燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及内燃机技术领域，公开了一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机，用以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性。燃气轮机轴向力调节系统包括：转轴，压气机和透平，固设于转轴、且位于压气机背离透平一侧的推力盘，推力盘的两侧均设有推力瓦，还包括：设置于透平和压气机之间的平衡腔，平衡腔通过导气管与压气机的出气口连通，且导气管上设有第一电动调节阀；第一检测装置，用于检测推力盘距离其背离压气机一侧的推力瓦的实际距离值；与第一电动调节阀和第一检测装置信号连接的控制器，控制器用于根据第一检测装置检测到的实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节第一电动调节阀的开度直至差值位于预设阈内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机
，特别涉及一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机。
技术介绍
燃气轮机工作时，气流对压气机转子和透平转子会产生轴向作用力，它们的合力会使转子产生轴向运动，导致燃气机内部转动部分和静止部分相碰擦，从而引发故障，因此必须设法平衡和抵消转子所受的轴向力。不论压气机还是透平，轴向力的方向总是从气流的高压端指向低压端，压气机和透平所受的轴向力方向正好相反，两个力可部分地平衡抵消。对于某一确定构型的燃气轮机，当其在额定工况工作时，轴向合力方向是固定的，即顺气流流动方向或逆气流流动方向；而在启停和变负荷工作时，轴向合力的方向可能反向。现在燃气轮机上普遍采用推力轴承来约束转子的轴向运动，通过推力盘两侧的推力瓦来平衡气流的轴向力。但当燃气轮机在高负荷工况运行或其他情况时，所需要平衡的轴向力超过了推力瓦的设计载荷，则需通过增加平衡腔来平衡轴向力。但是，现有技术中的平衡腔无法实现自动调节，且调节性较差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机，用以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性，延长燃气轮机的使用寿命。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种燃气轮机轴向力调节系统，包括：转轴，安装于所述转轴上的压气机和透平，固设于所述转轴、且位于所述压气机背离所述透平一侧的推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，还包括：设置于所述透平和所述压气机之间的平衡腔，所述平衡腔通过导气管与所述压气机的出气口连通，且所述导气管上设有第一电动调节阀；第一检测装置，用于检测所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；与所述第一电动调节阀和所述第一检测装置信号连接的控制器，所述控制器用于根据所述第一检测装置检测到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度直至所述差值位于预设阈内；其中：当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第一方向的作用力；当所述差值大于所述预设阈中的最大值时，减小所述第一电动调节阀的开度、以减小所述转轴受到沿第一方向的作用力，所述第一方向为由所述压气机指向所述透平的方向。本专利技术提供的燃气轮机轴向力调节系统，通过设置的第一检测装置和控制器可以实时检测转子轴向受力是否平衡，当不平衡时，可以及时调整平衡腔内的压力，使得转子受力保持动态平衡，无论转轴受到使转轴靠近透平的一端向推力盘方向移动的力还是向远离推力盘方向移动的力，该力均可以通过平衡腔提供的压力进行平衡，使得推力盘距离其背离压气机一侧的推力瓦的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内。故，本专利技术提供的燃气轮机轴向力调节系统，可以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性，延长燃气轮机的使用寿命。在一些可选的实施方式中，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括设置于所述导气管上、且位于所述透平和所述第一电动调节阀之间的两位两通电磁阀，其中，所述两位两通电磁阀的第一工作口与所述压气机的出气口连通，第二工作口与所述平衡腔的开口连通，当所述两位两通电磁阀的阀芯位于第一工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口连通；当所述两位两通电磁阀的阀芯位于第二工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口断开；所述控制器与所述两位两通电磁阀信号连接，所述控制器还用于：当增大所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位两通电磁阀处于第一工作位；当减小所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位两通电磁阀处于第一工作位或第二工作位。在一些可选的实施方式中，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括设置于所述导气管上、且位于所述透平和所述第一电动调节阀之间的两位四通电磁阀，其中，所述两位四通电磁阀的第一工作口与所述压气机的出气口连通，第二工作口与所述平衡腔的进气口连通，所述第三工作口与所述外界大气连通，所述第四工作口与所述平衡腔的出气口连通，当所述两位四通电磁阀的阀芯位于第一工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口连通，所述第三工作口和所述第四工作口断开或连通；当所述两位四通电磁阀的阀芯位于第二工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口断开，所述第三工作口和所述第四工作口连通；所述控制器与所述两位四通电磁阀信号连接，所述控制器还用于：当增大所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位四通电磁阀处于第一工作位；当减小所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位四通电磁阀处于第一工位或第二工作位。在一些可选的实施方式中，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括：一端与所述平衡腔连通、另一端与外界大气连通的泄压管路，所述泄压管路上设有第二电动调节阀；所述控制器与所述第二电动调节阀信号连接，所述控制器还用于在调节所述第一电动调节阀的开度的同时，调节所述第二电动调节阀的开度。在一些可选的实施方式中，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括：第二检测装置，所述第二检测装置用于在所述燃气轮机在额定工况下工作、且所述转轴所受轴向力平衡时，检测控制所述第一电动调节阀的开度的实际电流；所述控制器与所述第二检测装置信号连接，所述控制器还用于当所述实际电流与预先存储的理论电流值的差值的绝对值大于预设值时，产生报警信号；与所述控制器信号连接的报警装置，所述报警装置根据接收到的所述报警信号报警。在一些可选的实施方式中，所述转轴位于所述透平和所述压气机之间的部分上设有机匣和平衡盘，其中所述机匣相对所述燃气轮机的壳体固定，所述平衡盘相对所述转轴固定，所述机匣和所述平衡盘围成所述平衡腔，且所述机匣和所述平衡盘之间通过转静密封结构密封。在一些可选的实施方式中，所述转静密封结构包括：蓖齿结构、蜂窝结构、刷式结构和石墨结构中的至少一种结构。在一些可选的实施方式中，所述平衡腔由所述透平的轮盘以及与该轮盘相邻的所述燃气轮机内的一喷嘴围成。本专利技术还提供了一种燃气轮机，包括上述任一项所述的燃气轮机轴向力调节系统。本专利技术还提供了一种应用于上述燃气轮机轴向力调节系统的调节方法，包括：接收所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；根据接收到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度、以平衡所述转轴所受的轴向力；其中：当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第一方向的作用力；当所述差值大于所述预设阈中的最大值时，减小所述第一电动调节阀的开度、以减小所述转轴受到沿第一方向的作用力，所述第一方向为由所述压气机指向所述透平的方向。在一些可选的实施方式中，上述调节方法，还包括：当所述燃气轮机在额定工况下工作、且所述转轴所受轴向力平衡时，接收控制所述第一电动调节阀的开度的实际电流；根据所述实际电流与预先存储的理论电流值的差值的绝对值大于预设值时，产生报警信号。本专利技术还提供了一种应用于上述燃气轮机轴向力调节系统的调节装置，包括：第一接收模块，用于接收所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；第一处理模块，用于根据接收到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度、以平衡所述转轴所受的轴向力；其中：当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机轴向力调节系统，包括：转轴，安装于所述转轴上的压气机和透平，固设于所述转轴、且位于所述压气机背离所述透平一侧的推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，其特征在于，还包括：设置于所述透平和所述压气机之间的平衡腔，所述平衡腔通过导气管与所述压气机的出气口连通，且所述导气管上设有第一电动调节阀；第一检测装置，用于检测所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；与所述第一电动调节阀和所述第一检测装置信号连接的控制器，所述控制器用于根据所述第一检测装置检测到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度直至所述差值位于预设阈内；其中：当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第一方向的作用力；当所述差值大于所述预设阈中的最大值时，减小所述第一电动调节阀的开度、以减小所述转轴受到沿第一方向的作用力，所述第一方向为由所述压气机指向所述透平的方向。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机轴向力调节系统，包括：转轴，安装于所述转轴上的压气机和透平，固设于所述转轴、且位于所述压气机背离所述透平一侧的推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，其特征在于，还包括：设置于所述透平和所述压气机之间的平衡腔，所述平衡腔通过导气管与所述压气机的出气口连通，且所述导气管上设有第一电动调节阀；第一检测装置，用于检测所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；与所述第一电动调节阀和所述第一检测装置信号连接的控制器，所述控制器用于根据所述第一检测装置检测到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度直至所述差值位于预设阈内；其中：当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第一方向的作用力；当所述差值大于所述预设阈中的最大值时，减小所述第一电动调节阀的开度、以减小所述转轴受到沿第一方向的作用力，所述第一方向为由所述压气机指向所述透平的方向。2.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节系统，其特征在于，还包括设置于所述导气管上、且位于所述透平和所述第一电动调节阀之间的两位两通电磁阀，其中，所述两位两通电磁阀的第一工作口与所述压气机的出气口连通，第二工作口与所述平衡腔的开口连通，当所述两位两通电磁阀的阀芯位于第一工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口连通；当所述两位两通电磁阀的阀芯位于第二工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口断开；所述控制器与所述两位两通电磁阀信号连接，所述控制器还用于：当增大所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位两通电磁阀处于第一工作位；当减小所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位两通电磁阀处于第一工作位或第二工作位。3.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节系统，其特征在于，还包括设置于所述导气管上、且位于所述透平和所述第一电动调节阀之间的两位四通电磁阀，其中，所述两位四通电磁阀的第一工作口与所述压气机的出气口连通，第二工作口与所述平衡腔的进气口连通，所述第三工作口与所述外界大气连通，所述第四工作口与所述平衡腔的出气口连通，当所述两位四通电磁阀的阀芯位于第一工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口连通，所述第三工作口和所述第四工作口断开或连通；当所述两位四通电磁阀的阀芯位于第二工作位时，所述第一工作口与所述第二工作口断开，所述第三工作口和所述第四工作口连通；所述控制器与所述两位四通电磁阀信号连接，所述控制器还用于：当增大所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位四通电磁阀处于第一工作位；当减小所述第一电动调节阀的开度的同时，控制所述两位四通电磁阀处于第一工位或第二工作位。4.根据权利要求1所述的燃气轮机轴向力调节系统，其特征在于，还包括：一端与所述平衡腔连通、另一端与外界大气连通的泄压管路，所述泄压管路上设有第二电动调节阀；所述控制器与所述第二电动调节阀信号连接，所述控制器还用于在调节所述第一电动调节阀的开度的同时，调节所述第二电动调节阀的开度。5.根据权利要求1～4任一项所述的燃气轮机轴向力调节系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成勤，李乃宇，姬天德，宋俊波，王利民，杨凯，
申请(专利权)人：上海泛智能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31