CN105716870B - 一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件，本发明主要用于解决现有压气机内仪表的装卸只能在机组制造厂房内完成，机组在电厂一经投入后，仪表将长时间伴随机组在机组的流道内工作而带来的居多问题，本发明主要通过设计直插式安装，能同时密封压气机外缸和持环上的相应开孔，一体式结构的安装组件，并通过对安装组件的结构设计，使其能自动适应压气机工作时其外缸与持环之间的轴向位移和径向热变形，从而使本发明安装组件能在电厂环境下不揭外缸方便的完成安装组件的装卸。

Description

一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件

技术领域

本发明涉及一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件。

背景技术

重型燃气轮机是燃气-蒸汽联合循环发电机组的核心设备，是能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备。随着环保要求的不断提高，重型燃气轮机越来越被全世界所重视，重型燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部件组成，其中，压气机主要是压缩空气以提高空气的压力和温度，以便将其送入燃烧室中进行燃烧反应。压气机是决定重型燃气轮机功率和热效率的主要部件。

重型燃气轮机技术的不断革新和发展，为了提高燃机(重型燃气轮机的简称)的整体热效率，压气机也需要不断的进行升级，压气机的压比、流量和效率也在不断提升。由于压气机设计的复杂性，新改进的压气机很容易出现偏离设计点、喘振、启动困难等问题，因此对于新设计的压气机，往往需要测量其流道内的流场，以便校核和改进，现有压气机流道内的流场测试方案如图1所示。燃机为满足间隙设计和热变形要求，整体结构采用外缸2与持环1的结构形式。持环1安装在外缸2内，两者之间具有间隙，动叶片11、静叶片12相间的安装在持环1内，其中，静叶片12安装在持环1的内壁，动叶片11安装在位于持环1中轴线位置的一转轴(未画出)上，动叶片11、静叶片12之间形成用于通流的流道13。现有流场测量方案包括：将相关仪表3直接焊接在静叶片12上，引线31经固定后从外缸2上的引线孔21中引出；还有一种方案如图1所示，相关仪表3通过安装组件4安装在持环1环壁上的组件插入孔14中，相关仪表3的引线31经固定后再从外缸2上的引线孔21中引出。

图1中安装组件4的具体结构为，它包括一侧壁上开有用于安装相关仪表3的安装孔的安装筒41，安装筒41的上端为一法兰盘42，安装组件4通过其法兰盘42固定在持环1环壁上的组件插入孔14的外端，安装组件4的安装筒41穿过持环1环壁上的组件插入孔14伸入流道13内，以使安装于其上的相关仪表3处于流道13内。安装组件4内部形成空腔，相关仪表3的引线31从安装组件4内部的空腔中穿出持环1后，采用绝缘材料填封所述空腔，穿出持环1的引线31最后从外缸2上的引线孔21中引出后，外缸2上的引线孔21还需要由绝缘材料填封。

上面压气机性能仪表3的安装方式，存在如下缺点：

上述仪表的安装方式，由于牵扯到仪表在外缸、持环上的引线和固定等，因此仪表安装必须在机组制造厂房内完成，机组在电厂运行时无法进行仪表的拆解安装，也就是说机组在电厂内使用后，仪表将长时间伴随机组在机组的流道内工作，一方面仪表及其安装组件会伸入流道内，对流道内的通流面积造成影响，进而影响压气机和机组的效率，增加热耗，另一方面，一旦仪表发生断裂、脱落等故障，将造成机组的严重故障甚至损毁机组，带来巨大损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可在不拆外缸的情况下方便的完成装卸的压气机性能测量仪表安装组件。

本发明的技术问题通过如下技术方案解决：一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件，所述安装组件为一管型件，内部中空形成引线通道，所述安装组件由下而上由三个部件对接而成，分别为位于下部的仪表安装件、中部的转接件和上部的外缸密封件，三个部件内部都具有空腔，三个部件对接后，它们内部的空腔相通，形成了所述引线通道；

所述转接件与所述仪表安装件、外缸密封件均通过球面密封结构相连，且所述外缸密封件和仪表安装件之间，还设有用于使它们分别与所述转接件的上、下端紧密接触，从而连成一个整体的弹性拉力机构；

所述仪表安装件上滑动套装有用于与压气机持环上的组件插入孔外端配合密封的密封圈，所述密封圈通过弹性件安装在所述仪表安装件上，所述密封圈的内圈孔与所述仪表安装件的相应部位适配，所述仪表安装件用于伸入压气机持环内侧的部分水平方向上的最大尺寸小于所述持环上组件插入孔的内径，以使仪表安装件能退出持环，所述安装组件用于伸入压气机外缸内侧的部分水平方向上的最大尺寸小于所述外缸上的组件安装孔的内径，以使整个安装组件能退出外缸。

压气机工作时，其外缸与持环之间会有一个轴向上的相对位移和径向上的热变形，本发明要求安装组件能在不拆外缸的情况下方便的完成装卸，所以本发明的安装组件要求能密封压气机外缸、持环上相应开孔的同时，还需要形成整体结构，而且还要求其能吸收上述相对位移和热变形，另外，还要求使用本发明安装组件的压气机持环上的组件插入孔和外缸上的组件安装孔相对设置。

本发明的安装组件的安装、使用、拆卸过程如下：在需要进行压气机性能参数测量时，先将相关仪表固定在仪表安装件上，此处需要注意，在仪表安装件上安装好相关仪表后，不应影响到仪表安装件从持环上的组件插入孔处退出持环，也不应影响到整个安装组件顺利的从外缸上的组件安装孔处退出外缸。相关仪表安装在仪表安装件的侧壁上后，将相关仪表的引线从仪表安装件的空腔中引出，并采用绝缘材料填封仪表安装件的空腔。将仪表安装件、转接件和外缸密封件组装在一起形成安装组件，并将相关仪表的引线引出安装组件，将安装组件插入外缸的组件安装孔，使位于安装组件的下部的仪表安装件插入持环上的组件插入孔。安装到位后，仪表安装件上的密封圈与仪表安装件和持环上的组件插入孔的外端配合，密封持环。当压气机的外缸与持环间产生径向上的热变形时，用于将所述密封圈安装在所述仪表安装件的弹性件即可吸收这种径向形变，使密封圈的下端面始终与持环上的组件插入孔的外端相贴。压气机工作时，外缸与持环间的抽气腔的压力会高于流道内的压力，密封圈在上述压差的作用下，与持环上的组件插入孔的外端紧密接触，可以很好的密封持环。安装组件的外缸密封件与外缸上组件安装孔的外端配合密封固定，在外缸与持环间产生轴向上的相对位移时，转接件与仪表安装件、外缸密封件之间的球面密封结构和用于使所述转接件与所述仪表安装件、外缸密封件紧密接触的弹性拉力机构，正好可以吸收这种轴向上的相对位移而不影响其密封性能。在测试完毕后，松开外缸密封件与外缸之间的固定结构，即可将整个安装组件拉出压气机，从而使本发明的安装组件只有在需要时，才将其安装到压气机内。

所述仪表安装件侧壁上设有仪表安装位，所述仪表安装位所在侧壁内凹。仪表安装位所在侧壁内凹，在相关仪表安装在所述仪表安装位后，仪表外凸于所述仪表安装件的程度减小，以便可以更好的控制使整个仪表安装件水平方向上的尺寸小于持环上组件插入孔的内径。

所述弹性拉力机构为拉力弹簧，所述拉力弹簧安装与所述转接件与所述外缸密封件的相对面间，以及所述转接件与所述仪表安装件的相对面间，围绕相对面间的所述球面密封结构均匀设置。

所述转接件为两端呈球头状的转接管。

所述外缸密封件的下端面和所述仪表安装件的上端面都形成有圆形的凹槽，所述外缸密封件内的空腔与其下端面上凹槽的底面相通，所述仪表安装件内的空腔与其上端面上凹槽的底面相通，沿所述凹槽的内壁固定有圆环形的密封环，所述密封环由铝合金、紫铜等硬度较低的金属构成，以便与所述转接件的球头状管头形成球面密封结构。

所述密封圈为通过平面密封的金属环。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明安装组件能在电厂环境下，不揭外缸方便的完成安装组件的装卸，而且本发明结构的安装组件还能自动吸收外缸与持环的轴向相对位移、径向热变形和安装误差，避免外缸、持环受额外应力的作用；

2)因为本发明安装组件能方便进行拆装，所以可以控制本发明安装组件使其只有在需要时，才装入压气机内，如此，一方面可以避免安装组件及其上的相关仪表长期伸入流道内，因影响流道面积而造成的影响压气机、机组效率增加热耗问题的发生，另一方面，将完成流道性能参数测量后的仪表及安装组件及时取出，大大降低了因仪表断裂、脱落等故障，造成机组严重故障甚至损毁事故发生的概率，有利于提交机组的运行可靠性。

附图说明

图1为现有技术中安装组件的安装结构示意图；

图2为本发明较佳实施例的安装组件的安装结构示意图一；

图3为本发明较佳实施例的安装组件的安装结构示意图二；

图4为本发明安装组件在拆卸掉后，用于替代所述安装组件安装在压气机中的工装的安装结构示意图。

具体实施方式

本发明对现有安装组件的改进，主要是为了使通过本发明安装组件安装于压气机流道内的仪表能仅在需要进行测量时，才将其安装到压气机内，而在完成测量后，能方便的将其取出，而且要求装卸方便，不需要进行外缸的拆卸，从而解决因安装组件及仪表长期处于压气机流道内而影响压气机的效率、增加热耗的问题，同时也避免因仪表长期伴随机组在流道内工作而出现的断裂、脱落损害机组事故的发生。本发明安装组件在考虑上述需求的同时，结合了压气机采用外缸、持环相配合的结构特点，使本发明的安装组件能自动吸收压气机工作时，外缸与持环间产生的径向和轴向位移，使压气机的外缸、持环的工作状态不受影响。

图2、3是本发明具体实施例的安装组件的安装结构示意图，如图2、3所示，本实施例的安装组件整体为一管型件，内部中空形成引线通道54。安装组件由下而上由三个部件对接而成，分别为位于下部的仪表安装件53、中部的转接件52和上部的外缸密封件51，三个部件内部都具有空腔，三个部件对接后，它们内部的空腔相通，形成了所述引线通道54。

下部的仪表安装件53下部为一用于插入压气机持环1内侧的中空轴531，中空轴531的侧壁上设有仪表安装位532，仪表安装位532所在侧壁内凹，如图2、3所示。中空轴531的外径要求小于持环1上组件插入孔14的内径，以便可顺利拔出仪表安装件53，使其退出持环1。仪表安装位532所在侧壁内凹，在相关仪表3安装在仪表安装位532后，仪表3外凸于仪表安装件53的程度减小，以便可以更好的控制使中空轴531水平方向上的尺寸小于持环1上组件插入孔14的内径。中空轴531上套装有一密封圈533，密封圈533的下端面水平，以便与持环1上组件插入孔14上的外端面平面密封。密封圈533的上端面通过压力弹簧534安装在其上方的一轴肩535上。密封圈533与压力弹簧534的设置，以便可在一定程度上吸收压气机外缸2、持环1间的径向热变形和安装误差。密封圈533为一金属环，其内环孔与中空轴531适配，在中空轴531上滑动，以便形成中空轴531的轴向密封。密封圈533的内环面向上凸起形成环形凸台，凸台的设置主要用于增大密封圈与中空轴531间轴向密封的密封面积，从而加强密封效果。仪表安装件53上端面形成有凹槽，仪表安装件53内空腔的开口与仪表安装件53上端面上凹槽槽底的中部相通，沿凹槽的内壁固定有圆环形的密封环536，密封环536由铝合金、紫铜等硬度较低的金属构成，以便与转接件52的球头状管头形成球面密封结构。

如图2、3所示，中部转接件52为两端呈球头状的转接管，转接件52端头的球头结构主要用于与外缸密封件51的下端面、仪表安装件53的上端面配合形成球面密封结构，以密封引线通道54。两球头之间靠近各球头还设置有连接板521，连接板521主要用于拉力弹簧6的安装。

拉力弹簧6安装在转接件52与外缸密封件51的相对面间，以及转接件52与仪表安装件53的相对面间，围绕各自相对面间的球面密封结构均匀设置。转接件52上部的拉力弹簧6一端挂在转接件52上端的连接板521上，另一端挂在外缸密封件51下端面上凹槽的槽壁515上。转接件52下部的拉力弹簧6一端挂在转接件52下端的连接板521上，另一端挂在仪表安装件53下端面上凹槽的槽壁上。拉力弹簧6主要用于提供外缸密封件51和仪表安装件53与转接件52上、下端之间的球面密封结构密封所需的压力。本发明采用球面密封结构，使本发明的安装组件可以自动吸收持环1和外缸2之间的轴向位移和安装误差，如图3所示，在持环1和外缸2出现轴向位移时，安装组件上部的外缸密封件51和下部的仪表安装件53分别随外缸2、持环1移动而错位，安装组件中部的转接件52上、下两端因受不同方向的力的作用而发生倾斜，球面密封结构使即使转接件52倾斜后，也能与外缸密封件51、仪表安装件53保持紧密接触，使安装组件内的引线通道54保持密封状态。

安装组件上部的外缸密封件51下端面的结构与仪表安装件53上端面的结构相同。外缸密封件51的上端为法兰盘511，它与压气机外缸2上组件安装孔22的外端配合密封固定。本发明要求不拆外缸1实现安装组件的拆装，所以安装组件用于伸入压气机外缸2内侧的部分水平方向上的最大尺寸应小于外缸2上的组件安装孔22的内径，以使整个安装组件能从外缸2上组件安装孔22处退出外缸2。本发明除上面介绍过的优点外，本发明安装组件直接通过法兰盘511实现外缸2的密封，安装组件上安装的相关仪表3的引线从安装组件内部的引线通道54中引出即可，无需采用绝缘材料填封外缸2上组件安装孔或引线通道54的出口端。

需要说明的是，本发明安装组件在拆卸掉后，需要采用图4所示的工装将压气机外缸2和持环1上的组件安装孔22和组件插入孔14封堵，图4中工装结构与本发明安装组件结构基本相同，不同之处在于，图4中工装下部与持环1配合安装的部件73下端的轴731较短，以防止其过长而伸入流道13内，影响到流道13的面积，另外，轴731下端应该封闭，以防止泄漏。

Claims (6)

1.一种在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述安装组件为一管型件，内部中空形成引线通道，所述安装组件由下而上由三个部件对接而成，分别为位于下部的仪表安装件、中部的转接件和上部的外缸密封件，三个部件内部都具有空腔，三个部件对接后，它们内部的空腔相通，形成了所述引线通道；

所述转接件与所述仪表安装件、外缸密封件均通过球面密封结构相连，且所述外缸密封件和仪表安装件之间，还设有用于使它们分别与所述转接件的上、下端紧密接触，从而连成一个整体的弹性拉力机构；

所述仪表安装件上滑动套装有用于与压气机持环上的组件插入孔外端配合密封的密封圈，所述密封圈通过弹性件安装在所述仪表安装件上，所述密封圈的内圈孔与所述仪表安装件的相应部位适配，所述仪表安装件用于伸入压气机持环内侧的部分水平方向上的最大尺寸小于所述持环上组件插入孔的内径，以使仪表安装件能退出持环，所述安装组件用于伸入压气机外缸内侧的部分水平方向上的最大尺寸小于所述外缸上的组件安装孔的内径，以使整个安装组件能退出外缸。

2.根据权利要求1所述的在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述仪表安装件侧壁上设有仪表安装位，所述仪表安装位所在侧壁内凹。

3.根据权利要求1或2所述的在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述弹性拉力机构为拉力弹簧，所述拉力弹簧安装在所述转接件与所述外缸密封件的相对面间，以及所述转接件与所述仪表安装件的相对面间，围绕相对面间的所述球面密封结构均匀设置。

4.根据权利要求3所述的在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述转接件为两端呈球头状的转接管。

5.根据权利要求4所述的在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述外缸密封件的下端面和所述仪表安装件的上端面都形成有圆形的凹槽，所述外缸密封件内的空腔与其下端面上凹槽的底面相通，所述仪表安装件内的空腔与其上端面上凹槽的底面相通，沿所述凹槽的内壁固定有圆环形的密封环，所述密封环由硬度较低的金属构成，以便与所述转接件的球头状管头形成球面密封结构。

6.根据权利要求5所述的在线测量压气机性能的仪表的安装组件，其特征在于，所述密封圈为通过平面密封的金属环。