CN107208895A - 用于燃气轮机燃烧室的具有快速卡扣配合燃料进给接合部的燃料供给系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将燃料供应至设置有至少一个燃烧器组件(5)的燃烧室(2)的燃料供给系统(3)设置有至少一条进给管线(7)，其包括：歧管(8)，其供应有燃料；至少一根连接管(10)，其将歧管(8)连接到相应的燃烧器组件(5)；以及连接元件(13)，其将连接管(10)连接到相应的燃烧器组件(5)和/或将连接管(10)连接到相应的歧管(8)；连接元件(13)被构造为限定快速卡扣配合接合部。

Description

用于燃气轮机燃烧室的具有快速卡扣配合燃料进给接合部的 燃料供给系统

技术领域

本发明涉及一种用于燃烧室的燃料供给系统和一种包括该燃料供给系统的燃烧组件。

背景技术

发电设备通常包括气流在内部流动的压缩机、供应有来自压缩机的空气和燃料的燃烧室、来自燃烧室的气体在内部流动的燃气轮机、以及机械地连接到燃气轮机与压缩机的相同轴并且连接到配电网络的发电机。

燃烧室包括通过专门的燃料供给系统来供应燃料的多个燃烧器。燃料供给系统包括多条进给管线，其将燃烧器连接到相应的燃料供给歧管。

燃料可以由天然气、合成气、燃油和水等等构成。

燃料供给系统包括多个螺纹连接元件，其将燃料进给管连接到燃烧室和歧管。

这种类型的燃料供给系统的安装需要连接元件经受特定的紧固操作以及对紧固扭矩进行的后续的检查程序，并且最后需要在设备低负荷运行时通过供给渗漏检测液进行的密封测试。

这些操作对于在已知类型的燃料供给系统中确保密封是重要和必需的。这些活动通常需要大量时间，甚至在有些时候需要数天来进行现场技术测试。

此外，在环形类型的燃烧室的情况下，紧固扭矩检查程序特别困难，因为其需要使用适当尺寸的扭矩扳手来接触到所有连接元件。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于燃烧室的、没有本文描述的现有技术的缺陷的燃料供给系统；特别地，本发明的目的是提供一种用于燃烧室的、可以快速提供操作并且同时是可靠的且能够确保正确密封的燃料供给系统。

根据这些目的，本发明涉及一种燃料供给系统，其用于将燃料供应至设置有至少一个燃烧器组件的燃烧室；燃料供给系统包括至少一条进给管线，其设置有：

-歧管，其供应有燃料；

-至少一根连接管，其将歧管连接到相应的燃烧器组件；

-连接元件，其将连接管连接到相应的燃烧器组件和/或将连接管连接到相应的歧管；连接元件被构造为限定快速接合部。

本发明的另一个目的是提供一种制造简单、安装快速并且同时可靠的燃烧组件。

根据这些目的，本发明涉及一种用于发电设备的燃烧组件，其包括燃烧室和根据权利要求1至11中任一项所述并且被构造为将燃料供应至燃烧室的燃料供给系统。

附图说明

参照附图中的视图，本发明的另外的特征和优点将通过下面的非限制性实施方式的描述变得清楚，在附图中：

图1是根据本发明的燃烧组件的立体图，其中为了清楚起见一些部分被移除，所述燃烧组件包括燃烧室以及被构造为将燃料供应至燃烧室的燃料供给系统；

图2是图1的燃料供给系统处于第一操作构造的细节的侧视图，其中为了清楚起见一些部分为剖视并且一些部分被移除；以及

图3是图1的燃料供给系统处于第二操作构造的细节的侧视图，其中为了清楚起见一些部分为剖视并且一些部分被移除。

具体实施方式

在图1中，附图标记1表示燃烧组件，该燃烧组件包括沿纵向轴线A延伸的燃烧室2和被构造为将燃料供应至燃烧室2的燃料供给系统3。

燃烧室2和燃料供给系统3在图1中局部并且示意性地示出。

在本文描述和图示的非限制性示例中，燃烧室2为环形类型，并且包括室4和沿靠近室4的环形周缘6的圆形路径设置的多个燃烧器组件5。

在本文描述和图示的非限制性示例中，有二十四个燃烧器组件5。

每个燃烧器组件5都包括连接到燃料供给系统3的至少一个引燃燃烧器和预混燃烧器(在附图中不可见)。未示出的变型考虑到每个燃烧器组件5还包括扩散燃烧器和/或液体燃料燃烧器(例如，柴油燃料)。

燃料供给系统3包括多条燃料进给管线7。在本文描述和图示的非限制性示例中，有两条进给管线7：引燃气进给管线7a和预混气进给管线7b。

每条进给管线7都包括相应的歧管8和多根连接管10，每根连接管10都连接到歧管8和相应的燃烧器组件5。

每根歧管8都沿室4外部的环形路径延伸并且通过室4支撑。优选地，每条进给管线7的歧管8都具有圆形形状，并且与所有其他进给管线7的环形歧管8同心地通过多个安装支架12支撑，该多个安装支架12从室4的外部径向突出并且大体在室4上的相同轴向安装位置上支撑所有环形歧管8。

连接管10优选是柔性的并且没有刚性部分，并且设置在室4的外部。

每根连接管10都通过快速接合连接元件13(在图2和图3中更好地看出)连接到相应的燃烧器组件5。

使用“快速接合”的表述，旨在使连接元件13构造为以快速且不用工具的方式将相应的连接管10接合到相应的燃烧器组件5。

例如，连接元件13可以被构造为限定卡扣配合接合部、过盈接合部、将卡扣配合接合部与螺纹接合部结合起来的接合部等。

在本文描述和图示的非限制性示例中，通过连接元件13限定的接合部是卡扣配合的类型。

参照图2，连接元件13包括可彼此连接并且成形为限定卡扣配合接合部的阳连接器15和阴连接器16。

特别地，阳连接器15和阴连接器16被构造为在锁定位置限定牢固的接合部。

阳连接器15包括沿轴线B延伸并且具有外径DE1的第一管状连接部17，以及与第一管状连接部17同心并且具有外径DE2的第二管状连接部18。

第一管状连接部17的外径DE1大于第二管状连接部18的外径DE2。

第一管状连接部17与第二管状连接部18之间的直径差限定台阶20，该台阶20被设计为与阴连接器16的相应止动部协作，这将在下文中看出。

第一管状连接部17和第二管状连接部18被设计为在使用时插入阴连接器16中。

沿第一管状连接部17的外表面设置的环形槽21被设计为与阴连接器16的相应元件协作，这将在下文中看出。

优选地，环形槽21具有朝向管状连接部17的外表面叉开的倾斜侧壁22。

优选地，第二管状连接部18具有削角的环形外边缘23。

阴连接器16包括管状壁24，该管状壁24具有外面25和内面26，内面26限定容纳座27。

管状壁25包括第一部分28和第二部分29，第一部分28的内径略大于阳连接器15的第一管状连接部17的外径DE1，第二部分29的内径略大于阳连接器15的第二管状连接部18的外径DE2。

第一部分28与第二部分29之间的直径变化限定了止动部30，其被设计为抵靠阳连接器15的台阶20。

阴连接器16的管状壁25的第一部分28与第二部分29的尺寸允许阳连接器15容易地插入容纳座27中。

阴连接器16包括沿着第一部分28的内面26的环形凹部31以及容纳在凹部31中的环形弹性元件32。

环形弹性元件32的径向高度大于环形凹部31的径向高度。

优选地，环形凹部31从内面26延伸到外面25并且包括两个侧壁33，这两个侧壁33朝向管状壁25的内面26会聚，以允许环形弹性元件32从环形凹部31中部分地突出并且阻止其完全脱出。

环形弹性元件32优选由开口环形元件限定，其由弹性材料制成，例如橡胶或聚合物。

如图2所示，环形弹性元件32的、从环形凹部31中突出的部分能够在锁定位置接合阳连接器15的相应的环形槽21。

在使用期间，沿轴线B推动阳连接器15足以实现将阳连接器15插入容纳座27中。这种插入引起阴连接器16的环形凹部31内的环形弹性元件32移位(图3)。通过阳连接器15的第二管状连接部18的外边缘23的削角的形状促进了环形弹性元件32的移位。

当阳连接器15到达锁定位置时，环形弹性元件32的、从环形凹部31中突出的部分接合相应的环形槽21(图2)。在该锁定位置，阳连接器15与阴连接器16之间在轴向方向和径向方向上不能相对运动。

为了使阳连接器15与阴连接器16断开，大体沿轴线B在阳连接器15上施加拉力就足够了。该拉力必须足以克服环形弹性元件32的弹性阻力并且使得环形弹性元件32被推到环形凹部31内。

每个连接元件13都还安装有安全装置35，其阻止阳连接器15与阴连接器16之间意外断开。

特别地，安全装置35被构造为选择性地实现阳连接器15与阴连接器16之间的断开。

详细地，安全装置35被构造为呈现锁定位置和解锁位置，在锁定位置中阻止了阳连接器15与阴连接器16之间的断开，在解锁位置中实现了阳连接器15与阴连接器16之间的断开。

手动进行从锁定位置到解锁位置的行程。

在图2所示的锁定位置，安全装置35被构造为阻止环形弹性元件32完全插入阴连接器16的环形凹部31内。以这种方式，即使在对阳连接器15施加拉力时，环形弹性元件32也通过被容纳在相应的环形槽21中而阻止了断开。

在图3所示的解锁位置，安全装置35呈现能够使环形弹性元件32完全插入阴连接器16的环形凹部31内的构造。以这种方式，环形弹性元件32完全解脱相应的环形槽21，并且对阳连接器15施加拉力引起阳连接器15与阴连接器16之间断开。

在本文描述和图示的非限制性示例中，安全装置35包括设置在阴连接器16外部的环36，以及从阴连接器16的外面25突出的锁定元件37。

特别地，环36具有环形形状，并且大体安装在阴连接器16周围，以围绕阴连接器16转动。

环36设置有环形外面40和环形内面41。

环36设置有环形肋42和凹部44(图2中为虚线并且在图3中可见)，环形肋42大体在环36的第一外部边缘43处从环形内面41突出，凹部44为大体U形并且沿着与边缘43相对的第二外缘45制成。

在本文描述和图示的非限制性示例中，阴连接器16优选设置有从外面25突出的环形棘爪47。

环36优选围绕阴连接器16被设置为，使得环形内面41的、包括第二边缘45的部分设置为靠在环形棘爪47的外表面上，并且使得环形肋42设置为大体沿着阴连接器16的外面25放置。

安全装置35被构造为，使得在锁定位置环形肋42设置为在环形凹部31处大体沿着阴连接器16的外面25放置，以阻止环形弹性元件32完全插入阴连接器16的环形凹部31内，并且因此阻止阳连接器15与阴连接器之间断开(图2中的构造)。

安全装置35还被构造为，使得在解锁位置环形肋42设置为在不阻止环形弹性元件32完全插入阴连接器16的环形凹部31内的位置上大体沿着阴连接器16的外面25放置，并因此实现阳连接器15与阴连接器之间的断开(图3的构造)。

通过转动环36直到第二边缘45的凹部44与锁定元件37对齐(图2中所示的箭头)并且使环36轴向移动以使锁定元件37接合凹部44，实现了从锁定位置到解锁位置的行程。以这种方式，环36的轴向移动足以使环形凹部31摆脱环36的环形肋42(图3所示的箭头)。环36在不转动环35使凹部44与锁定元件37对齐的情况下的轴向位移不足以使环形凹部31摆脱环36的环形肋42。

环36和阴连接器16的特定形状使得在环形肋42与环形棘爪47之间产生环形座49，在环形座49内优选容纳弹簧50。

在使用中，弹簧50确保手动推动动作一停止环36就回到锁定位置。以这种方式，确保阳连接器15与阴连接器16之间接合的安全性。

锁定元件37在环形棘爪47下游从阴连接器16的外面25突出。

优选地，锁定元件37包括接合到弹簧52上的球51，弹簧52完全容纳在阴连接器16的外面25的座53中并且能够支撑和向外推动球51。以这种方式，通过锁定元件37确保环36的滑动的锁定动作。

优选地，阳连接器15接合到相应的连接管10，而阴连接器16接合到相应的燃烧器组件5。

显然，一种变型考虑到阳连接器15接合到相应的燃烧器组件5并且阴连接器16接合到相应的连接管10。

未示出的一种变型考虑到在连接管10与阳连接器15之间以及在燃烧器组件与阴连接器16之间使用连接适配器。

未示出的另一种变型考虑到通过与连接元件13大体相同的另外的连接元件将连接管10连接到相应的歧管8。

至少一个密封元件55优选设置在阳连接器15和阴连接器16之间。在本文描述和图示的非限制性示例中，存在两个密封元件55。

密封元件55通过由耐高温并且在达到一定的温度时能变形的材料制成的环限定，以确保最佳密封。优选地，密封元件55由橡胶制成，优选为或Viton

有利地，在根据本发明的燃料供给系统3中使用上述连接元件13加快了燃料供给系统3的安装时间。

特别地，相对于已知类型的燃料供给系统需要的安装时间，用于将连接管10连接到相应的燃烧器组件5、并且如果必要的话连接到相应的歧管8的时间显著减少。

事实上，连接元件13在安装于燃烧组件1中之前经过密封和耐性测试。

特别地，连接元件13经受热循环进行期间的一系列密封测试并且经受一系列高周疲劳测试，在高周疲劳测试中连接元件13在振动下受力，以模拟密封元件13的寿命周期。

有利地，根据本发明的燃料供给系统3的连接元件13的特征在于小尺寸。这实现了连接管10的曲率的减小。

最后，燃料供给系统3的所有连接装置13上装配的安全装置35确保不出现连接装置13的意外打开，从而增加了燃料供给系统3的可靠性。

最终，清楚的是可以在不背离所附权利要求的范围的情况下对本文描述的燃料供给系统3和燃烧组件1进行修改和变型。

Claims (12)

1.一种燃料供给系统(3)，其用于将燃料供应至设置有至少一个燃烧器组件(5)的燃烧室(2)；燃料供给系统(3)包括至少一条进给管线(7)，其设置有：

-歧管(8)，其供应有燃料；

-至少一根连接管(10)，其将歧管(8)连接到相应的燃烧器组件(5)；

-连接元件(13)，其将连接管(10)连接到相应的燃烧器组件(5)和/或将连接管(10)连接到相应的歧管(8)；连接元件(13)被构造为限定快速接合部。

2.根据权利要求1所述的燃料供给系统，其中，连接元件(13)被构造为限定卡扣配合接合部。

3.根据权利要求1或2所述的燃料供给系统，其中，连接元件(13)包括可彼此连接并且成形为限定快速接合部的阳连接器(15)和阴连接器(16)。

4.根据权利要求3所述的燃料供给系统，其中，阳连接器(15)和阴连接器(16)被构造为在锁定位置限定牢固的接合部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供给系统，其中，连接元件(13)包括安全装置(35)，其被构造为避免连接元件(13)意外断开。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的燃料供给系统，其中，连接元件(13)包括安全装置(35)，其被构造为避免阳连接器(15)与阴连接器(16)之间意外断开。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的燃料供给系统，其中，连接元件(13)包括安全装置(35)，其被构造为选择性地实现阳连接器(15)和阴连接器(16)之间的断开。

8.根据权利要求6或7所述的燃料供给系统，其中，安全装置(35)被构造为呈现锁定位置和呈现解锁位置，在锁定位置阻止阳连接器(15)与阴连接器(16)之间的断开，在解锁位置实现阳连接器(15)与阴连接器(16)之间的断开。

9.根据权利要求8所述的燃料供给系统，其中，手动进行从安全装置(35)的锁定位置到解锁位置的行程。

10.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供给系统，其中，连接管(10)是柔性的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供给系统，其包括多条进给管线(7)。

12.一种用于发电设备的燃烧组件(1)，其包括燃烧室(2)以及根据前述权利要求中任一项所述并且被构造为将燃料供应至燃烧室(2)的燃料供给系统(3)。