燃气轮机转子位移调整系统的制作方法

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃气轮机转子位移调整系统。

背景技术：

现代燃气轮机朝着越来越大功率和更高效的方向发展，一代新燃机定型以后，依然会持续改进，不断地利用新技术和新材料等提高机组性能，增加出力和提高效率。现代燃气轮机的通流设计，应用了最先进的全三维黏性气体动力学的设计思想，效率已接近极致，再能提升的空间有限。因此不得不从其他方面寻求机组性能的提升。燃气轮机是高速运动的旋转机械，从安全性考虑，转子部件和静子部件之间会存在一定的间隙，该间隙在目前先进的加工设备和加工工艺下也接近极致。但是由于燃气轮机内部要承受极高的压力和温度，同时转子和静子之间由于自身结构的差异，受热后的膨胀量不同，造成了在运行时间隙的二次增大，最终增大了内部漏气损失。

因此，需要一种燃气轮机转子位移可调的系统和方法，来用于减少这部分漏气损失，从而达到提高机组出力和效率的目的。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种燃气轮机转子位移调整系统，用于解决现有技术中机组内部具有漏气损失的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种燃气轮机转子位移调整系统，其包括：

与供油管路相连的增压泵，与增压泵相连的蓄能器，以及与所述蓄能器相连的两路液压管路，分别为第一液压管路和第二液压管路，第一液压管路与位于燃气轮机内压气机侧且将转子正向推动的主推腔室相连通，第二液压管路与位于燃气轮机内压气机侧且将转子反向推动的副推腔室相连通，所述主推腔室与第一回油管相连，所述副推腔室与第二回油管相连；所述第一液压管路与第二液压管路上均至少设有一个关断电磁阀，第一回油管和第二回油管均设有回油电磁阀，增压泵、所有关断电磁阀和所有回油电磁阀均与控制系统相连。

优选的，所述第一液压管路上设置有三个所述关断电磁阀，其中两个关断电磁阀并联，另一个关断电磁阀设于两个关断电磁阀并联之后的管路上。

优选的，所述第一液压管路和所述第二液压管路上还设有流量调节阀。

优选的，所述第一液压管路和第二液压管路与蓄能器的连接主管上设有至少一个与所述控制系统相连的压力变送器，所述压力变送器位于所有关断电磁阀的前方。

优选的，所述第一回油管和第二回油管上均设有多个压力变送器，所有压力变送器与所述控制系统相连。

优选的，所述燃气轮机内的压气机轴承盖上设有位移变送器，位移变送器与所述控制系统相连。

优选的，所述燃气轮机转子位移调整系统具有两个并联设置的两个所述增压泵。

优选的，所述燃气轮机转子位移调整系统具有两个串联设置的所述蓄能器。

优选的，在所述增压泵与所述蓄能器之间连设有过滤器。

如上所述，本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统，具有以下有益效果：采用液压管路向位于燃机压气机侧推力轴承内的主推、副推腔室供油，系统工作时将转子向压气机侧移动一定距离，减少透平端叶顶间隙，透平端减少端部损失，同时会增加压气机端叶顶间隙，总体上，透平端收益大于压气机端损失，因此燃机输出功增加。即利用本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统通过控制燃气轮机转子的轴向位移，以优化燃机效率。

附图说明

图1显示为本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统的管路示意图。

图2显示为本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统的一轴向立体图。

图3显示为本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统的另一轴向立体图。

图4显示为本实用新型的蓄能器与增压泵间的阀组示意图。

图5显示为本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统的侧视图。

图6显示为本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统的控制阀组示意图。

图7显示为图5中控制阀组的主视图。

图8显示为本实用新型的燃气轮机转子位移图。

元件标号说明

1、2 驱动电机

3、4 增压泵

5、6 蓄能器

9、10 切换阀

11 关断阀

16、17 隔离阀

18、19 溢流阀

20、21 压力开关

22 集成框架

23、24、54 过滤器

25、26、27、28、29、30 关断电磁阀

32、33 流量控制阀

34、35 流量控制阀

7、8、31、36、37 安全阀

12、13、14、38、39、40、 压力变送器

41、42、43

45、46、47、48、49 止回阀

50、51 隔离阀

15、52、53 压力表

55 接线盒

101 第一液压管路

102 第一回油管

201 第二液压管路

202 第二回油管

300 主推腔室

400 副推腔室

500 燃气机压气机侧

600 燃气机透平侧

700 转子

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、图2及图3所示，本实用新型提供一种燃气轮机转子位移调整系统(简称RDS系统)，其包括：

与供油管路相连的增压泵3，与增压泵3相连的蓄能器5，以及与所述蓄能器5相连的两路液压管路，分别为第一液压管路101和第二液压管路201，第一液压管路101与位于燃气轮机内压气机侧且将转子正向推动的主推腔室300相连通，第二液压管路201与位于燃气轮机内压气机侧且将转子反向推动的副推腔室400相连通，所述主推腔室300与第一回油管102相连，所述副推腔室400与第二回油管202相连；所述第一液压管路101与第二液压管路201上均至少设有一个关断电磁阀，第一回油管102和第二回油管202均设有回油电磁阀，增压泵3、所有关断电磁阀和所有回油电磁阀均与控制系统相连。

本实用新型采用第一液压管路101和第二液压管路201向位于燃机压气机侧推力轴承内的主副推力腔室供油，系统工作时通过第一液压管路101供油将转子向压气机侧移动一定距离，减少透平端叶顶间隙，透平端减少端部损失，同时会增加压气机端叶顶间隙，总体上，透平端收益大于压气机端损失，因此燃机输出功增加。即利用本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统通过控制燃气轮机转子的轴向位移，以优化燃机效率。

作为第一液压管路101的一具体实施例：

为确保第一液压管路的稳定输送液压油，本实施例中第一液压管路101上设置有三个所述关断电磁阀27、25、28，见图1及图6所示，其中两个关断电磁阀27、25并联，另一个关断电磁阀28设于两个关断电磁阀27、25并联之后的管路上。其中关断电磁阀27与关断电磁阀25并联，关断电磁阀25作为主电磁阀，其处于打开状态，第一液压管才能将液压油输送至主推腔室300内，而关断电磁阀27其打开时用于排出或者冲洗第一液压管中的液压油。位于并联设置的关断电磁阀27、25之后的关断电磁阀28，该关断电磁阀28具有以上并联关断电磁阀的冗余功能，以上两个关断电磁阀中的任何一个处于错误开关状态时，它将阻止本实用新型的调整系统启动。

为实现对转子移动速度进行控制，本实施例中在第一液压管路101上设有流量控制阀32，见图1及图6所示，通过流量控制阀32来控制第一液压管内的液压油流速，以此可控制主推力腔室对转子的推动速度。为更好的控制转子推动速度，本实施例中将上述流量控制阀32与关断电磁阀25串联，而关断电磁阀27与两者并联，关断电磁阀27可以对系统进行充洗和排气过程，且相比于关断电磁阀25，其流量要大些，所以，该关断电磁阀27不能作为主推电磁阀使用，否则会导致转子轴移位速度过快，其设置的管路要细于关断电磁阀25所在管路。

作为第二液压管路201的一具体实施例：

为实现对转子移动速度进行控制，本实施例中在第二液压管路201上设有流量控制阀33，见图1及图6所示，其与关断电磁阀26串联，关断电磁阀26打开时用于冲洗第二液压管路201或者向副推腔室供油。

作为第一回油管102和第二回油管202的一具体实施例：

本实施例中第一回油管102和第二回油管202上均设有多个压力变送器，所有压力变送器与所述控制系统相连。本实施例中设置了三个压力变送器，见图1及图6所示，第一回油管102上的压力变送器38、39、40，第二回油管202上的压力变送器41、42、43，这些压力变送器用于监测本实用新型的调整系统稳定运行时主推腔室和副推腔室内的压力，测量值执行三取二逻辑，使整个液压系统更加稳定。第二回油管202上设有关断电磁阀30。

为更好地控制转子轴向位移，本实施例在燃气轮机内的压气机轴承盖上设有位移变送器，位移变送器与所述控制系统相连。可以安装两个位移变送器，其用于采集转子的轴向位移和由RDS系统产生的轴向移位量。为了保证数据的可靠性，这两个位移变送器冗余配置。

为保证各管路液压油回流，本实施例中在各支路上设置了止回阀，如止回阀45、46、47、48、49，以维持个管路内的压力。

作为液压油供油部分的具体实施例：

本实施例设置两个增压泵，见图2所示，其中一个增压泵3作为工作泵，而另一个增压泵4作为备用泵，两个增压泵3、4分别由一驱动电机1、2驱动，增压泵将润滑油加压至160～180bar的运行压力。

本实施例中采用两个蓄能器5、6作为高压油暂存处，分别为气囊式蓄能器，为防止高压油的污染，在增压泵3、4与蓄能器5、6之间连设有止回阀和过滤器23、24，见图4所示，该过滤器具有污染指示器，位于增压泵和止回阀之间，用来确保RDS系统稳定。过滤器54置于接入增压泵的供油管路上。

第一液压管路101和第二液压管路201与蓄能器5、6的连接主管上设有至少一个与控制系统相连的压力变送器12、13、14，通过三个压力变送器12、13、14来监控蓄能器5、6的填充压力；若三个压力变送器检测信号有至少两个满足p<p1，增压泵开启；若三个压力变送器检测信号有至少两个满足p>p2，增压泵关闭，其中p1、p2均为预设值，分别为蓄能器允许的最低压力值和最高压力值。

为了进行维护工作，本实施例在上述增压泵3、4的入口侧设置带有位置监控的隔离阀16、17，见图2所示。只有在相关隔离阀打开的情况下，才能启动增压泵。如果运行增压泵时隔离阀处于闭合状态，即使时间很短，也会损坏增压泵。在增压泵5、6的出口处设置隔离阀50、51，见图4所示，两隔离阀16、17联合增压泵出口的隔离阀50、51，可以实现增压泵的在线检修。

本实施例在上述第一液压管路和第二液压管路中均设有溢流阀18、19，见图1及图4所示，通过溢流阀18、19来确保压力稳定。在增压泵处设置压力开关20、21，在正常运行中，通过压力开关20、21来监控增压泵的功能。若开关点低于蓄能器的设定压力p0，确保在增压泵有效的情况下，不管蓄能器的当前填充物位如何，都能启动增压泵。

本实施例中，在增压泵3、4的出口管路中设置流量控制阀34、35，流量控制阀34、35用来对流出侧进行预载缓冲处理，以防止在行进过程中产生牵引(因为燃机轮机轴的气动反向推力)，并在充洗过程中保持第一液压管路或第二液压管路内的压力。在增压泵3、4的出口管路中还设有安全阀36、37，见图7所示，当外部力(比如地震)作用在燃机的转子轴上时，安全阀36、37限制第一液压管路或第二液压管路内的最大运行压力。

如图3-图7所示，本实施例还包括以下阀组：蓄能器5、6处设置的蓄能蓄能器安全阀7、8，切换两个增压泵运行的切换阀9、10，以及关断阀11，作为整个RDS系统安全控制的安全阀31。还设有检测增压泵出口压力的压力表52、53，以及检测第一液压管路内压力的压力表15。上述控制系统置于接线盒55内，通过接线盒55的设置使各信号线规整。在供油管路上设有止回阀49，以及关断电磁阀29，用于关闭整个RDS系统的供油。

为使整个系统易于搬运，本实施例中将上述增压泵3、4、蓄能器5、6、各关断电磁阀、各回油电磁阀以及其他阀、仪表等均集成在一起，使其组装在集成框架22上，见图2及图3所示。

本实用新型还提供一种燃气轮机转子位移调整方法，其采用如上所述的燃气轮机转子位移调整系统，控制系统可启动上述增压泵，即启动增压泵3或增压泵4，将低压油增压送入所述蓄能器5、6，当燃气轮机工作时，第一液压管路101上的关断电磁阀开启，第一回油管102上的回油电磁阀关闭，且第二液压管路201上的关断电磁阀关闭，蓄能器5、6输出的油经第一液压管101进入主推腔室300，将转子700正向推动，即向燃气机压气机侧500推动，即图8所示；当燃气轮机停止时，第一液压管路101上的关断电磁阀关闭，第一回油管102上的回油电磁阀开启，卸掉第一液压管路101中的液压油，且第二液压管路201上的关断电磁阀开启，第二回油管202上的回油电磁阀关闭，蓄能器5、6输出的油经第二液压管路201进入副推腔室400，将转子700反向推动，推回至原位，即向燃气机透平侧600推动。本实用新型通过逆气流方向推动转子700可以提高燃机的出力和效率，这样透平叶片与缸体的间隙就减小同时压气机与缸体的间隙增大。由于燃气轮机设计的特点，透平端的锥度大于压气机端的锥度，因此最终的结果是可以提高出力和效率。

在所述转子正向推动过程中，通过压力变送器监测第一液压管路101内的压力，当压力值大于180bar时，控制系统关闭所述增压泵，且第一液压管路101上的所有关断电磁阀关闭；从而液压油被封闭在第一液压管路以及主推腔室内，主推腔室内形成一定压力，维持转子的位移状态。

在燃气轮机盘车时，所述第一液压管路101上的所有关断电磁阀关闭，所述第一回油管102上的所述回油电磁阀开启，且所述第二液压管路201上的所述关断电磁阀开启，所述第二回油管202上的所述回油电磁阀关闭，所述蓄能器输出的油经所述第二液压管202进入所述副推腔室400，使转子维持在原位不动，防止磨损。

综上所述，本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统及调整方法，采用液压管路向位于燃机压气机侧推力轴承内的主推、副推腔室供油，系统工作时将转子向压气机侧移动一定距离，减少透平端叶顶间隙，透平端减少端部损失，同时会增加压气机端叶顶间隙，总体上，透平端收益大于压气机端损失，因此燃机输出功增加。即利用本实用新型的燃气轮机转子位移调整系统通过控制燃气轮机转子的轴向位移，以优化燃机效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。