CN207701226U - 一种燃气轮机燃油供应系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃气轮机燃油供应系统,其功能是为燃气轮机在不同海拔高度及各工况下起动、加速及恒转速运行提供合适的燃油,并防止燃气轮机超转,采用双油路供油方式分别为起动燃油喷嘴和主燃油喷嘴供油,可大幅提高燃烧稳定性、燃烧效率及燃烧室出口温度分布均匀性,采用机载燃油泵、燃油调节装置等可大幅提高燃油供应系统的结构简单性,采用转速和高度补偿装置等可大幅提高燃油供应系统的环境适应性,采用根据燃气轮机转速自动调节燃油供给的燃油调节装置可大幅提高燃油供应系统的供油精度及低温适应性。本实用新型结构简单、精巧,低温适应性强,燃油供油精度高,可满足燃气轮机的轻量化、高可靠性及使用寿命长等设计要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机燃油供应系统领域,特别地,涉及一种燃气轮机燃油供应系统。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机燃油供应系统就是为燃气轮机提供燃油的一套系统,其按要求提供燃气轮机所需燃油,保证燃气轮机在工作范围内能够正常起动、停车,并保证燃气轮机在任何工况下能够正常运行,向外界提供动力。
燃气轮机燃油供应系统主要由燃油泵、燃油调节装置、燃油电磁阀及燃油喷嘴等组成。传统的燃油供应系统普遍采用单油路给燃油喷嘴供油,常常导致燃烧效率低及燃烧室出口温度分布不均等问题。部分采用双油路供油的燃油供应系统也多由两个完全独立的单油路组成,其结构复杂,设备繁多,可靠性差,不能满足现今燃气轮机燃油供应系统轻量化及高可靠性的设计要求。另有一些双油路供油的燃油供应系统受制于燃油调节装置的性能,导致供油量精度不高,使得燃气轮机的起动成功性及转速稳定性大打折扣。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺陷和不足,本实用新型旨在提供一种燃气轮机燃油供应系统,采用双油路供油方式分别为起动燃油喷嘴和主燃油喷嘴供油,可大幅提高燃烧稳定性、燃烧效率及燃烧室出口温度分布均匀性,采用机载燃油泵、燃油调节装置等可大幅提高燃油供应系统的结构简单性,采用转速和高度补偿装置等可大幅提高燃油供应系统的环境适应性,采用根据燃气轮机转速自动调节燃油供给的燃油调节装置可大幅提高燃油供应系统的供油精度及低温适应性。本实用新型提供的燃油供应系统结构简单、精巧,低温适应性强,燃油供油精度高,可满足燃气轮机的轻量化、高可靠性及使用寿命长等设计要求。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为:
一种燃气轮机燃油供应系统,包括燃油泵组件、溢流阀、燃油压力开关、燃油调节装置、最小燃油流量调节阀、压差调节阀、转速和高度补偿装置、主燃油电磁阀、主燃油喷嘴、起动燃油电磁阀、起动燃油喷嘴,其特征在于,
所述燃油泵组件包括包括燃油泵,燃油泵包括燃油进口和燃油出口,所述燃油进口和燃油出口之间设置一旁通回路,所述旁通回路上设置所述溢流阀;
所述燃油泵向下游供应燃油的通路分为两个分支,一路与所述燃油调节装置连通,另一路经所述燃油压力开关与所述最小燃油流量调节阀连通;
经所述最小燃油流量调节阀后燃油分为两路,一路向上经一最小燃油流量孔流出,另一路向右流入压差调节阀的下端口;
经所述燃油调节装置和最小燃油流量孔流出的燃油汇到一起,而后又分为两路,一路经所述压差调节阀和主燃油电磁阀流入所述主燃油喷嘴,另一路经所述起动燃油电磁阀流入起动燃油喷嘴。
优选地,燃油泵的进口处和/或出口处设置燃油滤。
优选地,所述燃油调节装置包括壳体以及设置在所述壳体内的驱动头组件、离心飞重组件、阀芯、弹簧、张力板,所述壳体的上部设置进油口,所述壳体的底部外侧设置阀芯滑套,所述阀芯滑套内设置一顶部开口、底部封闭的阀芯衬套。
进一步地,所述壳体上设置一额定转速调整螺钉,调整螺钉位于张力板的底部,用以调整张力板在壳体中的高度。阀芯衬套的底部设置一加速调整螺钉,用以调整阀芯衬套在阀芯滑套中的高度。
进一步地,所述驱动头组件的驱动端伸出壳体外与所述燃油泵的驱动轴相连,所述驱动头组件与离心飞重组件机械连接,所述阀芯为一顶部设有阀芯顶板、内部设有油道的杆状部件,阀芯顶板的上表面顶抵在所述离心飞重组件的顶部下表面上,且阀芯顶板和所述张力板之间设置所述弹簧,所述阀芯穿过张力板的中心通孔伸入所述阀芯衬套的内腔中,并可沿所述阀芯衬套的内壁上下滑动,所述阀芯的杆体顶部周向侧壁上设有与内部油道连通的进油孔,杆体底部周向侧壁上设有与内部油道出油孔,所述阀芯衬套的周向侧壁上设有与阀芯的出油孔相适配的通油孔,对应地,所述阀芯滑套的周向侧壁上也设有与阀芯衬套的通油孔相适配的燃油出口。
优选地,所述压差调节阀包括阀体以及设置在阀体内的阀芯,所述阀芯底部设置有弹簧,阀芯顶部通过连杆与所述油压和转速和高度补偿装置连接,阀体的一侧设进油口,与之相对的另一侧设有出油口,阀体的底部设置下端口,阀芯下端承受经最小燃油流量调节阀向右的油路燃油压力和弹簧力,上端承受供油压力和转速和高度补偿装置对阀芯连杆向下的推力,阀芯在上下端压差作用下可上下移动,从而控制压差调节阀的出油口的流通面积。
优选地,所述转速和高度补偿器包括壳体以及设置在壳体中的膜片杠杆,所述膜片杠杆右端承受压气机后压力和弹簧力,左端承受波纹管压力(即环境大气压力),作用于膜片杠杆右端与左端的压差会使得膜片旋转,对所述压差调节阀的阀芯连杆有一个推力。
同现有技术相比,本实用新型的燃气轮机燃油供应系统,其功能是为燃气轮机在不同海拔高度及各工况下起动、加速及恒转速运行提供合适的燃油,并防止燃气轮机超转,采用双油路供油方式分别为起动燃油喷嘴和主燃油喷嘴供油,可大幅提高燃烧稳定性、燃烧效率及燃烧室出口温度分布均匀性,采用机载燃油泵、燃油调节装置等可大幅提高燃油供应系统的结构简单性,采用转速和高度补偿装置等可大幅提高燃油供应系统的环境适应性,采用根据燃气轮机转速自动调节燃油供给的燃油调节装置可大幅提高燃油供应系统的供油精度及低温适应性。本实用新型结构简单、精巧,低温适应性强,燃油供油精度高,可满足燃气轮机的轻量化、高可靠性及使用寿命长等设计要求。
附图说明
图1为本实用新型的燃气轮机燃油供应系统的结构示意图;
图2为本实用新型中燃油调节装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是,附图中未绘示或描述的实现方式,为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外,以下实施例中提到的方向用语,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
如图1所示,本实用新型的燃油供应系统由燃油泵组件1、溢流阀2、燃油压力开关3、燃油调节装置4、最小燃油流量调节阀5、压差调节阀6、转速和高度补偿装置7、主燃油电磁阀8、主燃油喷嘴9、起动燃油电磁阀10、起动燃油喷嘴11及各种管路等组成,其功能是为燃气轮机在不同海拔高度及各工况下起动、加速及恒转速运行提供合适的燃油,并防止燃气轮机超转。
燃油泵组件1包括燃油泵11,燃油泵11包括燃油进口和燃油出口,该燃油进口和燃油出口之间设置一旁通回路,该旁通回路上设置溢流阀2,当燃油出口的油压增大到一定数值后,溢流阀2将燃油出口处的部分燃油从旁通回路返回到燃油泵11的燃油进口,从而维持燃油泵11的燃油出口压力为一定值。具体地,溢流阀2为本领域技术人员所熟知的各类溢流阀,溢流阀2的阀芯左端承受弹簧力和燃油泵11的燃油进口的供油压力,阀芯右端承受燃油泵11的出口油压,当油压增大到一定数值后,阀芯向左侧移动,溢流阀2将部分燃油从旁路返回到燃油泵进口,从而维持燃油泵出口压力为一定值。进一步地,燃油泵11的进口处可以设置进口燃油滤12,出口处可以设置出口燃油滤13,可以在进口处和出口处同时设置燃油滤,也可以至少地在出口处可以设置燃油滤。
燃油泵11的燃油出口处,除了上述旁通回路外,向下游供应的燃油的通路分为两个分支,一路与下游的燃油调节装置4连通,另一路经燃油压力开关3与下游的最小燃油流量调节阀5连通。
如图2所示,燃油调节装置4主要包括壳体41以及设置在壳体41内的驱动头组件42、离心飞重组件43、阀芯44、弹簧45、张力板46,壳体41的上部设置进油口,壳体41的底部外侧设置阀芯滑套48,阀芯滑套48内设置一顶部开口、底部封闭的阀芯衬套49。壳体41上设置一额定转速调整螺钉47,调整螺钉47位于张力板46的底部,用以调整张力板46在壳体41中的高度。阀芯衬套48的底部设置一加速调整螺钉50,用以调整阀芯衬套49在阀芯滑套48中的高度。
驱动头组件42的驱动端伸出壳体41外与燃油泵11的驱动轴相连,被其带转。驱动头组件42与离心飞重组件43机械连接,并带动其旋转。阀芯44为一顶部设有阀芯顶板、内部设有油道的杆状部件,阀芯顶板的上表面顶抵在离心飞重组件43的顶部下表面上,且阀芯顶板和张力板46之间设置弹簧45,阀芯穿过张力板46的中心通孔伸入阀芯衬套49的内腔中,并可沿阀芯衬套49的内壁上下滑动,阀芯44的杆体顶部周向侧壁上设有与内部油道连通的进油孔,杆体底部周向侧壁上设有与内部油道出油孔,阀芯衬套49的周向侧壁上设有与阀芯44的出油孔相适配的通油孔,对应地,阀芯滑套48的周向侧壁上也设有与阀芯衬套49的通油孔相适配的燃油出口。燃油进入燃油调节装置4后充满其壳体内腔,壳体内腔中的燃油通过阀芯44上的进油孔进入阀芯的内部油道,而后经阀芯44和阀芯衬套49相匹配的流通面积流出。
燃气轮机运行时,转速逐渐上升,驱动头组件42带着离心飞重组件43的转速相应增加,离心飞重组件43由于离心力的作用,会给阀芯44一个向下的杠杆力。在弹簧45支持力的作用下,低转速时杠杆力小于弹簧支持力,平衡不会发生变化,即阀芯44不会向下移动,其与阀芯衬套49相匹配的流通面积为0,燃油不会从阀芯滑套48的燃油出口流出;但当转速达到一定程度后,杠杆力大于弹簧原有支持力,平衡会被打破,弹簧需要继续压缩增加支持力来保证平衡,此时阀芯44会向下移动,其与阀芯衬套49的相匹配的流通面积会逐渐变大,越来越多的燃油从阀芯滑套48的燃油出口流出。当燃气轮机达到额定转速时,阀芯44与阀芯衬套49相匹配的流通面积达到最大值,此时从阀芯滑套48的燃油出口流出的燃油量相应达到最大值。当燃气轮机超过额定转速时,阀芯44继续向下移动,但阀芯44与阀芯衬套49相匹配的流通面积会逐渐变小,此时从阀芯滑套48的燃油出口流出的燃油量相应减小,使得燃气轮机转速下降,以达到防止燃气轮机超转的目的。燃油调节装置可通过手动调整额定转速调整螺钉47对张力板46的上下位置进行微调,进而调节弹簧45对阀芯44的支持力,相应的调整了使得阀芯44向下移动的杠杆力,即调整了离心飞重组件43的离心力,而离心飞重组件43不同的离心力对应了不同的燃气轮机转速。同时,可通过手动调整加速调整螺钉50对阀芯衬套49的位置进行微调,确保当燃气轮机达到额定转速时,阀芯44与阀芯衬套49相匹配的流通面积达到最大值。
如图1所示,当燃油压力开关3打开时,燃油经燃油压力开关3流入最小燃油流量调节阀5。经最小燃油流量调节阀5后燃油分为两路,一路向上经最小燃油流量孔51流出,一路向右流入压差调节阀6的下端口。最小燃油流量调节阀5为一三通阀,其进油口通过管路与燃油压力开关3连通,其向上的第一出油口出设置最小燃油流量孔51,其向右的第二出油口与压差调节阀6的下端口连通,最小燃油流量调节阀5上还设置一可手动调节的外端螺母52,通过调节其外端螺母52可调节阀芯插入油路深度从而调节向上和向右两路燃油的比例。
经燃油调节装置4和最小燃油流量孔51流出的燃油汇到一起,而后又分为两路,一路经压差调节阀6的油路流通口和主燃油电磁阀8流入主燃油喷嘴9,一路经起动燃油电磁阀10流入起动燃油喷嘴11。
压差调节阀6包括阀体以及设置在阀体内的阀芯,阀芯底部设置有弹簧,阀芯顶部通过连杆与设置在压差调节阀6的油压和转速和高度补偿装置7连接,阀体的一侧设进油口,与之相对的另一侧设有出油口,阀体的底部设置下端口,压差调节阀6的阀芯下端承受经最小燃油流量调节阀5向右的油路燃油压力和弹簧力,上端承受压差调节阀6的油路流通口的油压和转速和高度补偿装置7对阀芯连杆向下的推力,阀芯在上下端压差作用下可上下移动,从而控制压差调节阀6的油路流通口的流通面积。
转速和高度补偿装置7的膜片杠杆71右端承受压气机后压力和弹簧力,弹簧力可通过调整起动调整螺钉73调整,左端承受波纹管74压力(即环境大气压力),作用于膜片杠杆71右端与左端的压差会使得膜片旋转,对压差调节阀6的阀芯连杆有一个推力。在一定海拔高度,环境大气压力一定,燃气轮机起动加速过程中,压气机出口压力逐步升高,作用于转速和高度补偿装置7的膜片杠杆71右端的压力会逐步升高,使膜片杠杆71右端与左端压差逐步升高,进而膜片杠杆71对压差调节阀6的阀芯连杆的推力会增大,使得阀芯向下端移动,压差调节阀6的油路流通口流通面积增大。同理,当燃气轮机转速下降,压差调节阀6的油路流通口流通面积减小。当燃气轮机在不同海拔高度起动运行时,随着海拔高度的增大,燃气轮机同样转速下压气机压比不变,而压气机后压力=压气机前压力(环境大气压力)*压比,作用于膜片杠杆右端与左端压差=压气机后压力-环境大气压力=(压比-1)*环境大气压力,即随着海拔高度的增大,环境大气压力下降,作用于转速和高度补偿装置7膜片右端与左端压差减小,进而膜片杠杆71对压差调节阀6阀芯连杆的推力会减小,压差调节阀6的油路流通口流通面积减小。同理,当海拔高度下降,压差调节阀6的油路流通口流通面积增大。
在燃气轮机起动的初始阶段,燃油压力开关3通电打开,起动电机带动燃气轮机加速运转,燃油泵11和燃油调节装置4的驱动头组件42转速相应增加,燃油泵11开始增加供油,燃油调节装置4的离心飞重组件给其阀芯向下的杠杆力也开始增大。
当转速上升到额定转速的4%时,起动燃油电磁阀10通电打开,点火器开始打火,但此时燃油调节装置4的离心飞重组件43给其阀芯44的杠杆力小于弹簧支持力,即阀芯44不会向下移动,燃油不会从燃油调节装置4的燃油出口流出,此时燃油经燃油压力开关3、最小燃油流量调节阀5和最小燃油流量孔51流入起动燃油喷嘴11进入燃烧室雾化并被点燃。当转速上升到额定转速的10%时,主燃油电磁阀8通电,此时燃油调节装置4的离心飞重组件43给其阀芯44的杠杆力大于弹簧支持力,即阀芯44已经向下移动,燃油从燃油调节装置4的燃油出口流出,此时经燃油调节装置4和最小燃油流量孔流出的燃油汇到一起,而后又分为两路,一路经压差调节阀6的油路流通口流入主燃油喷嘴9,一路流入起动燃油喷嘴11。在燃气轮机起动加速过程中,压气机后压力逐步升高,此时就需要喷注更多的燃油,这是依靠燃油调节装置4和转速和高度补偿装置7实现的。当转速上升到额定转速的78%,点火器停止打火,起动电机断电并脱开。当转速上升到额定转速的96%时,起动燃油电磁阀10断电,燃油全部经压差调节阀6的油路流通口流入主燃油喷嘴9,使得压差调节阀6油路流通口的燃油压力增大,阀芯向下端移动,压差调节阀6油路流通口的流通面积增大,通往主燃油喷嘴9的燃油量增大,从而提高燃气轮机的加速速率,当燃气轮机成功加速到额定转速的100%,燃油供应系统将一直维持此时的供油量。当燃气轮机转速高于额定转速时,燃油调节装置离心飞重组件给其阀芯的杠杆力将使得阀芯继续向下移动,但其阀芯与衬套相匹配的流通面积会变小,此时从燃油调节装置的燃油出口流出的燃油量相应减小,使得燃气轮机转速下降,以达到防止燃气轮机超转的目的。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种燃气轮机燃油供应系统,包括燃油泵组件、溢流阀、燃油压力开关、燃油调节装置、最小燃油流量调节阀、压差调节阀、转速和高度补偿装置、主燃油电磁阀、主燃油喷嘴、起动燃油电磁阀、起动燃油喷嘴,其特征在于,
所述燃油泵组件包括包括燃油泵,燃油泵包括燃油进口和燃油出口,所述燃油进口和燃油出口之间设置一旁通回路,所述旁通回路上设置所述溢流阀;
所述燃油泵向下游供应燃油的通路分为两个分支,一路与所述燃油调节装置连通,另一路经所述燃油压力开关与所述最小燃油流量调节阀连通;
经所述最小燃油流量调节阀后燃油分为两路,一路向上经一最小燃油流量孔流出,另一路向右流入压差调节阀的下端口;
经所述燃油调节装置和最小燃油流量孔流出的燃油汇到一起,而后又分为两路,一路经所述压差调节阀和主燃油电磁阀流入所述主燃油喷嘴,另一路经所述起动燃油电磁阀流入起动燃油喷嘴。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,燃油泵的进口处和/或出口处设置燃油滤。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,所述燃油调节装置包括壳体以及设置在所述壳体内的驱动头组件、离心飞重组件、阀芯、弹簧、张力板,所述壳体的上部设置进油口,所述壳体的底部外侧设置阀芯滑套,所述阀芯滑套内设置一顶部开口、底部封闭的阀芯衬套。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,所述壳体上设置一额定转速调整螺钉,调整螺钉位于张力板的底部,用以调整张力板在壳体中的高度,阀芯衬套的底部设置一加速调整螺钉,用以调整阀芯衬套在阀芯滑套中的高度。
5.根据权利要求4所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,所述驱动头组件的驱动端伸出壳体外与所述燃油泵的驱动轴相连,所述驱动头组件与离心飞重组件机械连接,所述阀芯为一顶部设有阀芯顶板、内部设有油道的杆状部件,阀芯顶板的上表面顶抵在所述离心飞重组件的顶部下表面上,且阀芯顶板和所述张力板之间设置所述弹簧,所述阀芯穿过张力板的中心通孔伸入所述阀芯衬套的内腔中,并可沿所述阀芯衬套的内壁上下滑动,所述阀芯的杆体顶部周向侧壁上设有与内部油道连通的进油孔,杆体底部周向侧壁上设有与内部油道出油孔,所述阀芯衬套的周向侧壁上设有与阀芯的出油孔相适配的通油孔,对应地,所述阀芯滑套的周向侧壁上也设有与阀芯衬套的通油孔相适配的燃油出口。
6.根据权利要求5所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,所述压差调节阀包括阀体以及设置在阀体内的阀芯,所述阀芯底部设置有弹簧,阀芯顶部通过连杆与所述油压和转速和高度补偿装置连接,阀体的一侧设进油口,与之相对的另一侧设有出油口,阀体的底部设置下端口,阀芯下端承受经最小燃油流量调节阀向右的油路燃油压力和弹簧力,上端承受供油压力和转速和高度补偿装置对阀芯连杆向下的推力,阀芯在上下端压差作用下可上下移动,从而控制压差调节阀的出油口的流通面积。
7.根据权利要求6所述的燃气轮机燃油供应系统,其特征在于,所述转速和高度补偿器包括壳体以及设置在壳体中的膜片杠杆,所述膜片杠杆右端承受压气机后压力和弹簧力,左端承受波纹管压力,作用于膜片杠杆右端与左端的压差会使得膜片旋转,对所述压差调节阀的阀芯连杆有一个推力。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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