轴流式压气机进气部分设计优化详解

进气部分主要作用是为轴流式压气机进气提供平稳的过渡。主要设备包括进气室和进气缸，其中进气缸内装有推力轴承座和前支承轴承座以及可调进口导叶。

（一）进气室

进气室的主要作用是连接进气系统进气道与压气机进气缸，如图3-34所示。进气口采用向下布置方式。在15℃时，进气量约为530m³/s（合649kg/s），流速约为29.7m/s。

图3-34 进气室结构示意图

在进气室进气锥壳上，安装有“在线清洗”和“离线清洗”两道压气机叶片水洗喷嘴，每道各8只。

进气室采用焊接结构，组成壳体主要钢板厚度为6mm。

（二）进气缸

进气缸采用球墨铸铁结构。进气涡壳采用流线型设计，保证压气机进口空气流场分布均匀，并满足高效、低压损的要求。入口基本上是一个喇叭形漏斗，该漏斗的台肩经过仔细倒圆，对空气的阻力小，因此导管损失很小，甚至可以忽略不计。

进气缸包含了推力轴承箱、#2支承轴承箱、压气机低压端气封体、轴承箱前后轴封结构，如图3-35所示。进气可调导叶的叶片及其操纵机构也安装在进气缸出口截面上，其功能是在启动和带负荷运行期间调节进入压气机的空气流量。

支承轴承箱的下半部与进气壳体是一个整体，因此无需进行轴承调节。轴承箱盖也是与进气壳体一体加工的，揭盖后可直接进入轴承区。

图3-35 进气缸结构示意图

（三）进气可调导叶

为了改进启动加速性能，燃气轮机装有进气可调导叶（IGV）系统（见图3-36）。IGV在启动时调节空气流量、流速和流动方向，防止压气机喘振和失速，达到最佳循环效率。IGV安装在进气壳体内紧靠轴流压气机第1级动叶片的前面。进气导叶机构包括进气可调导叶（38片）、连杆、拉动环、拉杆和伺服执行机构。伺服执行机构将轴向运动转换为拉动环的旋转运动，IGV的角度通过滚轮机构随执行机构拉动环的转动变化。伺服执行机构在装置运行期间由燃气轮机的控制系统自动控制，用位置传感器检测IGV的角度。

图3-36 进气可调导叶（IGV）放大图

机组启动和运行期间，IGV调节入口空气流量、流速和流动方向。停机期间IGV保持关闭状态，直到燃气轮机重新启动为止。当发出启动信号时，IGV旋转到中间位置，直到控制器改变该位置。运行期间IGV处在打开位置。

IGV位于34°角度时，开度最小；IGV位于-4°角度时，开度最大。IGV角度的调整，在制造时已完成，通常情况下不需要重新调整。如果需要进行调整，要使用提供的特殊工具进行设定。

（四）轴承

#2轴承箱及推力轴承箱由8个径向支柱支承，联体浇铸在进气缸涡壳内部。两个可倾瓦式支承轴承（#1轴承和#2轴承）一起保证燃气轮机内部静子与转子径向间隙和轴系对中，#2轴承和#1轴承分别位于进气端和排气端。双向推力轴承位于进气缸中，推力轴承保持转子的轴向位置。

1.支承轴承(www.xing528.com)

在进气缸中的2瓦块可倾瓦轴承支承转子的进气端，如图3-37所示。轴承盖由可拆卸钢质壳体制成，该壳体在水平中分面处用螺栓与下半部分连接。两个巴氏合金瓦块支承安装在经过淬火的球面销上，该机构提供了正确的轴承间隙和转子对中。轴承的两端均有浮动密封，以将油保持在轴承内。这种密封通过控制轴承的进油量来保持所需要的油压。轴承壳体中的防旋转销与缸中的槽咬合，以防止轴承旋转。

2.推力轴承

推力轴承装在连接到进气缸前的轴承箱内，其功能是保持转子的轴向位置。转子推力通过推力盘传送到均载式推力轴承，推力盘与转子轴为一个整体。推力轴承推力盘瓦有效工作外径D662/内径D410，推力盘最大外径D692.1。推力轴承参数见表3-5（转速为3000r/min）。

图3-37 支承轴承

表3-5 推力轴承参数

推力轴承包括推力盘、推力瓦（前后瓦块各10块，均为活动瓦，出气侧为工作瓦）、油喷嘴和负载平衡机构，如图3-38所示。

图3-38 推力轴承

负载平衡机构包括装在两个开口环圈中的联锁平衡板。负载侧推力瓦由铜合金和带有锡基巴氏合金面制成；当就位时，每个推力瓦均以钢支承为枢轴旋转。平衡板相互支承，如果任一个推力瓦受压，则其运动立即传输到与其邻近的平衡板上，使平衡板一边向下倾斜，另一端则向上倾斜，从而强制下一个推力瓦向上移动。该均衡效应将传输到所有的推力瓦上，迫使它们承载均匀的负载。由于有均衡部件，所有推力瓦的厚度不一定必须相同，因为少量的差异可由平衡板进行补偿。推力瓦在偏离位有枢轴点，为达到最佳承载能力，它们被偏心支承。

为了防止组装错误，发电机侧和燃气轮机侧的轴瓦和喷油嘴的尺寸均不同。

3.轴承的润滑

润滑油系统向燃气轮机支承轴承和推力轴承提供干净、经冷却、流量恒定的润滑油。

润滑油通过轴瓦体下半部的孔为支承轴承供油。通过水平中分面连接处的供油连接管送到轴承的上半部分，当油经过轴承时同时冷却轴瓦，然后油通过壳体下半部的回油孔排出。该孔起到流量孔板的作用，可计量通过轴承的油流量。轴承两端的浮动密封保持轴承中的油压。

油从两端进入推力轴承，然后流经瓦块和转子推力盘之间的间隙。当到达推力盘时，离心力驱使油向外进入轴承箱的排油孔，并返回到润滑油箱。

4.轴承的密封

在支承轴承内侧，油可能沿转子泄漏到轴流压气机中，因此在密封轴承箱内安装了迷宫式密封环以保护进气缸，如图3-39所示。压缩空气被引入到密封系统，空气回流到具有微小负压的轴承箱内，从而阻止油沿转子轴向流动，沿转子轴向泄漏的油会脱离转子进入密封腔室。然后通过回油孔返回到轴承箱，最终回到润滑油箱，这样可防止压气机受到油污染。应保持适当的密封空气压力：密封空气压力低将会造成油泄漏到进气导叶的高真空区并使压气机结垢；较高的密封空气压力将导致轴承箱内压力过高使油向外泄漏。

油密封位于推力轴承密封箱内，轴承两端各一个，它们由一系列的整体加工的环绕转子布置的直径相等的迷宫密封组成。密封和转子之间的微小间隙降低了沿轴向油流泄漏。沿轴泄漏的油在微小的负压作用下收集到轴承回油管路中，然后返回润滑油箱内。

图3-39 轴承密封