[发明专利]一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法

说明书

本发明公开了一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法，通过设置氢燃料提供部经燃料管路向燃气轮机输送燃料，设置换热部吸收氢燃料提供部或燃料管路内低温氢气的冷能并输出冷却介质。透平外壳段上划分间隙控制区域，针对不同间隙控制区域将间隙控制部分为对应的间隙独立控制组件，由间隙独立控制组件与换热部的输出端相连，将冷却介质引导至间隙控制区域并控制冷却介质的供应量。将氢燃料自带的低温冷能引导至透平外壳段上的间隙控制区域，控制受冷收缩量，从而实现对叶顶间隙的调整；针对间隙控制区域均配置间隙独立控制组件，可独立控制透平外壳各个部位的受冷收缩量，从而分别调整间隙的大小，使得燃气轮机始终保持较高的透平效率。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法。

背景技术

燃气轮机的透平动叶顶部间隙会随着运行工况的不同而发生变化，通常来说，燃气轮机热启动或升负荷阶段，透平动叶片和透平外壳之间最容易发生碰磨，一般根据上述阶段的工况要求来设置叶顶间隙值较大。而燃气轮机满负荷运行时，叶顶间隙越小，透平的效率越高。因此，基于热启动或升负荷工况设置的叶顶间隙值较大会导致满负荷工况时透平出力低且效率低；而若直接减小叶顶间隙值，又不能保证机组在启动或升负荷阶段的安全运行。

现有的一些技术手段通常是采用向进气侧移动转子或反向移动透平外壳的方式来减小透平动叶顶部的间隙，但该技术的缺点在于，结构复杂，需要设置额外的驱动机构，并且要做复杂的密封结构防止气体泄漏，且在实际运行中的透平外壳的内表面截面并非标准的圆，因此，单纯的移动转子或透平外壳并不能得到较佳的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法，以提高现有燃气轮机的透平效率。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，燃气轮机包括至少一级动叶以及与所述动叶对应的至少一个透平外壳段，所述动叶的叶顶与对应的所述透平外壳段内表面之间留有一间隙，所述透平外壳段上设有至少一个间隙控制区域，包括：

氢燃料提供部，用于输出低温氢气；

燃料管路，所述燃料管路的两端分别连通于所述氢燃料提供部的输出端和所述燃气轮机的燃料输入端；

换热部，所述换热部与所述燃料管路或所述氢燃料提供部耦合换热，用于输出与所述低温氢气换热后的冷却介质；

至少一个间隙控制部，与所述透平外壳段一一对应；

其中，所述间隙控制部包括至少一个间隙独立控制组件，所述间隙独立控制组件的输入端连通于所述换热部的输出端，所述间隙独立控制组件的输出端分别一一对应连接于所述间隙控制区域，用于控制输出至所述间隙控制区域的所述冷却介质供应量，并通过所述间隙控制区域的受冷收缩量控制所述间隙的大小。

本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述间隙独立控制组件包括检测单元、执行单元、控制单元和冷却单元；

所述检测单元设于所述透平外壳段的内表面，用于实时检测所述间隙的实时间隙值；

所述冷却单元设于所述间隙控制区域，且所述冷却单元的输入端与所述换热部的输出端通过冷却介质管路连通；

所述执行单元设于所述冷却介质管路上，用于调整所述冷却介质管路内所述冷却介质的流量或流速；

所述控制单元分别与所述执行单元和所述检测单元信号连接，用于根据所述实时间隙值输出控制信号至所述执行单元，从而通过冷却介质的供应量变化实现对所述实时间隙值的动态控制

本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述冷却单元包括设于所述透平外壳段上的通气孔和设于所述透平外壳段内表面的密封腔；