CN113250759A - 一种trt间隙调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种TRT间隙调节系统，包括：检测模块，所述检测模块用于检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值；控制模块，所述控制模块包括对比单元和第一调节单元，其中，所述对比单元将检测到的实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值；所述第一调节单元根据获取到的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。本发明的一种TRT间隙调节系统，能够实时对透平动叶和机组承缸之间的动静间隙值进行调节。

Description

一种TRT间隙调节系统

技术领域

本发明属于高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置技术领域，具体涉及一种 TRT间隙调节系统。

背景技术

TRT即高炉煤气余压回收透平发电装置，TRT是利用高炉炉顶煤气具有的 压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功来驱动发电机发电，进行能量回收 的一种装置，工作时，高炉煤气引出做功，并转化为动能作用与动叶，使整个 透平转子旋转，转子通过联轴器带动发动机一起转动而发电。

TRT转子为刚性转子，由各级动叶、隔叶块、主轴等组成。TRT启动过程 中，动叶温度的上升速度比气缸温度的上升速度更快，这导致动叶的膨胀量明 显的大于气缸的膨胀量，而且工质温度越高，这种现象也越严重。为防止动叶 与气缸摩擦，动静间隙的设计值必须考虑工况变化最剧烈的情况。当动叶的膨 胀量达到最大值以后，气缸仍会继续膨胀，导致动静间隙逐渐增大，降低TRT 的效率。因而，在设计阶段就会留有一定的间隙值，但随着机组的运行，由于 高炉煤气参数的变化比较剧烈，会导致一定程度的动静碰磨，这就导致机组在 运行短时间后动静间隙比设计值更大，使得机组效率明显降低。

为了解决上述问题，申请号为CN202011077367.5、申请人为成都成发科能 动力工程有限公司提出了一种名称为一种多段式TRT静叶内壳体的中国发明专 利，其主要是通过对静叶内壳体采用多段式结构设计，使得TRT各级静叶都有 与之相匹配的扩张角；通过设置一级进气段的第一圆弧段与一级静叶球面配合， 二级进气段的第二圆弧段与二级静叶球面配合，进而解决了TRT静叶叶身与内 壳体径向间隙过大的问题。但该技术方案同时也存在以下缺陷：其一是该技术 方案采用的进气段的第二圆弧段与二级静叶球面配合方法主要是针对静叶的结 构进行设计，存在加工难度的问题；其二是该技术方案仍然无法避免由于高炉 煤气参数的变化比较剧烈导致的动静碰磨问题，随着机组的运行对机组效率的提升不够明显。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有的技术中存在的机组运行过程中由于动静碰磨 导致的短时间后动静间隙比设计值更大、使得机组效率明显降低的缺陷，提出 一种TRT间隙调节系统，通过将转子沿着逆气流方向移动，使机组的动静间隙 减小，就可以使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济效益。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种TRT间隙调节系统，包括：

检测模块，所述检测模块用于检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间 隙值；

控制模块，所述控制模块包括对比单元和第一调节单元，其中，所述对比 单元将检测到的实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间 隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值；所述第一调节单元根据获取到 的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值， 若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙 实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。

其优选的技术方案为：

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述控制模块还包括第二调节单元， 所述第二调节单元根据获取到的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际 差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移， 直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值；若为否，则推动TRT转子朝远离 机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述检测模块包括径向位移传感器， 所述径向位移传感器设置在所述机组承缸上，所述所述径向位移传感器用于检 测。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述第一调节单元和所述第二调节单 元均包括推力轴承和两个液压活塞，所述推力轴承与所述TRT转子固定连接， 所述推力轴承包括两个相对的工作面和非工作面，两个液压活塞分别设置在推 力轴承的工作面和非工作面上。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述检测模块还用于检测TRT转子的 轴向位移。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述检测模块还包括轴向位移传感器， 所述轴向位移传感器设置在TRT转子的位移路径上。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述控制模块还包括第三调节单元， 所述第三调节单元根据TRT转子的轴向位移的检测结果，判断TRT转子的轴向 位移是否超过最大安全位移量，所述最大安全位移量为所述TRT转子没有与机 组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述第一调节单元和所述第二调节单 元均包括用于限定透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值范围的第一参数 调节单元，所述第一参数调节单元中透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙 值B满足以下公式：

若机组承缸之间的实时动静间隙值B大于或等于预设动静间隙值C：

则

若机组承缸之间的实时动静间隙值B小于预设动静间隙值C：

则

上式中，A₁为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A₂为所述TRT转子 的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之 间动静间隙的夹角。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述第一调节单元和所述第二调节单 元均还包括用于限定推动TRT转子的推力F最小值的第二参数调节单元，所述 第二参数调节单元中推动TRT转子的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+R_j；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-R_j；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，R_j为所述TRT 转子轴向位移时的风阻。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述第一调节单元和所述第二调节单 元均还包括映射单元，所述映射单元用于建立透平动叶和机组承缸之间的实时 动静间隙值与推动TRT转子的推力之间的函数映射关系。

如上所述的一种TRT间隙调节系统，所述函数映射关系为：

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和 机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|kF+d|+C；

若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和 机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为修正系数和经验常数。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种TRT间隙调节系统，当机组运行过程中由于动静碰磨导 致的实时动静间隙值比预设动静间隙值大，或是由于误操作导致实时动静间隙 值比预设动静间隙值小时，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以 减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异 值。进而能够实时对透平动叶和机组承缸之间的动静间隙值进行调节，减少机 组相邻两级之间的漏气损失，使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济 效益；

(2)本发明的一种TRT间隙调节系统，通过对透平动叶和机组承缸之间的 实时动静间隙值的范围进行限定，能够避免实时动静间隙值的过量调整导致透 平动叶和机组承缸之间发生碰撞；并在此基础上，在推动TRT转子位移的推力 与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值之间建立关系，进而为通过控制 液压活塞的推力，或是通过控制液压活塞的做功，自动化控制平动叶和机组承 缸之间的实时动静间隙值提供可能。

附图说明

图1为本发明的一种TRT间隙调节系统的组成示意图；

图2为应用本发明的一种TRT间隙调节系统时的装置布置示意图；

图3为本发明的一种TRT间隙调节系统的第一调节单元或第二调节单元 组成示意图；

其中，100、透平动叶；200、机组承缸；300、TRT转子；400、推力轴承； 500、液压活塞；600、液压油泵；700、径向位移传感器；800、轴向位移传感 器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述， 附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实 现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本 发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元 件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可 以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂 直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的 术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1～3，本实施例提供一种TRT间隙调节系统，包括检测模块和控 制模块。

所述检测模块一方面用于检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动 静间隙值，另一方面用于检测TRT转子300的轴向位移。

具体的，为了对透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值进行 检测，设置一个径向位移传感器700，所述径向位移传感器700设置在所述机组 承缸200上，所述径向位移传感器700用于检测透平动叶100和机组承缸200 之间的实时动静间隙值。

为了对TRT转子300的轴向位移进行检测，设置一个轴向位移传感器800， 所述轴向位移传感器800设置在TRT转子300的位移路径上，所述轴向位移传 感器800用于对TRT转子300的轴向位移进行检测。

所述径向位移传感器700和所述轴向位移传感器800可以选择为直线位移 传感器或拉绳传感器。直线位移传感器传感器结构简略、线性精度和安稳功用 较好，而拉绳传感器结构紧凑、测量行程长、设备空间标准小、测量精度高， 可靠性好，寿命长，维护少。本实施例中，所述径向位移传感器700和所述轴 向位移传感器800可具体选择型号为80M/WEP70-1500-A1的拉绳传感器。

对控制模块而言，所述控制模块包括对比单元、第一调节单元、第二调节 单元和第三调节单元，其中：

所述对比单元将检测到的实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获 取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值。

所述第一调节单元和所述第二调节单元均包括推力轴承400和两个液压活 塞500，所述推力轴承400与所述TRT转子300固定连接，所述推力轴承400 包括两个相对的工作面和非工作面，两个液压活塞500分别设置在推力轴承400 的工作面和非工作面上，由液压油泵600提供动力输出所需的液压润滑油，所 述液压活塞500能够通过推力轴承400推动TRT转子300朝靠近或远离机组承 钢的方向位移。其中，所述TRT转子300沿机组内逆气流进行位移的方向定义 为液压活塞500的主推方向，所述TRT转子300沿机组内顺气流进行位移的方 向定义为液压活塞500的副推方向，所述主推方向和所述复推方向在同一水平 线上。

对第一调节单元而言，所述第一调节单元用于根据获取到的动静间隙实际 差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT 转子300朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值， 使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值；若否，则通过所述径向位移 传感器700继续检测，直至所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值。

对第二调节单元而言，所述第二调节单元用于根据获取到的动静间隙实际 差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转 子300朝靠近机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异 值；若为否，则推动TRT转子300朝远离机组承钢的方向位移，直至所述动静 间隙实际差异值为预设差异值。

本实施例中，由于对实时动静间隙而言，受动静碰磨的影响，或是机组发 生故障或者误操作，所述动静间隙实际差异值既有可能为非负值，也可能为负 值。相应调节下，对TRT转子300的推动方向也就不同。本实施例分别设置第 一调节单元和第二调节单元，在实际应用时，先通过第二调节单元检测动静间 隙实际差异值为非负值或负值两种情况进行考虑，并针对这两种情况分别采用 两种方式对TRT转子300进行调节；并在动静间隙实际差异值为非负值的基础 上，在对对TRT转子300进行调节的过程中，持续判断所述动静间隙实际差异 值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子300朝靠近或远离机组承钢的 方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所 述预设差异值。

在上述基础上，由于TRT转子300位移时其横向位移的改变也可能导致TRT 转子300与机组承钢之间发生动静碰磨，因此在综合考虑对动静间隙的综合调 节的前提下，还需保证TRT转子300的轴向位移不能超过与机组承钢发生动静 碰磨的最大位移量。基于此，本实施例还设置第三调节单元，所述第三调节单 元根据TRT转子300的轴向位移的检测结果，判断TRT转子300的轴向位移是 否超过最大安全位移量，其中，所述最大安全位移量为所述TRT转子300没有 与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

对第一调节单元和第二调节单元而言，由于二者均需要根据获取到的动静 间隙实际差异值，对判断所述动静间隙实际差异值进行判断，并根据判断的结 果推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移。因此本实施例中，如图3 所示，第一调节单元和第二调节单元均还包括第一参数调节单元、第一参数调 节单元以及映射单元。

所述第一调节单元用于限定透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值范 围。TRT转子在位移时，实时动静间隙值B满足以下关系：实时动静间隙值B 既有可能大于透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C，也有可能小于透平 动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C。但无论在何种情况下，透平动叶和机 组承缸之间的实时动静间隙值B均应该大于0，以避免透平动叶和机组承缸之间 发生碰撞；除此之外，TRT转子的轴向位移应当小于其最大安全位移量，也就 是所述TRT转子没有与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量；TRT转子的轴向 位移最大位移量远大于透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值。

基于上述关系，所述第一参数调节单元中透平动叶和机组承缸之间的实时 动静间隙值B满足以下公式：

若机组承缸之间的实时动静间隙值B大于或等于预设动静间隙值C：

则

若机组承缸之间的实时动静间隙值B小于预设动静间隙值C：

则

上式中，A₁为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A₂为所述TRT转子 的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之 间动静间隙的夹角。

上述公式虽然建立了实时动静间隙值B动态调节时的满足公式，但是该满 足公式仍无法满足对实时动静间隙值B自动控制调节的需要。由于实时动静间 隙值B受到TRT转子的位移影响，而TRT转子的位移与推动其位移的推力相关， 因此，本实施例进一步引入推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的 推力F，以寻求将推力F与实时动静间隙值B之间建立关系。

所述第二参数调节单元用于限定推动TRT转子的推力F最小值。对于推动 TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的推力F而言，由于TRT转子在移 动时，一方面收到其自身与其底部接触面的摩擦力。另一方面，TRT机组内气 流的顺逆均会影响TRT转子的位移。为了使得TRT转子能够在推力F产生位移。

基于此，所述第二参数调节单元中推动TRT转子的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+R_j；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-R_j；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，R_j为所述TRT 转子轴向位移时的风阻。

在上述实施例的基础上，由于分别找到了实时动静间隙值B以及对TRT转 子的推力F的满足公式，通过对两个液压活塞的进出油量进行动态调节，设置 多组符合TRT转子的推力F满足公式的推力F，利用径向位移传感器和轴向位 移传感器，测定在不同推力F的条件下透平动叶和机组承缸之间的对应实时动 静间隙值B，获取不同的推力F下实时动静间隙值B与推力F之间的直线簇， 并确定直线簇方程，通过映射单元建立透平动叶和机组承缸之间的实时动静间 隙值与推动TRT转子的推力之间的函数映射关系。所述函数映射关系为：

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和 机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|kF+d|+C；

若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和 机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为通过对推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静 间隙值B进行线性分析得到的修正系数和经验常数。

上述技术方案在推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的 实时动静间隙值B之间建立关系，进而为通过控制液压活塞的推力F，或是通 过控制液压活塞的做功，自动化控制平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B 提供可能。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

Claims (11)

1.一种TRT间隙调节系统，其特征在于，包括：

检测模块，所述检测模块用于检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值；

控制模块，所述控制模块包括对比单元和第一调节单元，其中，所述对比单元将检测到的实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值；所述第一调节单元根据获取到的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。

2.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述控制模块还包括第二调节单元，所述第二调节单元根据获取到的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值；若为否，则推动TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值。

3.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述检测模块包括径向位移传感器，所述径向位移传感器设置在所述机组承缸上，所述所述径向位移传感器用于检测。

4.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述第一调节单元和所述第二调节单元均包括推力轴承和两个液压活塞，所述推力轴承与所述TRT转子固定连接，所述推力轴承包括两个相对的工作面和非工作面，两个液压活塞分别设置在推力轴承的工作面和非工作面上。

5.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述检测模块还用于检测TRT转子的轴向位移。

6.根据权利要求5所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述检测模块还包括轴向位移传感器，所述轴向位移传感器设置在TRT转子的位移路径上。

7.根据权利要求5或6所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述控制模块还包括第三调节单元，所述第三调节单元根据TRT转子的轴向位移的检测结果，判断TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量，所述最大安全位移量为所述TRT转子没有与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

8.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述第一调节单元和所述第二调节单元均包括用于限定透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值范围的第一参数调节单元，所述第一参数调节单元中透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下公式：

若机组承缸之间的实时动静间隙值B大于或等于预设动静间隙值C：

则

若机组承缸之间的实时动静间隙值B小于预设动静间隙值C：

则

上式中，A1为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A2为所述TRT转子的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之间动静间隙的夹角。

9.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述第一调节单元和所述第二调节单元均还包括用于限定推动TRT转子的推力F最小值的第二参数调节单元，所述第二参数调节单元中推动TRT转子的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+Rj；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-Rj；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，Rj为所述TRT转子轴向位移时的风阻。

10.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述第一调节单元和所述第二调节单元均还包括映射单元，所述映射单元用于建立透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值与推动TRT转子的推力之间的函数映射关系。

11.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节系统，其特征在于，所述函数映射关系为：

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|kF+d|+C；

若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，推动过程中推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为修正系数和经验常数。

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