專利名稱：一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，尤其涉及一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，屬于燃氣輪機設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國煤儲量巨大，對煤燃料的依賴性很大，但是對于傳統(tǒng)的火電發(fā)電，直接燃用煤燃料會帶來各種環(huán)境污染問題。因此我國現(xiàn)代燃氣輪機電站的主要發(fā)展方向是用煤制成合成氣，使煤轉(zhuǎn)化為清潔的能源，再以合成氣為燃料采用燃氣輪機發(fā)電，減少對環(huán)境的污染。因此現(xiàn)代燃氣輪機要求不僅可以燃用傳統(tǒng)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(jié)約成本和簡化開發(fā)流程，一般要求燃氣輪機可以在盡量少的改動條件下，實現(xiàn)燃用不同熱值燃料的機組設(shè)計，而換用不同熱值燃料，特別是換用合成氣燃料時，由于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(dǎo)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(chǔ)設(shè)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(dǎo)葉。這種改動方法可以使燃燒室適應(yīng)燃料的變化，同時增大透平一級導(dǎo)葉的喉道面積。但是更換透平一級導(dǎo)葉帶來的主要問題是，由于透平一級導(dǎo)葉的喉道面積改變，燃氣流量也發(fā)生變化，燃用高低熱值燃料的燃氣輪機透平一級導(dǎo)葉的出口壓力將會有很大的差異。這種壓力的改變將導(dǎo)致燃氣輪機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的運行可靠性。為了避免轉(zhuǎn)子軸向力發(fā)生大的變化，傳統(tǒng)的解決方案是，燃用不同熱值燃料時，根據(jù)燃氣輪機最大轉(zhuǎn)子軸向力來選擇和設(shè)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(shè)計難度并且也會增加燃氣輪機的設(shè)計成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，使得燃用不同熱值燃料時燃氣輪機的轉(zhuǎn)子軸向力變化范圍不大，從而有效提高燃氣輪機轉(zhuǎn)子的運行可靠性，降低燃氣輪機的設(shè)計成本。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下—種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機、透平及轉(zhuǎn)軸，其特征在于在透平的末級輪盤后面安裝一個密封環(huán)，末級輪盤與密封環(huán)圍成一個卸荷腔，并用轉(zhuǎn)靜密封裝置進行封嚴。上述技術(shù)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(yōu)選地，所述的卸荷腔與壓氣機引氣氣路之間用管路連接，并在管路上或壓氣機引氣氣路的前端位置裝有節(jié)流裝置。
本發(fā)明的另一技術(shù)特征在于所述的卸荷腔與外部氣源通過管路連接，管路上裝有節(jié)流裝置。所述的節(jié)流裝置為孔板結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)閥。所述的外部氣源為外部增設(shè)的增壓機或聯(lián)合循環(huán)機組中的余熱鍋爐。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)靜密封裝置采用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結(jié)構(gòu)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果本發(fā)明的燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，通過控制卸荷腔內(nèi)的空氣壓力達到調(diào)整燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅可以有效地降低由于燃燒低熱值燃料所產(chǎn)生的燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力的變化，提高燃氣輪機轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性；同時也避免由于轉(zhuǎn)子軸向力增大而需要采用大的止推軸承，從而降低止推軸承的設(shè)計難度并減少燃氣輪機的設(shè)計成本。
圖1為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第一種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第二種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第三種實施例的結(jié)構(gòu)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(jié)流裝置；5_卸荷腔；6-透平；7-轉(zhuǎn)軸；8_末級輪盤；9_轉(zhuǎn)靜密封裝置；10_密封環(huán)；11-增壓機；12_電機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和具體實施方式
做進一步的說明。圖1為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機1、透平6及轉(zhuǎn)軸7，在透平6的末級輪盤8后面安裝一個密封環(huán)10，末級輪盤8與密封環(huán)10圍成一個卸荷腔5，并用轉(zhuǎn)靜密封裝置9進行封嚴。所述的轉(zhuǎn)靜密封裝置9可采用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結(jié)構(gòu)。卸荷腔5是由透平6的末級輪盤8與密封環(huán)10圍成一個腔室，并用轉(zhuǎn)靜密封裝置9對卸荷腔5內(nèi)的空氣進行封嚴，從而保證卸荷腔5內(nèi)的壓力。圖2為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第一種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。該燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)卸荷腔5內(nèi)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(dǎo)致燃燒室出口流量增大，燃氣輪機透平一級導(dǎo)葉的出口壓力將會增大，從而導(dǎo)致燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力產(chǎn)生向后的增量。由于壓氣機各級轉(zhuǎn)靜子對應(yīng)的氣體壓力不同，低壓級的氣體壓力低于高壓級的氣體壓力，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(jù)需要進行調(diào)整，從而使得從壓氣機引出的氣體壓力滿足卸荷腔內(nèi)所需的壓力，以達到有效調(diào)節(jié)燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力的目的。圖3為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第二種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機1、壓氣機引氣氣路2、透平6及轉(zhuǎn)軸7，在透平6的末級輪盤8后面安裝一個密封環(huán)10，末級輪盤8與密封環(huán)圍成10 —個卸荷腔5，并用轉(zhuǎn)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(jié)流裝置4。所述的節(jié)流裝置可采用孔板結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)閥。利用管路將壓氣機內(nèi)的空氣通過壓氣機弓丨氣氣路引到卸荷腔內(nèi)。節(jié)流裝置采用孔板結(jié)構(gòu)，通過換用不同的孔板達到調(diào)節(jié)卸荷腔內(nèi)壓力大小的目的。由于卸荷腔內(nèi)的空氣量增加從而產(chǎn)生一個向前的軸向力，這個軸向力可以抵消由于燃燒低熱值燃料導(dǎo)致軸向力增大的轉(zhuǎn)子軸向力部分，從而使得燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力不會因為燃燒低熱值燃料而產(chǎn)生很大的變化，保證燃氣輪機轉(zhuǎn)子運行的可靠性。圖4為燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置第三種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機1、透平6及轉(zhuǎn)軸7，在透平6的末級輪盤8后面安裝一個密封環(huán)10，末級輪盤8與密封環(huán)10圍成一個卸荷腔5，并用轉(zhuǎn)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(jié)流裝置4 ;外部氣源可采用外部增設(shè)的增壓機11或聯(lián)合循環(huán)機組中的余熱鍋爐。利用管路從外部氣源引氣到卸荷腔內(nèi)，通過調(diào)節(jié)管路上的節(jié)流裝置達到調(diào)節(jié)卸荷腔內(nèi)空氣壓力大小的目的。這種實施例也可有效地調(diào)節(jié)燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力。
權(quán)利要求
1.一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機(I)、透平(6)及轉(zhuǎn)軸(7),其特征在于在透平(6)的末級輪盤(8)后面安裝一個密封環(huán)(10)，末級輪盤(8)與密封環(huán)(10 )圍成一個卸荷腔(5 )，并用轉(zhuǎn)靜密封裝置(9 )進行封嚴。
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的卸荷腔(5)通過壓氣機引氣氣路(2)與壓氣機(I)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的卸荷腔(5)與壓氣機引氣氣路(2)之間用管路(3)連接，并在管路上或壓氣機引氣氣路的前端位置裝有節(jié)流裝置(4)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的卸荷腔(5)與外部氣源通過管路連接，管路上裝有節(jié)流裝置。
5.如權(quán)利要求3或4所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的節(jié)流裝置為孔板結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)閥。
6.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)靜密封裝置(9 )采用蓖齒、蜂窩、刷式或石墨封嚴結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求4所述的一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的外部氣源為外部增設(shè)的增壓機或聯(lián)合循環(huán)機組中的余熱鍋爐。
全文摘要
一種燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力調(diào)節(jié)裝置，屬于燃氣輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。該調(diào)節(jié)裝置包括壓氣機、透平及轉(zhuǎn)軸，在透平的末級輪盤后面安裝一個密封環(huán)，透平的末級輪盤與密封環(huán)圍成一個卸荷腔，并用轉(zhuǎn)靜密封裝置進行封嚴。通過調(diào)節(jié)卸荷腔內(nèi)空氣的壓力，可有效調(diào)節(jié)燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力。本發(fā)明可以有效地降低由于燃燒低熱值燃料所產(chǎn)生的燃氣輪機轉(zhuǎn)子軸向力的變化，提高燃氣輪機轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性，降低燃氣輪機的設(shè)計成本。
文檔編號F02C7/00GK103016153SQ20131000796
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者于寧, 黃媛君 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司