带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构和具有其的燃气轮机

本发明涉及燃气轮机制造，具体而言，涉及一种带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构和具有所述带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构的燃气轮机。

背景技术：

1、燃气轮机主要应用于发电和船舶领域，在以可再生能源为主体的电网系统中，发电燃气轮机需要具有快速启动、快速变负荷的能力，而在船舶领域，船用燃气轮机的工况经常发生改变，以满足不同的速度需求。

2、带冠涡轮是一种常见的燃气轮机的涡轮形式，其叶顶围带结构可以显著提升整体的结构强度。带冠涡轮的叶冠存在篦齿结构，与机匣上的蜂窝芯格组成篦齿封严。在燃气轮机启动过程中，需要适当地增大间隙，来防止篦齿和机匣芯格剐蹭，防止发生结构破坏。而在稳定运行过程中，需要适当地缩小篦齿和机匣芯格的径向间距，降低密封间隙的泄露量。为了提高燃气轮机的效率，涡轮入口的温度越来越高，在高温和离心力的共同作用下，带冠涡轮的变形量显著增加，增加了叶冠和蜂窝芯格间隙控制的难度。

3、相关技术中的叶冠和蜂窝芯格间隙的控制方式，通过在机匣内安装薄壁件，与篦齿组成转静密封。在需要减小篦齿与机匣的间隙时，向薄壁件吹冷气，使得其温度降低而收缩，从而减小间隙；在启动和变负荷的过程中，向薄壁件吹热气，增加其温度，使其膨胀，从而增加间隙，防止剐蹭。但是存在两个问题，一是由于各处间隙存在动态变化，导致冷气量分配规律复杂，预想的对流换热情况常与实际存在较大差距，导致间隙控制不符合预期；二是需要从压气机抽取大量的冷气来冷却壁面，带来容积效率的下降。在部分涡轮结构中，冷气会在下游与高温主流掺混，降低了混合气流的温度，从而降低了下游涡轮的做功能力。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，该带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构能够减小主流燃气温度、压力变化对间隙尺寸影响，具有间隙尺寸控制准确、泄漏量小的优点。

2、本发明还提出一种具有所述带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构的燃气轮机。

3、为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，所述带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构包括：机匣，所述机匣内形成有环形的调节腔和在所述机匣的径向上位于所述调节腔内侧的叶轮腔，所述调节腔与所述叶轮腔之间设有开口，所述开口在所述机匣轴向上的两边沿均设有圆弧密封台，所述机匣的外壁设有多个沿所述机匣的周向间隔设置的安装孔；变形板，所述变形板封盖所述开口，所述变形板的在所述机匣轴向上的两边沿均设有与所述圆弧密封台的形状适配的圆弧搭接沿，两个所述圆弧搭接沿分别与两个所述圆弧密封台搭接配合；蜂窝芯格，所述蜂窝芯格设在所述变形板的内表面；多个调节棒，多个所述调节棒分别可沿所述机匣的径向移动地配合在多个安装孔内且均与所述变形板的外表面抵接；驱动装置，所述驱动装置分别与多个所述调节棒传动连接；叶轮，所述叶轮可转动地设在所述叶轮腔内；叶冠，所述叶冠设在所述叶轮的叶顶，所述叶冠上设有篦齿。

4、根据本发明实施例的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，能够减小主流燃气温度、压力变化对间隙尺寸影响，具有间隙尺寸控制准确、泄漏量小的优点。

5、另外，根据本发明上述实施例的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构还可以具有如下附加的技术特征：

6、根据本发明的一个实施例，所述机匣上设有喷嘴和排气孔，所述喷嘴和所述排气孔均与所述调节腔连通，所述喷嘴和所述排气孔分别位于所述调节腔在所述机匣轴向上相对的两表面。

7、根据本发明的一个实施例，多个所述调节棒分别螺纹配合在多个所述安装孔内。

8、根据本发明的一个实施例，每个所述调节棒连接有摇臂，所述驱动装置连接有曲柄，所述曲柄与所述摇臂可转动地连接。

9、根据本发明的一个实施例，所述变形板的厚度在所述机匣的轴向上由中部向边沿逐渐减小。

10、根据本发明的一个实施例，所述变形板的外表面为向外凸出的弧面。

11、根据本发明的一个实施例，所述安装孔与所述调节棒之间设有第一密封圈，每个相配合的所述圆弧密封台和所述圆弧搭接沿之间设有第二密封圈。

12、根据本发明的一个实施例，所述调节棒在所述机匣径向上的移动至少包括常态位置、启动位置和满负荷位置，所述启动位置的所述调节棒较所述满负荷位置的所述调节棒远离所述叶轮腔，所述常态位置位于所述启动位置和所述满负荷位置之间，所述调节棒的外周面设有限位环台，所述安装孔的周围设有向内延伸的螺柱，所述调节棒位于所述启动位置时所述限位环台与所述螺柱的内端面抵接。

13、根据本发明的一个实施例，所述机匣包括主体和安装板，所述安装板可拆卸地设在所述主体上，所述开口在所述机匣轴向上的一个边沿由所述主体限定出且另一个边沿由所述安装板限定出以在所述安装板拆卸时允许所述变形板装入所述开口。

14、根据本发明的第二方面的实施例提出一种燃气轮机，所述燃气轮机包括根据本发明的第一方面的实施例所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构。

15、根据本发明实施例的燃气轮机，通过利用根据本发明的第一方面的实施例所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，具有可靠性强、运行效率高等优点。

16、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述机匣上设有喷嘴和排气孔，所述喷嘴和所述排气孔均与所述调节腔连通，所述喷嘴和所述排气孔分别位于所述调节腔在所述机匣轴向上相对的两表面。

3.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，多个所述调节棒分别螺纹配合在多个所述安装孔内。

4.根据权利要求3所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，每个所述调节棒连接有摇臂，所述驱动装置连接有曲柄，所述曲柄与所述摇臂可转动地连接。

5.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述变形板的厚度在所述机匣的轴向上由中部向边沿逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述变形板的外表面为向外凸出的弧面。

7.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述安装孔与所述调节棒之间设有第一密封圈，每个相配合的所述圆弧密封台和所述圆弧搭接沿之间设有第二密封圈。

8.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述调节棒在所述机匣径向上的移动至少包括常态位置、启动位置和满负荷位置，所述启动位置的所述调节棒较所述满负荷位置的所述调节棒远离所述叶轮腔，所述常态位置位于所述启动位置和所述满负荷位置之间，所述调节棒的外周面设有限位环台，所述安装孔的周围设有向内延伸的螺柱，所述调节棒位于所述启动位置时所述限位环台与所述螺柱的内端面抵接。

9.根据权利要求1所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构，其特征在于，所述机匣包括主体和安装板，所述安装板可拆卸地设在所述主体上，所述开口在所述机匣轴向上的一个边沿由所述主体限定出且另一个边沿由所述安装板限定出以在所述安装板拆卸时允许所述变形板装入所述开口。

10.一种燃气轮机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构。

技术总结
本发明公开了一种带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构和具有其的燃气轮机，带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构包括：机匣，机匣内形成有调节腔和叶轮腔，调节腔与叶轮腔之间设有开口，开口的两边沿均设有圆弧密封台，机匣的外壁设有多个安装孔；变形板，变形板封盖开口，变形板的两边沿均设有与圆弧密封台的形状适配的圆弧搭接沿；蜂窝芯格；多个调节棒，多个调节棒分别可移动地配合在多个安装孔内且均与变形板的外表面抵接；驱动装置，驱动装置分别与多个调节棒传动连接；叶轮；叶冠。根据本发明实施例的带冠涡轮叶顶间隙机械调整机构能够减小主流燃气温度、压力变化对间隙尺寸影响，具有间隙尺寸控制准确、泄漏量小的优点。

技术研发人员：胡博,任晓栋,李雪松,顾春伟
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13