涨知识 轴流式压气机概述

电力专家联盟 2018-02-10 21:39:06


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接上篇:燃气涡轮发动机概述

压气机负责从周围大气中吸入空气,增压后供给燃烧室,从工作原理上讲,主要有轴流式压气机与离心式压气机。离心式压气机工作原理与离心式鼓风机(或离心式风筒)相同,用得较少,这里仅介绍轴流式压气机。

轴流式压气机的叶轮由叶片与叶盘组成,工作原理如同电风扇的叶片,电风扇的叶片旋转时拨动空气流动产生风;压气机的叶轮旋转把空气推进气缸压缩,见图1。

图1--电风扇与压气机叶轮


为了生成高压空气,压气机在主轴轴向装有多级叶轮,若干叶轮固定在压气机的转轴上构成压气机转子(见图1),转子上的叶片与主轴一同旋转,称为动叶。

图2--压气机转子


光有动叶还不能有效的压气,简单说,空气经过动叶后运动方向不单是轴向前进,还沿着动叶旋转的方向运动。这会使下级动叶的压缩效率大大降低。倘若这样一级级下去,压气机内的空气变成跟着转子旋转的气团,根本无法正常压气。   

在两级动叶之间装上一组静止的叶片(简称静叶),静叶起着对空气整流的作用,一组动叶与后面相邻的静叶称为压气机的一个级,图3是动叶与静叶交替安装示意图,静叶安装在机匣内,左边是打开机匣图,右边是闭合机匣图。

图3--压气机动叶与静叶 


下面是运动的动叶与静叶的相对位置与气流走向示意动画(仅演示两级动叶一级静叶)。转子旋转时,空气从轴向进入,经过一级动叶后空气运动角度转向右下方,这个角度的空气如果直接进入下级动叶,压缩效果会很差。但通过静叶整流后,空气运动方向转回轴向,再进入二级动叶压缩,效果可大大改善。


压气机动叶与静叶气流走向动画


转子安装在压气机的气缸(外壳)内(见图3),静叶机匣固定在气缸内壁。

图4--压气机结构


多数燃气轮机的压气机有十几级,图4是一个12级压气机的剖面图。高速旋转的动叶把空气从进气口吸入压气机,经过一级又一级的压缩,变成高压空气。由于压气机内气体流动方向与旋转轴平行,称为轴流式压气机。

图5--压气机剖面图

压气机的主要参数是增压比,即压气机出口空气压力与进口空气压力之比。理论上进入燃烧室的空气压力越高越好,实际上综合各种因素,较多为12至20。增压比超过20以上可采用双转子或三转子轴流压气机,压气机总级数会少些,这里就不介绍了。

燃气轮机的压气机由本身的涡轮机带动,燃气轮机启动时,先使用启动机带动压气机旋转,把空气压入燃烧室,待转速达到规定转速后,启动机脱开,燃气轮机点火进入运转状态,则转变至由涡轮带动压气机旋转压气,燃气轮机增速至工作转速。

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