一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构的制作方法

1.本发明涉及一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，属于燃气轮机设计加工行业。


背景技术：

2.压气机作为船舶燃气轮机最为重要的三大核心部件之一，其技术性能和可靠性直接影响着船舶燃气轮机的安全性、技术指标与经济性指标的实现。为了适应船舶航行过程中的要求，船舶燃气轮机要在保证设计点性能的同时，特别强调低工况下的宽裕度高效运行。这种大范围变工况下的运行特点，使燃气轮机在作为船舶动力系统推进或发电使用时的低工况稳定性问题十分突出，并往往成为机组性能的限制瓶颈，这就对船舶燃气轮机压气机在非设计工况下的性能与稳定性提出了更高的要求。因此，为了使船舶燃气轮机具有更宽的稳定工作范围与更优秀的变工况性能，往往需要采用各种防喘扩稳技术，提高其压气机在低工况下的喘振裕度指标。
3.在各种压气机防喘扩稳技术中，处理机匣技术是提高压气机非设计工况喘振裕度常用的技术手段，其中带槽环式处理机匣作为公认有效的一种处理机匣结构形式，其扩稳效果已在实际工程中得以验证。然而传统的带槽环结构存在着回流量不足、排气段与进气段尺寸比例不合理等问题，且随着船舶燃气轮机对压气机低工况喘振裕度要求的不断提升，传统的带槽环式处理机匣结构将不能满足喘振裕度的设计指标。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决船舶燃气轮机压气机使用时的低工况稳定性问题而提供一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构。
5.本发明的目的是这样实现的：包括处理机匣外壳、带槽环、螺钉和锁紧垫片，处理机匣外壳与带槽环通过螺钉和锁紧垫片连接；处理机匣外壳包括外壁、环形肋和加强筋，环形肋与加强筋均通过焊接方式和外壁连接。
6.本发明还包括这样一些结构特征：
7.1.环形肋将处理机匣外壳分成进气腔室与排气腔室两个部分，加强筋通过焊接方式和外壁连接是指：在进气腔室与排气腔室中焊接周向均布加强筋。
8.2.带槽环由开槽角度、开槽半径、开槽长度和开槽个数决定，这四个结构参数的选取由船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法确定，开槽半径、开槽长度和开槽个数这三个参数改变处理机匣的回流量影响整体的扩稳效果；开槽角度影响主流道的气体进入进气腔室时的损失。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明有效地解决了背景技术中的问题，提出了一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，改进了排气段与进气段尺寸比例、进气腔室的深度和槽型等结构参数，增大了回流量，实现了船舶燃气轮机压气机在低工况喘振裕度的提升，能够满足设计指标。
10.本发明利用压差使原本在主流道中动叶顶部的部分低速流体通过带槽环进入处理机匣的进气腔室，减少了动叶顶部低速区，改善了叶片通道内的流动，从而达到扩稳的作用；已经进入处理机匣进气腔室的气体经带槽环与环形肋间的缝隙进入排气腔室，随后再次进入主流道，这样就形成了回流，避免形成死腔，在提升压气机喘振裕度的同时，最大限度地减少了压气机效率的损失。
附图说明
11.图1是本发明的船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构示意图。
12.图2是本发明的处理机匣外壳结构示意图
13.图3是加强筋的角向分布示意图。
14.图4是本发明的带槽环式处理机匣重要结构参数原理示意图。
15.图5是船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法流程图。
具体实施方式
16.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
17.参照图1，一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，包括处理机匣外壳1、带槽环2、螺钉3和锁紧垫片4。处理机匣外壳1与带槽环2通过螺钉3和锁紧垫片4连接。
18.参照图2和图3，处理机匣外壳由外壁11、环形肋12、加强筋13和加强筋14组成。环形肋12焊接至外壁11上，并将处理机匣外壳分为进气腔室与排气腔室两个部分。为加强结构强度，在进气腔室与排气腔室中焊接周向均布的加强筋，其角向分布如图3所示。也即环形肋与加强筋均通过焊接方式和外壁连接。
19.处理机匣外壳与带槽环通过螺钉连接在一起，形成了带槽环式处理机匣的主体结构。环形肋将处理机匣外壳分成进气腔室与排气腔室两个部分，其中环形肋通过焊接方式与处理机匣外壳连接；在进气腔室与排气腔室中焊接周向均布的加强筋来保证整体结构的强度。带槽环式处理机匣采用上下分半结构，目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。
20.参照图4，开槽角度、开槽半径、开槽长度和开槽个数为带槽环的四个重要结构参数。开槽半径、开槽长度和开槽个数这三个参数通过改变处理机匣的回流量，从而影响整体的扩稳效果。开槽角度影响主流道的气体进入进气腔室时的损失，选择合适的开槽角度能够有效地降低峰值效率的减少量。这四个结构参数的具体选取由船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法确定，具体结合图5的步骤。
21.本发明未详细阐述的技术内容属于本领域技术人员的公知技术。
22.本发明提出的一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。
23.综上，本发明提供了一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，其目的是为了船舶燃气轮机压气机使用时的低工况稳定性问题。首先处理机匣外壳与带槽环通过螺钉连接在一起，形成了带槽环式处理机匣的主体结构。其次环形肋将处理机匣外壳分成进气腔室与排气腔室两个部分，其中环形肋通过焊接方式与处理机匣外壳连接；在进气腔室
与排气腔室中焊接周向均布的加强筋来保证整体结构的强度。再次带槽环的四个重要结构参数(开槽角度、开槽半径、开槽长度和开槽个度)由船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法确定。最后带槽环式处理机匣采用分半结构，目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。同时，该结构不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。


技术特征：
1.一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，其特征在于：包括处理机匣外壳、带槽环、螺钉和锁紧垫片，处理机匣外壳与带槽环通过螺钉和锁紧垫片连接；处理机匣外壳包括外壁、环形肋和加强筋，环形肋与加强筋均通过焊接方式和外壁连接。2.根据权利要求1所述的一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，其特征在于：环形肋将处理机匣外壳分成进气腔室与排气腔室两个部分，加强筋通过焊接方式和外壁连接是指：在进气腔室与排气腔室中焊接周向均布加强筋。3.根据权利要求1或2所述的一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，其特征在于：带槽环由开槽角度、开槽半径、开槽长度和开槽个数决定，这四个结构参数的选取由船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法确定，开槽半径、开槽长度和开槽个数这三个参数改变处理机匣的回流量影响整体的扩稳效果；开槽角度影响主流道的气体进入进气腔室时的损失。

技术总结
本发明提供一种船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣结构，首先处理机匣外壳与带槽环通过螺钉连接在一起，形成了带槽环式处理机匣的主体结构。其次环形肋将处理机匣外壳分成进气腔室与排气腔室两个部分，其中环形肋通过焊接方式与处理机匣外壳连接；在进气腔室与排气腔室中焊接周向均布的加强筋来保证整体结构的强度。再次带槽环的四个重要结构参数由船舶燃气轮机压气机带槽环式处理机匣设计方法确定。最后带槽环式处理机匣采用分半结构，目的是实现在压气机试验台架上快速换装不同结构形式的处理机匣。同时，该结构不仅局限于船舶燃气轮机轴流压气机，同样适用于各种带有处理机匣的工业用燃气轮机轴流压气机、航空发动机轴流压气机。轴流压气机。轴流压气机。


技术研发人员：张舟 金鹏 王琦 洪青松 王廷 万新超 张亮
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2021.07.26
技术公布日：2021/9/21