CN106837432B - 汽轮机胀差控制结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽轮机胀差控制结构及控制方法，该胀差控制结构包括转子和套在转子外部的汽缸体，转子绕轴线转动，该胀差控制结构还包括至少一个固定件，每个固定件与汽缸体的轴向截面之间通过一个连接结构连接，汽缸体的轴向截面上还设有至少一个胀差监测装置，胀差监测装置与信息处理与控制单元连接，信息处理与控制单元控制连接结构动作。该汽轮机胀差控制结构及控制方法，可使每个汽缸各自存在一个相对死点，保证各个汽缸的胀差不会相互影响和累加，每个汽缸仅受自身转子与汽缸体之间的胀差影响，使各个汽缸的胀差始终维持在较低的水平，同时，该胀差控制结构可以调整，不会出现现有技术中无法自动复位的问题。

Description

汽轮机胀差控制结构及控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机胀差控制结构。

本发明还涉及一种汽轮机胀差控制方法。

背景技术

汽轮机由于转子与汽缸体的热交换条件不同，使它们在膨胀或收缩时出现差别，这种差别成为汽轮机转子与汽缸体的相对膨胀差，简称胀差。

汽轮机在启动工况、停机工况或变负荷工况下时，转子与静子部件处于不同的温度场域，具备不同的轴向膨胀特性，故为了尽可能地保证级组的效率并保证机组的安全运行，转子的动叶片和隔板的静叶片之间的间隙必须严格控制。

对于汽轮机存在一个相对死点，即转子与汽缸体的相对静止点，该点的位置位于推力轴承处，此处胀差为零。以相对死点为原点，转子与汽缸体均向两侧膨胀，但由于转子与汽缸体的膨胀量存在差距，从而导致产生胀差。对于多缸汽轮机，不同缸的转子的膨胀量是连续传递的，而不同缸体之间的膨胀量，则通过固定的连接结构将前缸的轴向膨胀量完整地传递至后缸，使后缸获得膨胀方向的补偿量，不致胀差完全为转子的膨胀量。连接结构为推拉杆，其结构如图1所示。但，上述结构在运行过程中，由于材料的伸缩特性，还存在无法自动复位的问题，需要手动操作。

此外，西门子提出一种将连接前后缸的推拉杆改为可调整形式，采用监视胀差的方式调整推拉杆的轴向长度，以补偿胀差，其原理图如图2所示。但上述方式由于力的传递，如汽缸体数量较多时，对靠近死点侧的可调推拉杆的推拉力的要求较高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽轮机胀差控制结构及控制方法，用于解决现有技术中汽轮机胀差控制的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽轮机胀差控制结构，它包括转子和套在转子外部的汽缸体，转子绕轴线转动，该胀差控制结构还包括至少一个固定件，每个固定件与汽缸体的轴向截面之间通过一个连接结构连接，汽缸体的轴向截面上还设有至少一个胀差监测装置，胀差监测装置与信息处理与控制单元连接，信息处理与控制单元控制连接结构动作。

优选的，转子上设有限位凸起，胀差监测装置位于转子的限位凸起和汽缸体的轴向截面之间，胀差监测装置检测转子的限位凸起和汽缸体的轴向截面之间的轴向间隙的变化。

优选的，胀差监测装置的数量为多个，多个胀差监测装置沿汽缸体的轴向截面的周向布置。

优选的，汽缸体的两端的轴向截面均连接有连接结构。

优选的，连接结构的数量为多个，多个连接结构沿汽缸体的轴向截面的周向布置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种汽轮机胀差控制方法，该控制方法通过上述汽轮机胀差控制结构实现，该控制方法包括以下步骤：

1)胀差监测装置对汽缸体的轴向截面和转子之间的轴向间隙进行监测，并将监测数据传送给信息处理与控制单元；

2)信息处理与控制单元对胀差监测装置传送的轴向间隙的监测数据进行处理并判断；

3)当轴向间隙超过给定范围时，信息处理与控制单元向连接结构发出指令，要求连接结构动作，改变汽缸体与固定件之间的轴向距离；

4)当胀差监测装置监测到汽缸体的轴向截面和转子之间的轴向间隙恢复至给定范围之内后，连接结构停止动作。

优选的，步骤3)中，连接结构通过伸缩改变自身长度的方式，改变汽缸体与固定件之间的轴向距离。

如上所述，本发明汽轮机胀差控制结构及控制方法，具有以下有益效果：

该汽轮机胀差控制结构及控制方法，可使每个汽缸各自存在一个相对死点，保证各个汽缸的胀差不会相互影响和累加，每个汽缸仅受自身转子与汽缸体之间的胀差影响，使各个汽缸的胀差始终维持在较低的水平，从而可使汽轮机的通流效率提高，轴封齿数增加，漏气量减少，机组效率得到提升，同时，该胀差控制结构可以调整，不会出现现有技术中无法自动复位的问题。

附图说明

图1显示为现有技术中的汽轮机用于连接前缸和后缸的推拉杆的结构示意图。

图2显示为现有技术中的一种汽轮机胀差控制结构的结构示意图。

图3显示为本发明汽轮机胀差控制结构的结构示意图。

元件标号说明

1 固定件

2 汽缸体

21 轴向截面

3 转子

31 限位凸起

4 连接结构

5 胀差监测装置

6 信息处理与控制单元

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图3所示，本发明提供一种汽轮机胀差控制结构，它包括转子3和套在转子3外部的汽缸体2，转子3绕轴线转动，该胀差控制结构还包括至少一个固定件1，每个固定件1与汽缸体2的轴向截面21之间通过一个连接结构4连接，汽缸体2的轴向截面21上还设有至少一个胀差监测装置5，胀差监测装置5与信息处理与控制单元6连接，信息处理与控制单元6控制连接结构4动作。

上述连接结构4与缸体2连接的轴向截面与胀差监测装置5所在的轴向截面为同一个轴向截面。实际上，缸体2也可以设有多个轴向截面，而连接结构4、胀差监测装置5分别位于不同的轴向截面上。

其中，转子3上设有限位凸起31，胀差监测装置5位于转子3的限位凸起31和汽缸体2的轴向截面21之间，胀差监测装置5检测转子3的限位凸起31和汽缸体2的轴向截面21之间的轴向间隙的变化。限位凸起31可以是转子3上的台阶结构等，只要是凸出的可用于测量胀差的结构即可，并不一定需要特别设置。

上述固定件1为与汽轮机整体相对固定的部件，如汽轮机基础、轴承等。

信息处理与控制单元6通过通信线缆分别与胀差监测装置5和连接结构4相连。

汽轮机包含多个汽缸，本结构可应用于其中一个或多个汽缸。采用本技术方案的汽缸，汽缸体2与转子3之间设有胀差监测装置5，汽缸体2通过连接结构4与固定件1相连，其中连接结构4具备调节功能，汽缸体2与固定件1之间的距离可调，使汽缸体2能在轴向位置上自由移动。而胀差监测装置5监测到的轴向间隙的信息传送至信息处理与控制单元6，信息处理与控制单元6对监测数据处理分析后，控制连接结构4进行动作，改变汽缸体2的轴向位置，以减小胀差，直至胀差监测装置5的反馈的监测数据符合要求。

胀差监测装置5的数量为多个，多个胀差监测装置5沿汽缸体2的轴向截面21的周向布置。其中，胀差监测装置5，最好每个汽缸至少有三个，并实时反馈胀差信息。

汽缸体2的两端的轴向截面21均可连接有连接结构4；连接结构4的数量为多个，多个连接结构4沿汽缸体2的轴向截面21的周向布置。

连接结构4具备调节功能，在沿转子3的轴向方向改变自身长度，从而带动汽缸体2在沿轴向方向前后移动。该连接结构4可由液压驱动，或由机械驱动，还可具备最小限位的功能。

根据连接结构4的特性，当连接结构4在一个汽缸体2上存在多个时，不同的连接结构4可承担不同的推或拉的功能。如：当汽缸体2的前后两个轴向截面21均布置有连接结构4时，连接结构4可仅有推的功能，或仅有拉的功能；当连接结构4仅布置在汽缸体2的一个轴向截面21上时，可仅具备拉或推的功能，或者同时具备拉和推的功能。

使用上述汽轮机胀差控制结构的胀差控制方法，包括以下步骤：

1)胀差监测装置5对汽缸体2的轴向截面21和转子3之间的轴向间隙进行监测，并将监测数据传送给信息处理与控制单元6；

2)信息处理与控制单元6对胀差监测装置5传送的轴向间隙的监测数据进行处理并判断；

3)当轴向间隙超过给定范围时，信息处理与控制单元6向连接结构4发出指令，要求连接结构4动作，改变汽缸体2与固定件1之间的轴向距离，从而导致汽缸体2与转子3之间的轴向间隙的改变；

4)当胀差监测装置5监测到汽缸体2的轴向截面21和转子3之间的轴向间隙恢复至给定范围之内后，连接结构4停止动作。

其中步骤3)中，连接结构4可通过伸缩改变自身长度的方式，改变汽缸体2与固定件1之间的轴向距离。

现有技术中，汽缸体之间使用固定的连接结构，可在一定程度上减小各缸的胀差。但随着机组容量的增大，汽缸个数的增加，汽轮机转子跨距的不断增长，远离相对死点的汽缸的胀差仍然较大，给汽轮机内部各汽封的布置带来影响，导致汽轮机通流效率下降，轴封齿数减少，漏气量增加，机组效率无法提升。

本发明的汽轮机胀差控制结构，可使每个汽缸各自存在一个相对死点，保证各个汽缸的胀差不会相互影响和累加，每个汽缸仅受自身转子与汽缸体之间的胀差影响，使各个汽缸的胀差始终维持在较低的水平，从而可使汽轮机的通流效率提高，轴封齿数增加，漏气量减少，机组效率得到提升，同时，该胀差控制结构可以调整，不会出现现有技术中无法自动复位的问题。

本发明的汽轮机胀差控制结构，与图2所示的西门子的可调推拉杆结构相比，本技术方案不会出现因为汽缸数的增加，导致推拉杆推拉力的累加，本发明中每个胀差控制结构只承受所在汽缸的轴向运动阻力。

综上，本发明汽轮机胀差控制结构及控制方法，可使每个汽缸各自存在一个相对死点，保证各个汽缸的胀差不会相互影响和累加，每个汽缸仅受自身转子与汽缸体之间的胀差影响，使各个汽缸的胀差始终维持在较低的水平，从而可使汽轮机的通流效率提高，轴封齿数增加，漏气量减少，机组效率得到提升，同时，该胀差控制结构可以调整，不会出现现有技术中无法自动复位的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种汽轮机胀差控制结构，它包括转子(3)和套在所述转子(3)外部的汽缸体(2)，所述转子(3)绕轴线转动，其特征在于：所述胀差控制结构还包括至少一个固定件(1)，所述固定件(1)与所述汽缸体(2)的轴向截面(21)之间通过一个连接结构(4)连接，所述连接结构(4)具备调节功能，所述汽缸体(2)与所述固定件(1)之间的距离可调，使所述汽缸体(2)能在轴向位置上自由移动；所述汽缸体(2)的轴向截面(21)上还设有至少一个胀差监测装置(5)，所述胀差监测装置(5)与信息处理与控制单元(6)连接，所述信息处理与控制单元(6)控制所述连接结构(4)动作；所述转子(3)上设有限位凸起(31)，所述胀差监测装置(5)位于所述转子(3)的限位凸起(31)和所述汽缸体(2)的轴向截面(21)之间，所述胀差监测装置(5)检测所述转子(3)的限位凸起(31)和所述汽缸体(2)的轴向截面(21)之间的轴向间隙的变化；所述汽轮机包含多个汽缸体，其中，固定件为与汽轮机整体相对固定的部件。

2.根据权利要求1所述的汽轮机胀差控制结构，其特征在于：所述胀差监测装置(5)的数量为多个，多个胀差监测装置(5)沿所述汽缸体(2)的轴向截面(21)的周向布置。

3.根据权利要求1所述的汽轮机胀差控制结构，其特征在于：所述汽缸体(2)的两端的轴向截面(21)均连接有所述连接结构(4)。

4.根据权利要求1所述的汽轮机胀差控制结构，其特征在于：所述连接结构(4)的数量为多个，多个连接结构(4)沿所述汽缸体(2)的轴向截面(21)的周向布置。

5.一种汽轮机胀差控制方法，其特征在于，所述控制方法通过权利要求1所述的汽轮机胀差控制结构实现，所述控制方法包括以下步骤：

1)所述胀差监测装置(5)对所述汽缸体(2)的轴向截面(21)和转子(3)之间的轴向间隙进行监测，并将监测数据传送给所述信息处理与控制单元(6)；

2)所述信息处理与控制单元(6)对所述胀差监测装置(5)传送的轴向间隙的监测数据进行处理并判断；

3)当轴向间隙超过给定范围时，所述信息处理与控制单元(6)向所述连接结构(4)发出指令，要求所述连接结构(4)动作，改变所述汽缸体(2)与所述固定件(1)之间的轴向距离；

4)当所述胀差监测装置(5)监测到所述汽缸体(2)的轴向截面(21)和转子(3)之间的轴向间隙恢复至给定范围之内后，所述连接结构(4)停止动作。

6.根据权利要求5所述的汽轮机胀差控制方法，其特征在于：步骤3)中，所述连接结构(4)通过伸缩改变自身长度的方式，改变所述汽缸体(2)与所述固定件(1)之间的轴向距离。