CN109838313B - 一种燃气轮机防喘放气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机防喘放气系统，包括设于压气机中间两级的放气管路；该燃气轮机防喘放气系统还包括：防喘放气阀，采用气动阀，分别设于所述压气机中间两级的放气管路上；四个控制电磁阀，分别控制压气机中间两级放气管路对应防喘放气阀的气动活塞移动用气；当控制电磁阀失电时，控制对应的防喘放气阀打开。本发明通过控制电磁阀的失电，对防喘放气阀的打开进行控制，有效避免了失电导致防喘放气阀不能打开的危险情况。

Description

一种燃气轮机防喘放气系统

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，特别地，涉及一种燃气轮机防喘放气系统。

背景技术

从压气机的特性曲线可以看出，当流经压气机的空气流量减小到一定程度，使运行工况进入到喘振边界线的左侧，那么整台压气机将不能稳定工作。那时，空气流量会忽大忽小，压力会时高时低，甚至会出现气流由压气机倒流到外界大气中去的现象，同时还会发生巨大的声响，使机组伴随强烈的振动，这种现象通常称为喘振。燃气轮机压气机自身的空气动力学特性决定了它在启停阶段会非常贴近喘振边界，一旦压气机发生喘振，将产生压气机强烈激振、通流部件损坏甚至整机报废的严重后果，鉴于此，燃气轮机通常需要采取相应的防喘振措施。

目前大致有如下几种防喘振措施：一、采用可调进口导流叶片和静叶片；二、采用双转子压气机；三、气缸（机匣）处理技术；四、压气机中间级放气。其中，压气机中间级放气是通过在特定的工况抽取压气机特定级的空气，以改变压气机级间的速度场，来有效远离喘振边界，避免事故发生，这是一种简单易行、广泛采用的防喘振措施。但这种技术对压气机中间级放气的可靠性和快速响应特性存在极高的要求，现有技术未能完全达到这种要求，因此，发明一种能够快速响应、安全可靠的防喘放气系统对燃气轮机的运行安全意义重大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够快速响应、且能有效避免因失电导致防喘放气阀不能打开的危险情况的防喘放气系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种燃气轮机防喘放气系统，包括设于压气机中间两级的放气管路；该燃气轮机防喘放气系统还包括：

防喘放气阀，采用气动阀，分别设于所述压气机中间两级的放气管路上；

四个控制电磁阀，分别控制压气机中间两级上设置的放气管路对应防喘放气阀的气动活塞移动用气；当控制电磁阀失电时，控制对应的防喘放气阀打开。

通过电磁阀，控制气源的流通，从而控制防喘放气阀的气动执行机构用气，有效避免了失电导致防喘放气阀不能打开的危险情况。

本发明燃气轮机防喘放气系统还包括储气罐；控制电磁阀为三通阀，一端与储气罐相连，一端连通大气，另一端与对应防喘放气阀的气动执行机构对应腔室相连通；当每个防喘放气阀的气动执行机构左、右腔室分别对应连接的两个控制电磁阀同时失电时，储气罐内的压缩空气经由对应的控制电磁阀进入防喘放气阀的气动执行机构内推动该防喘放气阀打开。

储气罐的设计及三通阀的连通设计，确保了每一个开关操作都有充分的控制空气，提高了系统的安全性。

进一步的，当每个防喘放气阀的气动执行机构左、右腔室分别对应连接的两个控制电磁阀同时失电时，所述储气罐内的压缩空气经由对应的控制电磁阀进入该防喘放气阀的气动执行机构右腔室，该防喘放气阀的气动执行机构左腔室的压缩控制经对应的控制电磁阀放入大气，此时，该防喘放气阀的气动活塞被压向左侧，防喘放气阀打开。有效实现当对应两个电磁阀失电时，相应的防喘放气阀打开，实现快速响应。

进一步的，压气机中间两级其中一级上设置的放气管路为2个，每个放气管路上均设有一个防喘放气阀，两个防喘放气阀的气动执行机构的左腔室均与同一控制电磁阀相连，右腔室均与另一控制电磁阀相连。

通过压气机中间两级其中一级上放气管路的两路设计，确保其在相应的工况放气成功，进一步增强了系统的安全性。

上述燃气轮机防喘放气系统还包括：

快开电磁阀，设于压气机具有两路放气管路的中间一级上设置的其中一路放气管路的防喘放气阀打开时气动执行机构对应的出气管路上。

通过快开电磁阀的设计，能够实现压气机该级位置处的放气管路的快速放气功能，进一步增加了燃气轮机防喘放气系统的快速响应性。

进一步的，该燃气轮机防喘放气系统还包括过滤器和逆止阀；压气机的出口空气依次经所述过滤器和逆止阀与储气罐相连通。

进一步的，储气罐上设有首次进气阀门。

进一步的，储气罐上设有排气阀、节流孔和自动排气阀；储气罐依次通过排气阀、节流孔、自动排气阀与大气相连通。通过该设计，调整储气罐内压缩空气的压力，确保储气罐的安全使用。

进一步的，储气罐上设有压力监控阀门；压力监控阀门上设有两个开关旋钮，分别与压力表和大气相连。对储气罐的内部压力实时监控。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明通过控制电磁阀的失电，对防喘放气阀的打开进行控制，有效避免了失电导致防喘放气阀不能打开的危险情况；

2、控制气源从压气机出口引入储气罐，并结合控制电磁阀控制气源的流通，从而控制防喘放气阀的气动执行机构用气，确保了每一个开关操作都有充分的控制空气，同时在压气机中间某一级放气管路的快速放气设计，能增加系统的安全性和快速响应性；

3、储气罐的节流孔和自动排气阀的设计，进一步提高了系统的安全性；

4、在压气机中间某一级放气管路同时设置两个防喘放气阀，增加了系统安全裕度。

附图说明

图1为本发明燃气轮机防喘放气系统的结构示意图。

图中，1-储气罐，2、3、16、17-控制电磁阀，4-快开电磁阀，5、6、15-防喘放气阀，7-逆止阀，8-过滤器，9-阀门，10-压力表，11-阀门，12-排气阀，13-节流孔，14-自动排气阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明提供了一种燃气轮机防喘放气系统，主要由储气罐1、控制电磁阀2、3、16、17、快开电磁阀4、防喘放气阀5、6、15、逆止阀7、过滤器8、阀门9、压力表10、阀门11、排气阀12、节流孔13和自动排气阀14等组成。

本发明提供的防喘放气系统是在16级轴流式压气机的第5级设有两个放气管路，第10级设有一个放气管路（根据压气机总级数不同，所选取设置放气管路的级数也有所不同，但都是选取中间的某一级或某两级、甚至选取中间的某三级进行放气），并在第5级设置的两个放气管路上分别设有防喘放气阀5、6，第10级设置的放气管路上设有防喘放气阀15。当防喘放气阀5、6或15打开时，对应的放气管路直接将该级数一定量的空气排入涡轮后的排气系统中，防喘放气阀5、6控制第5级放气管路，防喘放气阀15控制第10级放气管路。防喘放气阀5、6、15均为气动阀，其“开”和“关”是被两面受压的气动活塞控制的，储气罐1中的压缩空气为推动其气动活塞移动用气，即防喘放气阀5、6、15的气动执行机构用气。

控制电磁阀2、3、16、17为三通阀，其得、失电时状态不同。当控制电磁阀3和17失电时，其端口3和2相通，端口1关闭；得电时，其端口2和1相通，端口3关闭。当控制电磁阀2和16失电时，其端口2和3相通，端口1关闭；得电时，其端口1和2相通，端口3关闭。当控制电磁阀2和3同时失电时，储气罐1内的压缩空气经控制阀3的端口3至2进入防喘放气阀5的气动执行机构右腔室，防喘放气阀5的气动执行机构左腔室的压缩空气经控制阀2的端口2至3被放入大气，防喘放气阀5的气动执行机构的气动活塞被压向左侧，防喘放气阀5打开；当控制电磁阀2和3同时得电时，储气罐1内的压缩空气经控制阀2的端口1至2进入防喘放气阀5的气动执行机构左腔室，防喘放气阀5的气动执行机构右腔室的压缩空气经控制阀3的端口2至1被放入大气，防喘放气阀5的气动执行机构的气动活塞被压向右侧，防喘放气阀5关闭。同理，防喘放气阀15是通过控制电磁阀16和17的同时得、失电控制其关、开。防喘放气阀6也可通过控制电磁阀2和3的同时得、失电控制其关、开，但在防喘放气阀5、6的气动执行机构左腔室管路（即当该防喘放气阀打开时气动执行机构对应的出气管路）设有一快开电磁阀，快开电磁阀4得电时关、失电时开，当控制电磁阀3和快开电磁阀4同时失电时，储气罐1内的压缩空气经控制阀3的端口3至2进入防喘放气阀6的气动执行机构右腔室，防喘放气阀6的气动执行机构左腔室的压缩空气经快开电磁阀4被快速放入大气，防喘放气阀6的气动执行机构的气动活塞被快速压向左侧，防喘放气6快速打开。快开电磁阀4的设置使得压气机第5级放气管路具有快速放气功能，进一步增加燃气轮机防喘放气系统的快速响应性。

储气罐1的存在使得防喘放气阀5、6、15的每一个开关操作都有充分的控制空气。从压气机出口引出的空气经过滤器8和逆止阀7进入储气罐1，逆止阀7阻止压缩空气从储气罐1回流入燃气轮机中。储气罐1的第一次充气，是通过阀门11从外部获取填充。阀门9设有两个手动开关旋钮，其中一个开关旋钮打开，可使压力表10投入，监测储气罐1中的压缩空气压力；另一个开关旋钮打开，可将储气罐1中压缩空气放出，以判断压力表10是否正常。正常情况下，排气阀12打开，储气罐1内的压缩空气经节流孔13和自动排气阀14自动排出超压部分，节流孔13和自动排气阀14起调整整定储气罐1内压缩空气压力、确保储气罐1安全使用的作用。当需要维修时，排气阀12可以关闭，自动排气阀14被其隔离。

在燃气轮机启动开始时，控制电磁阀2、3、16、17和快开电磁阀4失电，防喘放气阀5、6、15均在打开位置，如果任何一个防喘放气阀不能打开，燃气轮机启动便异常停止。当机组转速上升至2280rpm（该值可根据实际运行情况进行小范围调整）时，控制电磁阀16和17得电，防喘放气阀15关闭；当转速升至2940rpm（该值可根据实际运行情况进行小范围调整）时，控制电磁阀2、3和快开电磁阀4得电，防喘放气阀5和6关闭；在燃气轮机正常运行（额定转速3000rpm）期间，防喘放气阀始终在关闭位置，当燃气轮机转速降低到最低的允许极限值，防喘放气阀打开，转速升高时再顺序关闭。在停机过程中，当燃料阀关闭时，所有的防喘放气阀立即同时打开。燃气轮机正常运行期间，若防喘放气阀全部或部分打开，燃气轮机的功率和效率会降低，但燃气轮机保持运行，因为此时无压气机喘振带来事故的危险。

本发明提供的燃气轮机防喘放气系统，压缩空气从压气机出口经逆止阀7被引入储气罐1，确保了防喘放气阀的每一个开关操作都有充分的控制空气，提高了系统可靠性；设置节流孔13和自动排气阀14，确保储气罐1安全使用、压力稳定，提高了系统的安全稳定性；系统设计成控制电磁阀和快开电磁阀失电时防喘放气阀打开，有效避免了失电导致防喘放气阀不能打开的危险情况，提高了系统的可靠性；在压气机第5级放气管路设置了两个防喘放气阀，确保其在相应工况放气成功，增加了系统安全裕度；同时，压气机第5级放气管路有一路设计有快速放气功能，进一步增加了系统的安全性和快速响应性。

Claims (5)

1.一种燃气轮机防喘放气系统，包括设于压气机中间两级的放气管路；其特征在于，所述燃气轮机防喘放气系统还包括：

防喘放气阀，采用气动阀，分别设于所述压气机中间两级的放气管路上；

四个控制电磁阀，分别控制压气机中间两级上设置的放气管路对应防喘放气阀的气动活塞移动用气；当控制电磁阀失电时，控制对应的防喘放气阀打开；

所述燃气轮机防喘放气系统还包括储气罐；所述控制电磁阀为三通阀，一端与储气罐相连，一端连通大气，另一端与对应防喘放气阀的气动执行机构对应腔室相连通；当每个防喘放气阀的气动执行机构左、右腔室分别对应连接的两个控制电磁阀同时失电时，所述储气罐内的压缩空气经由对应的控制电磁阀进入防喘放气阀的气动执行机构内推动该防喘放气阀打开；

当每个防喘放气阀的气动执行机构左、右腔室分别对应连接的两个控制电磁阀同时失电时，所述储气罐内的压缩空气经由对应的控制电磁阀进入该防喘放气阀的气动执行机构右腔室，该防喘放气阀的气动执行机构左腔室的压缩控制经对应的控制电磁阀放入大气，此时，该防喘放气阀的气动活塞被压向左侧，防喘放气阀打开；

所述压气机中间两级其中一级上设置的放气管路为2个，每个放气管路上均设有一个防喘放气阀，两个防喘放气阀的气动执行机构的左腔室均与同一控制电磁阀相连，右腔室均与另一控制电磁阀相连；

所述燃气轮机防喘放气系统还包括：

快开电磁阀，设于压气机具有两路放气管路的中间一级上设置的其中一路放气管路的防喘放气阀打开时气动执行机构对应的出气管路上。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机防喘放气系统，其特征在于，所述燃气轮机防喘放气系统还包括过滤器和逆止阀；所述压气机的出口空气依次经所述过滤器和逆止阀与储气罐相连通。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机防喘放气系统，其特征在于，所述储气罐上设有首次进气阀门。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机防喘放气系统，其特征在于，所述储气罐上设有排气阀、节流孔和自动排气阀；所述储气罐依次通过排气阀、节流孔、自动排气阀与大气相连通。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机防喘放气系统，其特征在于，所述储气罐上设有压力监控阀门；所述压力监控阀门上设有两个开关旋钮，分别与压力表和大气相连。