一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置的製作方法

2023-08-10 15:46:36 1

專利名稱：一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃氣輪機的結構設計，尤其涉及一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，屬於燃氣輪機設備技術領域。
背景技術：
我國煤儲量巨大，對煤燃料的依賴性很大，但是對於傳統的火電發電，直接燃用煤燃料會帶來各種環境汙染問題。因此我國現代燃氣輪機電站的主要發展方向是用煤製成合成氣，使煤轉化為清潔的能源，再以合成氣為燃料採用燃氣輪機發電，減少對環境的汙染。因此現代燃氣輪機要求不僅可以燃用傳統的輕油、天然氣等，更要求可以使用煤制合成氣、和氫氣等清潔燃料。為節約成本和簡化開發流程，一般要求燃氣輪機可以在儘量少的改動條件下，實現燃用不同熱值燃料的機組設計，而換用不同熱值燃料，特別是換用合成氣燃料時，由於合成氣燃料的熱值很低，達到同樣的燃燒室出口溫度時消耗的燃料量增加，導致燃燒室出口流量增大。因此將以天然氣等高熱值燃料為基礎設計的燃氣輪機，更改為合成氣等低熱值燃料的燃氣輪機時，燃燒室出口和透平進口的燃氣流量將增大，為此較為通用的改動方法為更換燃燒室和透平一級導葉。這種改動方法可以使燃燒室適應燃料的變化，同時增大透平一級導葉的喉道面積。但是更換透平一級導葉帶來的主要問題是，由於透平一級導葉的喉道面積改變，燃氣流量也發生變化，燃用高低熱值燃料的燃氣輪機透平一級導葉的出口壓力將會有很大的差異。這種壓力的改變將導致燃氣輪機轉子軸向力在不同熱值燃料條件下有很大的變化，從而影響燃氣輪機轉子的運行可靠性。為了避免轉子軸向力發生大的變化，傳統的解決方案是，燃用不同熱值燃料時，根據燃氣輪機最大轉子軸向力來選擇和設計止推軸承。燃用低熱值燃料的燃氣輪機比燃用高熱值的燃氣輪機選用的止推軸承要大，因此這種方案將增大止推軸承的設計難度並且也會增 加燃氣輪機的設計成本。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，使得燃用不同熱值燃料時燃氣輪機的轉子軸向力變化範圍不大，從而有效提高燃氣輪機轉子的運行可靠性，降低燃氣輪機的設計成本。本實用新型所採用的技術方案如下:—種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，該調節裝置包括壓氣機、透平及轉軸，其特徵在於:在透平的末級輪盤後面安裝一個密封環，末級輪盤與密封環圍成一個卸荷腔，並用轉靜密封裝置進行封嚴。上述技術方案中，所述的卸荷腔通過壓氣機引氣氣路與壓氣機連接。優選地，所述的卸荷腔與壓氣機引氣氣路之間用管路連接，並在管路上或壓氣機引氣氣路的前端位置裝有節流裝置。[0009]本實用新型的另一技術特徵在於:所述的卸荷腔與外部氣源通過管路連接，管路上裝有節流裝置。所述的節流裝置為孔板結構或調節閥。所述的外部氣源為外部增設的增壓機或聯合循環機組中的餘熱鍋爐。本實用新型所述的轉靜密封裝置採用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結構。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果:本實用新型的燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，通過控制卸荷腔內的空氣壓力達到調整燃氣輪機轉子軸向力的目的。與現有技術相比，不僅可以有效地降低由於燃燒低熱值燃料所產生的燃氣輪機轉子軸向力的變化，提高燃氣輪機轉子運行的穩定性；同時也避免由於轉子軸向力增大而需要採用大的止推軸承，從而降低止推軸承的設計難度並減少燃氣輪機的設計成本。

圖1為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置的整體結構示意圖。圖2為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第一種實施例的結構原理示意圖。圖3為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第二種實施例的結構原理示意圖。圖4為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第三種實施例的結構原理示意圖。圖中符號說明如下:1-壓氣機；2_壓氣機引氣氣路；3-管路；4_節流裝置；5_卸荷腔；6-透平；7-轉軸；8_末級輪盤；9_轉靜密封裝置；10_密封環；11-增壓機；12_電機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理、結構和具體實施方式
做進一步的說明。
`[0019]圖1為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置的整體結構示意圖，該調節裝置包括壓氣機
1、透平6及轉軸7，在透平6的末級輪盤8後面安裝一個密封環10，末級輪盤8與密封環10圍成一個卸荷腔5，並用轉靜密封裝置9進行封嚴。所述的轉靜密封裝置9可採用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結構。卸荷腔5是由透平6的末級輪盤8與密封環10圍成一個腔室，並用轉靜密封裝置9對卸荷腔5內的空氣進行封嚴，從而保證卸荷腔5內的壓力。圖2為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第一種實施例的結構原理示意圖。該燃氣輪機轉子軸向力調節裝置可以將壓氣機I與卸荷腔5通過壓氣機引氣氣路2直接相接，選擇從壓氣機I不同級引氣來調節卸荷腔5內的空氣壓力。當燃用低熱值燃料時，達到同樣的燃燒室出口溫度時消耗的燃料量增加，導致燃燒室出口流量增大，燃氣輪機透平一級導葉的出口壓力將會增大，從而導致燃氣輪機轉子軸向力產生向後的增量。由於壓氣機各級轉靜子對應的氣體壓力不同，低壓級的氣體壓力低於高壓級的氣體壓力，如圖2中虛線所顯示，壓氣機引氣氣路從壓氣機第幾級引氣可根據需要進行調整，從而使得從壓氣機引出的氣體壓力滿足卸荷腔內所需的壓力，以達到有效調節燃氣輪機轉子軸向力的目的。圖3為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第二種實施例的結構原理示意圖。該調節裝置包括壓氣機1、壓氣機引氣氣路2、透平6及轉軸7，在透平6的末級輪盤8後面安裝一個密封環10，末級輪盤8與密封環圍成10 —個卸荷腔5，並用轉靜密封裝置9進行封嚴；卸荷腔5與壓氣機引氣氣路2之間用管路3連接，管路上裝有節流裝置4。所述的節流裝置可採用孔板結構或調節閥。利用管路將壓氣機內的空氣通過壓氣機弓丨氣氣路引到卸荷腔內。節流裝置採用孔板結構，通過換用不同的孔板達到調節卸荷腔內壓力大小的目的。由於卸荷腔內的空氣量增加從而產生一個向前的軸向力，這個軸向力可以抵消由於燃燒低熱值燃料導致軸向力增大的轉子軸向力部分，從而使得燃氣輪機轉子軸向力不會因為燃燒低熱值燃料而產生很大的變化，保證燃氣輪機轉子運行的可靠性。圖4為燃氣輪機轉子軸向力調節裝置第三種實施例的結構原理示意圖。該調節裝置包括壓氣機1、透平6及轉軸7，在透平6的末級輪盤8後面安裝一個密封環10，末級輪盤8與密封環10圍成一個卸荷腔5，並用轉靜密封裝置9進行封嚴；卸荷腔5通過管路3與外部氣源連接，管路3上裝有節流裝置4 ;外部氣源可採用外部增設的增壓機11或聯合循環機組中的餘熱鍋爐。利用管路從外部氣源引氣到卸荷腔內，通過調節管路上的節流裝置達到調節卸荷腔內空氣壓 力大小的目的。這種實施例也可有效地調節燃氣輪機轉子軸向力。
權利要求1.一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，該調節裝置包括壓氣機(I)、透平(6)及轉軸(7),其特徵在於:在透平(6)的末級輪盤(8)後面安裝一個密封環(10)，末級輪盤(8)與密封環(10 )圍成一個卸荷腔(5 )，並用轉靜密封裝置(9 )進行封嚴。
2.如權利要求1所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的卸荷腔(5)通過壓氣機引氣氣路(2)與壓氣機(I)連接。
3.如權利要求2所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的卸荷腔(5)與壓氣機引氣氣路(2)之間用管路(3)連接，並在管路上或壓氣機引氣氣路的前端位置裝有節流裝置(4)。
4.如權利要求1所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的卸荷腔(5)與外部氣源通過管路連接，管路上裝有節流裝置。
5.如權利要求3或4所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的節流裝置為孔板結構或調節閥。
6.如權利要求1所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的轉靜密封裝置(9 )採用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結構。
7.如權利要求4所述的一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，其特徵在於:所述的外部氣源為外部增設的 增壓機或聯合循環機組中的餘熱鍋爐。
專利摘要一種燃氣輪機轉子軸向力調節裝置，屬於燃氣輪機的結構設計。該調節裝置包括壓氣機、透平及轉軸，在透平的末級輪盤後面安裝一個密封環，透平的末級輪盤與密封環圍成一個卸荷腔，並用轉靜密封裝置進行封嚴。通過調節卸荷腔內空氣的壓力，可有效調節燃氣輪機轉子軸向力。本實用新型可以有效地降低由於燃燒低熱值燃料所產生的燃氣輪機轉子軸向力的變化，提高燃氣輪機轉子運行的穩定性，降低燃氣輪機的設計成本。
文檔編號F02C7/00GK203130259SQ20132001195
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月9日 優先權日2013年1月9日
發明者於寧, 黃媛君 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司