CN102410088B - 燃气轮机动力涡轮可转导叶系统 - Google Patents

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燃气轮机动力涡轮可转导叶系统，它涉及一种涡轮可转导叶系统。本发明为解决现有的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统的密封结构复杂以工作可靠性低的问题。摇臂的另一端与陶瓷转轴的上端连接，所述第二轴承套安装在机匣的上端面上，所述可转导叶由上导叶轴、下导叶轴和可转导叶主体构成，所述上导叶轴、可转导叶主体和下导叶轴由上至下依次固装为一体，所述上导叶轴和下导叶轴同轴，所述陶瓷轴套套装在上导叶轴上，所述上导叶轴的上端穿过机匣与陶瓷转轴固接，所述端盖固装在第二轴承套的上端面上，所述柔性石墨轴套套装在下导叶轴上，所述左半筒和右半筒固装成一体。本发明的涡轮可转导叶系统用于调节涡轮级的通流能力。

Description

燃气轮机动力涡轮可转导叶系统
技术领域
本发明涉及一种涡轮可转导叶系统，具体涉及一种燃气轮机动力涡轮可转导叶系统。
背景技术
燃气轮机的一个显著的特点是随着运行工况的降低，其输出功率、热效率迅速降低。因此采用动力涡轮可转导叶系统可以提高机组在部分非设计工况环境下的功率和热效率。到目前为止，国外在工程上应用的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统主要包括：美国的WR21型燃气轮机，通过采用间冷、回热和可调导叶技术，该型燃气轮机比同等功率水平的简单循环燃气轮机每年节约燃油达30％之多。动力涡轮可转导叶在机组调试过程中可以起到重要作用，可以有效的解决涡轮间和涡轮与压气机间的最佳匹配问题，因而能够大幅度地提高燃气轮机部分非设计工况下运行的经济性。
Dr.A.stodola是最早提出变几何涡轮概念的人之一。他于1927年提出一个蒸汽轮机的矩形喷嘴通道中使用可移动壁面的设备。这个设备通过改变喷嘴的喉部面积和出口面积来优化喷嘴的膨胀比。后来，变节距推进器和可移动静叶已广泛应用于高压比轴流压缩机，以优化推进器和发动机的运行。
但是现有的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统的密封结构复杂以及转轴与轴套之间因高温热膨胀易发生卡死的现象、工作可靠性低。
发明内容
本发明为解决现有的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统的密封结构复杂以工作可靠性低的问题，进而提供了一种燃气轮机动力涡轮可转导叶系统。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统包括机匣、前外壳罩、第一钢带、第二钢带、后外壳罩、导轨、滚柱、联动环、卡簧、第一轴承套、第二轴承套、陶瓷转轴、摇臂、端盖、内罩壳、转接筒、法兰、护环、可转导叶、球轴承、刻度盘、指针、陶瓷轴套、护板、左半筒、柔性石墨轴套、右半筒、两个拨叉、两个松紧器、两个作动筒和多个硅酸纤维针刺毡层，所述第一钢带安装在前外壳罩的上端面上，所述第二钢带安装在后外壳罩的上端面上，所述前外壳罩、后外壳罩、护板和护环依次安装在机匣上，所述前外壳罩、后外壳罩、护板和护环与机匣之间均设有硅酸纤维针刺毡层；所述导轨的下端固装在机匣的上端面上，所述联动环通过滚柱与导轨的上端转动连接，所述第一轴承套通过卡簧安装在联动环内，摇臂的一端设有球轴承，所述球轴承安装在第一轴承套内，摇臂的另一端与陶瓷转轴的上端连接，所述第二轴承套安装在机匣的上端面上，所述可转导叶由上导叶轴、下导叶轴和可转导叶主体构成，所述上导叶轴、可转导叶主体和下导叶轴由上至下依次固装为一体，所述上导叶轴和下导叶轴同轴，所述陶瓷轴套套装在上导叶轴上，所述上导叶轴的上端穿过机匣与陶瓷转轴固接，所述端盖固装在第二轴承套的上端面上，所述柔性石墨轴套套装在下导叶轴上，所述左半筒和右半筒固装成一体，所述下导叶轴安装在左半筒和右半筒所形成的筒体内，所述法兰固装在内罩壳的一端上，所述法兰与内罩壳之间形成凹槽，所述左半筒和右半筒位于凹槽内，所述转接筒固装在内罩壳的下端，所述转接筒和内罩壳之间设置有硅酸纤维针刺毡层，所述两个作动筒对称安装在机匣的两侧，每个松紧器的下端与对应的一个作动筒连接，每个松紧器的上端连接有一个拨叉，两个拨叉与可转导叶的侧壁连接，所述刻度盘固装在端盖上，所述指针固装在陶瓷转轴的上端。
本发明的有益效果是：本发明的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统采用了陶瓷转轴和陶瓷轴套进行密封，转轴与轴套之间因高温热膨胀仍可以自由转动；柔性石墨轴套降低了因导叶可转引起的燃气泄漏损失，保证了燃气轮机部分非设计工况下运行性能获得更大改善，运行更加安全；本发明的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统燃气轮机提高了低转速下工作的稳定性，降低燃气轮机部分工况的燃油消耗；本发明还具有结构紧凑，操作方便的优点。
附图说明
图1是本发明的可转导叶系统的主剖视图，图2是图1的D向视图，图3是图1的A-A剖视图，图4是图2的E向视图，图5是图4的B-B剖视图，图6是图1的I部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～6所示，本实施方式的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统包括机匣1、前外壳罩2、第一钢带3、第二钢带21、后外壳罩5、导轨6、滚柱7、联动环8、卡簧9、第一轴承套10、第二轴承套11、陶瓷转轴12、摇臂14、端盖15、内罩壳18、转接筒19、法兰20、护环23、可转导叶24、球轴承33、刻度盘35、指针36、陶瓷轴套37、护板38、左半筒39、柔性石墨轴套40、右半筒42、两个拨叉29、两个松紧器28、两个作动筒25和多个硅酸纤维针刺毡层4，所述第一钢带3安装在前外壳罩2的上端面上，所述第二钢带21安装在后外壳罩5的上端面上，所述前外壳罩2、后外壳罩5、护板38和护环23依次安装在机匣1上，所述前外壳罩2、后外壳罩5、护板38和护环23与机匣1之间均设有硅酸纤维针刺毡层4；所述导轨6的下端固装在机匣1的上端面上，所述联动环8通过滚柱7与导轨6的上端转动连接，所述第一轴承套10通过卡簧9安装在联动环8内，摇臂14的一端设有球轴承33，所述球轴承33安装在第一轴承套10内，摇臂14的另一端与陶瓷转轴12的上端连接，所述第二轴承套11安装在机匣1的上端面上，所述可转导叶24由上导叶轴24-1、下导叶轴24-2和可转导叶主体24-3构成，所述上导叶轴24-1、可转导叶主体和下导叶轴24-2由上至下依次固装为一体，所述上导叶轴24-1和下导叶轴24-2同轴，所述陶瓷轴套37套装在上导叶轴24-1上，所述上导叶轴24-1的上端穿过机匣1与陶瓷转轴12固接，所述端盖15固装在第二轴承套11的上端面上，所述柔性石墨轴套40套装在下导叶轴24-2上，所述左半筒39和右半筒42固装成一体，所述下导叶轴24-2安装在左半筒39和右半筒42所形成的筒体内，所述法兰20固装在内罩壳18的一端上，所述法兰20与内罩壳18之间形成凹槽22，所述左半筒39和右半筒42位于凹槽22内，所述转接筒19固装在内罩壳18的下端，所述转接筒19和内罩壳18之间设置有硅酸纤维针刺毡层4，所述两个作动筒25对称安装在机匣1的两侧，每个松紧器28的下端与对应的一个作动筒25连接，每个松紧器28的上端连接有一个拨叉29，两个拨叉29与可转导叶24的侧壁连接，所述刻度盘35固装在端盖15上，所述指针36固装在陶瓷转轴12的上端。
具体实施方式二：如图1和图5所示，本实施方式所述涡轮可转导叶系统还包括石墨垫片13，所述石墨垫片13位于端盖15与陶瓷转轴12之间。如此设计，柔性石墨垫片13降低了因导叶可转引起的燃气泄漏损失，保证了燃气轮机部分非设计工况下运行性能获得更大改善，运行更加安全。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1所示，本实施方式所述涡轮可转导叶系统还包括第一垫片16，所述第一垫片16位于端盖15与第二轴承套11之间。其它组成及连接方式与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：如图1所示，本实施方式所述涡轮可转导叶系统还包括第二垫片17，所述第二垫片17位于上导叶轴24-1与陶瓷转轴12之间。其它组成及连接方式与具体实施方式三相同。
工作原理：如图1～6所示，涡轮可转导叶系统与燃气发生器相连接，通流部分由前外壳罩2、后外壳罩5、护板38、护环23、转接筒19、内罩壳18和法兰20共同组成，其中在机匣1与外壳罩2、后外壳罩5和护板38之间填加硅酸铝纤维刺毡4用来阻热。来自于燃气发生器的高温燃气经由可转导叶24进入动力涡轮驱动转子耗功轴旋转，当燃气轮机变工况运行时，作动筒25运动带动松紧器28动作，从而使两个拨叉29将联动环8的上下半环把紧，联动环8通过球轴承33的转臂14带动陶瓷转轴12转动，联动环与所有可转导叶相连，保证所有可转导叶共同转动，当发生可转叶片转轴24与陶瓷轴套37抱现象时，可通过可转叶片转轴24带动陶瓷轴套37一同转动保证系统正常工作；陶瓷转轴12带动可转导叶24转动，通过可转导叶24的转动角度改变喉部面积实现调节涡轮级的通流能力，控制涡轮的输出功和调节涡轮级的特性匹配，降低燃油消耗的目的。
当燃气轮机系统工作时，由于机匣1内外压差的原因，陶瓷转轴13将压紧柔性石墨密封垫片，柔性石墨垫片通过变形来保证可转导叶顶部密封。柔性石墨轴套40与可转叶片24下部转轴可以通过选取过盈配合来保证密封；陶瓷轴套37与可转叶片24上部转轴之间通过选取小的间隙配合来减少燃气漏气。
叶片的角度位置由指针36在刻度盘35上指示，叶片的转动角度的调节根据发动机的实际工作工况通过作动筒控制，叶片转动设计的极限位置-10度到+10度之间。

Claims (4)

1.一种燃气轮机动力涡轮可转导叶系统，所述涡轮可转导叶系统包括机匣(1)、前外壳罩(2)、第一钢带(3)、第二钢带(21)、后外壳罩(5)、导轨(6)、滚柱(7)、联动环(8)、卡簧(9)、第一轴承套(10)、第二轴承套(11)、陶瓷转轴(12)、摇臂(14)、端盖(15)、内罩壳(18)、转接筒(19)、法兰(20)、护环(23)、可转导叶(24)、球轴承(33)、刻度盘(35)、指针(36)、陶瓷轴套(37)、护板(38)、左半筒(39)、柔性石墨轴套(40)、右半筒(42)、两个拨叉(29)、两个松紧器(28)、两个作动筒(25)和多个硅酸纤维针刺毡层(4)，所述第一钢带(3)安装在前外壳罩(2)的上端面上，所述第二钢带(21)安装在后外壳罩(5)的上端面上，所述前外壳罩(2)、后外壳罩(5)、护板(38)和护环(23)依次安装在机匣(1)上，所述前外壳罩(2)、后外壳罩(5)、护板(38)和护环(23)与机匣(1)之间均设有硅酸纤维针刺毡层(4)；其特征在于：所述导轨(6)的下端固装在机匣(1)的上端面上，所述联动环(8)通过滚柱(7)与导轨(6)的上端转动连接，所述第一轴承套(10)通过卡簧(9)安装在联动环(8)内，摇臂(14)的一端设有球轴承(33)，所述球轴承(33)安装在第一轴承套(10)内，摇臂(14)的另一端与陶瓷转轴(12)的上端连接，所述第二轴承套(11)安装在机匣(1)的上端面上，所述可转导叶(24)由上导叶轴(24-1)、下导叶轴(24-2)和可转导叶主体(24-3)构成，所述上导叶轴(24-1)、可转导叶主体和下导叶轴(24-2)由上至下依次固装为一体，所述上导叶轴(24-1)和下导叶轴(24-2)同轴，所述陶瓷轴套(37)套装在上导叶轴(24-1)上，所述上导叶轴(24-1)的上端穿过机匣(1)与陶瓷转轴(12)固接，所述端盖(15)固装在第二轴承套(11)的上端面上，所述柔性石墨轴套(40)套装在下导叶轴(24-2)上，所述左半筒(39)和右半筒(42)固装成一体，所述下导叶轴(24-2)安装在左半筒(39)和右半筒(42)所形成的筒体内，所述法兰(20)固装在内罩壳(18)的一端上，所述法兰(20)与内罩壳(18)之间形成凹槽(22)，所述左半筒(39)和右半筒(42)位于凹槽(22)内，所述转接筒(19)固装在内罩壳(18)的下端，所述转接筒(19)和内罩壳(18)之间设置有硅酸纤维针刺毡层(4)，所述两个作动筒(25)对称安装在机匣(1)的两侧，每个松紧器(28)的下端与对应的一个作动筒(25)连接，每个松紧器(28)的上端连接有一个拨叉(29)，两个拨叉(29)与可转导叶(24)的侧壁连接，所述刻度盘(35)固装在端盖(15)上，所述指针(36)固装在陶瓷转轴(12)的上端。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统，其特征在于：
所述涡轮可转导叶系统还包括石墨垫片(13)，所述石墨垫片(13)位于端盖(15)与陶瓷转轴(12)之间。
3.根据权利要求1或2所述的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统，其特征在于：所述涡轮可转导叶系统还包括第一垫片(16)，所述第一垫片(16)位于端盖(15)与第二轴承套(11)之间。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机动力涡轮可转导叶系统，其特征在于：所述涡轮可转导叶系统还包括第二垫片(17)，所述第二垫片(17)位于上导叶轴(24-1)与陶瓷转轴(12)之间。
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