压气机转子的设计与构造

（一）概述

燃气轮机转子采用单轴结构（见图3-66），包括装有叶片的压气机轴和透平轴，总长为11631.16mm，总重为89t，轴承跨矩8914为mm，最大回转直径为3235.66 mm，位于透平第4级。压气机轴最大直径为2507.36 mm。该转子支承在两个有压力油润滑的2瓦块可倾瓦轴承上。

图3-66 燃气轮机转子构造示意图

（二）压气机主轴

未装叶片的压气机转子组件包括压气机主轴和14个压气机轮盘，如图3-67所示。轮盘进行了精加工和钻孔，然后用12根拉杆螺栓将轮盘与压气机轴固定在一起。各轮盘之间通过小圆柱传递转矩，如图3-68所示。压气机主轴前端的联轴器靠背轮与蒸汽轮机高中压转子上的联轴器靠背轮相匹配。靠近主轴前端的推力盘两面均与推力轴承配合集成，以限制转子的前后轴向位移。在压气机第1级动叶根部的轮盘上设有进气侧平衡面，可通过加装平衡块来进行动、静平衡的调整。

图3-67 压气机转子组件

（三）压气机动叶

压气机转子组件有17级动叶片，它们将入口空气加压，以给燃烧室提供设定流量和压力的压缩空气。压气机叶片由不锈钢制成，可抑制所有振动模式。“燕尾”式叶根设计为抑制切向振型。关于燕尾形的布置，如图3-69所示。压气机动叶均采用了易换装叶根结构，叶片用键固定在主轴上，使得在不影响其他级的情况下能拆卸任一级。

图3-68 压气机轮盘间转矩的传递

（四）透平主轴

透平主轴包括4个轮盘和一根转矩管，用专用的12根拉杆螺栓固定在一起，如图3-70所示。轮盘之间的接合采用曲齿联接——通过接合面周围的径向间隔齿连接传递转矩（见图3-71）。轮盘的一侧为沙漏形齿，而与其啮合面的齿为桶形。当部件用螺栓固定在一起时，曲齿联接器啮合。齿的形式很简单，但精度高，轮盘-轮盘的连接有足够的弹性以适应级-级间的温差。在转矩管和透平第4级动叶根部的轮盘上分别设有中间平衡面和排气侧平衡面，可通过加装平衡块来进行动、静平衡的调整。

图3-69 压气机叶片安装图

图3-70 透平转子组件

转矩管是空心的圆筒，它有下列功能：①作为压气机轴和透平轴之间的转矩传递；②引导冷却空气送至透平轮盘。

（五）透平动叶

透平动叶由耐高温合金材料浇铸而成。其中，第1、2级透平动叶还采用热障涂层。透平动叶均采用枞树形叶根，轴向插入轮盘，由轮盘中的相对应的叶根齿支承。叶片可以单个分别拆卸，可在不吊出转子的情况下检查所有动叶片。(www.xing528.com)

叶片从第1级到第4级尺寸逐渐增大，当气体流过每一级时，压力和温度都降低。由于压力降低，需要增大环形面积容纳气体流量，因此，叶片尺寸需逐渐增大。

图3-71 透平轮盘间转矩的传递

叶片根部和轮盘边缘通过进气和排气侧板将热烟气隔离，进气侧板形成一个环形的空气增压室，该系统接收来自转子内部的经过过滤的冷却空气，并将该空气轴向导入动叶片根部从而进入动叶片（见图3-75），来实现对前三级透平动叶的冷却，其余的冷却空气通过第4级叶片的排气侧板中的孔排出。

第1、2、3级动叶片有一系列的冷却孔（见图3-72～图3-74），冷却空气通过这些孔实现对叶片的冷却，最后将冷却空气排放到气流中。

图3-72 透平第1级动叶冷却结构

图3-73 透平第2级动叶冷却结构

图3-74 透平第3级动叶冷却结构

图3-75 叶片根部冷却空气通道

（六）转子的冷却

透平转子必须冷却，以保持适当的金属工作温度，提高透平的使用寿命。冷却方式是使用一定压力的冷却空气来冷却。压气机出口的部分空气先经过冷却和过滤，然后返回到转子心部。冷却空气通过透平转子轮盘中轴向的孔冷却各级轮盘，并将该空气导入叶片根部和轮槽，所有的透平转子轮盘齿和透平动叶根部能被直接冷却。冷却空气最后通过第4级叶片的排气侧板的孔排出，同时部分冷却空气从第1、2、3级齿面处分流至冷却叶片的冷却孔，空气通过叶片孔，排放到排气流通道。

（七）转子的平衡

在主轴装叶片之前，透平主轴和压气机主轴应分别进行静态和动态平衡。在压气机和透平主轴组装成整个转子后，再次进行静态和动态平衡。每个叶片均进行力矩称量和合理配置，以保持主轴适当的平衡。共有三个平衡面可以加平衡块，这些面可在现场进行平衡。

（八）叶片的重装

所有的叶片均进行称量或力矩称量，并做好记录。叶片的配置和安装要使它们在主轴中的残余不平衡量降到最低限度。因此，所有的叶片必须以初始的顺序重新安装，必须保持相同的残余不平衡量。当更换或安装一套新叶片时，需要进行叶片排序布置，需要事先确定新叶片的安装顺序，以维持其残余不平衡量。