CN105464721B - 一种透平机的转速控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透平机的转速控制装置，属于透平机领域。所述转速控制装置包括：双座调节阀、连杆、支撑架、调速器和速关油缸，所述双座调节阀和所述速关油缸分别位于所述连杆的两侧，所述双座调节阀包括阀座、上阀盖、下阀盖、阀芯、阀杆、阀杆头和调节弹簧，所述调速器包括：调速器驱动装置和调速器输出杆，所述调速器输出杆与所述连杆的接触点到所述铰点的距离大于所述阀杆头与所述连杆的接触点到所述铰点的距离；所述速关油缸包括：缸体、活塞、活塞杆、弹簧和设置有泄油孔的缸盖，所述缸盖安装在所述缸体上。所述转速控制装置反馈速度灵敏，可快速关闭双座调节阀。

Description

一种透平机的转速控制装置
技术领域
本发明涉及透平机领域，特别涉及一种透平机的转速控制装置。
背景技术
原油运输船在靠岸卸货时，主要依靠货油泵进行原油的卸载作业，目前广泛采用透平机作为货油泵的驱动设备，透平机能够将蒸汽中的热能与压力能转化为机械能，从而驱动货油泵运转。
在现有的货油泵运行过程中，原油运输船的油舱内的压力、液位的变化会产生负载波动，由于透平机上没有配备转速控制系统，所以在货油泵负载发生变化时，透平机不能及时调整进入透平机的蒸汽流量，使得上述负载波动会造成透平机转速的波动，给透平机带来不可预见的风险，严重时会引起透平机的超速运行和损坏。当透平机超速运行时，由于现有的透平机因未配备转速控制系统而不能及时停止进汽，这会导致严重的安全事故。
发明内容
为了解决现有技术中透平机不能及时调整进入透平机的蒸汽流量的问题，本发明实施例提供了一种透平机的转速控制装置。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种透平机的转速控制装置，所述转速控制装置包括：双座调节阀、连杆、支撑架、调速器和速关油缸，所述双座调节阀和所述速关油缸分别位于所述连杆的两侧，所述双座调节阀包括阀座、上阀盖、下阀盖、阀芯、阀杆、阀杆头和调节弹簧，所述上阀盖和所述下阀盖分别固定在所述阀座的两端，所述阀芯位于所述阀座内，所述阀杆的一端固定在所述阀芯上，所述阀杆头的第一端为球型，所述阀杆的另一端伸出所述上阀盖与所述阀杆头的第二端固定连接，所述调节弹簧套装在所述阀杆上，且所述调节弹簧的两端分别抵在所述阀杆头的第二端和所述上阀盖上，所述连杆的第一端与所述阀杆头接触，所述支撑架的一端固定在所述上阀盖上，所述支撑架的另一端与所述连杆以铰点为圆心可转动的连接；
所述调速器包括：转速传感器、调速器驱动装置和调速器输出杆，所述调速器驱动装置与所述调速器输出杆的一端连接，所述调速器输出杆的另一端抵在所述连杆上；
所述调速器输出杆与所述连杆的接触点到所述铰点的距离大于所述阀杆头与所述连杆的接触点到所述铰点的距离；
所述速关油缸包括：缸体、活塞、活塞杆、弹簧和设置有泄油孔的缸盖，所述缸盖安装在所述缸体上，所述活塞位于所述缸体内并将所述缸体内的空腔分为第一腔和第二腔，所述活塞杆的第一端位于所述第一腔内并固定在所述活塞上，所述活塞杆的第二端伸出缸体，所述弹簧位于所述第一腔内，且所述弹簧的两端分别抵在所述活塞和所述缸体上，所述活塞杆的第二端与所述连杆的第二端卡接。
具体地，所述支撑架和所述连杆上分别设置有销孔，所述销孔内安装有销轴。
进一步地，所述销孔沿所述连杆的轴线方向布置多个。
具体地，所述调速器输出杆的另一端设置有与所述连杆形状相配合的第一凹槽。
进一步地，所述第一凹槽的底部设置有与所述连杆接触的调速器输出杆滚轮，所述调速器输出杆滚轮可沿所述连杆的轴向方向在所述连杆上滚动。
具体地，所述阀杆头的第二端上设置有限位挡板，所述调节弹簧的一端抵在所述限位挡板上。
进一步地，所述阀杆头的第二端上设置有凸起，所述调节弹簧套装在所述凸起上。
具体地，所述活塞杆的第二端上设置有用于卡接的通孔，所述连杆的第二端伸入所述通孔内，所述通孔内安装有活塞杆滚轮，所述活塞杆滚轮可沿所述连杆的轴向方向在所述连杆上滚动，所述活塞杆滚轮与所述双座调节阀位于所述连杆的同侧。
具体地，所述缸体上位于所述活塞杆伸出的内壁上设置有密封环形凸起。
具体地，所述连杆第二端的直径小于所述连杆中部的直径。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的转速控制装置反馈速度灵敏，调节过程稳定平缓，使蒸汽量的控制更加稳定，同时利用杠杆原理放大调速器的输出力，使得阀杆所需的操作力很小，在调节过程中不易产生卡滞或者推动力过小的情况，双座调节阀结构简单、体积小、重量轻，安装维护方便，制造成本也较低，特别适用于狭小的船舱空间内，而且，当透平机超速运行时，可通过速关油缸利用杠杆原理快速截断通过双座调节阀的蒸汽，使透平机停机，从而有效避免发生严重的安全事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的透平机的转速控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的调速器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的图1中A-A向剖视图；
图4是本发明实施例提供的图1中B-B向剖视图；
图5是本发明实施例提供的图1中C-C向剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例
本发明实施例提供了一种透平机的转速控制装置，该透平机可以为汽轮机、涡轮机、烟气轮机或膨胀机等，如图1所示，该转速控制装置包括：双座调节阀、连杆1、支撑架2、调速器和速关油缸，双座调节阀和速关油缸分别位于连杆1的两侧，双座调节阀包括阀座3、上阀盖4、下阀盖5、阀芯6、阀杆7、阀杆头8和调节弹簧9，上阀盖4和下阀盖5分别固定在阀座3的两端，阀芯6位于阀座3内，阀杆7的一端固定在阀芯6上，阀杆头8的第一端为球型，阀杆7的另一端伸出上阀盖4与阀杆头8的第二端固定连接，调节弹簧9套装在阀杆7上，且调节弹簧9的两端分别抵在阀杆头8第二端和上阀盖4上，连杆1的第一端与阀杆头8接触，支撑架2的一端固定在上阀盖4上，支撑架2的另一端与连杆1以铰点为圆心可转动的连接。
如图2所示，调速器包括：转速传感器23、调速器驱动装置和调速器输出杆10，调速器驱动装置与调速器输出杆10的一端连接，调速器输出杆10的另一端抵在连杆1上。其中，转速传感器23用于检测透平机的转速并将该转速传递给调速器驱动装置，通过调速器驱动装置控制调速器输出杆10的伸缩长度。
调速器输出杆10与连杆1的接触点到铰点的距离L1大于阀杆头8与连杆1的接触点到铰点的距离L2；调速器输出杆10和阀杆头8的移动方向均与连杆1的轴线垂直，且L1/L2＝阀杆7的行程/调速器输出杆10的行程。
速关油缸包括：缸体12、活塞13、活塞杆14、弹簧15和设置有泄油孔16的缸盖17，缸盖17安装在缸体12上，活塞13位于缸体12内并将缸体12内的空腔分为第一腔12a和第二腔12b，活塞杆14的第一端位于第一腔12a内并固定在活塞13上，活塞杆14的第二端伸出缸体12，弹簧15位于第一腔12a内，且弹簧15的两端分别抵在活塞13和缸体12上，活塞杆14的第二端与连杆1的第二端卡接。此外，活塞杆14垂直于连杆1布置，活塞杆14与连杆1的卡接点到铰点的距离为L3，活塞杆14的行程＞阀杆7的行程×L3/L1，这可以有效保证速关油缸能够关闭双座调节阀。
具体地，如图3所示，支撑架2和连杆1上分别设置有销孔，销孔内安装有销轴18。其中，支撑架2的另一端开设有第二凹槽11，连杆1位于第二凹槽11内，销孔开设在第二凹槽11的侧壁上。
进一步地，销孔沿连杆1的轴线方向布置多个。在本实施例中，销孔可以沿连杆1的轴线方向布置两个。布置多个销孔可以调整铰点的位置以适应不同型号的透平机。
具体地，如图4所示，调速器输出杆10的另一端设置有与连杆1形状相配合的第一凹槽10a。连杆1可在第一凹槽10a内移动，且第一凹槽10a能够限制连杆1的位置，防止连杆1脱离调速器输出杆10。
进一步地，第一凹槽10a的底部设置有与连杆1接触的调速器输出杆滚轮19，调速器输出杆滚轮19可沿连杆1的轴向方向在连杆1上滚动。连杆1通过调速器输出杆滚轮19与调速器输出杆10接触，调速器输出杆滚轮19可以减小连杆1与调速器输出杆10之间的摩擦。其中，调速器输出杆滚轮19可以通过调速器输出杆销轴19a安装调速器输出杆10的第一凹槽10a上，具体地，调速器输出杆滚轮19安装在调速器输出杆销轴19a的中部，调速器输出杆销轴19a的两端可转动安装在第一凹槽10a的两侧侧壁上。
具体地，阀杆头8的第二端上设置有限位挡板8a，调节弹簧9的一端抵在限位挡板8a上。该限位挡板8a能够限定调节弹簧9的位置。
进一步地，阀杆头8的第二端上设置有凸起8b，调节弹簧9套装在凸起8b上。该凸起8b能够防止调节弹簧9与阀杆头8松脱。
具体地，如图5所示，活塞杆14的第二端上设置有用于卡接的通孔14a，连杆1的第二端伸入通孔14a内，通孔14a内安装有活塞杆滚轮21，活塞杆滚轮21可沿连杆1的轴向方向在连杆1上滚动，活塞杆滚轮21与双座调节阀位于连杆1的同侧。活塞杆滚轮21能够减小活塞杆14与连杆1之间的摩擦。通孔14a的两端均可以留出连杆1的运动空间，在透平机正常运行时，连杆1可以在通孔14a内正常运动，且不受活塞杆14的影响，而当透平机发生异常时，速关油缸再动作。其中，活塞杆滚轮21可以通过活塞杆销轴14b安装在活塞杆14的通孔14a内。
具体地，缸体12上位于活塞杆14伸出的内壁上设置有密封环形凸起22。密封环形凸起22可以防止第二腔内的油液渗出。
具体地，连杆1第二端的直径小于连杆1中部的直径。这样能够便于连杆1伸入通孔内。
下面简单介绍一下本发明实施例提供的透平机的转速控制装置的工作原理：
在转速控制装置中，调速器用于调节透平机的进气量，速关油缸在装置中用于快速关闭透平机，且速关油缸和调速器均通过连杆1利用杠杆原理对透平机进行控制。
具体地，调速器的转速传感器23用于实时监测透平机的转速，当透平机的转速发生变化时，转速传感器23将转速变化的电信号传递给调速器，调速器根据接收到的信号改变调速器输出杆10的动作，利用杠杆原理将调速器的输出力进行放大，使连杆1运动，从而改变双座调节阀的阀芯6与阀座3的开度，进而控制进入透平机的蒸汽流量，使透平机达到新的平衡状态，并使透平机的转速稳定在规定范围之内。
具体地，当透平机发生超速或其他故障需要快速关闭时，系统的油压降为零，由于第二腔12b与系统的油路连通，所以第二腔12b内的液压油会通过泄油孔16排出，第二腔12b内的压力降低，使得活塞13在弹簧15的弹力作用下向第二腔12b的方向运动，活塞杆14随着油缸活塞13一起迅速向第二腔12b的方向运动，利用杠杆原理，连杆1的上端挤压阀杆头8和调节弹簧9，将调节弹簧9压缩到极限位置，阀芯6向左运动直到与阀座3接触并压紧，截断通过双座调节阀的蒸汽，使透平机停机。
本发明实施例提供的透平机的转速控制装置，在透平机正常运行时，连杆不受活塞杆的影响，调速器的转速传感器用于实施监测透平机的转速，当透平机的转速发生变化时，转速传感器将转速变化的电信号传递给调速器，调速器根据接收到的信号改变调速器输出杆的动作，利用杠杆原理将调速器的输出力进行放大，使连杆运动，从而改变双座调节阀的阀芯与阀座的开度，进而控制进入透平机的蒸汽流量，使透平机达到新的平衡状态，并使透平机的转速稳定在规定范围之内。当透平机发生超速或其他故障需要快速关闭时，活塞在速关弹簧的弹力作用下向第二腔的方向运动，第二腔内的液压油通过泄油孔排出，活塞杆随着油缸活塞一起迅速向第二腔的方向运动，同时连杆的上端挤压阀杆头和调节弹簧，将调节弹簧压缩到极限位置，阀芯向左运动直到与阀座接触并压紧，截断通过双座调节阀的蒸汽，使透平机停机。本发明实施例提供的转速控制装置反馈速度灵敏，调节过程稳定平缓，使蒸汽量的控制更加稳定，同时利用杠杆原理放大调速器的输出力，使得阀杆所需的操作力很小，在调节过程中不易产生卡滞或者推动力过小的情况，双座调节阀结构简单、体积小、重量轻，安装维护方便，制造成本也较低，特别适用于狭小的船舱空间内，而且，当透平机超速运行时，可通过速关油缸利用杠杆原理快速关闭双座调节阀，即停止透平机进汽，可有效避免发生严重的安全事故。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透平机的转速控制装置，其特征在于，所述转速控制装置包括：双座调节阀、连杆(1)、支撑架(2)、调速器和速关油缸，所述双座调节阀和所述速关油缸分别位于所述连杆(1)的两侧，所述双座调节阀包括阀座(3)、上阀盖(4)、下阀盖(5)、阀芯(6)、阀杆(7)、阀杆头(8)和调节弹簧(9)，所述上阀盖(4)和所述下阀盖(5)分别固定在所述阀座(3)的两端，所述阀芯(6)位于所述阀座(3)内，所述阀杆(7)的一端固定在所述阀芯(6)上，所述阀杆头(8)的第一端为球型，所述阀杆(7)的另一端伸出所述上阀盖(4)与所述阀杆头(8)的第二端固定连接，所述调节弹簧(9)套装在所述阀杆(7)上，且所述调节弹簧(9)的两端分别抵在所述阀杆头(8)的第二端和所述上阀盖(4)上，所述连杆(1)的第一端与所述阀杆头(8)接触，所述支撑架(2)的一端固定在所述上阀盖(4)上，所述支撑架(2)的另一端与所述连杆(1)以铰点为圆心可转动的连接；
所述调速器包括：转速传感器(23)、调速器驱动装置和调速器输出杆(10)，所述调速器驱动装置与所述调速器输出杆(10)的一端连接，所述调速器输出杆(10)的另一端抵在所述连杆(1)上；
所述调速器输出杆(10)与所述连杆(1)的接触点到所述铰点的距离大于所述阀杆头(8)与所述连杆(1)的接触点到所述铰点的距离；
所述速关油缸包括：缸体(12)、活塞(13)、活塞杆(14)、弹簧(15)和设置有泄油孔(16)的缸盖(17)，所述缸盖(17)安装在所述缸体(12)上，所述活塞(13)位于所述缸体(12)内并将所述缸体(12)内的空腔分为第一腔(12a)和第二腔(12b)，所述活塞杆(14)的第一端位于所述第一腔(12a)内并固定在所述活塞(13)上，所述活塞杆(14)的第二端伸出缸体(12)，所述弹簧(15)位于所述第一腔(12a)内，且所述弹簧(15)的两端分别抵在所述活塞(13)和所述缸体(12)上，所述活塞杆(14)的第二端与所述连杆(1)的第二端卡接。
2.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述支撑架(2)和所述连杆(1)上分别设置有销孔，所述销孔内安装有销轴(18)。
3.根据权利要求2所述的转速控制装置，其特征在于，所述销孔沿所述连杆(1)的轴线方向布置多个。
4.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述调速器输出杆(10)的另一端设置有与所述连杆(1)形状相配合的第一凹槽(10a)。
5.根据权利要求4所述的转速控制装置，其特征在于，所述第一凹槽(10a)的底部设置有与所述连杆(1)接触的调速器输出杆滚轮(19)，所述调速器输出杆滚轮(19)可沿所述连杆(1)的轴向方向在所述连杆(1)上滚动。
6.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述阀杆头(8)的第二端上设置有限位挡板(8a)，所述调节弹簧(9)的一端抵在所述限位挡板(8a)上。
7.根据权利要求6所述的转速控制装置，其特征在于，所述阀杆头(8)的第二端上设置有凸起(8b)，所述调节弹簧(9)套装在所述凸起(8b)上。
8.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述活塞杆(14)的第二端上设置有用于卡接的通孔(14a)，所述连杆(1)的第二端伸入所述通孔内，所述通孔(14a)内安装有活塞杆滚轮(21)，所述活塞杆滚轮(21)可沿所述连杆(1)的轴向方向在所述连杆(1)上滚动，所述活塞杆滚轮(21)与所述双座调节阀位于所述连杆(1)的同侧。
9.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述缸体(12)上位于所述活塞杆(14)伸出的内壁上设置有密封环形凸起(22)。
10.根据权利要求1所述的转速控制装置，其特征在于，所述连杆(1)第二端的直径小于所述连杆(1)中部的直径。
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