CN205805736U - 一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，包括压气机、透平、推力轴承、推力平衡腔室，压气机和透平之间连有高压抽气管道，还包括低压抽气管道，低压抽气管道包括第一段和第二段，第一段与压气机连通，第二段与推力平衡腔室连通，第一段和第二段通过一引射器连通；所述高压抽气管道上设有支管路，所述支管路与引射器连通，支管路上设有阀门，推力轴承上设有与控制器电连接的温度检测器和载荷信号采集器，控制器控制阀门的开闭。本实用新型通过推力轴承所反馈的温度及载荷信号对支管路上的阀门开口大小进行调节，改变高压气体进入到引射器中的流量，从而调节推力平衡腔室内的压力，保证燃气轮机机组的轴向力平衡。

Description

一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机，尤其涉及一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统

背景技术

工业燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室燃料燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。

燃气轮机在运行过程中，气流会对转子叶片及轮盘产生轴向力作用，从而产生轴向上的力，而为了防止转子发生轴向上的移动，推力轴承会承受来自燃气轮机转子的轴向力。目前，燃气轮机一般在压气机前端和透平后端分别设计一个径向轴承，在压气机设计一组主、副推力轴承，所述径向轴承安装的部位设有轴承座(一个压气机轴承座和一个透平轴承座)。转子通过两个径向轴承支撑在静子上，径向轴承只承受径向力。主、副推力轴承主要承受转子的轴向力，主推力轴承一般承受指向压气机出口方向的轴向力，副推力轴承承受指向压气机进口方向的轴向力。

为了使推力轴承所承受的轴向力不至于过大，现有技术一般是通过从压气机抽气，将具有一定压力的气流直接引入推力平衡腔室中；而通常推力平衡腔室设计定型后，所能提供的轴向力基本固定，无法在不改变后轴头结构的情况下对其进行主动的调节，限制了整个轴向推力系统的裕度。当整机轴向力超过推力轴承所能承受的工作范围时，需通过对推力平衡腔室内的压力进行调节，从而平衡轴向力。

针对上述问题，需要提供一种结构简单、并且能精确控制压缩空气流量及压力的可调节装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，能够可靠并且精确控制气体进入推力平衡腔室的流量，从而保证燃气轮机机组的轴向力平衡，克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，包括压气机和透平，所述压气机前端设有推力轴承，所述透平后端设有推力平衡腔室，所述压气机和透平之间连有高压抽气管道，还包括低压抽气管道，所述低压抽气管道包括第一段和第二段，所述第一段与压气机连通，所述第二段与推力平衡腔室连通，第一段和第二段通过一引射器连通；所述高压抽气管道上设有支管路，所述支管路与所述引射器连通，所述支管路上设有阀门，所述推力轴承上设有温度检测器和载荷信号采集器，所述温度检测器和载荷信号采集器均与一控制器电连接，所述控制器控制阀门的开口大小。

优选地，所述引射器包括第一进气口、第二进气口、排气口、混合腔和扩散腔，所述混合腔和扩散腔沿气体流动方向设置，所述第一进气口与低压抽气管道的第一段连接，所述排气口与低压抽气管道的第二段连接，所述第二进气口与高压抽气管道上的支管路连接。

进一步地，所述第一进气口和第二进气口位于引射器的一侧，所述排气口位于引射器的另一侧，所述混合腔和扩散腔在引射器的中间位置。

进一步地，所述第二进气口上设有喷嘴。

如上所述，本实用新型一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，具有以下有益效果：

本实用新型在高压抽气管道上设置支管路，并且在支管路上设置开口大小可控的阀门，通过推力轴承所反馈的温度及载荷信号对所述的阀门开口大小进行调节，改变高压气体进入到引射器中的流量，从而调节推力平衡腔室内的压力，保证燃气轮机机组的轴向力平衡。

本实用新型的实施机构简单，工作可靠，便于加工和安装。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意简图。

图2为本实用新型中引射器的示意图。

图中：1、压气机 11、推力轴承

2、透平 21、推力平衡腔室

3、高压抽气管道 31、支管路

32、阀门 33、阀门

4、低压抽气管道 41、第一段

42、第二段 5、引射器

51、第一进气口 52、第二进气口

53、排气口 54、混合腔

55、喷嘴 56、扩散器

6、温度检测器 7、载荷信号采集器

8、控制器

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1和图2所示，本实用新型为一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，燃气轮机包括压气机1和透平2，所述压气机1前端设有推力轴承11，所述透平2后端设有推力平衡腔室21，所述压气机1和透平2之间连有高压抽气管道3。还包括低压抽气管道4，所述低压抽气管道4包括第一段41和第二段42，所述第一段41与压气机1连通，所述第二段42与推力平衡腔室21连通，第一段41和第二段42通过一引射器5连通。所述高压抽气管道3上设有支管路31，所述支管路31与所述引射器5连通，所述支管路31上设有阀门32，所述推力轴承11上设有温度检测器6和载荷信号采集器7，所述温度检测器6和载荷信号采集器7均与一控制器8电连接，所述控制器8控制阀门32的开口大小。本实用新型中的高压抽气管道3和低压抽气管道4均为现有结构，因此不做过多陈述。

本实用新型的工作原理是：

燃气轮机工作时，压气机1中的气体会分别通过高压抽气管道3和低压抽气管道4进入透平2和推力平衡腔室21。其中，高压抽气管道3中的部分高压气体会通过支管路31进入到引射器5，然后与经过引射器5的低压气体在混合腔54进行混合，混合后的气体压力改变，即混合后的气体压力高于低压抽气管道4中的低压气体压力，且低于高压抽气管道3中的高压气体压力。进入引射器5中的高压气体流量通过阀门32控制，即：温度检测器6和载荷信号采集器7实时采集推力轴承11反馈的信号，所述信号传入控制器8，控制器8再控制支管路31上的阀门32，阀门32的开闭大小能够调节引射器5喷出的气体流量和压力，这样就能对推力平衡腔室21中的气体压力进行有效且稳定的调节，精确控制推力平衡腔室21流入、流出的气量，调节压力大小，从而保证燃气轮机机组的轴向力平衡。在所述高压抽气管道3上还设有阀门33，阀门33位于支管路31的上游一侧，即高压气体先经过阀门33再进入支管路31。通过阀门33能够进一步控制高压气体在高压抽气管道3中的气体压力和流速，更加精确的控制支管路31中进入引射器5中的高压气体流量和压力。

在本实施例中，所述引射器5包括第一进气口51、第二进气口52、排气口53、混合腔54和扩散腔56，所述混合腔54和扩散腔56沿气体流动方向设置，所述第一进气口51与低压抽气管道4的第一段41连接，所述排气口53与低压抽气管道4的第二段42连接，所述第二进气口52与高压抽气管道3上的支管路31连接。进一步地，所述第一进气口51和第二进气口52位于引射器5的一侧，所述排气口53位于引射器5的另一侧，所述混合腔54和扩散腔56在引射器5的中间位置。第一进气口51和第二进气口52位于同一侧可以让高压气体和低压气体同时进入混合腔54进行充分混合，然后再从排气口53排出。

在本实施例中，所述扩散腔56的横截面从混合腔54向排气口53一侧先减小再变大，即中间部分细，两端部分粗，这样设置可以保证混合腔54中的气体能够充分混合，不会过快的通过扩散腔56，而当气体通过扩散腔56的中间部分后又能够快速扩散并流入第二段42中，保证气体的流速。

除此之外，为了控制来自高压抽气管路3的气体流量和压力，提高高压气体的流速，所述第二进气口52上设有喷嘴55。所述喷嘴55朝向排气口53一侧。来自支管路31的高压气体由喷嘴55喷出，经过喷嘴55后的高压气体流速增加，因此能够有效带动来自低压抽气管路4的低压气体。

综上所述，本实用新型一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，能够能可靠并且精确控制气体的流量，从而保证燃气轮机机组的轴向力平衡。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，包括压气机(1)和透平(2)，所述压气机(1)前端设有推力轴承(11)，所述透平(2)后端设有推力平衡腔室(21)，其特征在于：所述压气机(1)和透平(2)之间连有高压抽气管道(3)，还包括低压抽气管道(4)，所述低压抽气管道(4)包括第一段(41)和第二段(42)，所述第一段(41)与压气机(1)连通，所述第二段(42)与推力平衡腔室(21)连通，第一段(41)和第二段(42)通过一引射器(5)连通；所述高压抽气管道(3)上设有支管路(31)，所述支管路(31)与所述引射器(5)连通，所述支管路(31)上设有阀门(32)，所述推力轴承(11)上设有温度检测器(6)和载荷信号采集器(7)，所述温度检测器(6)和载荷信号采集器(7)均与一控制器(8)电连接，所述控制器(8)控制阀门(32)的开口大小。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，其特征在于：所述引射器(5)包括第一进气口(51)、第二进气口(52)、排气口(53)、混合腔(54)和扩散腔(56)，所述混合腔(54)和扩散腔(56)沿气体流动方向设置，所述第一进气口(51)与低压抽气管道(4)的第一段(41)连接，所述排气口(53)与低压抽气管道(4)的第二段(42)连接，所述第二进气口(52)与高压抽气管道(3)上的支管路(31)连接。

3.根据权利要求2所述的一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，其特征在于：所述第一进气口(51)和第二进气口(52)位于引射器(5)的一侧，所述排气口(53)位于引射器(5)的另一侧，所述混合腔(54)和扩散腔(56)在引射器(5)的中间位置。

4.根据权利要求2所述的一种燃气轮机推力平衡腔室的压力调节系统，其特征在于：所述第二进气口(52)上设有喷嘴(55)。