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间隙太小转子叶片同涡轮机匣摩擦引起涡轮材料磨损或涡轮损坏

发布时间:2023/6/25 8:59:45 访问次数:243

发动机工作期间间隙大减少涡轮效率,因为大量燃气通过涡轮叶片和机匣间隙流走没有作功。如果间隙太小,转子叶片同涡轮机匣摩擦,引起涡轮材料的磨损或涡轮损坏。

例如CFM56-5发动机试验说明,如果间隙大于0.25cm或0.01in,那么燃油消耗增加1%。这将导致每台发动机一年多用约30000kg燃油。

材料受热会膨胀,材料伸长量主要取决于受热的温度差和材料的尺寸。材料膨胀需要的时间取决于材料的厚度。

薄的材料比厚的材料膨胀的较快。发动机启动时高温燃气作用在涡轮材料上,涡轮机匣膨胀的比涡轮转子快,这是因为机匣比转子薄,接触较高的温度和它的直径比转子大。然而,当转子转速加快时,在转子上的离心力增加,离心力减少间隙,转子盘和叶片伸长。

注意到曲离心力引起的材料膨胀大于由热引起的膨胀,这意味着发动机在低转速比高转速叶尖间隙大。

如果发动机减速或停车,涡轮间隙的变化是开始时由于离心力减小转子比机匣收缩快,后来是涡轮机匣收缩快,因为机匣材料薄。

为了减少燃气漏过叶片顶部时的效率损失,有的工作叶片带有叶冠。叶冠增加了重量,但可将叶型做的更薄而抵消,带冠叶片可以减少亟动。冠叶片主要地用在有低转速的低压涡轮。

工作叶片不带冠的,主要用在高转速的涡轮,可通过涡轮间隙主动控制系统保持间隙最佳,这是现代燃气涡轮发动机通常采用的。一些发动机用风扇后空气冷却涡轮机匣,一些发动机使用压气机不同级的引气通到涡轮机匣,见空气系统部分。

高压涡轮喷嘴导向叶片和转子叶片用来自发动机高压压气机的空气冷却。



发动机工作期间间隙大减少涡轮效率,因为大量燃气通过涡轮叶片和机匣间隙流走没有作功。如果间隙太小,转子叶片同涡轮机匣摩擦,引起涡轮材料的磨损或涡轮损坏。

例如CFM56-5发动机试验说明,如果间隙大于0.25cm或0.01in,那么燃油消耗增加1%。这将导致每台发动机一年多用约30000kg燃油。

材料受热会膨胀,材料伸长量主要取决于受热的温度差和材料的尺寸。材料膨胀需要的时间取决于材料的厚度。

薄的材料比厚的材料膨胀的较快。发动机启动时高温燃气作用在涡轮材料上,涡轮机匣膨胀的比涡轮转子快,这是因为机匣比转子薄,接触较高的温度和它的直径比转子大。然而,当转子转速加快时,在转子上的离心力增加,离心力减少间隙,转子盘和叶片伸长。

注意到曲离心力引起的材料膨胀大于由热引起的膨胀,这意味着发动机在低转速比高转速叶尖间隙大。

如果发动机减速或停车,涡轮间隙的变化是开始时由于离心力减小转子比机匣收缩快,后来是涡轮机匣收缩快,因为机匣材料薄。

为了减少燃气漏过叶片顶部时的效率损失,有的工作叶片带有叶冠。叶冠增加了重量,但可将叶型做的更薄而抵消,带冠叶片可以减少亟动。冠叶片主要地用在有低转速的低压涡轮。

工作叶片不带冠的,主要用在高转速的涡轮,可通过涡轮间隙主动控制系统保持间隙最佳,这是现代燃气涡轮发动机通常采用的。一些发动机用风扇后空气冷却涡轮机匣,一些发动机使用压气机不同级的引气通到涡轮机匣,见空气系统部分。

高压涡轮喷嘴导向叶片和转子叶片用来自发动机高压压气机的空气冷却。



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