，它的擴壓器是采用直線擴壓器形式，這樣可以獲得較高的擴壓效率。壓氣機的靜葉。壓氣機的靜葉葉型和扭曲規(guī)律取決于壓氣機的熱力和氣動設(shè)計。就結(jié)構(gòu)而言，靜葉如何安裝固定到氣缸上去，則是人們關(guān)注的問題。1-靜葉1-靜葉2-靜葉外環(huán)3-氣缸圖7-1裝配式的靜葉環(huán)MS6001B型機組的5~17級壓氣機靜葉則采用直接裝配式的靜葉結(jié)構(gòu)，如圖7-2所示。在這種結(jié)構(gòu)中在氣缸上加工出T形的葉根槽，每片靜葉也制備有T形的葉根。靜葉是一片一片地周向裝入葉根槽中去的。1-靜葉2-氣缸3-T形葉根槽1-固定環(huán)2-導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)3-軸套4-導(dǎo)葉5-進氣機殼6-聯(lián)動齒輪7-小齒輪8-外罩9-氣缸圖7-2直接裝配式的靜葉結(jié)構(gòu)圖7-3可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)MS6001B型機組中進口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉采用圖7-3那樣的結(jié)構(gòu)型式。為了使葉片能夠旋轉(zhuǎn)，把葉片的兩端都加工成為軸頸，它們與軸套相配合，該配合應(yīng)保證導(dǎo)葉能夠靈活地旋轉(zhuǎn)，同時又能防止氣體泄露。軸套必須采用自潤滑性良好的材料(例如：青銅)制作，以求保證具有較長的工作壽命。導(dǎo)葉的旋轉(zhuǎn)是依靠聯(lián)動齒輪6，帶動裝在導(dǎo)葉上端的小齒輪7的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。由于可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉比較長，為了加強其剛性，都專門設(shè)置了導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)2。為了保證同一列導(dǎo)葉的轉(zhuǎn)動角度一致，應(yīng)使聯(lián)動齒輪與小齒輪之間的嚙合處無間隙。壓氣機的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子是由輪盤、軸和動葉等元件組成的高速旋轉(zhuǎn)部件，它必須具有足夠的強度和剛度，以確保機組能夠長期地安全而又可靠地運行。由GE公司生產(chǎn)的燃氣輪機中，壓氣機的轉(zhuǎn)子采用了外圍拉桿螺栓聯(lián)接的盤鼓式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式，盤鼓式的轉(zhuǎn)子是把各級輪盤在接近輪緣處的鼓環(huán)，用多根細而長的拉桿螺栓，彼此壓緊而連接成為一體的，因而它在接近輪緣處是一個轉(zhuǎn)鼓，這樣，可以使轉(zhuǎn)子具有很好的剛性。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力則是依靠輪盤來承受的，致使這種轉(zhuǎn)子也能具有很好的強度。1-壓氣機轉(zhuǎn)子1-壓氣機轉(zhuǎn)子2-扇形螺母3-螺栓堵頭4-內(nèi)六角螺栓5-過渡軸6-壓氣機轉(zhuǎn)子的拉桿螺母7-壓氣機轉(zhuǎn)子的拉桿圖7-4壓氣機轉(zhuǎn)子與過渡軸的聯(lián)接為了防止工作時拉桿螺栓松脫，就必須鎖緊拉桿的兩端螺母。在MS6001B型機組中是采用異形螺母來鎖緊拉桿的。在壓氣機轉(zhuǎn)子的前端選用了扇形螺母，它裝在輪盤的槽中，裝配好后就無法松動了。轉(zhuǎn)子拉桿的后端則采用了八角螺母，裝配好后，可以靠其中一個面與過渡軸的內(nèi)圓表面貼合，運行時也不會松動，如圖7-4所示。MS6001B型機組壓氣機的動葉采用軸向裝配式的燕尾行葉根，葉根裝在輪盤的葉根槽中，一般采用有間隙的配合，這樣可以降低加工精度，且便于裝拆，并能避免對葉根槽產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。旋轉(zhuǎn)時葉片能自動調(diào)位。葉片的軸向定位是采用輪緣沖鉚的鎖緊結(jié)構(gòu)。這種鎖緊方式的缺點是更換葉片時需要重新沖鉚，容易將輪緣端面損壞。由于GE公司設(shè)計的壓氣機轉(zhuǎn)子中各個輪盤的輪緣端面靠得很近，因而葉片的裝拆必須在轉(zhuǎn)子解體的情況下進行，工作量很大。壓氣機部件的制造材料。壓氣機的機匣一般采用球墨鑄鐵鑄造而成的。MS9001EC和MS9001FA型機組中，靜葉和動葉均采用C450和403+C6不銹鋼制造；前幾級葉片上還噴涂GECC-1型防腐蝕涂層；轉(zhuǎn)子則選用CrMo，NiCrMo和CrMoV，NiCrMoV鋼制造。燃燒室采用逆流式分管型式結(jié)構(gòu)型式，如第4章圖4-1和圖4-8所示，這樣能縮短整臺機組的軸向長度，有利于改善整體轉(zhuǎn)子的剛性，并使燃燒室能夠作全尺寸、全參數(shù)的調(diào)整試驗。表7-2GE公司某些單軸發(fā)電用燃氣輪機中燃燒室的情況機型項目MS6001BMS9001EMS9001ECMS9001EAMS6001FA燃燒室個數(shù)101414186每個燃燒室中的噴油嘴數(shù)量11666噴油嘴總數(shù)10148410836適用的燃料品種天然氣、輕油、渣油、原油天然氣、輕油、渣油、原油天然氣、輕油天然氣、輕油天然氣、輕油目前，GE公司生產(chǎn)的燃燒室共有2種火焰管直徑尺寸，一種為φ268mm，它被用于MS3000、MS5000和MS6000系列的機組上，另一種為φ358mm，它被用于MS7000和MS9000系列的機組上。由于機組容量的差異，燃燒室的個數(shù)可以有所不同。圖7-5雙殼體的有沖擊冷卻效果的過渡段在MS6001B和MS9001E型燃氣輪機中可以燃用天然氣、輕油、渣油和原油等多種燃料，它們采用第4章圖4-3那樣的空氣霧化式的雙燃料噴嘴，在高負荷工況下依靠噴水或噴蒸汽的方法，來控制NOx的排放量。在MS9001EC、MS9001FA和MS6001FA型機組中則采用第4章圖4-8那樣的干式低NOx圖7-5雙殼體的有沖擊冷卻效果的過渡段隨著燃氣透平前溫度的提高，燃燒室出口過渡段的冷卻必須加強。為此，在MS9001FA和MS6001FA型機組上專門設(shè)計了一種有沖擊冷卻效果的過渡段結(jié)果，如圖7-5所示。該過渡段是雙殼體型式的，內(nèi)過渡段被一個形狀相同的、鉆有許多小孔的外套包圍著。從壓氣機流來的壓縮空氣可以通過這些小孔，形成射流去沖擊冷卻內(nèi)過渡段。該多孔的外套是用AISI-304不銹鋼制成的；內(nèi)過渡段是用Nimonic263制作的，并在其內(nèi)表面噴涂耐熱涂層，這樣可以使金屬的溫度梯度減至最小。燃燒室的外殼選用SA/516-55鋼制造，火焰管的前段用HastelloyX制造，火焰管尾部278mm長的那一段則改用HS-188材料制造，火焰管的內(nèi)表面上均噴涂有耐熱的涂層。燃氣透平由氣缸、靜葉(又稱噴嘴)、轉(zhuǎn)子、動葉、氣封和排氣擴壓器等部件組成。在GE公司設(shè)計的上述工業(yè)型燃氣輪機中，雖然壓氣機的壓縮比各不相同，但燃氣透平均設(shè)計成為3級，即透平級的焓降是比較大的，但級的效率卻相對地略有降低。減少燃氣透平的級數(shù)有利于簡化燃氣輪機的整體結(jié)構(gòu)，并使制造成本降低。圖7-6中給出了MS6001B型燃氣輪機燃氣透平的示意圖。燃氣透平的氣缸。由于透平的級數(shù)很少，因而透平氣缸的軸向尺寸要比壓氣機短很多，又由于透平氣缸采用雙層結(jié)構(gòu)并有空氣進行冷卻，致使透平氣缸前后的工作溫度相差不大，因而透平氣缸一般不再軸向分段，而是選用只有水平中分面的、上下兩半的單個氣缸的結(jié)構(gòu)型式。通常，氣缸是用耐熱鑄鋼或球墨鑄鐵鑄造的。在MS6001B型燃氣輪機中，透平的靜子部分是設(shè)計成為雙層結(jié)構(gòu)型式的，其外層為氣缸，內(nèi)層則由靜葉(又稱噴嘴)的外緣板和護環(huán)等元件組成的。氣缸是與高溫燃氣隔絕的，這樣不僅可以有效地降低氣缸的工作溫度，以便采用較差的材料；同時還能減少氣缸的熱膨脹量和熱應(yīng)力；并能減少對氣缸的熱沖擊，有利于機組的快速起動和加載，還有利于控制透平動葉頂部徑向間隙在運行之中的變化。在采用雙層結(jié)構(gòu)型式后，外層氣缸的溫度低，它主要用來承受機組的重量、燃氣的壓力和其他作用力；而內(nèi)層的溫度高，使其主要用來承熱。顯然，這是一種承力件與承熱件分開的結(jié)構(gòu)型式。承力件溫度低，就可以選用較差的材料制作；承熱件承力小，就能設(shè)計得較薄，致使熱應(yīng)力較小，具有較強的抗熱沖擊的能力。1-過渡軸2-壓氣機的后氣缸3-拉桿螺栓4-一級靜葉的內(nèi)支承環(huán)5-一級靜葉6-燃氣導(dǎo)管7-一級靜葉的持環(huán)8-透平氣缸9-一級保護10-一級動葉11-二級靜葉12-二級保護13-二級動葉14-三級靜葉15-三級保護16-三級動葉17-排氣擴壓器18-排氣擴壓機殼19-蓋板20-后軸承前密封21-后軸承座上蓋22-后軸承23-后軸承后密封24-透平后半軸25-三級輪盤26-三級靜葉內(nèi)環(huán)27-二、三級級間輪盤28-二級輪盤29-二級靜葉內(nèi)環(huán)30-一、二級級間輪盤31-一級輪盤圖7-6MS6001B型燃氣輪機中的燃氣透平1-密封片1-密封片2-護環(huán)扇級Ⅰ3-矩形齒4-護環(huán)煽段Ⅱ5-膨脹間隙圖7-7扇段護環(huán)的結(jié)構(gòu)不與燃氣接觸的持環(huán)，溫度略低，可采用不分扇段的結(jié)構(gòu)型式，如圖7-8所示。那時，持環(huán)分為上、下兩半，在水平中分面處用螺栓聯(lián)接成整體。在持環(huán)上則裝有靜葉組，它可以使持環(huán)與燃氣隔絕。同時A腔中還有冷卻空氣流入，以冷卻靜葉，因而持環(huán)的溫度比較低。持環(huán)兩側(cè)的水平中分法蘭擱置在氣缸上，并被壓住；上下兩端則用偏心銷左右定位。總裝時可改變中分法蘭擱置處的墊片厚度，來調(diào)整持環(huán)的高低位置；用轉(zhuǎn)動偏心銷來調(diào)整持環(huán)的左右位置，以確保持環(huán)和透平轉(zhuǎn)子的同心。由于水平擱置處和偏心銷部位都有徑向間隙，又都是沿徑向布置的，因而持環(huán)可以自由熱膨脹，以保證熱對中。1-氣缸2-持環(huán)3-扇形護環(huán)4-靜葉組5-偏心銷圖7-8具有水平中分面的持環(huán)之固定結(jié)構(gòu)燃氣透平的靜葉。透平的靜葉被高溫而且溫度不均勻的燃氣所包圍，在起動和停機時承受的熱沖擊又最嚴重，因而需要用能耐高溫和耐熱沖擊的耐熱鈷基合金鑄造，甚至需要用空氣進行冷卻。為了加強葉片的剛度，不使在不均勻的高溫溫度場中發(fā)生扭曲或彎曲變形，GE公司的機組中采用了精鑄多片式靜葉組，如圖7-9所示。靜葉是空心的，其中通以空氣，以便進行冷卻，冷卻空氣由靜葉尾緣處開設(shè)的小孔中流出。與扇段護環(huán)相仿，每個靜葉組要用銷釘定位，在靜葉組之間要留有熱膨脹間隙，此外還要加裝密封片，以防漏氣。由于靜葉的焓降大，為了減少級間的漏氣，在靜葉的下方需設(shè)置內(nèi)環(huán)，其上將裝有氣封，如圖7-6所示。靜葉內(nèi)環(huán)也是采用扇段結(jié)構(gòu)型式。a)五葉組b)帶有冷卻小孔的兩葉組圖7-9精鑄的靜葉組燃氣透平的轉(zhuǎn)子。如圖7-6所示，GE公司設(shè)計的燃氣輪機中采用外圍拉桿型式的透平轉(zhuǎn)子，它們是依靠壓緊面上的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩的。每級輪盤上都軸向地開出樅樹形葉根槽，如圖7-10所示。這種葉根槽的優(yōu)點是：①多對齒承力，強度好，承載能力大；②尺寸緊湊，連接質(zhì)量輕，可以使動葉的葉根接近于等強度設(shè)計；③采用有間隙的松裝結(jié)構(gòu)，能自由熱膨脹，可以讓冷卻空氣從間隙中流過，由此增強了對葉根和輪盤之輪緣的冷卻效果。圖7-10樅樹形葉根槽的齒形在GE公司設(shè)計的燃氣透平中采用的帶有樅樹形葉根的長柄式動葉片。所謂長柄(頸)式葉片是指在葉片平臺與葉根之間，通過較長的、A-A斷面為工字型的“柄(頸)”來連接的動葉結(jié)構(gòu)，這種長柄葉根結(jié)構(gòu)雖然增大了葉根所承受的離心力，但它卻有以下一些明顯的優(yōu)點，即：①減少了葉片對輪盤的傳熱，在配合以空氣的冷卻后，可以使葉根齒和輪緣的溫度大大地降低；②改善了葉根齒中第一對齒的承載條件和葉根應(yīng)力的不均勻程度；③可以合理地使用材料。因為鎳基合金在650~810℃之間時會出現(xiàn)“塑性低谷”現(xiàn)象，當采用長柄結(jié)構(gòu)后，該現(xiàn)象正好出現(xiàn)在長柄區(qū)。由于長柄部分的應(yīng)力狀況要比葉根處簡單，又不承受沖擊載荷，材料的韌性差一些也無妨。否則“塑性低谷”現(xiàn)象將在葉根齒上發(fā)生，對承載不利。在樅樹形葉根的底平面上均開設(shè)有小孔，以便通入冷卻空氣，使葉根得以冷卻。圖7-11透平動葉頂部中間去掉部分材質(zhì)的、唇狀減薄葉頂之示圖軸向裝配的樅樹形葉根，像壓氣機的燕尾形葉根那樣，需要軸向鎖緊，以防葉片軸向脫落。在MS6001B行機組中采用卡圈鎖緊裝置，它是用鋼絲交替地嵌入葉根和輪緣上開出的槽道中。圖7-11透平動葉頂部中間去掉部分材質(zhì)的、唇狀減薄葉頂之示圖MS6001B型機組中的三級透平動葉都是精鑄葉片，一級和二級葉片是冷卻葉片，中間有冷卻空氣孔。一級葉片的葉頂無葉冠，采用圖7-11那樣的唇狀減薄葉頂，這樣可以減小動葉與護環(huán)之間的徑向間隙，由可保持頂部原有的葉型，有利于減少端部損失。當葉頂萬一與護環(huán)碰撞時，也只能磨去少量金屬。二級和三級葉片采用帶氣封齒的Z形葉冠，這樣可以使動葉的葉冠貼合在一起，形成一個環(huán)帶(或稱圍帶)，有利于減少頂部的漏氣損失，并能對葉片的振動起阻尼作用。各級葉根均為長柄三對齒式的樅樹形結(jié)構(gòu)。由于一級動葉工作區(qū)域的溫度最高，因而長柄部分的長度就最長；二級動葉的長柄長度次之，三級者最短。圖7-12中給出了在MS9001FA型機組中采用的三級動葉頂部的結(jié)構(gòu)示圖，由此可以形象地看清其結(jié)構(gòu)特點。圖7-13上則給出了MS6001B型機組中，透平第一級動葉、第一級護環(huán)、第一級靜葉(噴嘴)、第二級動葉、第二級護環(huán)和第三級靜葉的結(jié)構(gòu)圖，它能幫助我們更形象地了解這些部件的結(jié)構(gòu)形狀，以及它們相互之間的配合關(guān)系。a）第一級動葉b）第二級動葉c）第三級動葉1-第一級動葉2-第一級護環(huán)3-第二級靜葉4-第二級動葉5-第二級護環(huán)6-第三級靜葉7-氣封8-轉(zhuǎn)子9-氣缸圖7-12MS9001FA機組中透平動葉的頂部結(jié)構(gòu)圖7-13MS6001B型機組中透平動葉和靜葉的配置關(guān)系燃氣透平的冷卻結(jié)構(gòu)。目前使用的燃氣輪機都采用從壓氣機中抽取空氣，來冷卻透平的靜子、轉(zhuǎn)子和葉片的方法。由于燃氣初溫的不斷增高，冷卻空氣量已增大到壓氣機進口空氣量的10%以上，這對于改善燃氣輪機的效率有負面作用，因而今后有采用水蒸氣來冷卻燃氣透平的趨向。首先，讓我們討論一下透平轉(zhuǎn)子和靜子的冷卻問題。圖7-14上給出了MS6001B型機透平的冷卻系統(tǒng)圖，它可以幫助我們舉一反三地來理解GE公司生產(chǎn)的其他機組的冷卻結(jié)構(gòu)。圖7-14MS6001B型燃氣透平的冷卻系統(tǒng)按照透平冷卻部位所需壓力的不同，冷卻空氣將從壓氣機的不同級中抽取。其中有兩股抽氣是用來冷卻氣缸和靜葉的，另外的三股則用來冷卻轉(zhuǎn)子。冷卻靜子的第一股空氣是取自壓氣機的出口，它經(jīng)過燃燒室過渡段周圍的空腔引來，其中較多的部分流入第一級靜葉的持環(huán)，再流入一級靜葉內(nèi)部的冷卻流道，在冷卻靜葉后，從靜葉出氣尾緣的小孔中排至主燃氣流中去。另一部分空氣則經(jīng)一級護環(huán)去冷卻第二級靜葉，其中有一部分再經(jīng)第二級護環(huán)去冷卻第三級靜葉。流入第二級靜葉的空氣在冷卻葉片后，有一部分從靜葉的出氣邊排到主燃氣中去，另一部分則從內(nèi)環(huán)前端的孔流出，去冷卻第一級葉輪的出氣側(cè)和第二級葉輪的進氣側(cè)。第二股冷卻空氣是從壓氣機的第5級中引出的，它經(jīng)氣缸上均布的一圈孔道在冷卻氣缸后，進入排氣擴壓殼與擴壓器之間的外腔，再經(jīng)擴壓機殼上肋板處的流道流入內(nèi)腔，最后從第三級葉輪的出氣側(cè)流入擴壓器中。因而，第二股空氣兼有冷卻擴壓機殼和第三級葉輪出氣側(cè)的功效。冷卻轉(zhuǎn)子的第一股空氣是從壓氣機出口處的氣封部位流過來的，到轉(zhuǎn)子的進氣側(cè)去冷卻第一級葉輪的進氣側(cè)。第二股空氣則是從壓氣機的第16級經(jīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)部的流道引來的，其中大部分空氣流入第一級動葉的內(nèi)部去進行冷卻，然后從葉頂排到主燃氣流中去；其余的一部分空氣則用來冷卻第二級動葉，另外一部分卻流至第三級葉輪的出氣側(cè)，對二級葉輪的出氣側(cè)和第三級葉輪的進氣側(cè)進行冷卻。此外，從壓氣機第五級引入后軸承密封的空氣，有一部分要漏入轉(zhuǎn)子的出氣側(cè)，對其進行冷卻。由此可見，MS6001B型機組的氣缸和轉(zhuǎn)子都冷卻良好。由于每級葉輪的進氣側(cè)面和出氣側(cè)面都有冷卻空氣流過，可以使這些金屬表面與高溫燃氣完全隔開，冷卻效果顯然是良好的。因而，燃氣輪機可以在燃氣初溫很高的情況下長期安全運行。下面，讓我們討論一下透平葉片的冷卻問題。眾所周知：為了提高燃氣輪機的初溫，需要從改善高溫合金材料的性能，以及提高葉片的冷卻效果這兩方面著手。據(jù)統(tǒng)計：近30年來高溫材料的工作溫度，平均每年提高10℃左右，因而冷卻葉片的效果所致的燃氣初溫之提高程度，則要比由于材料改進所獲得的效果大兩倍，其研究費用僅為開發(fā)新材料費用的四分之一。因而冷卻葉片的應(yīng)用是燃氣輪機技術(shù)發(fā)展中的突破性進步。圖7-15MS6001B機組中第一級靜葉的冷卻結(jié)構(gòu)圖7-15MS6001B機組中第一級靜葉的冷卻結(jié)構(gòu)為了強化透平靜葉的冷卻，人們往往把幾種冷卻方式一起使用，稱之為綜合冷卻方式。圖7-15中給出了MS6001B型機組中第一級靜