CN116357407B - 一种汽轮机用离心式定速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非变容式发动机装置领域，尤其涉及一种汽轮机用离心式定速装置。本发明沿轴向固定于汽轮机进气道内，包括调节机构、倾斜机构、连接轴和离心机构。其中，调节机构用于调节气流流量；包括基座和与基座转动连接的调节板，所述调节板沿基座的径向均匀设置为多个；倾斜机构与调节板对应设置为多个，并通过自身曲张运动改变调节板的开合角度；连接轴通过传动机构与汽轮机转子主轴连接，并同步旋转；离心机构通过传动机构与汽轮机转子主轴连接，并在离心力作用下施加对倾斜机构的控制，使得调节板开合角度随气流流量变化。通过在基座上转动设置有固定调节板的安装座，使得调节板的开合角度随汽轮机的转速自动调节。

Description

一种汽轮机用离心式定速装置

技术领域

本发明涉及汽轮机装置领域，尤其涉及一种汽轮机用离心式定速装置。

背景技术

汽轮机是一种原动机，可以直接将蒸汽的热能转化成转动的机械能，是使蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，将热能转变为动能，再将蒸汽的动能变成叶轮轴旋转的机械能。带动发电机旋转发出电能的设备，是发电厂三大主设备之一。

汽轮机在进行发电工作时，需要保持一个相对恒定的转速，从而保证产生平稳的电压。现有技术中往往采用电气设备控制的节流阀来对调节进入汽轮机叶轮的蒸汽流量，起到恒定转子主轴转速的目的。这种控制方法依赖各个流量传感器以及相应控制器的工作状态。上述流量传感器工作环境存在高温高压，较为恶劣，若出现故障，则容易引起汽轮机转速失衡，因此需求一种不依赖电子设备的机械式流量控制装置与上述电气控制设备配合使用。

发明内容

本发明目的是：提供一种汽轮机用离心式定速装置，以解决现有技术中缺乏一种不依赖电子设备的机械式流量控制装置技术问题。

本发明的技术方案是：一种汽轮机用离心式定速装置，沿轴向固定于汽轮机进气道内，包括：

调节机构，用于调节气流流量；包括基座和与基座转动连接的调节板，所述调节板沿基座的径向均匀设置为多个；

倾斜机构，与调节板对应设置为多个，并通过自身曲张运动改变调节板的开合角度；

连接轴，通过传动机构与汽轮机转子主轴连接，并同步旋转；

离心机构，同轴固定于连接轴上，并在离心力作用下施加对倾斜机构的控制，使得调节板开合角度随气流流量变化。

优选的，还包括：

同步机构，连接离心机构和多个倾斜机构，用于将离心机构的运动同步作用于多个倾斜机构；

复位机构，两端分别连接离心机构和同步机构，并对同步机构施加作用力，所述作用力的方向与离心机构对同步机构产生的牵引力的方向相反。

优选的，所述离心机构包括本体和滑块，所述滑块于本体上均匀设置为多个，并沿预设的轨迹滑动，所述滑块与同步机构铰接，并在离心力的作用下带动同步机构沿轴向移动；

所述倾斜机构包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆平行于调节板的转动平面设置，所述第一拉杆一端固定于调节机构，另一端铰接于第二拉杆；所述同步机构与第二拉杆远离第一拉杆的一端铰接。

优选的，所述本体固定于连接轴上，所述本体上均匀开设有多个导向槽，任意导向槽位于本体轴线所处平面内，且与本体轴线形成预设的夹角；

所述滑块滑动设置于导向槽中，所述导向槽将滑块所受径向的离心力转化为沿导向槽方向的驱动力。

优选的，所述同步机构包括第一同步器和与第一同步器连接的第二同步器，所述倾斜机构与第一同步器铰接，所述滑块与第二同步器铰接，且所述第一同步器和第二同步器转动连接，避免所述第一同步器随第二同步器在离心机构的带动下转动。

优选的，所述基座沿径向设置有安装座，所述安装座在基座上围绕自身轴线转动，所述第一拉杆和调节板均固定于安装座上。

优选的，所述本体沿轴向均匀开设有若干个第一通槽；和/或，所述本体沿轴向均匀开设有若干个第二通槽；

其中，所述第一通槽设置于任意相邻导向槽之间，所述第二通槽贯穿导向槽设置，所述第一通槽和第二通槽均用于供气流流通以及降低本体重量。

优选的，所述调节板远离基座的一端连接有外罩。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）通过在基座上转动设置有固定调节板的安装座，使得调节板的开合角度随汽轮机转子主轴的转速自动调节。实现了当汽轮机转子主轴在低转速的情况下调节板开合角度增大，使得气流流量增大，汽轮机转子主轴转速提高。当当汽轮机转子主轴在高转速的情况下，调节板开合角度减少，气流流量减少，汽轮机转子主轴转速降低的负反馈调节功能。

（2）本发明设置有同步机构，用于将三个滑块机构彼此独立的输出集中起来并同时控制所有独立的倾斜机构；防止因部分滑块或者部分倾斜机构出现故障，以导致对应的调节板开合角度不同于其他调节板，从而出现额外的振动，导致设备损坏。

（3）同步机构包括第一同步器和第二同步器，第一同步器与第二同步器转动连接，从而将汽轮机转子主轴传递至第二同步器的转矩隔离开，使得调节机构和倾斜机构可以不跟随汽轮机转子主轴旋转，从而降低制造成本。

（4）本发明采用倾斜机构通过自身曲张运动控制调节板的开合角度，从而调整气流流量，控制过程平滑。

（5）离心机构中的本体采用多处镂空设置，减轻离心机构的转动惯量同时，优化了通风条件。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述一种汽轮机用离心式定速装置结构图；

图2为本发明所述一种汽轮机用离心式定速装置结构图；

图3为本发明所述调节机构结构图；

图4为本发明所述倾斜机构示意图；

图5为本发明所述倾斜机构示意图；

图6为本发明所述离心机构结构图；

图7为本发明所述同步机构爆炸图；

图8为本发明所述低转速状态示意图；

图9为本发明所述高转速状态示意图；

图10为本发明所述离心机构与同步机构连接关系示意图；

其中：1、连接轴，2、调节机构，21、基座，22、安装座，23、调节板，24、外罩，3、倾斜机构，31、第一拉杆，32、第二拉杆，4、离心机构，41、滑块，42、本体，421、导向槽，422、第一通槽，423、第二通槽，43、连杆，5、同步机构，51、第一同步器，52、第二同步器，53、滚珠轴承，6、弹簧。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

如图1和图2所示，一种汽轮机用离心式定速装置，本装置同轴设置于汽轮机的进气道内，通过开合运动，使得即将进入汽轮机叶轮的气流流量恒定，从而使得汽轮机转子保持相对恒定的转速，进而稳定发电。本装置包括与汽轮机转子主轴连接的连接轴1，调节气流流量的调节机构2，控制调节机构2改变开合角度的倾斜机构3，同步机构5，用于复位的复位机构以及固定于连接轴1上用于提供驱动力的离心机构4。

如图3所示，调节机构2包括基座21，基座21前端设置有锥形的整流罩，基座21沿径向具有呈放射性均匀设置有十一个安装座22，每个安装座22上均通过铆钉嵌入固定有调节板23，调节板23远离安装座22的一端转动连接在外罩24上，外罩24与汽轮机进气道的内壁同轴固定。安装座22可围绕基座21的径向转动，从而改变调节板23的开合角度。

如图4和图5所示，调节板23的开合角度通过倾斜机构3的曲张运动控制。倾斜机构3的数量与调节板23数量相同。包括平行于安装座22的转动平面并固定于安装座22一侧的第一拉杆31，以及与第一拉杆31铰接的第二拉杆32。通过第二拉杆32的移动，带动第一拉杆31，使得安装座22沿基座21的径向旋转从而改变调节板23的开合角度。

如图6所示，离心机构4包括本体42和滑块41。其中，本体42同轴固定于连接轴1上，连接轴1通过减速机构与汽轮机转子主轴连接，并同步旋转。本体42上均匀开设有三处导向槽421，任意导向槽421位于本体42轴线所处平面内，且与本体42的轴线形成一定的夹角。滑块41设置于导向槽421中，导向槽421将滑块41所受的离心力转化为沿导向槽421方向的驱动力，使得调节板23的开合大小与汽轮机的转速呈负相关。

本实施例中，本体42还设置有沿轴向开设的三处第一通槽422以及三处第二通槽423。其中，第一通槽422设置于任意两个导向槽421之间的区域，第二通槽423沿轴向贯穿导向槽421设置。第一通槽422和第二通槽423均用于降低本体42的转动惯量以及提供气流通道。

如图10所示，在滑块41沿导向槽421运动的过程中，同步机构5在连杆43的带动下沿自身轴向移动。同步机构5包括第一同步器51和第二同步器52。其中，第一同步器51与第二拉杆32对应铰接，第二同步器52与连杆43铰接。如图7所示，第二同步器52与第一同步器51的连接端设置有滚珠轴承53，且第一同步器51和第二同步器52分别固定于滚珠轴承53的内圈和外圈。使得第二同步器52在随连接轴1转动的同时，调节机构2和倾斜机构3不跟随转动，进而调节机构2和倾斜机构3无需考虑离心力等其他作用力，减少了材料和结构要求进而降低了制造成本。

同步机构5与离心机构4之间设置有复位机构，本实施例中，复位机构采用弹簧6，弹簧6套设于连接轴1上，且一端相抵于本体42一端，另一端相抵于第二同步器52。弹簧6对同步机构5施加的作用力的方向与离心机构4对同步机构5施加牵引力的方向相反，用于同步机构5的复位。

工作时：

调节板23固定于安装座22中，安装座22沿基座21的径向与基座21转动连接，安装座22平行于自身转动平面固定有第一拉杆31，第一拉杆31远离安装座22的第一端与第二拉杆32一端采用球铰链连接，第二拉杆32远离第一拉杆31的一端与第一同步器51采用球铰链连接，第一同步器51与第二同步器52之间固定有滚珠轴承53，且第一同步器51和第二同步器52分别固定于滚珠轴承53的内圈和外圈。使得第一同步器51沿轴向运动时，第二同步器52同步沿轴向运动，并可围绕自身轴线旋转。第二同步器52通过弹簧6与固定在连接轴1上的本体42连接。

结合图2和图8，当汽轮机的转子主轴处于低转速时，弹簧6弹力使得同步机构5运动至邻近调节机构2的位置。此时，铰接于第一同步器51上的第二拉杆32同步推动第一拉杆31向前方摆动，从而使得安装座22围绕自身轴线旋转相应的角度，进而使调节板23的开合角度变大，增大进入的汽轮机的气流流量，使得汽轮机的转速提高。

连接轴1通过传动机构与汽轮机的转子主轴连接，本体42同轴固定于连接轴1上。滑块41滑动设置于本体42的导向槽中，连杆43两端分别与滑块41和第二同步器52铰接，使得滑块41与同步机构5同步运动。

结合图2和图9，当汽轮机的转子主轴转速增大的过程中，滑块41受到的离心力作用愈发明显，滑块41对同步机构5的牵引力大于弹簧6在初始状态下的弹力，使得同步机构5朝向远离调节机构2的方向运动，同时弹簧6被压缩，弹力增大，直至与滑块41对同步机构5的牵引力平衡。根据上述内容可知，此时调节板23的开合角度变小，减小进入的汽轮机的气流流量，使得汽轮机的转速降低。

进而使得汽轮机的转速在进气流量发生变化时仍能在一定范围内保持稳定，从而获得较为稳定的电力输出。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (7)

1.一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，沿轴向固定于汽轮机进气道内，包括：

调节机构，用于调节气流流量；包括基座和与基座转动连接的调节板，所述调节板沿基座的径向均匀设置为多个；

倾斜机构，与调节板对应设置为多个，并通过自身曲张运动改变调节板的开合角度；

连接轴，通过传动机构与汽轮机转子主轴连接，并同步旋转；

离心机构，同轴固定于连接轴上，并在离心力作用下施加对倾斜机构的控制，使得调节板开合角度随气流流量变化；

同步机构，连接离心机构和多个倾斜机构，用于将离心机构的运动同步作用于多个倾斜机构；

复位机构，两端分别连接离心机构和同步机构，并对同步机构施加作用力，所述作用力的方向与离心机构对同步机构产生的牵引力的方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于：

所述离心机构包括本体和滑块，所述滑块于本体上均匀设置为多个，并沿预设的轨迹滑动，所述滑块与同步机构铰接，并在离心力的作用下带动同步机构沿轴向移动；

所述倾斜机构包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆平行于调节板的转动平面设置，所述第一拉杆一端固定于调节机构，另一端铰接于第二拉杆；所述同步机构与第二拉杆远离第一拉杆的一端铰接。

3.根据权利要求2所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，所述本体固定于连接轴上，所述本体上均匀开设有多个导向槽，任意导向槽位于本体轴线所处平面内，且与本体轴线形成预设的夹角；

所述滑块滑动设置于导向槽中，所述导向槽将滑块所受径向的离心力转化为沿导向槽方向的驱动力。

4.根据权利要求3所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，所述同步机构包括第一同步器和与第一同步器连接的第二同步器，所述倾斜机构与第一同步器铰接，所述滑块与第二同步器铰接，且所述第一同步器和第二同步器转动连接，避免所述第一同步器随第二同步器在离心机构的带动下转动。

5.根据权利要求4所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，所述基座沿径向设置有安装座，所述安装座在基座上围绕自身轴线转动，所述第一拉杆和调节板均固定于安装座上。

6.根据权利要求5所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，所述本体沿轴向均匀开设有若干个第一通槽；和/或，所述本体沿轴向均匀开设有若干个第二通槽；

其中，所述第一通槽设置于任意相邻导向槽之间，所述第二通槽贯穿导向槽设置，所述第一通槽和第二通槽均用于供气流流通以及降低本体重量。

7.根据权利要求6所述的一种汽轮机用离心式定速装置，其特征在于，所述调节板远离基座的一端连接有外罩。