本发明涉及内燃机技术领域，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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
本发明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，本发明提供以下技术方案：
本发明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。
本发明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，本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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，调节装置，还包括：
第二接收模块，用于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；
第二处理模块，用于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。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节系统的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节系统的第二种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节系统的第三种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节系统的第四种结构示意图；
图5为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的燃气轮机轴向力调节方法流程图。
图中：
1-转轴 2-压气机
3-透平 4-推力盘
5-推力瓦 6-平衡腔
61-平衡盘 62-机匣
7-第一电动调节阀 8-导气管
9-第一检测装置 10-控制器
11-两位两通电磁阀 12-两位四通电磁阀
13-第二电动调节阀 14-泄压管路
15-第一接收模块 16-第二处理模块
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
如图1、图2、图3以及图4所示，本发明提供了一种燃气轮机轴向力调节系统，包括：转轴1，安装于转轴1上的压气机2和透平3，固设于转轴1、且位于压气机2背离透平3一侧的推力盘4，推力盘4的两侧均设有推力瓦5，还包括：
设置于透平3和压气机2之间的平衡腔6，平衡腔6通过导气管8与压气机2的出气口连通，且导气管8上设有第一电动调节阀7；
第一检测装置9，用于检测推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值；
与第一电动调节阀7和第一检测装置9信号连接的控制器10，控制器10用于根据第一检测装置9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7的开度直至差值位于预设阈内；其中：
当差值小于预设阈中的最小值时，增大第一电动调节阀7的开度、以增大转轴1受到的沿第一方向的作用力；
当差值大于预设阈中的最大值时，减小第一电动调节阀7的开度、以减小转轴1受到的沿第一方向的作用力，第一方向为由压气机2指向透平3的方向。
本发明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9和控制器10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6内的压力，使得转子受力保持动态平衡，无论转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力还是向远离推力盘4方向移动的力，该力均可以通过平衡腔6提供的压力进行平衡，使得推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5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，本发明提供的燃气轮机轴向力调节系统，可以实现自动调节转轴1轴向力，提高调节方便性，延长燃气轮机的使用寿命。
需要说明的是上述，平衡腔6由于不可能完全密封，故会有些许允许量内的泄气。
上述设定阈、预设的标准距离值本领域技术人员可以根据实际需要设定。
一种可选的实施方式中，如图1所示，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括设置于导气管8上、且位于透平3和第一电动调节阀7之间的两位两通电磁阀11，其中，两位两通电磁阀11的第一工作口与压气机2的出气口连通，第二工作口与平衡腔6的开口连通，当两位两通电磁阀11的阀芯位于第一工作位时，第一工作口与第二工作口连通；当两位两通电磁阀11的阀芯位于第二工作位时，第一工作口与第二工作口断开；
控制器10与两位两通电磁阀11信号连接，控制器10还用于：
当增大第一电动调节阀7的开度的同时，控制两位两通电磁阀11处于第一工作位；
当减小第一电动调节阀7的开度的同时，控制两位两通电磁阀11处于第一工作位或第二工作位。
上述调节系统，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，增大第一电动调节阀7的开度，使得两位两通电磁阀11处于第一工作位，这样平衡腔6内将冲入高压气体，平衡盘61受到的压力将变大，进而将推动转轴1靠近透平3的一端向远离推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，减小第一电动调节阀7的开度使得两位两通电磁阀11处于第二工作位，这样平衡腔6内高压气体不会增加，由于平衡腔6不可能完全密封故会排出一些高压气体，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，可以保证转轴1处于动态平衡状态，减小推力瓦5以及转轴1的损害。
另一种可选的实施方式中，如图2和图3所示，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括设置于导气管8上、且位于透平3和第一电动调节阀7之间的两位四通电磁阀12，其中，两位四通电磁阀12的第一工作口与压气机2的出气口连通，第二工作口与平衡腔6的进气口连通，第三工作口与外界大气连通，第四工作口与平衡腔6的出气口连通，当两位四通电磁阀12的阀芯位于第一工作位时，第一工作口与第二工作口连通，第三工作口和第四工作口断开或连通；当两位四通电磁阀12的阀芯位于第二工作位时，第一工作口与第二工作口断开，第三工作口和第四工作口连通；
控制器10与两位两四通电磁阀11信号连接，控制器10还用于：
当增大第一电动调节阀7的开度的同时，控制两位四通电磁阀12处于第一工作位；
当减小第一电动调节阀7的开度的同时，控制两位四通电磁阀12处于第一工位或第二工作位。
如图2所示的调节系统，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，增大第一电动调节阀7的开度，使得两位四通电磁阀12处于第一工作位，这样平衡腔6内将冲入高压气体，平衡盘61受到的压力将变大，进而将推动转轴1靠近透平3的一端向远离推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，一种方法：减小第一电动调节阀7的开度使得两位四通电磁阀11处于第二工作位，平衡腔6的出气口与外界大气连通，这样平衡腔6内高压气体将排泄出去，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，可以保证转轴1处于动态平衡状态，减小推力瓦5以及转轴1的损害；另一种方法：减小第一电动调节阀7的开度使得两位四通电磁阀11处于第一工作位，由于平衡腔6自身会泄一些气，调小第一电动调节阀7开度后，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，可以保证转轴1处于动态平衡状态，减小推力瓦5以及转轴1的损害。
如图3所示的调节系统，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，增大第一电动调节阀7的开度，使得两位四通电磁阀12处于第一工作位，这样平衡腔6内将冲入高压气体，同时会通过平衡腔6上的出气口排出一些，但此时排出量远远小于进气量，平衡盘61受到的压力将变大，进而将推动转轴1靠近透平3的一端向远离推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，一种方法为：减小第一电动调节阀7的开度，两位四通电磁阀12处于第一工作位，使得平衡腔6内的进气量远远小于出气量，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内；另一种方法：在减小第一电动调节阀7的开度的同时，使得两位两通电磁阀11处于第二工作位，平衡腔6不再进入高压气体，平衡腔6的出气口与外界大气连通，这样平衡腔6内高压气体将排泄出去，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，可以保证转轴1处于动态平衡状态，减小推力瓦5以及转轴1的损害。
再一种可选的实施方式中，如图4所示，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括：
一端与平衡腔6连通、另一端与外界大气连通的泄压管路14，泄压管路14上设有第二电动调节阀13；
控制器10与第二电动调节阀13信号连接，控制器10还用于在调节第一电动调节阀7的开度的同时，调节第二电动调节阀13的开度。
上述调节系统通过控制第一电动调节阀7和第二调节阀的开度，使得当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，增大第一电动调节阀7的开度，减小第二电动调节阀13的开度，使得平衡腔6内进入高压气体的量远远大于平衡腔6的泄压管路14中泄出的量，平衡盘61受到的压力将变大，进而将推动转轴1靠近透平3的一端向远离推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，当转轴1受到使转轴1靠近透平3的一端向推力盘4方向移动的力时，减小第一电动调节阀7的开度同时增大第二调到调节阀的开度，使得平衡腔6内进入高压气体的量远远小于平衡腔6的泄压管路14中泄出的量，平衡盘61受到的压力将变小，进而将使得转轴1靠近透平3的一端向靠近推力盘4方向移动，直至推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内，可以保证转轴1处于动态平衡状态，减小推力瓦5以及转轴1的损害。
本发明提供的燃气轮机轴向力调节系统不限于上述所列举的一些结构，也可以为其它结构，只要可以辅助第一电动调节阀7对平衡腔6内的压力进行调节即可，另外较佳的实施例中，尽量减少平衡盘61内冲入的高压气体排泄过多，以减少压气机2的损耗。
本发明提供的燃气轮机轴向力调节系统为了更好的减小推力瓦5磨损现象的发生，上述燃气轮机轴向力调节系统，还包括：
第二检测装置，第二检测装置用于在燃气轮机在额定工况下工作、且转轴1所受轴向力平衡时，检测控制第一电动调节阀7的开度的实际电流；
控制器10与第二检测装置信号连接，控制器10还用于当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；
与控制器10信号连接的报警装置，报警装置根据接收到的报警信号报警。
当平衡腔6漏气太多，即平横盘的密封部件磨损较严重，无法起到平衡调节作用时，推力瓦5将会受到伤害，为此，本申请通过设置第二检测装置，第二检测装置用于在燃气轮机在额定工况下工作、且转轴1所受轴向力平衡时，检测控制第一电动调节阀7的开度的实际电流；控制器10还用于当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，以便及时提醒检修人员对燃气轮机轴向力调节系统进行检修，减少推力瓦5损伤现象的发生。
上述平衡腔6的具体结构可以有多种：
可选的，转轴1位于透平3和压气机2之间的部分上设有机匣62和平衡盘61，其中机匣62相对燃气轮机的壳体固定，平衡盘61相对转轴1固定，机匣62和平衡盘61围成平衡腔6，且机匣62和平衡盘61之间通过转静密封结构密封。这样的结构便于设计，且便于将平衡腔6的容积做的大一些，提高平衡腔6的调节能力，同时这样结构的设计便于密封。
上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。
可选的，平衡腔6由透平3的轮盘以及与该轮盘相邻的燃气轮机内的一喷嘴围成。
实施例二
本发明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。具有好的使用安全性和较长的使用寿命。
实施例三
如图5所示，本发明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：
步骤S501：接收推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值；
步骤S502：根据接收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7的开度、以平衡转轴1所受的轴向力；其中：
当差值小于预设阈中的最小值时，增大第一电动调节阀7的开度、以增大转轴1受到的沿第一方向的作用力；
当差值大于预设阈中的最大值时，减小第一电动调节阀7的开度、以减小转轴1受到的沿第一方向的作用力，第一方向为由压气机2指向透平3的方向。
进一步的，上述调节方法，还包括：
当燃气轮机在额定工况下工作、且转轴1所受轴向力平衡时，接收控制第一电动调节阀7的开度的实际电流；
根据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。
实施例四
如图6所示，本发明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15，用于接收推力盘4距离其背离压气机2一侧的推力瓦5的实际距离值；
第一处理模块16，用于根据接收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7的开度、以平衡转轴1所受的轴向力；其中：
当差值小于预设阈中的最小值时，增大第一电动调节阀7的开度、以增大转轴1受到的沿第一方向的作用力；
当差值大于预设阈中的最大值时，减小第一电动调节阀7的开度、以减小转轴1受到的沿第一方向的作用力，第一方向为由压气机2指向透平3的方向。
进一步的上述调节装置，还包括：
第二接收模块，用于当燃气轮机在额定工况下工作、且转轴1所受轴向力平衡时，接收控制第一电动调节阀7的开度的实际电流；
第二处理模块，用于根据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。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。