顾明恒 邹婷婷 白生玮

摘要：本文研究对象为某型微型燃气轮机台架试验中出现故障的两级透平转子，该型机组在台架试验阶段出现过透平轮盘破碎的恶性事故。通过开展多学科的联合优化设计，以屈服储备、破裂储备等因素满足设计准则需求为目标，最终优化得满足使用需求的透平转子结构。优化设计后的透平转子也成功进行了超转破裂试验，验证了优化设计结果。目前该型燃机已在市场投入商业运行，无透平转子损坏故障。

关键词：微型燃气轮机;透平转子;结构优化设计;超转破裂试验

中图分类号：TK474.7+2                                文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）12-0015-02

0  引言

微型燃汽轮机体积小、重量轻、适用燃料范围广，可靠近用户安装，显著提高了对用户供电的可靠性。这些优点使得微型燃汽轮机在分散式供电、热电联供、车辆与小型船舶混合动力方面的应用得到了迅猛发展。

作为微型燃气轮机核心部件之一的透平盘，其工作在高温、高压、高转速状态下，工作环境十分恶劣，承受载荷复杂多变，因此其设计难度很大。微型燃气轮机透平转子设计需要气动、传热、结构强度转子通力合作不断迭代，综合考虑重量、寿命、效率与可靠性等因素，最终才能得到一个各方都能接受的最优结构方案。

1  优化设计背景

本文研究对象为某型燃气轮机透平转子。该型微型燃气轮机功率为500kW以下，属于微型燃气轮机，由离心压气机、单筒式燃烧室、两级轴流整体叶盘式透平转子组成，作为分布式能源使用时，其能源综合利用率最高可超过92%。……