一种可在线调节流量的预旋器组件的制作方法

1.本发明涉及一种燃气轮机，具体而言，涉及一种可在线调节流量的预旋器组件。


背景技术：

2.燃气轮机工作时，在透平动叶前通常有预旋器，预旋器使得空气产生与转子旋转方向相同的旋流，从而降低气流与转子产生的摩擦损失。重型燃机一般通过在预旋器孔处增加螺塞来实现对通过预旋器空气流量的调整。如果需要对流量进行调整需要停机，操作者进入燃机内部进行处理。
3.专利cn110594198a公开了一种叶片角度可调的进气预旋器，提供了一种叶片角度可调的进气预旋器，能够拓宽增压器压气机流量及调节范围，进气预旋器安装于涡轮增压器的压气机进气口，进气预旋器包括从内至外同轴设置的轮毂、轮缘和拨盘组件；轮缘与压气机进气口连接。轮毂的一端设置有轮头，轮头用以导流并防止可调叶片沿轮毂轴向运动；轮毂的周向均匀设置若干个可调叶片，可调叶片的一端与轮毂连接，可调叶片的另一端与拨杆连接。专利cn110594198a公开的进气预旋器通过角度可调的叶片拓宽了压气机流量及调节范围，但调节过程涉及的零部件较多，切调节过程需停止压气机。
4.鉴于上述技术问题，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供可在线调节流量的预旋器组件，以解决现有的流量调整时需停止燃气轮机的问题。
6.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可在线调节流量的预旋器组件，预旋器组件包括：压气机排气扩压器内环、旋转环、调整及锁止组件，压气机排气扩压器内环位于旋转环内侧，压气机排气扩压器内环与旋转环配合以形成多个流道；调整及锁止组件与旋转环连接，通过调整旋转环的旋转角度来调节多个流道的通流面积，从而调节流道的空气流通量。因调整及锁止组件在压气机气缸外，仅需带动旋转环转动即可调整流道的空气流通量，故不需停止燃气轮机，可以实现可在线调节流量。通过预旋器组件调整预流道流量，一方面较为便捷，另一方面可在线调整空气流量，不用停止燃气轮机，不会影响燃气轮机的正常工作。
7.进一步的，流道包括第一流道，旋转环沿圆周具有多个窗口，压气机排气扩压器内环沿圆周具有多个腔室，窗口与腔室在圆周方向形成多个第一流道。
8.进一步的，流道还包括位于第一流道下游的第二流道，第二流道接收来自第一流道的空气。
9.进一步的，第一流道具有第一流通面积，第二流道具有第二流通面积，第一流通面积和第二流通面积的最小值限定空气流通量。
10.进一步的，窗口与腔室在圆周方向上部分重叠形成开度为l的重叠部分，开度l与旋转环的旋转角度成正比，第一流通面积的值随着开度l值的增加而增加。
11.进一步的，第一流通面积的值与开度l值成正比。
12.进一步的，窗口为方形。
13.进一步的，多个流道沿着旋转环的圆周方向均匀分布。
14.进一步的，第二流道设置在压气机排气扩压器内环上，自第一流道向压气机排气扩压器内环的内侧延伸，第二流道具有第二流通面积。
15.进一步的，第二流道沿着偏离压气机排气扩压器径向方向的方向延伸，以使得气流预先发生旋转。第二流道的方向使得空气产生与转子旋转方向相同的旋流，从而降低气流与转子产生的摩擦损失。
16.进一步的，随着开度l值的增加，第一流通面积的值从小于第二流通面积增加到大于第二流通面积。流通能力由第一流通面积和第二流通面积的最小值决定。
17.进一步的，第二流道为孔型流道。
18.进一步的，旋转环为两个半环结构。
19.进一步的，半环结构通过法兰连接。
20.进一步的，调整及锁止组件包括连杆部，通过连杆部驱动旋转环旋转。因调整及锁止组件在压气机气缸外，仅需带动旋转环转动即可调整流道的空气流通量，故不需停止燃气轮机，可以实现可在线调节流量。
21.进一步的，调整及锁止组件还包括锁止部，通过锁止部锁止连杆部，从而锁止旋转环。
22.本发明的可在线调节流量的预旋器组件结构简单、调整方便，实现了不停止燃气轮机工作的情况下，在线调整流道的空气流量，从而不影响燃气轮机的正常工作，提高了工作效率。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
24.图1示出了根据本发明的在线调节流量的预旋器的结构示意图；以及
25.图2示出了根据本发明的图1的第一轴测图；以及
26.图3示出了根据本发明的图1第二轴测图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.1、法兰；2、旋转环；3、气缸；4、调整及锁止组件；
29.5、连杆部；51、曲柄；52、滑块；6、斜孔；7、窗口；8、压气机排气扩压器内环；
30.9、腔室；
31.l、开度；w、宽度。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或
多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
34.在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.重型燃机在透平动叶前通常有预旋器组件，预旋器组件是一种让空气产生与转子旋转方向相同的旋流，从而降低气流与转子产生的摩擦损失。为了实现调整流量时不停止重型燃机，本发明提供了一个在线调整流量的预旋器组件，实现了不停机的情况下调整预旋器空气流量。
36.本发明的可在线调节流量的预旋器组件，包括压气机排气扩压器内环8、旋转环2、调整及锁止组件4，压气机排气扩压器内环8位于旋转环2内侧，压气机排气扩压器内环8与旋转环2配合以形成多个流道。流通用于流通空气，流道流通面积的大小决定了空气流通量的多少。若调整空气流通量，需调整流道的流通面积。为了实现流道流通面积在线调整，需在旋转环2上设置调整及锁止组件4。调整及锁止组件4带动旋转环2旋转，通过调整旋转环2的旋转角度来调节多个流道的通流面积，从而调节流道的空气流通量。因调整及锁止组件4在压气机气缸3外，仅需带动旋转环2转动即可调整流道的空气流通量，故不需停止燃气轮机，可以实现可在线调节流量。通过预旋器组件可便捷地调整流道流量，也实现了在线调整空气流量，不用停止燃气轮机，不会影响燃气轮机的正常工作，从而提高了工作效率。
37.上述多个流道沿着旋转环2的圆周方向均匀分布。流道包括第一流道。优选地，流道还包括位于第一流道下游的第二流道。
38.第一流道由旋转环2与压气机排气扩压器配合形成。旋转环2沿圆周具有多个等距的窗口7，与压气机排气扩压器内环8圆周方向的多个腔室9呈均匀错位布置，从而在圆周方向形成第一流道。其中，窗口7与腔室9在圆周方向上部分重叠形成开度为l的重叠部分，开度l与旋转环2的旋转角度成正比，第一流通面积随着开度l的增加而增加。
39.在窗口7为方形且腔室9为长方体的情况下，第一流通面积与开度值成正比，即第一流通面积的值与旋转环2旋转的角度成线性关系，预旋器通流面积与旋转环2旋转角度成正比关系。窗口7的形状并不限于方形，也可以为椭圆形、圆形、异形。同样，腔室9的形状也不限于固定的形状，可以根据实际情况设置为不同的形状，如长方体、圆柱体等。
40.第二流道接收来自第一流道的空气，如图1所示，第二流道设置在压气机排气扩压器内环8上，自第一流道向压气机排气扩压器内环8的内侧延伸，且多个第二流道沿着旋转环2的圆周方向均匀分布。
41.其中，第二流道为孔型流道，具有第二流通面积，沿着偏离压气机排气扩压器径向方向的方向延伸，即第二流道为在压气机排气扩压器内环8上开设的斜孔6，以使得气流预先发生旋转。斜孔6的开孔方向使得空气产生与转子旋转方向相同的旋流，从而降低气流与
转子产生的摩擦损失。图2-图3的轴测图展示了斜孔6的剖视形状。斜孔6数量及孔径、倾斜角度由燃机二次空气系统根据燃气轮机设计特性计算得到，取决于具体方案的气流需求量、压差、结构等。
42.上述流道的流通能力由第一流道和第二流道的面积的最小值限定。在线调节流量过程中，通过调整旋转环2的旋转角度来调整开度l的大小。随着开度l值的增加，第一流通面积的值从小于第二流通面积增加到大于第二流通面积。对于由第一流道和第二流道组成的流道，流通能力由第一流通面积和第二流通面积的最小值决定，即第一流通面积和第二流通面积的最小值限定空气流通量。
43.如图1-图3所示，对于单个窗口7，通流面积由窗口7与腔室9重叠部分的开度l与窗口7的宽度w决定，其中，窗口7的宽度为w，则第一流道的第一流通面积＝l
×
w。而对于第二流道，其第二流通面积等于斜孔6的横截面积。
44.当在窗口7为方形且腔室9为长方体的情况下，空气流通量与旋转环2旋转角度为线性控制关系。根据燃气轮机设计特性要求，有时需要空气流通量与旋转环2旋转角度为非线性关系。当空气流通量与旋转环2旋转角度需为非线性关系时，可以通过不同的方式实现，如可在旋转环2旋转的同一角度下，使得不同窗口7的开度l不同；或者使得旋转环2上的窗口7为圆形、椭圆形等非方形结构。
45.其中，旋转环2为两个半环结构，通过法兰1连接，可以用螺钉进行紧固。紧固法兰1后，通过调整及锁止组件4带动旋转环2运动。调整及锁止组件4包括连杆部5，通过连杆部5提供驱动力，从而驱动旋转环2旋转。连杆部5穿过气缸3，在气缸3外对连杆部5进行调整及锁止，从而能够在线实现流量的调节。图1中的连杆部5为曲柄51滑块52机构，曲柄51与旋转环2外环栓接，滑块52带动曲柄51顺时针旋转或逆时针旋转，从而带动旋转环2相对于压气机排气扩压器内环8顺时针或逆时针旋转，从而调整开度l值的大小。图1中，滑块52带动曲柄51顺时针旋转，这与斜孔6的倾斜方向导致的气流预先旋转的方向一致。
46.调整及锁止组件4还包括锁止部，通过锁止部锁止连杆部5，从而锁止旋转环2。在初步调整旋转环2的旋转角度后，用压力表测量相应点位的空气气流压力，以判断旋转环2的旋转角度是否调整到位，若调整到位，则用锁止部锁定滑块52，滑块52位置锁定后，旋转环2的位置也相应的锁定，从而使得流道的空气流通能力锁定。其中锁止部的设计形式种类较多，只要能够限定滑块52的位移即可。
47.因旋转环2与压气机排气扩压器的相对运动会造成相应的磨损，为了减少磨损，可在旋转环2和/或压气机排气扩压器内环8接触面上喷涂硬质合金以增加润滑、减小磨损。
48.图1中，旋转环2外侧为气流高压区、内侧为气流低压区，流道斜孔6的倾斜方向导致气流预先顺时针旋转。为了减少摩擦损失，连杆部5需带动旋转环2顺时针旋转。若流道斜孔6的倾斜方向导致气流预先逆时针旋转，则连杆部5需带动旋转环2逆时针旋转。对于调整及锁止组件4，除了曲柄51滑块52机构，也可以采取其它能将旋转运动转换为直线运动的机构，如蜗轮蜗杆结构。
49.从以上描述可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明的在线调节流量的预旋器组件结构简单、调整方便，实现了不停止燃气轮机工作的情况下，在线调整流道的空气流量，从而不影响燃气轮机的正常工作，提高了工作效率。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技
术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。