专利名称：一种燃气轮机转子轴向力调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气轮机的结构设计，尤其涉及一种燃气轮机转子轴向力调节装置，属于燃气轮机设备技术领域。
背景技术：
我国煤储量巨大，对煤燃料的依赖性很大，但是对于传统的火电发电，直接燃用煤燃料会带来各种环境污染问题。因此我国现代燃气轮机电站的主要发展方向是用煤制成合成气，使煤转化为清洁的能源，再以合成气为燃料采用燃气轮机发电，减少对环境的污染。因此现代燃气轮机要求不仅可以燃用传统的轻油、天然气等，更要求可以使用煤制合成气、和氢气等清洁燃料。为节约成本和简化开发流程，一般要求燃气轮机可以在尽量少的改动条件下，实现燃用不同热值燃料的机组设计，而换用不同热值燃料，特别是换用合成气燃料时，由于合成气燃料的热值很低，达到同样的燃烧室出口温度时消耗的燃料量增加，导致燃烧室出口流量增大。因此将以天然气等高热值燃料为基础设计的燃气轮机，更改为合成气等低热值燃料的燃气轮机时，燃烧室出口和透平进口的燃气流量将增大，为此较为通用的改动方法为更换燃烧室和透平一级导叶。这种改动方法可以使燃烧室适应燃料的变化，同时增大透平一级导叶的喉道面积。但是更换透平一级导叶带来的主要问题是，由于透平一级导叶的喉道面积改变，燃气流量也发生变化，燃用高低热值燃料的燃气轮机透平一级导叶的出口压力将会有很大的差异。这种压力的改变将导致燃气轮机转子轴向力在不同热值燃料条件下有很大的变化，从而影响燃气轮机转子的运行可靠性。为了避免转子轴向力发生大的变化，传统的解决方案是，燃用不同热值燃料时，根据燃气轮机最大转子轴向力来选择和设计止推轴承。燃用低热值燃料的燃气轮机比燃用高热值的燃气轮机选用的止推轴承要大，因此这种方案将增大止推轴承的设计难度并且也会增加燃气轮机的设计成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃气轮机转子轴向力调节装置，使得燃用不同热值燃料时燃气轮机的转子轴向力变化范围不大，从而有效提高燃气轮机转子的运行可靠性，降低燃气轮机的设计成本。本发明所采用的技术方案如下—种燃气轮机转子轴向力调节装置，该调节装置包括压气机、透平及转轴，其特征在于在透平的末级轮盘后面安装一个密封环，末级轮盘与密封环围成一个卸荷腔，并用转静密封装置进行封严。上述技术方案中，所述的卸荷腔通过压气机引气气路与压气机连接。优选地，所述的卸荷腔与压气机引气气路之间用管路连接，并在管路上或压气机引气气路的前端位置装有节流装置。
本发明的另一技术特征在于所述的卸荷腔与外部气源通过管路连接，管路上装有节流装置。所述的节流装置为孔板结构或调节阀。所述的外部气源为外部增设的增压机或联合循环机组中的余热锅炉。本发明所述的转静密封装置采用蓖齿、蜂窝、刷式或石墨封严结构。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明的燃气轮机转子轴向力调节装置，通过控制卸荷腔内的空气压力达到调整燃气轮机转子轴向力的目的。与现有技术相比，不仅可以有效地降低由于燃烧低热值燃料所产生的燃气轮机转子轴向力的变化，提高燃气轮机转子运行的稳定性；同时也避免由于转子轴向力增大而需要采用大的止推轴承，从而降低止推轴承的设计难度并减少燃气轮机的设计成本。
图1为燃气轮机转子轴向力调节装置的整体结构示意图。图2为燃气轮机转子轴向力调节装置第一种实施例的结构原理示意图。图3为燃气轮机转子轴向力调节装置第二种实施例的结构原理示意图。图4为燃气轮机转子轴向力调节装置第三种实施例的结构原理示意图。图中符号说明如下1-压气机；2_压气机引气气路；3-管路；4_节流装置；5_卸荷腔；6-透平；7-转轴；8_末级轮盘；9_转静密封装置；10_密封环；11-增压机；12_电机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的原理、结构和具体实施方式
做进一步的说明。图1为燃气轮机转子轴向力调节装置的整体结构示意图，该调节装置包括压气机1、透平6及转轴7，在透平6的末级轮盘8后面安装一个密封环10，末级轮盘8与密封环10围成一个卸荷腔5，并用转静密封装置9进行封严。所述的转静密封装置9可采用蓖齿、蜂窝、刷式或石墨封严结构。卸荷腔5是由透平6的末级轮盘8与密封环10围成一个腔室，并用转静密封装置9对卸荷腔5内的空气进行封严，从而保证卸荷腔5内的压力。图2为燃气轮机转子轴向力调节装置第一种实施例的结构原理示意图。该燃气轮机转子轴向力调节装置可以将压气机I与卸荷腔5通过压气机引气气路2直接相接，选择从压气机I不同级引气来调节卸荷腔5内的空气压力。当燃用低热值燃料时，达到同样的燃烧室出口温度时消耗的燃料量增加，导致燃烧室出口流量增大，燃气轮机透平一级导叶的出口压力将会增大，从而导致燃气轮机转子轴向力产生向后的增量。由于压气机各级转静子对应的气体压力不同，低压级的气体压力低于高压级的气体压力，如图2中虚线所显示，压气机引气气路从压气机第几级引气可根据需要进行调整，从而使得从压气机引出的气体压力满足卸荷腔内所需的压力，以达到有效调节燃气轮机转子轴向力的目的。图3为燃气轮机转子轴向力调节装置第二种实施例的结构原理示意图。该调节装置包括压气机1、压气机引气气路2、透平6及转轴7，在透平6的末级轮盘8后面安装一个密封环10，末级轮盘8与密封环围成10 —个卸荷腔5，并用转静密封装置9进行封严；卸荷腔5与压气机引气气路2之间用管路3连接，管路上装有节流装置4。所述的节流装置可采用孔板结构或调节阀。利用管路将压气机内的空气通过压气机弓丨气气路引到卸荷腔内。节流装置采用孔板结构，通过换用不同的孔板达到调节卸荷腔内压力大小的目的。由于卸荷腔内的空气量增加从而产生一个向前的轴向力，这个轴向力可以抵消由于燃烧低热值燃料导致轴向力增大的转子轴向力部分，从而使得燃气轮机转子轴向力不会因为燃烧低热值燃料而产生很大的变化，保证燃气轮机转子运行的可靠性。图4为燃气轮机转子轴向力调节装置第三种实施例的结构原理示意图。该调节装置包括压气机1、透平6及转轴7，在透平6的末级轮盘8后面安装一个密封环10，末级轮盘8与密封环10围成一个卸荷腔5，并用转静密封装置9进行封严；卸荷腔5通过管路3与外部气源连接，管路3上装有节流装置4 ;外部气源可采用外部增设的增压机11或联合循环机组中的余热锅炉。利用管路从外部气源引气到卸荷腔内，通过调节管路上的节流装置达到调节卸荷腔内空气压力大小的目的。这种实施例也可有效地调节燃气轮机转子轴向力。
权利要求
1.一种燃气轮机转子轴向力调节装置，该调节装置包括压气机(I)、透平(6)及转轴(7),其特征在于在透平(6)的末级轮盘(8)后面安装一个密封环(10)，末级轮盘(8)与密封环(10 )围成一个卸荷腔(5 )，并用转静密封装置(9 )进行封严。
2.如权利要求1所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的卸荷腔(5)通过压气机引气气路(2)与压气机(I)连接。
3.如权利要求2所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的卸荷腔(5)与压气机引气气路(2)之间用管路(3)连接，并在管路上或压气机引气气路的前端位置装有节流装置(4)。
4.如权利要求1所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的卸荷腔(5)与外部气源通过管路连接，管路上装有节流装置。
5.如权利要求3或4所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的节流装置为孔板结构或调节阀。
6.如权利要求1所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的转静密封装置(9 )采用蓖齿、蜂窝、刷式或石墨封严结构。
7.如权利要求4所述的一种燃气轮机转子轴向力调节装置，其特征在于所述的外部气源为外部增设的增压机或联合循环机组中的余热锅炉。
全文摘要
一种燃气轮机转子轴向力调节装置，属于燃气轮机的结构设计。该调节装置包括压气机、透平及转轴，在透平的末级轮盘后面安装一个密封环，透平的末级轮盘与密封环围成一个卸荷腔，并用转静密封装置进行封严。通过调节卸荷腔内空气的压力，可有效调节燃气轮机转子轴向力。本发明可以有效地降低由于燃烧低热值燃料所产生的燃气轮机转子轴向力的变化，提高燃气轮机转子运行的稳定性，降低燃气轮机的设计成本。
文档编号F02C7/00GK103016153SQ20131000796
公开日2013年4月3日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者于宁, 黄媛君 申请人:北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司