[发明专利]燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机

说明书

本发明涉及内燃机技术领域，公开了一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机，用以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性。燃气轮机轴向力调节系统包括：转轴，压气机和透平，固设于转轴、且位于压气机背离透平一侧的推力盘，推力盘的两侧均设有推力瓦，还包括：设置于透平和压气机之间的平衡腔，平衡腔通过导气管与压气机的出气口连通，且导气管上设有第一电动调节阀；第一检测装置，用于检测推力盘距离其背离压气机一侧的推力瓦的实际距离值；与第一电动调节阀和第一检测装置信号连接的控制器，控制器用于根据第一检测装置检测到的实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节第一电动调节阀的开度直至差值位于预设阈内。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机工作时，气流对压气机转子和透平转子会产生轴向作用力，它们的合力会使转子产生轴向运动，导致燃气机内部转动部分和静止部分相碰擦，从而引发故障，因此必须设法平衡和抵消转子所受的轴向力。不论压气机还是透平，轴向力的方向总是从气流的高压端指向低压端，压气机和透平所受的轴向力方向正好相反，两个力可部分地平衡抵消。对于某一确定构型的燃气轮机，当其在额定工况工作时，轴向合力方向是固定的，即顺气流流动方向或逆气流流动方向；而在启停和变负荷工作时，轴向合力的方向可能反向。

现在燃气轮机上普遍采用推力轴承来约束转子的轴向运动，通过推力盘两侧的推力瓦来平衡气流的轴向力。但当燃气轮机在高负荷工况运行或其他情况时，所需要平衡的轴向力超过了推力瓦的设计载荷，则需通过增加平衡腔来平衡轴向力。

但是，现有技术中的平衡腔无法实现自动调节，且调节性较差。

发明内容

本发明提供了一种燃气轮机轴向力调节系统、方法和装置以及燃气轮机，用以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性，延长燃气轮机的使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种燃气轮机轴向力调节系统，包括：转轴，安装于所述转轴上的压气机和透平，固设于所述转轴、且位于所述压气机背离所述透平一侧的推力盘，所述推力盘的两侧均设有推力瓦，还包括：

设置于所述透平和所述压气机之间的平衡腔，所述平衡腔通过导气管与所述压气机的出气口连通，且所述导气管上设有第一电动调节阀；

第一检测装置，用于检测所述推力盘距离其背离所述压气机一侧的推力瓦的实际距离值；

与所述第一电动调节阀和所述第一检测装置信号连接的控制器，所述控制器用于根据所述第一检测装置检测到的所述实际距离值与预设的标准距离值的差值，调节所述第一电动调节阀的开度直至所述差值位于预设阈内；其中：

当所述差值小于所述预设阈中的最小值时，增大所述第一电动调节阀的开度、以增大所述转轴受到的沿第一方向的作用力；

当所述差值大于所述预设阈中的最大值时，减小所述第一电动调节阀的开度、以减小所述转轴受到沿第一方向的作用力，所述第一方向为由所述压气机指向所述透平的方向。

本发明提供的燃气轮机轴向力调节系统，通过设置的第一检测装置和控制器可以实时检测转子轴向受力是否平衡，当不平衡时，可以及时调整平衡腔内的压力，使得转子受力保持动态平衡，无论转轴受到使转轴靠近透平的一端向推力盘方向移动的力还是向远离推力盘方向移动的力，该力均可以通过平衡腔提供的压力进行平衡，使得推力盘距离其背离压气机一侧的推力瓦的实际距离值与预设的标准距离值的差值位于预设阈内。

故，本发明提供的燃气轮机轴向力调节系统，可以实现自动调节转轴轴向力，提高调节方便性，延长燃气轮机的使用寿命。