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大型燃气轮机叶片冷却技术探讨
作者：聂彦祯来源：《中国科技博览》2015年第11期
摘要燃气轮机作为一种重要的动力设备，提高燃机进气温度对于提升燃气的功率和效率有着非常重要的现实意义。但是提高燃机进气温度往往受到透平叶片材料耐热性的限制，因此必须采取有效的冷却技术，降低燃气轮机透平叶片温度。本文简要介绍了大型燃气轮机叶片冷却技术的工作原理，分析了大型燃气轮机叶片冷却介质，阐述了大型燃气轮机叶片冷却技术。
关键词大型燃气轮机叶片；冷却技术
中图分类号：U664131文献标识码：A文章编号：1009914X（2015）11038701
空气冷却技术被广泛的应用在各个领域，为了减少透平对有效气体的消耗量，大型燃气轮机透平叶片冷却技术由传统的空气冷却发展为蒸汽和空气双工质冷却，通过采用先进的冷却技术，可使大型燃气轮机透平叶片承受更高的温度，延长燃气轮机的使用寿命，提高循环热效率，提高大型燃气轮机系统运行的安全性和可靠性。
一、大型燃气轮机叶片冷却技术的工作原理
在高压、高速、高温环境中安全、稳定的运行是大型燃气轮机对于透平叶片的基本要求。对于空气气流，压力、速度和温度这三个参量之间存在密切的关系，确保燃气机轮机性能最重要的参数就是透平进口的燃气温度，而透平进口燃气温度的高低对于燃气轮机性能有着决定性的影响。根据实验验证，在燃气轮机运行条件和尺寸、型号不变的前提下，透平进口燃气温度在1073～1273K范围内每提高50摄氏度，可提高燃机的输出功率101，可见增加透平进口温度对燃机功率增加效果是比较明显的，因此通过采取冷却技术，尽量提高透平进口燃气温度，具有重要的意义。
大型燃气轮机运行原理很复杂，不同制造厂对燃气轮机透平叶片采用的冷却技术不同，很多制造厂为不同尺寸和型号的燃气轮机配置了不同的冷却系统。透平叶片冷却技术应在保障燃气轮机正常运行基础上，设计的透平叶片最大热应力应和叶片表面的温度梯度或最高温度相适应。例如，如果透平叶片冷却工质较少，会影响冷却效果，透平叶片温度较高，会缩短透平热部件的使用寿命，降低热部件的安全性和可靠性；如果冷却工质过多，会影响燃气轮机的启动性能。因此应以冷却过程中使用的最小压气机抽气量，合理设计透平叶片冷却系统。大型燃气轮机叶片冷却系统的工作原理主要是从叶片下部引入冷气，通过冷却通道进入叶片内部，对透平叶片进行冷却，由叶片表面的孔隙排出冷气，实现对透平叶片的冷却保护和r