一种液压执行机构及燃气轮机的制作方法

本实用新型涉及燃气轮机领域，特别是涉及一种作用于燃气轮机中压气机进气导叶的液压执行机构。

背景技术：

燃气轮机主要有压气机、燃烧室及透平三大部件组成；空气在压气机中被压缩，由此产生的高温高压的空气在燃烧室内与燃料混合燃烧，燃烧产生的高温高压烟气在透平中膨胀做功使燃气轮机高速旋转。燃气轮机中压气机的进气导叶(inletguidevane、简称igv)的进气角度直接影响进入压气机的空气量，不同的进气导叶进气角度对应不同的压气机进气量，而不同的压气机进气量在燃气轮机启动和排气温度控制等方面起到重要作用。目前，压气机进气导叶的进气角度由液压执行机构控制，该功能包含在燃气轮机核心闭环控制功能中，故压气机进气导叶的液压执行机构是燃气轮机闭环控制的核心设备之一。

进一步地，压气机进气导叶的机械结构要求液压执行机构提供巨大的驱动力，但不允许快速动作；另外，为保证燃气轮机的安全运行，压气机进气导叶配套的液压执行机构要保证故障缓慢关闭的功能；此外，液压执行机构的工作行程能够匹配于压气机进气导叶的开度区间。而目前市面上用于常规阀门的液压执行机构显然不能满足上述要求。

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液压执行机构，适用于控制压气机进气导叶的进气角度。

为实现上述目的，本实用新型提供一种液压执行机构，包括油缸、行程调节装置、以及作用于压气机进气导叶的连接件，所述油缸具有缸体、可伸缩的活塞杆、固定在缸体两端的前端盖和后端盖、以及固定在活塞杆后端且位于缸体外部的限位环，所述连接件固定在活塞杆的前端、并位于缸体外部，所述行程调节装置具有能够与连接件抵接的前限位件、以及能够与限位环抵接的后限位件，所述前限位件安装于前端盖、且安装位置前后可调，所述后限位件安装于后端盖、且安装位置前后可调。

进一步地，所述前端盖的前端具有向前延伸的前连接轴部，所述前限位件螺纹连接在前连接轴部的外周、且两者之间通过螺钉锁紧；所述后端盖的后端具有向后延伸的后连接轴部，所述后限位件螺纹连接在后连接轴部的外周、且两者之间通过螺钉锁紧。

进一步地，所述液压执行机构还包括防转装置，所述防转装置包括固定于连接件的连接块、沿活塞杆伸缩方向前后延伸的导向杆、以及开设在前端盖上的导向孔，所述导向杆与导向孔相配合，所述导向杆与连接块相固定。

进一步地，所述液压执行机构还配套有控制系统、控制油路、具有多个控制阀的控制阀组、以及位移传感器，所述位移传感器伸入到活塞杆的后段部分中，多个控制阀和位移传感器都与控制系统相连，控制阀组安装在控制油路中；所述油缸还具有与活塞杆相固定、且与缸体内壁滑动配合的活塞，所述缸体内具有位于活塞和前端盖之间的第一油腔、以及位于活塞和后端盖之间的第二油腔，所述第一油腔和第二油腔都与控制油路相连。

进一步地，所述多个控制阀包括伺服阀、故障安全阀、以及电磁阀，所述控制油路具有供油口和回油口，所述伺服阀的p口、故障安全阀的p口、伺服阀的x口、以及电磁阀的p口都与供油口相连，所述伺服阀的a口和b口都与故障安全阀的油口相连，所述故障安全阀的b口与油缸的第一油腔相连，所述故障安全阀的a口与油缸的第二油腔相连，所述电磁阀的a口与故障安全阀的驱动端口相连，所述伺服阀的t口、故障安全阀的t口、以及电磁阀的t口都与回油口相连。

进一步地，所述控制阀组还包括压力开关，所述压力开关与电磁阀的a口相连，所述压力开关与控制系统相连。

进一步地，所述控制油路包括主供油管路、第一分供油管路、以及第二分供油管路，所述主供油管路的一端与供油口相连、另一端与第一分供油管路的一端和第二分供油管路的一端相连，所述第一分供油管路的另一端分别与伺服阀的p口和故障安全阀的p口相连，所述第二分供油管路的另一端分别与伺服阀的x口和电磁阀的p口相连；所述主供油管路上连接有高压过滤器；所述多个控制阀还包括连接在第一分供油管路上的单向阀。

进一步地，所述液压执行机构还包括传感器保护装置，所述传感器保护装置包括固定法兰、固定杆、保护管和保护箱，所述后端盖与固定法兰前后布置，所述固定杆的前后两端分别固定于后端盖和固定法兰，所述保护管套在活塞杆后段部分的外周、且保护管的前后两端分别套接于后限位件和固定法兰，所述保护箱罩盖在位于传感器的外部、并固定于固定法兰。

进一步地，所述固定杆上还配置有用于监测活塞杆位移的行程开关，所述行程开关与控制系统相连；所述行程开关安装于固定杆，所述保护管上在行程开关处开设有检测缺口；当所述活塞杆后端的限位环移动至检测缺口处，所述行程开关能够感应到限位环。

本实用新型还提供一种燃气轮机，包括依次相连的压气机、燃烧室和透平，所述压气机中设有转动机构、以及一圈安装于转动机构的进气导叶，所述压气机配置有如上所述的液压执行机构，所述连接件通过传动连杆与转动机构相连。

如上所述，本实用新型涉及的液压执行机构及燃气轮机，具有以下有益效果：

本申请中，通过行程调节装置对活塞杆的运动行程进行限位和在线调整，从而实现对液压执行机构行程控制和在线调整，灵活性好，其可以满足具体设计要求、以及压气机进气导叶的开度区间，同时提供机械限位来保证压气机进气导叶的安全。

附图说明

图1为本申请中燃气轮机的结构简图。

图2至图4为本申请中液压执行机构的结构示意图。

图5为本申请中液压执行机构的工作原理图。

元件标号说明

100压气机

101进气导叶

200燃烧室

300透平

400传动连杆

1连接件

2油缸

21缸体

22活塞杆

23前端盖

231前连接轴部

24后端盖

241后连接轴部

25限位环

26活塞

27第一油腔

28第二油腔

31前限位件

32后限位件

41连接块

42导向杆

5控制阀组

51伺服阀

52故障安全阀

53第一电磁阀

54第二电磁阀

55第一压力开关

56第二压力开关

57高压过滤器

58单向阀

59梭阀

510集成块体

6控制油路

61供油口

62回油口

63主供油管路

64第一分供油管路

65第二分供油管路

7传感器保护装置

71固定法兰

72固定杆

73保护管

74保护箱

75行程开关

8位移传感器

9起吊螺钉

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。

须知，本说明书附图所绘的结构、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。

本实用新型还提供一种燃气轮机，如图1所示，燃气轮机包括依次相连的压气机100、燃烧室200和透平300；其中，压气机100中设有转动机构、以及一圈安装于转动机构的进气导叶101；压气机100配置有液压执行机构，液压执行机构具有可伸缩的连接件1，连接件1通过传动连杆400与转动机构相连；当液压执行机构的连接件1在伸缩运动时，连接件1通过传动连杆400驱动转动机构转动，调整转动机构的角度，从而精确地控制压气机进气导叶101的进气角度，以此来调整进入压气机100的空气量，最终保证燃气轮机正常启动、以及在高负荷情况下的排汽温度。因此，本申请中的液压执行机构为进气导叶101液压执行机构，简称igv液压执行机构。

如图2至图4所示，本申请涉及的igv液压执行机构包括油缸2、行程调节装置、以及作用于压气机进气导叶101的连接件1，油缸2具有缸体21、可前后伸缩的活塞杆22、分别固定在缸体21前后两端的前端盖23和后端盖24、以及固定在活塞杆22后端且位于缸体21外部的限位环25，活塞杆22可前后移动地穿在前端盖23和后端盖24中，连接件1固定在活塞杆22的前端、并位于缸体21外部，行程调节装置具有前限位件31和后限位件32，前限位件31安装于前端盖23，后限位件32安装于后端盖24；因此，连接件1、前限位件31、后限位件32和限位环25从前至后依次排布。在调整压气机进气导叶101的进气角度的过程中，当活塞杆22向前移动时，活塞杆22带动连接件1和限位环25一起向前移动，通过限位环25和后限位件32的抵接限制活塞杆22的前移行程；当活塞杆22向后移动时，活塞杆22带动连接件1和限位环25一起向后移动，通过连接件1和前限位件31的抵接限制活塞杆22的后移行程。因此，本申请通过行程调节装置对活塞杆22的运动行程进行限位，从而限制连接件1的运动行程，实现对液压执行机构行程控制。特别地，前限位件31在前端盖23上的安装位置前后可调，从而可调节活塞杆22的后移行程；后限位件32在后端盖24上的安装位置前后可调，从而可调节活塞杆22的前移行程；故本申请同时还实现了液压执行机构行程的在线调整，灵活性好，其可以满足具体设计要求、以及压气机进气导叶101的开度区间，同时提供机械限位来保证压气机进气导叶101的安全。

另外，如图2至图5所示，液压执行机构还配套有控制油路6，油缸2还具有与活塞杆22相固定、且与缸体21内壁滑动配合的活塞26，缸体21内具有位于活塞26和前端盖23之间的第一油腔27、以及位于活塞26和后端盖24之间的第二油腔28，第一油腔27和第二油腔28都与控制油路6相连；当控制油路6中供油向第一油腔27中进油且第二油腔28向控制油路6的回油口62排油时，液压油驱动活塞26和活塞杆22向后移动，实现液压执行机构的打开/缩回功能；当控制油路6中供油向第二油腔28中进油且第一油腔27向控制油路6的回油口62排油时，液压油驱动活塞26和活塞杆22向前移动，实现液压执行机构的关闭/伸出功能。本申请中，液压执行机构优选采用高压耐磨透平油驱动，故液压执行机构又简称为油动机。油缸2在活塞杆22与前端盖23之间、活塞杆22与后端盖24之间、前端盖23与缸体21之间、后端盖24与缸体21之间、活塞26与缸体21之间、活塞26与活塞杆22之间都设置有密封件，防止高压油泄漏，保证液压执行机构对压气机进气导叶101的进气角度的精确控制。

较优地，如图2至图4所示，前端盖23和前限位件31之间的连接结构为：前端盖23的前端具有向前延伸的前连接轴部231，前限位件31螺纹连接在前连接轴部231的外周、且两者之间通过螺钉锁紧；需要调节活塞杆22的后移行程时，旋松螺钉，根据实际需要将前限位件31旋转到位，之后再将螺钉锁紧、固定前限位件31和前端盖23。后端盖24和后限位件32之间的连接结构为：后端盖24的后端具有向后延伸的后连接轴部241，后限位件32螺纹连接在后连接轴部241的外周、且两者之间通过螺钉锁紧；需要调节活塞杆22的前移行程时，旋松螺钉，根据实际需要将后限位件32旋转到位，之后再将螺钉锁紧、固定后限位件32和后端盖24。

如图2至图4所示，液压执行机构还包括防转装置，防转装置包括固定于连接件1的连接块41、沿活塞杆22伸缩方向前后延伸的导向杆42、以及开设在前端盖23上的导向孔，导向杆42与导向孔相配合，导向杆42与连接块41相固定。通过导向杆42和导向孔的配合限制导向杆42只能前后移动，其一方面可以起到较好的导向作用，另一方面还能使导向杆42与活塞杆22之间不能相对转动，从而防止活塞杆22在油缸2的缸体21内转动，进而限制连接件1发生转动，其可避免由于工作行程变化导致压气机进气导叶101的开度偏差，又可以防止压气机进气导叶101因意外转动而损坏。

如图2至图5所示，液压执行机构还配套有控制系统、具有多个控制阀的控制阀组5、以及位移传感器8；控制系统包括控制器、控制模块、供电模块等控制元件，控制系统与控制阀组5和位移传感器8等一起实现控制功能；控制阀组5中的多个控制阀都安装在控制油路6中，用于控制向油缸2的第一油腔27或第二油腔28进油，实现液压执行机构的开闭功能；位移传感器8伸入到活塞杆22的后段部分中，用于监测活塞杆22的位移；多个控制阀和位移传感器8都与控制系统相连，控制系统通过对多个控制阀的控制实现对液压执行机构行程的控制，控制系统根据位移传感器8的反馈信号可判断液压执行机构是否运动到位。因此，本申请中的控制系统优选为一闭环控制系统，其可以集成到燃气轮机的闭环控制中。

液压执行机构还包括传感器保护装置7，用于固定和保护位移传感器8。具体说，如图2至图5所示，传感器保护装置7包括固定法兰71、前后延伸的固定杆72、保护管73和保护箱74，后端盖24与固定法兰71前后布置，固定杆72的前后两端分别固定于后端盖24和固定法兰71，保护管73套在活塞杆22后段部分的外周、且保护管73的前后两端分别套接于后限位件32和固定法兰71，保护管73将位移传感器8的探头罩盖住、保护位移传感器8的探头，保护箱74罩盖在位于传感器的外部、并固定于固定法兰71。另外，固定杆72上还配置有用于监测活塞杆22位移的行程开关75，行程开关75与控制系统相连；行程开关75安装于固定杆72，保护管73上在行程开关75处开设有检测缺口；当活塞杆22后端的限位环25移动至检测缺口处，行程开关75能够感应到限位环25，行程开关75可以监测到信号变化。

进一步，控制阀组5优选采用下述结构：如图5所示，多个控制阀包括伺服阀51、故障安全阀52和电磁阀；较优地，电磁阀为冗余电磁阀、且有两个，分别为第一电磁阀53和第二电磁阀54；控制油路6具有供油口61和回油口62，伺服阀51的p口、故障安全阀52的p口、伺服阀51的x口、第一电磁阀53的p口、以及第二电磁阀54的p口都与供油口61相连，伺服阀51的x口即为伺服阀51的高压供油口61，伺服阀51的a口和b口分别与故障安全阀52中的两个油口相连，故障安全阀52的b口与油缸2的第一油腔27相连，故障安全阀52的a口与油缸2的第二油腔28相连，第一电磁阀53的a口和第二电磁阀54的a口都与故障安全阀52的驱动端口相连，伺服阀51的t口、故障安全阀52的t口、第一电磁阀53的t口、以及第二电磁阀54的t口都与回油口62相连；故障安全阀52为二位六通液压阀。较优地，连接在供油口61和伺服阀51、故障安全阀52、第一电磁阀53、以及第二电磁阀54之间的控制油路6包括主供油管路63、第一分供油管路64、以及第二分供油管路65，主供油管路63的一端与供油口61相连、另一端分两个支路分别与第一分供油管路64的一端和第二分供油管路65的一端相连，第一分供油管路64的另一端分别与伺服阀51的p口和故障安全阀52的p口相连，第二分供油管路65的另一端分三个支路分别与伺服阀51的x口、第一电磁阀53的p口、以及第二电磁阀54的p口相连；主供油管路63上连接有高压过滤器57；多个控制阀还包括连接在第一分供油管路64上的单向阀58。

液压执行机构正常运行时，第一电磁阀53和第二电磁阀54都失电，由伺服阀51接受控制系统的正负指令信号来实现液压执行机构的正常开闭功能。具体说，液压油从供油口61进入主供油管路63，经过高压过滤器57后分为两路，一路经第一分供油管路64和单向阀58后分别进入伺服阀51的p口和故障安全阀52的p口，进入伺服阀51的p口的液压油通过伺服阀51来切换伺服阀51的p→a、b→t油路或以及p→b、a→t油路，从而实现向油缸2的第一油腔27或第二油腔28进油和回油，进而实现液压执行机构的正常开闭功能；进入故障安全阀52的p口的液压油作为旁路，在液压执行机构故障关闭时起作用。另一路经第二分供油管路65后分别进入伺服阀51的x口、第一电磁阀53的p口、以及第二电磁阀54的p口，第一电磁阀53和第二电磁阀54失电时，各自的p口与a口不通，故液压油无法进入故障安全阀52。基于此，液压执行机构可实现正常开闭功能。当第一电磁阀53和/或第二电磁阀54带电时，液压执行机构通过故障安全阀52实现关闭功能。具体说，当第一电磁阀53、或第二电磁阀54、或第一电磁阀53和第二电磁阀54通电动作时，液压油通过第一电磁阀53的p→a、或第二电磁阀54的p→a、或第一电磁阀53的p→a和第二电磁阀54的p→a进入故障安全阀52，故障安全阀52在液压油的驱动下起作用，此时，正常工作时进入伺服阀51的p口的液压油走旁路通过故障安全阀52，实现故障安全阀52的p→a、b→t油路，故液压油进入油缸2的第二油腔28，油缸2的第一油腔27内的液压油排出，故任意一个电磁阀通电动作都能使液压执行机构实现故障关闭功能。因此，本申请涉及的液压执行机构具有正常开闭功能和故障关闭功能，使压气机进气导叶101只能向安全关的方向动作。

控制阀组5还包括连接至每个电磁阀的压力开关，故压力开关有两个，分别为第一电磁阀53的a口相连的第一压力开关55、以及与第二电磁阀54的a口相连的第二压力开关56，第一压力开关55和第二压力开关56都与控制系统相连，第一压力开关55用于检测第一电磁阀53的油路压力，第二压力开关56用于检测第二电磁阀54的油路压力，判断第一电磁阀53和第二电磁阀54是否处于工作状态。另外，第一电磁阀53的a口和第二电磁阀54的a口之间设置有一个梭阀59，梭阀59通过油压驱动打开；当两个电磁阀都通电动作或任一电磁阀通电动作后，电磁阀的p→a通路，液压油通过梭阀59，进而驱动故障安全阀52动作；两个电磁阀的配置可避免因其中某个电磁阀的不动作而导致液压执行机构故障关闭功能的失效。两个电磁阀二选一的工作方式符合可靠的设计要求，满足重要关键执行机构的控制可靠性和安全性要求。

进一步地，如图2至图4所示，控制阀组5还包括集成块体510，多个控制阀都集成在集成块体510上，集成块体510上还具有油路、封堵油路的堵头、测压接头、起吊螺钉9等部件，其在液压执行机构中起到控制活塞杆22伸缩运动、故障关闭、过滤、压力监测等功能。另外，油缸2的前端盖23上也连接有起吊螺钉9。

综上所述，本申请涉及的液压执行机构结构紧凑，功能设计参数满足技术要求，能够达到燃气轮机压气机进气导叶101的高精度高频响的控制要求，包括静态和动态的控制要求，保证燃气轮机的正常运行。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。