透平护环、透平和燃气轮机的制作方法

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1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种透平护环、透平和燃气轮机。

背景技术：

2.燃气轮机在较高温度下运行，为了保证燃气轮机安全可靠，不被高温燃气损坏，护环都采用中空设计，并在护环内部空间布置冷却结构。通过向冷却结构内引入冷却气体，降低护环的温度。然而，冷却气体的使用会影响燃气轮机的热效率，且冷却气体使用的量越多，燃气轮机的热效率越低，因此，冷却气体的合理使用或尽可能少使用对燃气轮机意义重大。
3.燃气轮机在基准负荷工况运行时，透平入口温度较高，冷却气体量需求较多。燃气轮机在低于基准负荷工况运行时，例如，在冬季和夏季降负荷运行时，透平入口温度较低，冷却气体量需求较少。相关技术中，燃气轮机在低于基准负荷工况运行时，存在冷却气体量使用较多，燃气轮机热效率低的问题。

技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的实施例提出一种透平护环，以提高具有其的燃气轮机热效率。
6.本发明的实施例提出一种透平，以提高具有其的燃气轮机热效率。
7.本发明的实施例提出一种燃气轮机，以提高其热效率。
8.本发明实施例的透平护环包括护环本体和调节件。所述护环本体上具有冷却腔室和与所述冷却腔室连通的介质通道，所述调节件具有连接部和遮挡部，所述连接部与所述护环本体相连，所述遮挡部适于封堵所述介质通道的一部分，所述遮挡部在温度高于第一预设温度时能够发生弯折变形以增加所述介质通道的通流面积，所述遮挡部在温度低于第二预设温度时能够发生伸展变形以减小所述介质通道的通流面积，所述第一预设温度高于所述第二预设温度。
9.本发明实施例的透平护环通过在介质通道设置调节件，可以根据护环本体所应用的燃气轮机的负荷，调节进入冷却腔室内的冷却气体流量大小，与相关技术中燃气轮机在低于基准负荷工况运行时，存在冷却气体量使用较多，燃气轮机热效率低相比，本发明实施例的透平护环在保证处于合适工作温度的条件下，可以有效提高具有该透平护环的燃气轮机的热效率。
10.在一些实施例中，所述介质通道具有相对的第一段口和第二段口，所述调节件设于所述第一段口和所述第二段口中的至少一者。
11.在一些实施例中，所述第一段口相对所述第二段口更邻近所述冷却腔室设置，所述调节件设于所述第一段口，且所述调节件设于所述冷却腔室内。
12.在一些实施例中，所述介质通道具有多个，多个所述介质通道沿所述护环的周向间隔布置，所述遮挡部适于遮挡至少一个所述介质通道的一部分。
13.在一些实施例中，所述调节件具有多个，多个所述调节件与多个所述介质通道一一对应，每个所述调节件设于对应的所述介质通道处，以便每个所述调节件的所述遮挡部遮挡对应的所述介质通道的一部分。
14.在一些实施例中，所述调节件为调节片。
15.在一些实施例中，所述调节件的材质为记忆合金。
16.在一些实施例中，所述第一预设温度为650℃，所述第二预设温度为600℃。
17.本发明实施例的透平，包括上述任一项实施例中所述的透平护环。
18.本发明实施例的透平具有热效率高等优点。
19.本发明实施例的燃气轮机，包括上述任一项实施例中所述的透平。
20.本发明实施例的燃气轮机具有热效率高等优点。
附图说明
21.图1是本发明实施例的透平护环的结构示意图。
22.图2是本发明实施例的透平护环在第一预设温度下的剖视图。
23.图3是本发明实施例的透平护环在第二预设温度下的剖视图。
24.附图标记：
25.透平护环100；
26.护环本体1；冷却腔室101；介质通道102；第一段口1021；第二段口1022；第一段1023；第二段1024；
27.调节件2；连接部201；遮挡部202。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.下面参照附图来详细描述本技术的技术方案。
30.如图1至图3所示，本发明实施例的透平护环100包括护环本体1和调节件2。护环本体1上具有冷却腔室101和与冷却腔室101连通的介质通道102，调节件2具有连接部201和遮挡部202，连接部201与护环本体1相连，遮挡部202适于封堵介质通道102的一部分。遮挡部202在温度高于第一预设温度时能够发生弯折变形以增加介质通道102的通流面积，遮挡部202在温度低于第二预设温度时能够发生伸展变形以减小介质通道102的通流面积，第一预设温度高于第二预设温度。
31.本发明实施例的透平护环100在工作过程中，燃气轮机内部的高温燃气产生的热量可以通过护环本体1传递至调节件2。透平护环100所应用的燃气轮机的负荷较高，且调节件2的温度高于第一预设温度时，说明护环本体1的温度较高，需要较多的冷却气体对护环本体1进行冷却降温，此时调节件2的遮挡部202通过发生弯折变形减小遮挡部202对介质通道102的遮挡面积，从而增加介质通道102的通流面积，进而增大从冷却腔室101进入介质通道102内的冷却气体的流量，此时进入冷却腔室101内的冷却气体的流量也相应的增加，以提高对护环本体1的冷却效果。
32.透平护环100所应用的燃气轮机的负荷较低，且调节件2的温度低于第二预设温度
时，说明护环本体1的温度较低，需要较少的冷却气体对护环本体1进行冷却降温，此时调节件2的遮挡部202通过发生弯折变形增大遮挡部202对介质通道102的遮挡面积，以减小介质通道102的通流面积，进而减小冷却气体从冷却腔室101进入介质通道102的流量。此时进入冷却腔室101内的冷却气体的流量也相应的减小，避免了冷却气体的浪费，提高了冷却空气的利用率，同时降低了过量的冷却气体对燃气轮机的不利影响，提高燃气轮机的的热效率。
33.由此，本发明实施例的透平护环100通过在介质通道102设置调节件2，可以根据护环本体1所应用的燃气轮机的负荷，调节进入冷却腔室101内的冷却气体流量大小，与相关技术中燃气轮机在低于基准负荷工况运行时，存在冷却气体量使用较多，燃气轮机热效率低相比，本发明实施例的透平护环100在保证处于合适工作温度的条件下，可以有效提高具有该透平护环100的燃气轮机的热效率。
34.因此，具有本发明实施例的透平护环100的燃气轮机具有热效率高等优点。
35.可选地，第一预设温度为650℃，第二预设温度为600℃。
36.也就是说，当调节件2的温度高于650℃时，调节件2的遮挡部202能够发生弯折变形以增加介质通道102的通流面积；当调节件2的温度低于600℃时，调节件2的遮挡部202能够发生伸展变形以减小介质通道102的通流面积。
37.当然，在另一些实施例中，第一预设温度和第二预设温度的数值可以根据燃气轮机的具体使用工况进行设置。
38.可选地，调节件2的材质为记忆合金。
39.例如，调节件2的材质可以为镍-钛合金、镍-钴合金、铜-锌合金和钛-铂合金等。需要说明的是，本发明实施例的透平护环100的调节件2采用的记忆合金具有双程记忆效应，双程记忆效应是指当记忆合金在加热过程中恢复到高温时的形状，而降低温度时又恢复到低温时的形状的现象。本领域技术人员可以理解的是，双程记忆效应需要经过适当的“训练”过程才可获得，其中热-力循环处理是实现双程记忆效应的一种“训练”方法，它通过在奥氏体和特定马氏体变体之间往复循环从而达到“训练”的目的。具体的执行训练的方法可以采用现有技术中的方式，此处不再赘述。
40.可选地，调节件2为调节片。
41.如图1所示，通过将调节件2设置成调节片，一方面，可以使调节件2厚度较薄，有利于节省记忆合金材料的使用，有利于节省成本；另一方面，还可以减小调节件2的弯折半径，有利于调节件2的弯折，有利于提高调节件2的工作可靠性，进而有利于提高具有本发明实施例的燃气轮机的工作可靠性。
42.可选地，调节件2通过粘接或者焊接与护环本体1相连。
43.在一些实施例中，介质通道102具有相对的第一段口1021和第二段口1022，调节件2设于第一段口1021和第二段口1022中的至少一者。
44.调节件2设于第一段口1021和第二段口1022中的至少一者可以理解为，调节件2可以设在第一段口1021处，还可以设在第二段口1022处，又可以同时设在第一段口1021和第二段口1022处。
45.本发明实施例的透平护环100可以根据实际使用需求将调节件2设在调节件2设于第一段口1021和第二段口1022中的至少一者，从而使得本发明实施例的透平护环100设计合理。
46.在一些实施例中，第一段口1021相对第二段口1022更邻近冷却腔室101设置，调节件2设于第一段口1021，且调节件2设于冷却腔室101内。
47.如图2和图3所示，调节件2设在冷却腔室101内第一段口1021处，以通过控制第一段口1021的通流面积从而控制进入介质通道102的冷却气体流量，冷却腔室101内的冷却气体通过第一段口1021流入介质通道102，并通过第二段口1022流出。本发明实施例的透平护环100通过将调节件2设于冷却腔室101内，可以有效避免调节件2与燃气轮机的高温燃气直接接触，而影响调节件2与护环本体1之间的粘接或焊接寿命，有利于提高具有本发明实施例的透平护环100的燃气轮机的使用寿命。
48.在一些实施例中，介质通道102具有多个，多个介质通道102沿透平护环100的周向间隔布置，遮挡部202适于遮挡至少一个介质通道102的一部分。
49.遮挡部202适于遮挡至少一个介质通道102的一部分可以理解为，遮挡部202遮挡一个介质通道102的一部分，或者遮挡部202遮挡多个介质通道102的一部分，又或者遮挡部202遮挡全部介质通道102的一部分。
50.如图1和图2所示，遮挡部202遮挡每个介质通道102的一部分，通过设置多个介质通道102，并使多个介质通道102沿透平护环100的周向间隔布置，有利于冷却腔室101内的冷却气体进入介质通道102后对透平护环100周向上的不同部位进行冷却，有利于提高冷却气体对本发明实施例的透平护环100的冷却效果，有利于提高具有本发明实施例的透平护环100的燃气轮机的热效率。
51.可选地，介质通道102包括依次设置的第一段1023和第二段1024，第一段1023沿透平护环100的径向延伸，第二段1024沿透平护环100的轴向延伸，第一段1023与第二段1024连通，第一段1023口设在第一段1023上，第二段1024口设在第二段1024上。
52.如图2和图3所示，本发明实施例的透平护环100通过将介质通道102设置成第一段1023并使第一段1023沿透平护环100的径向延伸，有利于冷却气体在透平护环100的径向上对护环本体1进行冷却降温；通过将介质通道102设置成第二段1024，第二段1024沿透平护环100的轴向延伸，有利于冷却气体在透平护环100的轴向上对护环本体1进行降温。
53.可选地，调节件2具有多个，多个调节件2与多个介质通道102一一对应，每个调节件2设于对应的介质通道102处，以便每个调节件2的遮挡部202遮挡对应的介质通道102的一部分。
54.由于多个调节件2与多个介质通道102一一对应，且多个调节件2沿透平护环100的周向间隔布置，与将调节件2设置成一个整体件用于遮挡多个介质通道102相比，进一步有利于节省调节件2的材料使用，有利于节省成本。另外，通过将调节件2设置成多个，当多个调节件2中的一个调节件2失效后，不会影响到其他调节件2的正常使用，有利于提高具有本发明实施例的透平护环100的燃气轮机工作可靠性。
55.可选地，介质通道102的截面的外周轮廓为圆形、方形或者椭圆形。
56.可选地，介质通道102的截面积的取值范围为3mm
2-20mm2。
57.本发明实施例的透平包括上述任一项实施例所述的透平护环100。
58.本发明实施例的透平通过在透平护环100的介质通道102设置调节件2，可以根据护环本体1所应用的燃气轮机的负荷，调节进入冷却腔室101内的冷却气体流量大小，本发明实施例的透平在保证处于合适工作温度的条件下，可以有效提高本发明实施例的透平的
热效率。对于典型的透平护环冷却而言，可以降低透平护环100一半冷却气体使用量，进而提升具有本发明实施例的透平的燃气轮机热效率0.1个百分点。
59.因此，本发明实施例的透平具有热效率高等优点。
60.本发明实施例的燃气轮机包括上述任一项实施例所述的透平。
61.因此，本发明实施例的燃气轮机具有热效率高等优点。
62.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
63.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
66.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
67.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种透平护环，其特征在于，包括：护环本体，所述护环本体上具有冷却腔室和与所述冷却腔室连通的介质通道；和调节件，所述调节件具有连接部和遮挡部，所述连接部与所述护环本体相连，所述遮挡部适于封堵所述介质通道的一部分，所述遮挡部在温度高于第一预设温度时能够发生弯折变形以增加所述介质通道的通流面积，所述遮挡部在温度低于第二预设温度时能够发生伸展变形以减小所述介质通道的通流面积，所述第一预设温度高于所述第二预设温度。2.根据权利要求1所述的透平护环，其特征在于，所述介质通道具有相对的第一段口和第二段口，所述调节件设于所述第一段口和所述第二段口中的至少一者。3.根据权利要求2所述的透平护环，其特征在于，所述第一段口相对所述第二段口更邻近所述冷却腔室设置，所述调节件设于所述第一段口，且所述调节件设于所述冷却腔室内。4.根据权利要求1所述的透平护环，其特征在于，所述介质通道具有多个，多个所述介质通道沿所述护环的周向间隔布置，所述遮挡部适于遮挡至少一个所述介质通道的一部分。5.根据权利要求4所述的透平护环，其特征在于，所述调节件具有多个，多个所述调节件与多个所述介质通道一一对应，每个所述调节件设于对应的所述介质通道处，以便每个所述调节件的所述遮挡部遮挡对应的所述介质通道的一部分。6.根据权利要求1-5中任一项所述的透平护环，其特征在于，所述调节件为调节片。7.根据权利要求1-5中任一项所述的透平护环，其特征在于，所述调节件的材质为记忆合金。8.根据权利要求1-5中任一项所述的透平护环，其特征在于，所述第一预设温度为650℃，所述第二预设温度为600℃。9.一种透平，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的透平护环。10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求9所述的透平。

技术总结

本发明公开了一种透平护环、透平和燃气轮机，所述透平护环包括护环本体和调节件。所述护环本体上具有冷却腔室和与所述冷却腔室连通的介质通道，所述调节件具有连接部和遮挡部，所述连接部与所述护环本体相连，所述遮挡部适于封堵所述介质通道的一部分，所述遮挡部在温度高于第一预设温度时能够发生弯折变形以增加所述介质通道的通流面积，所述遮挡部在温度低于第二预设温度时能够发生伸展变形以减小所述介质通道的通流面积，所述第一预设温度高于所述第二预设温度。具有本发明实施例的透平护环的燃气轮机具有热效率高等优点。透平护环的燃气轮机具有热效率高等优点。透平护环的燃气轮机具有热效率高等优点。