燃气轮机气缸的密封法兰及其设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110593969A(43)申请公布日2019.12.20(21)申请号201910980483.9(22)申请日2019.10.15(71)申请人上海电气集团股份有限公司地址200336上海市长宁区兴义路8号30层(72)发明人王杰谈芦益普艳祥(74)专利代理机构上海光华专利事务所(普通合伙)31219代理人吴海燕(51)Int.Cl.F01D25/24(2006.01)F01D11/00(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称燃气轮机气缸的密封法兰及其设计方法(57)摘要本发明提供一种燃气轮机气缸的密封法兰及其设计方法，包括与气缸的上半缸相连的上法兰、以及与气缸的下半缸相连的下法兰，所述上法兰和下法兰均沿着气缸的径向分为内外两部分，处于内部的内法兰和处于外部的外法兰采用不同的材料，且内法兰所用材料的热膨胀系数大于外法兰所用材料的热膨胀系数；所述外法兰上具有装配螺栓用的螺栓孔。本发明采用不同材料制作内法兰和外法兰，通过内法兰膨胀量大于外法兰膨胀量来减小燃气轮机中分面法兰内侧张口间隙，从而提高燃气轮机中分面法兰密封性能。CN110593969ACN110593969A权利要求书1/1页1.一种燃气轮机气缸的密封法兰，包括与气缸的上半缸相连的上法兰、以及与气缸的下半缸相连的下法兰，其特征在于，所述上法兰和下法兰均沿着气缸的径向分为内外两部分，处于内部的内法兰和处于外部的外法兰采用不同的材料，且内法兰所用材料的热膨胀系数大于外法兰所用材料的热膨胀系数；所述外法兰上具有装配螺栓用的螺栓孔。2.根据权利要求1所述的燃气轮机气缸的密封法兰，其特征在于：所述内法兰所用材料的热膨胀系数比外法兰所用材料的热膨胀系数大5％—10％。3.根据权利要求1所述的燃气轮机气缸的密封法兰，其特征在于：所述内法兰与所述外法兰焊接固定。4.根据权利要求1所述的燃气轮机气缸的密封法兰，其特征在于：所述气缸的上半缸与所述上法兰的内法兰焊接相连，所述气缸的下半缸与所述下法兰的内法兰焊接相连。5.根据权利要求1所述的燃气轮机气缸的密封法兰，其特征在于：所述内法兰与所述外法兰为加工成型的整体件。6.一种燃气轮机气缸的密封法兰的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：1)准备燃气轮机气缸法兰几何模型，以及获取材料参数、计算所需的温度载荷与压强载荷及螺栓预紧载荷参数；2)通过有限元软件建模及法兰的密封分析，从计算仿真角度确定法兰的密封薄弱区域、间隙数值，以及对应处的温度与压强数据；3)结合现场燃气轮机运行数据及开缸检修结果反馈，修正所述步骤2)中的计算分析方法及数据；4)进行密封法兰结构设计，沿着气缸的径向将法兰分为内外两部分，处于内部的内法兰和处于外部的外法兰；并增强作为内法兰所用材料的热膨胀系数，使内法兰所用材料的热膨胀系数大于外法兰所用材料的热膨胀系数；5)开展所述密封法兰的结构完整性计算校核工作，开展应力分析、疲劳寿命分析、密封分析，确保所述密封法兰在燃气轮机运行期限内不会发生强度问题和密封问题：如果发生，则至步骤4)重新选择内法兰所用材料，如果不发生，则进入步骤6)；6)开展所述密封法兰的工程制图及制造装配工作；7)完成所述密封法兰的设计。7.根据权利要求6所述的燃气轮机气缸的密封法兰的设计方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述内法兰所用材料的热膨胀系数增强时，从比所述外法兰所用材料的热膨胀系数高5.0％，逐步增强至比所述外法兰所用材料的热膨胀系数高10.0％；在逐步增强的过程中同时进行步骤5)。2CN110593969A说明书1/4页燃气轮机气缸的密封法兰及其设计方法技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机，特别是涉及一种燃气轮机气缸的密封法兰及其设计方法。背景技术[0002]燃气轮机气缸作为燃气轮机气体压力保持部件，在工作状态下承受温度载荷以及气体压强载荷。目前燃气轮机气缸一般分为上下半缸，采用中分面法兰加螺栓连接，利用螺栓预紧力产生的法兰接触压力来进行法兰密封，防止气体泄漏造成燃气轮机运行效率下降与运行成本上升以及可能的电厂事故。[0003]随着冷却技术、材料性能、制造工艺的进步，燃气轮机朝着高压比、高运行温度方向设计，这导致气缸中分面法兰更容易发生泄漏，因此对气缸中分面法兰的密封性能提出更苛刻的要求。[0004]通过增加螺栓预紧力、增加螺栓直径、增加螺栓数量的方式可以提高气缸中分面法兰密封性能，但是，考虑到材料性能、部件结构空间以及部件成本，以上方式的密封效果受到限制。[0005]中国发明专利CN102322299B公开阐述一种汽缸中分面密封结构及密封方法，其在汽轮机汽缸中分面上开设凹槽，然后加密封条，利用密封条阻断蒸汽泄