CN114427482A - 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法 - Google Patents

一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114427482A
CN114427482A CN202210036639.XA CN202210036639A CN114427482A CN 114427482 A CN114427482 A CN 114427482A CN 202210036639 A CN202210036639 A CN 202210036639A CN 114427482 A CN114427482 A CN 114427482A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
gap
clearance
gas turbine
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210036639.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114427482B (zh
Inventor
陈一峰
林钢
李锋辉
许庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Mufan Power Technology Co ltd filed Critical Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Priority to CN202210036639.XA priority Critical patent/CN114427482B/zh
Publication of CN114427482A publication Critical patent/CN114427482A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114427482B publication Critical patent/CN114427482B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F02C7/185—Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法，通过设置氢燃料提供部经燃料管路向燃气轮机输送燃料，设置换热部吸收氢燃料提供部或燃料管路内低温氢气的冷能并输出冷却介质。透平外壳段上划分间隙控制区域，针对不同间隙控制区域将间隙控制部分为对应的间隙独立控制组件，由间隙独立控制组件与换热部的输出端相连，将冷却介质引导至间隙控制区域并控制冷却介质的供应量。将氢燃料自带的低温冷能引导至透平外壳段上的间隙控制区域，控制受冷收缩量，从而实现对叶顶间隙的调整；针对间隙控制区域均配置间隙独立控制组件，可独立控制透平外壳各个部位的受冷收缩量，从而分别调整间隙的大小，使得燃气轮机始终保持较高的透平效率。

Description

一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法
技术领域
本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法。
背景技术
燃气轮机的透平动叶顶部间隙会随着运行工况的不同而发生变化，通常来说，燃气轮机热启动或升负荷阶段，透平动叶片和透平外壳之间最容易发生碰磨，一般根据上述阶段的工况要求来设置叶顶间隙值较大。而燃气轮机满负荷运行时，叶顶间隙越小，透平的效率越高。因此，基于热启动或升负荷工况设置的叶顶间隙值较大会导致满负荷工况时透平出力低且效率低；而若直接减小叶顶间隙值，又不能保证机组在启动或升负荷阶段的安全运行。
现有的一些技术手段通常是采用向进气侧移动转子或反向移动透平外壳的方式来减小透平动叶顶部的间隙，但该技术的缺点在于，结构复杂，需要设置额外的驱动机构，并且要做复杂的密封结构防止气体泄漏，且在实际运行中的透平外壳的内表面截面并非标准的圆，因此，单纯的移动转子或透平外壳并不能得到较佳的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法，以提高现有燃气轮机的透平效率。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，燃气轮机包括至少一级动叶以及与所述动叶对应的至少一个透平外壳段，所述动叶的叶顶与对应的所述透平外壳段内表面之间留有一间隙，所述透平外壳段上设有至少一个间隙控制区域，包括：
氢燃料提供部，用于输出低温氢气；
燃料管路，所述燃料管路的两端分别连通于所述氢燃料提供部的输出端和所述燃气轮机的燃料输入端；
换热部，所述换热部与所述燃料管路或所述氢燃料提供部耦合换热，用于输出与所述低温氢气换热后的冷却介质；
至少一个间隙控制部，与所述透平外壳段一一对应；
其中，所述间隙控制部包括至少一个间隙独立控制组件，所述间隙独立控制组件的输入端连通于所述换热部的输出端，所述间隙独立控制组件的输出端分别一一对应连接于所述间隙控制区域，用于控制输出至所述间隙控制区域的所述冷却介质供应量，并通过所述间隙控制区域的受冷收缩量控制所述间隙的大小。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述间隙独立控制组件包括检测单元、执行单元、控制单元和冷却单元；
所述检测单元设于所述透平外壳段的内表面，用于实时检测所述间隙的实时间隙值；
所述冷却单元设于所述间隙控制区域，且所述冷却单元的输入端与所述换热部的输出端通过冷却介质管路连通；
所述执行单元设于所述冷却介质管路上，用于调整所述冷却介质管路内所述冷却介质的流量或流速；
所述控制单元分别与所述执行单元和所述检测单元信号连接，用于根据所述实时间隙值输出控制信号至所述执行单元，从而通过冷却介质的供应量变化实现对所述实时间隙值的动态控制
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述冷却单元包括设于所述透平外壳段上的通气孔和设于所述透平外壳段内表面的密封腔；
所述冷却介质管路的输出端与所述通气孔的输入端连通；
所述密封腔与所述通气孔的输出端连通，且所述密封腔上开设有若干与所述间隙连通的斜向导流孔，用于使冷却介质经由所述斜向导流孔流向所述动叶，对所述动叶进行冷却，从而提高动叶的寿命。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述冷却单元还包括设于所述冷却介质管路与所述通气孔之间的汇集件，所述汇集件罩设于所述通气孔，且所述汇集件内设有相互连通的缓冲腔和汇集腔；所述冷却介质管路的输出端与所述缓冲腔连通，所述通气孔的输入端与所述汇集腔连通。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述检测单元为设于所述密封腔内的距离传感器。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述执行单元为流量控制阀。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述间隙控制区域为环设于所述透平外壳段的若干扇段。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述燃气轮机的气体输入端与压气机的输出端相连；
所述换热部包括冷却气管路和换热器；
所述冷却气管路的输入端连通于所述燃气轮机的气体输入端或所述压气机的输出端，所述冷却气管路的输出端分别与所述间隙独立控制组件的输入端相连通；所述冷却介质为所述燃气轮机的气体输入端或所述压气机的输出端处抽出的冷却气；
所述换热器的冷端与所述燃料管路或所述氢燃料提供部耦合，所述换热器的热端与所述冷却器管路耦合。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述换热器为中间介质换热器。
本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，所述氢燃料提供部为深冷液态氢提供部或高压氢气提供部；
其中，所述深冷液态氢提供部包括深冷液态氢存储单元和液氢泵，所述深冷液态氢存储单元的输出端连通于所述燃料管路的输入端，所述液氢泵设于所述燃料管路且位于所述换热部的上游；
所述高压氢气部包括高压储氢单元和透平，所述高压储氢单元的输出端连通于所述燃料管路的输入端，所述透平设于所述燃料管路且位于所述换热部的上游。
本发明的一种调整方法，应用于上述任意一项所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，步骤如下：
步骤S1：获取所述间隙的间隙值；
步骤S2：根据所述间隙值以及预设间隙值，调整输出至所述间隙控制区域的所述冷却介质的供应量；
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2。
本发明的调整方法，还包括步骤S201：根据所述间隙值以及预设模拟变化量得到下一时间段的预测间隙值，所述预测间隙值作为下一轮所述步骤S1的参考值。
本发明的调整方法，在所述步骤S2中，若所述间隙值小于所述预设间隙值，则减少所述冷却介质的供应量；若所述间隙值大于所述预设间隙值，则增大所述冷却介质的供应量。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1、本发明一实施例通过设置氢燃料提供部经燃料管路向燃气轮机输送燃料，设置换热部吸收氢燃料提供部或燃料管路内低温氢气的冷能并输出冷却介质。针对透平外壳段分别对应设置间隙控制部，并在透平外壳段上划分间隙控制区域，针对不同间隙控制区域将间隙控制部进一步细化为一一对应的间隙独立控制组件，由间隙独立控制组件与换热部的输出端相连，将冷却介质引导至对应的间隙控制区域并控制冷却介质的供应量。本实施例将氢燃料自带的低温冷能引导至透平外壳段上的间隙控制区域，来控制该区域的受冷收缩量，缩小与动叶叶顶的间隙值，从而实现对叶顶间隙的调整；并且针对每一动叶对应的透平外壳段上的间隙控制区域均配置间隙独立控制组件，可独立控制透平外壳各个部位的受冷收缩量，从而分别调整各个部位的间隙的大小，使得燃气轮机始终保持较高的透平效率，提高了现有燃气轮机的透平效率。
2、本发明一实施例通过将间隙独立控制组件分为检测单元、执行单元、控制单元和冷却单元，检测单元用于测量透平外壳段的内表面与动叶之间的实时间隙值，并输出至控制单元，由控制单元根据预设实时间隙值和预设间隙值输出对应的控制信号至执行单元，从而控制经由冷却介质管路通往冷却单元的冷却介质供应量，从而实现对实时间隙值的动态控制。
3、由于透平内为高压环境，故将供热部设置为冷却气管路和换热器，从压气机的输出端或燃气轮机的气体输入端抽气，抽出部分的冷却气经由换热器与燃料管路内低温氢气耦合换热形成低温高压的冷却气，由冷却气管路输送至冷却单元的通气孔，并经由透平外壳段内表面的密封腔上的斜向导流孔输出至叶顶间隙处；其中，低温高压的冷却气进入后，密封腔受冷收缩，向动叶方向移动从而减小间隙。同时，冷却气经由斜向导流孔流向动叶，可以冷却动叶，提高寿命。
4、本发明一实施例中，氢燃料提供部可为深冷液态氢提供部或高压氢气提供部。正常氢燃机燃烧所需的气态氢压力一般为1Mpa。
当为深冷液态氢提供部时，可包括深冷液态氢存储单元和液氢泵；因此，如果要使用深冷液态氢作为燃料，必须加压后气化或气化后加压。由于深冷液态氢温度很低，即便气化后依旧保有大量冷能，可由该部分冷能来对抽气进行冷却，得到冷却气对透平外壳进行冷却，实现对间隙的调整，同时也可减少氢气进入燃气轮机的冷能，提高燃机效率。
当为高压氢气提供部时，可包括高压储氢单元和透平，由透平对高压氢气进行减压，而减压过程中，氢气温度会越来越低，如果直接进入燃机燃烧室燃烧则需要吸收一部分燃烧释放的热量，从而降低了燃机效率，因此同样可将低温氢气的冷能用来对抽气进行冷却，得到冷却气对透平外壳进行冷却，实现对间隙的调整。
附图说明
图1为本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统的示意图；
图2为本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统的剖视图；
图3为本发明的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统的冷却单元的放大示意图。
附图标记说明：1：透平外壳段；101：第一扇段；102：第二扇段；103：第三扇段；104：第四扇段；2：动叶；3：深冷液态氢存储单元；4：液氢泵；5：燃料流量阀；6：换热器；7：燃料管路；8：冷却气管路；9：冷却气流量阀；10：冷却介质管路；11：流量控制阀；12：冷却单元；1201：通气孔；1202：密封腔；1203：斜向导流孔；1204：汇集件；1205：缓冲腔；1206：汇集腔；13：压气机；14：检测单元；15：控制单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例一
参看图1和图2，在一个实施例中，一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其中，燃气轮机包括至少一级动叶2以及与动叶2对应的至少一个透平外壳段1，动叶2的叶顶与对应的透平外壳段1内表面之间留有一间隙，透平外壳段1上设有至少一个间隙控制区域。该叶顶间隙调整系统包括用于输出低温氢气的氢燃料提供部、燃料管路7、换热部和至少一个间隙控制部。
燃料管路7的两端分别连通于氢燃料提供部的输出端和燃气轮机的燃料输入端。换热部与燃料管路7或氢燃料提供部耦合换热，用于输出与低温氢气换热后的冷却介质。间隙控制部与透平外壳段1一一对应。
其中，间隙控制部可包括至少一个间隙独立控制组件，间隙独立控制组件的输入端连通于换热部的输出端，间隙独立控制组件的输出端分别一一对应连接于间隙控制区域，用于控制输出至间隙控制区域的冷却介质供应量，并通过间隙控制区域的受冷收缩量控制间隙的大小。
本实施例通过设置氢燃料提供部经燃料管路7向燃气轮机输送燃料，设置换热部吸收氢燃料提供部或燃料管路7内低温氢气的冷能并输出冷却介质。针对透平外壳段1分别对应设置间隙控制部，并在透平外壳段1上划分间隙控制区域，针对不同间隙控制区域将间隙控制部进一步细化为一一对应的间隙独立控制组件，由间隙独立控制组件与换热部的输出端相连，将冷却介质引导至对应的间隙控制区域并控制冷却介质的供应量。本实施例将氢燃料自带的低温冷能引导至透平外壳段1上的间隙控制区域，来控制该区域的受冷收缩量，缩小与动叶2叶顶的间隙值，从而实现对叶顶间隙的调整；并且针对每一动叶2对应的透平外壳段1上的间隙控制区域均配置间隙独立控制组件，可独立控制透平外壳各个部位的受冷收缩量，从而分别调整各个部位的间隙的大小，使得燃气轮机始终保持较高的透平效率，提高了现有燃气轮机的透平效率。
下面对本实施例的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统的具体结构进行进一步说明：
在本实施例中，间隙独立控制组件包括检测单元14、执行单元、控制单元15和冷却单元12。
其中，检测单元14设于透平外壳段1的内表面，用于实时检测间隙的实时间隙值。冷却单元12设于间隙控制区域，且冷却单元12的输入端与换热部的输出端通过冷却介质管路10连通。执行单元设于冷却介质管路10上，用于调整冷却介质管路10内冷却介质的流量或流速。
控制单元15则是分别与执行单元和检测单元14信号连接，用于根据实时间隙值输出控制信号至执行单元，从而通过冷却介质的供应量变化实现对实时间隙值的动态控制。
具体地，参看图3，冷却单元12可包括设于透平外壳段1上的通气孔1201和设于透平外壳段1内表面的密封腔1202。冷却介质管路10的输出端与通气孔1201的输入端连通。密封腔1202与通气孔1201的输出端连通，且密封腔1202上开设有若干与间隙连通的斜向导流孔1203。同时，冷却气经由斜向导流孔1203流向动叶2，可以冷却动叶2，提高寿命。
进一步地，冷却单元12还包括设于冷却介质管路10与通气孔1201之间的汇集件1204，汇集件1204罩设于通气孔1201，且汇集件1204内设有相互连通的缓冲腔1205和汇集腔1206。冷却介质管路10的输出端与缓冲腔1205连通，通气孔1201的输入端与汇集腔1206连通。其中，缓冲腔1205和汇集腔1206可设置一带有若干通孔的隔板进行分隔，冷却介质可通过这些通孔进入汇集腔1206。
具体地，检测单元14为设于密封腔1202内的距离传感器。其中，距离传感器的形式可以是多种多样的，在此不作具体限定。
执行单元则可为设置在冷却介质管路10上的流量控制阀11。在其他实施例中，执行单元也可为其他形式的流量控制元件，在此不作具体限定。
燃机实际运行过程中，由于温度、应力等原因，可能导致各处的间隙值并不一致，即透平内表面截面并非为标准的圆。因此，在本实施例中，可将间隙控制区域分为环设于透平外壳段1的若干扇段，进行分区控制，具体可为四个或更多间隙控制区域，因此每个间隙控制部会分为对应的四个或更多间隙独立控制组件，分别单独对对应间隙控制区域处的间隙进行调整，使得燃机和始终处于一个高透平效率的状态。
例如，参看图2所示，可将透平外壳段1均分为第一扇段101、第二扇段102、第三扇段103和第四扇段104。当然，在其他实施例中，也可分别是独立互不相连的各个扇段，在此不做具体限定。
在本实施例中，换热部包括冷却气管路8和换热器6。冷却气管路8的输入端连通于燃气轮机的气体输入端或压气机13的输出端，冷却气管路8的输出端分别与间隙独立控制组件的输入端相连通。冷却介质为燃气轮机的气体输入端或压气机13的输出端处抽出的冷却气。换热器6的冷端与燃料管路7或氢燃料提供部耦合，换热器6的热端与冷却器管路耦合。
由于透平内为高压环境，故本实施例将供热部设置为冷却气管路8和换热器6，从压气机13的输出端或燃气轮机的气体输入端抽气，抽出部分的高压冷却气经由换热器6与燃料管路7内低温氢气耦合换热形成低温高压的冷却气，由冷却气管路8输送至冷却单元12的通气孔1201，并经由透平外壳段1内表面的密封腔1202上的斜向导流孔1203输出至叶顶间隙处；其中，低温高压的冷却气进入后，密封腔1202受冷收缩，向动叶2方向移动从而减小间隙具体地，换热器6为中间介质换热器6。即低温氢气先与中间介质换热，中间介质再去冷却冷却气。
进一步的，冷却气管路8可设置一冷却气流量阀9，从而控制抽气量和供应至各个间隙独立控制组件的供应量。
在本实施例中，燃料管路7上也可设置一燃料流量阀5，从而控制进入燃气轮机的燃烧室的流量大小。
在本实施例中，氢燃料提供部为深冷液态氢提供部或高压氢气提供部。
其中，深冷液态氢提供部包括深冷液态氢存储单元3和液氢泵4，深冷液态氢存储单元3的输出端连通于燃料管路7的输入端，液氢泵4设于燃料管路7且位于换热部的上游。高压氢气部包括高压储氢单元和透平，高压储氢单元的输出端连通于燃料管路7的输入端，透平设于燃料管路7且位于换热部的上游。
由于正常氢燃机燃烧所需的气态氢压力一般为1Mpa。
当为深冷液态氢提供部时，可包括深冷液态氢存储单元3和液氢泵4。如果要使用深冷液态氢作为燃料，必须加压后气化或气化后加压。由于深冷液态氢温度很低，即便气化后依旧保有大量冷能，可由该部分冷能来对抽气进行冷却，得到冷却气对透平外壳进行冷却，实现对间隙的调整，同时也可减少氢气进入燃气轮机的冷能，提高燃机效率。
当为高压氢气提供部时，则可包括高压储氢单元和透平，由透平对高压氢气进行减压，而减压过程中，氢气温度会越来越低，如果直接进入燃机燃烧室燃烧则需要吸收一部分燃烧释放的热量，从而降低了燃机效率，因此同样可将低温氢气的冷能用来对抽气进行冷却，得到冷却气对透平外壳进行冷却，实现对间隙的调整。
实施例二
本实施例提供了一种调整方法，应用于上述实施例一中的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，具体步骤如下：
步骤S1：距离传感器获取动叶2叶顶与透平外壳内表面之间的间隙值；
步骤S2：控制单元15根据间隙值以及预设间隙值输出控制信号至流量控制阀11，从而调整输出至间隙控制区域的冷却气的供应量。
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2。
进一步的，该调整方法还可包括步骤S201：控制单元15根据间隙值以及预设模拟变化量得到下一时间段的预测间隙值，该预测间隙值作为下一轮步骤S1的参考值。
具体的，在步骤S2中，若间隙值小于预设间隙值，控制单元15输出控制信号调节流量控制阀11的阀门开度，相应减少冷却气的供应量，减少透平外壳在间隙控制区域的受冷收缩量；若间隙值大于预设间隙值，控制单元15输出控制信号调节流量控制阀11的阀门开度，相应增大冷却气的供应量，增大透平外壳在间隙控制区域的受冷收缩量。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，燃气轮机包括至少一级动叶以及与所述动叶对应的至少一个透平外壳段，所述动叶的叶顶与对应的所述透平外壳段内表面之间留有一间隙，所述透平外壳段上设有至少一个间隙控制区域，包括：
氢燃料提供部，用于输出低温氢气；
燃料管路，所述燃料管路的两端分别连通于所述氢燃料提供部的输出端和所述燃气轮机的燃料输入端；
换热部，所述换热部与所述燃料管路或所述氢燃料提供部耦合换热，用于输出与所述低温氢气换热后的冷却介质；
至少一个间隙控制部，与所述透平外壳段一一对应；
其中，所述间隙控制部包括至少一个间隙独立控制组件，所述间隙独立控制组件的输入端连通于所述换热部的输出端，所述间隙独立控制组件的输出端分别一一对应连接于所述间隙控制区域，用于控制输出至所述间隙控制区域的所述冷却介质供应量，并通过所述间隙控制区域的受冷收缩量控制所述间隙的大小。
2.如权利要求1所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述间隙独立控制组件包括检测单元、执行单元、控制单元和冷却单元；
所述检测单元设于所述透平外壳段的内表面，用于实时检测所述间隙的实时间隙值；
所述冷却单元设于所述间隙控制区域，且所述冷却单元的输入端与所述换热部的输出端通过冷却介质管路连通；
所述执行单元设于所述冷却介质管路上，用于调整所述冷却介质管路内所述冷却介质的流量或流速；
所述控制单元分别与所述执行单元和所述检测单元信号连接，用于根据所述实时间隙值输出控制信号至所述执行单元，从而通过冷却介质的供应量变化实现对所述实时间隙值的动态控制。
3.如权利要求2所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述冷却单元包括设于所述透平外壳段上的通气孔和设于所述透平外壳段内表面的密封腔；
所述冷却介质管路的输出端与所述通气孔的输入端连通；
所述密封腔与所述通气孔的输出端连通，且所述密封腔上开设有若干与所述间隙连通的斜向导流孔，用于使冷却介质经由所述斜向导流孔流向所述动叶，对所述动叶进行冷却。
4.如权利要求3所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述冷却单元还包括设于所述冷却介质管路与所述通气孔之间的汇集件，所述汇集件罩设于所述通气孔，且所述汇集件内设有相互连通的缓冲腔和汇集腔；所述冷却介质管路的输出端与所述缓冲腔连通，所述通气孔的输入端与所述汇集腔连通。
5.如权利要求3所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述检测单元为设于所述密封腔内的距离传感器。
6.如权利要求2所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述执行单元为流量控制阀。
7.如权利要求1所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述间隙控制区域为环设于所述透平外壳段的若干扇段。
8.如权利要求1所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述燃气轮机的气体输入端与压气机的输出端相连；
所述换热部包括冷却气管路和换热器；
所述冷却气管路的输入端连通于所述燃气轮机的气体输入端或所述压气机的输出端，所述冷却气管路的输出端分别与所述间隙独立控制组件的输入端相连通；所述冷却介质为所述燃气轮机的气体输入端或所述压气机的输出端处抽出的冷却气；
所述换热器的冷端与所述燃料管路或所述氢燃料提供部耦合，所述换热器的热端与所述冷却器管路耦合。
9.如权利要求8所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述换热器为中间介质换热器。
10.如权利要求1所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，其特征在于，所述氢燃料提供部为深冷液态氢提供部或高压氢气提供部；
其中，所述深冷液态氢提供部包括深冷液态氢存储单元和液氢泵，所述深冷液态氢存储单元的输出端连通于所述燃料管路的输入端，所述液氢泵设于所述燃料管路且位于所述换热部的上游；
所述高压氢气部包括高压储氢单元和透平，所述高压储氢单元的输出端连通于所述燃料管路的输入端，所述透平设于所述燃料管路且位于所述换热部的上游。
11.一种调整方法，其特征在于，应用于如权利要求1-10任意一项所述的氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统，步骤如下：
步骤S1：获取所述间隙的间隙值；
步骤S2：根据所述间隙值以及预设间隙值，调整输出至所述间隙控制区域的所述冷却介质的供应量；
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2。
12.如权利要求11所述的调整方法，其特征在于，还包括步骤S201：根据所述间隙值以及预设模拟变化量得到下一时间段的预测间隙值，所述预测间隙值作为下一轮所述步骤S1的参考值。
13.如权利要求11所述的调整方法，其特征在于，在所述步骤S2中，若所述间隙值小于所述预设间隙值，则减少所述冷却介质的供应量；若所述间隙值大于所述预设间隙值，则增大所述冷却介质的供应量。
CN202210036639.XA 2022-01-13 2022-01-13 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法 Active CN114427482B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210036639.XA CN114427482B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210036639.XA CN114427482B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114427482A true CN114427482A (zh) 2022-05-03
CN114427482B CN114427482B (zh) 2023-06-16

Family

ID=81311200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210036639.XA Active CN114427482B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114427482B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152685A (en) * 1997-12-08 2000-11-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal active clearance control system for gas turbine stationary blade
JP2002285803A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Toshiba Corp ガスタービンクリアランス制御装置
US6659716B1 (en) * 2002-07-15 2003-12-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine having thermally insulating rings
JP2008215184A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Hitachi Ltd ガスタービン，ガスタービン制御装置、及びその制御方法
US20130084162A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Hitachi, Ltd. Gas Turbine
JP2013142343A (ja) * 2012-01-11 2013-07-22 Hitachi Ltd ガスタービンの間隙制御装置、間隙制御方法及び間隙制御装置を備えたガスタービン
CN109812299A (zh) * 2019-01-17 2019-05-28 杭州汽轮动力集团有限公司 一种燃气轮机透平转子冷却方法及冷却气体系统
CN111911248A (zh) * 2020-09-10 2020-11-10 上海电气燃气轮机有限公司 燃气轮机燃烧稳定性调节系统及方法
CN113756883A (zh) * 2021-09-26 2021-12-07 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种燃气轮机叶顶间隙主动控制装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152685A (en) * 1997-12-08 2000-11-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Seal active clearance control system for gas turbine stationary blade
JP2002285803A (ja) * 2001-03-27 2002-10-03 Toshiba Corp ガスタービンクリアランス制御装置
US6659716B1 (en) * 2002-07-15 2003-12-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine having thermally insulating rings
JP2008215184A (ja) * 2007-03-05 2008-09-18 Hitachi Ltd ガスタービン，ガスタービン制御装置、及びその制御方法
US20130084162A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Hitachi, Ltd. Gas Turbine
JP2013142343A (ja) * 2012-01-11 2013-07-22 Hitachi Ltd ガスタービンの間隙制御装置、間隙制御方法及び間隙制御装置を備えたガスタービン
CN109812299A (zh) * 2019-01-17 2019-05-28 杭州汽轮动力集团有限公司 一种燃气轮机透平转子冷却方法及冷却气体系统
CN111911248A (zh) * 2020-09-10 2020-11-10 上海电气燃气轮机有限公司 燃气轮机燃烧稳定性调节系统及方法
CN113756883A (zh) * 2021-09-26 2021-12-07 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种燃气轮机叶顶间隙主动控制装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114427482B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111749739B (zh) 超临界二氧化碳再压缩循环发电系统及运行方法
US8726672B2 (en) Cooling system for a gas turbine and corresponding operation method
CN110905609B (zh) 应用于发动机余热回收的高参数orc透平发电设备及orc装置
CN104675510A (zh) 一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器
CN106224015B (zh) 350mw超临界三缸两排汽湿冷凝汽式汽轮机
CN111058906B (zh) 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构、方法
US20100290889A1 (en) Turbine wheelspace temperature control
CN211038755U (zh) 一种超临界二氧化碳涡轮机推力平衡系统
US20180347398A1 (en) System and method for use of intercooler cooled fluid as bearing pressurization fluid source
CN204663669U (zh) 燃气轮机转子轴向推力平衡引气结构
CN110925033A (zh) 一种超临界二氧化碳涡轮机推力平衡系统及控制方法
US8267639B2 (en) Systems and methods for providing compressor extraction cooling
CN107620614A (zh) 一种高温高压超临界流体轴端冷却系统
CN114427482A (zh) 一种氢燃料燃气轮机的叶顶间隙调整系统及调整方法
CN111691926B (zh) 一种带空气流道的动力涡轮导叶组
CN106988803B (zh) 一种基于抽汽口的低压缸长叶片冷却系统及方法
CN211422717U (zh) 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构
CN114136641B (zh) 一种用于加温加压压气机试验器的排气装置
CN1673498A (zh) 与活塞式发动机连接的涡轮压缩机装置及其连接方法
CN114856730A (zh) 一种超临界二氧化碳透平的闭式循环冷却系统及调节方法
CN216111019U (zh) 一种新型的燃机tca冷却系统
CN115013104A (zh) 一种燃料电池能量回收系统
US10168716B2 (en) Valve position demand systems and methods
CN114087040A (zh) 一种高温高压高转速凝汽式汽轮机
CN102588117A (zh) 用于控制燃气轮机的氧气排放的设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant