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      驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的制作方法

      文檔序號:11110745閱讀:647來源:國知局
      驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的制造方法與工藝

      本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、一種壓氣機和一種燃氣輪機。



      背景技術(shù):

      燃氣輪機(Gas Turbine)是一種以連續(xù)流動的氣體作為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械。燃氣輪機一般由壓氣機(Compressor)、燃燒室(Combustor)和渦輪部(Turbine)三大部件構(gòu)成。工作時,壓氣機從外界大氣環(huán)境吸入空氣,并經(jīng)過軸流式壓氣機逐級壓縮使之增壓,同時空氣溫度也相應(yīng)提高;壓縮空氣被壓送到燃燒室與噴入的燃料混合燃燒生成高溫高壓的燃氣;然后高溫高壓的燃氣再進入到渦輪部中膨脹做功,推動渦輪部帶動壓氣機和外負荷轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)了氣體或液體燃料的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為機械功,并輸出電功。

      壓氣機是燃氣輪機的重要組成部件,通常情況下,壓氣機為軸流式,且燃氣輪機的操作狀態(tài)變化,使得壓氣機內(nèi)空氣流動狀態(tài)變化。為了使得壓氣機適應(yīng)燃氣輪機的不同操作狀態(tài),需要在壓氣機中設(shè)置導(dǎo)葉。通過導(dǎo)葉迎角的變化而改變進入到壓氣機中空氣的流動狀態(tài)。壓氣機中通常設(shè)有連續(xù)排列的多級導(dǎo)葉組,每級導(dǎo)葉組設(shè)有復(fù)數(shù)導(dǎo)葉,且每級導(dǎo)葉組由與該級導(dǎo)葉組對應(yīng)的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動。

      驅(qū)動機構(gòu)通常包括驅(qū)動環(huán),驅(qū)動環(huán)安裝于壓氣機的殼體上,驅(qū)動環(huán)需與壓氣機殼體同軸設(shè)置,若驅(qū)動環(huán)偏離壓氣機殼體的中心軸線,則會導(dǎo)致同級導(dǎo)葉偏轉(zhuǎn)角度不同,從而可能嚴(yán)重影響壓氣機的性能。因此,在燃氣輪機安裝和工作過程中,需要對驅(qū)動環(huán)偏移量進行測量,從而方便調(diào)整驅(qū)動環(huán)所在位置。安裝時,可采用卡尺對驅(qū)動環(huán)的偏移量進行測量,例如,驅(qū)動環(huán)和壓氣機殼體之間設(shè)有八個支點,采用卡尺測量八個支點處驅(qū)動環(huán)和壓氣機殼體的間距,從而可計算判斷驅(qū)動環(huán)的位置是否正確,然而,在燃氣輪機運行過程中,此種測量方式無法對驅(qū)動環(huán)的偏移量進行測量。

      圖1為現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖1,驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)100包括驅(qū)動環(huán)12、壓氣機殼體13及傳感機構(gòu)14。驅(qū)動環(huán)12安裝于壓氣機殼體13上。傳感機構(gòu)14為懸臂結(jié)構(gòu),其包括緊固件142、連接桿143及傳感器144,緊固件142的數(shù)量為兩個,兩個緊固件142穿過連接桿143,并鎖合于壓氣機殼體13上,從而 將連接桿143的一端安裝于壓氣機殼體13上,傳感器144配置于連接桿143的另一端。傳感器144為接觸式傳感器,其一端與驅(qū)動環(huán)12抵持,另一端與壓氣機殼體13抵持。通過傳感器144的感測可獲知驅(qū)動環(huán)12的內(nèi)壁和壓氣機殼體13的中心軸線的間距,從而可判斷驅(qū)動環(huán)12是否發(fā)生偏移。

      然而,傳感機構(gòu)14中的元件較多,每種元件均存在尺寸公差,尺寸公差的疊加會影響傳感機構(gòu)14的感測精度。另外,傳感機構(gòu)安裝復(fù)雜,成本較高。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      有鑒于此,本發(fā)明的目的是提出一種驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng),具有感測精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點。

      本發(fā)明的另一目的是提出一種壓氣機,具有工作性能較佳、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點。

      本發(fā)明的又一目的是提出一種燃氣輪機,具有工作性能較佳、發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點。

      本發(fā)明提供了一種驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng),其包括:一壓氣機殼體;至少一驅(qū)動環(huán),所述驅(qū)動環(huán)可安裝在所述壓氣機殼體上,且與所述壓氣機殼體間隔設(shè)置,所述驅(qū)動環(huán)開設(shè)至少一安裝孔,所述安裝孔沿所述驅(qū)動環(huán)的徑向延伸;至少一傳感器,所述傳感器可配置于對應(yīng)的所述安裝孔內(nèi),用于實時感測所述驅(qū)動環(huán)和所述壓氣機殼體的間距。

      在驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的一種示意性實施例中,所述壓氣機殼體具有外表面,所述傳感器朝向所述外表面。

      在驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的一種示意性實施例中,所述外表面的與所述傳感器正對的部分為弧面或平面。

      本發(fā)明還提出一種壓氣機,其包括:一壓氣機殼體;至少一驅(qū)動環(huán),所述驅(qū)動環(huán)安裝于所述壓氣機殼體,且與所述壓氣機殼體間隔設(shè)置,所述驅(qū)動環(huán)開設(shè)至少一安裝孔,所述安裝孔沿所述驅(qū)動環(huán)的徑向延伸;復(fù)數(shù)導(dǎo)葉,所述導(dǎo)葉配置于所述壓氣機殼體內(nèi),并由對應(yīng)的所述驅(qū)動環(huán)帶動而轉(zhuǎn)動;至少一傳感器,所述傳感器配置于對應(yīng)的所述安裝孔內(nèi),用于實時感測所述驅(qū)動環(huán)和所述壓氣機殼體的間距。

      在壓氣機的一種示意性實施例中,所述傳感器為光電傳感器、電磁傳感器或超聲波傳感器。

      在壓氣機的一種示意性實施例中,所述壓氣機還包括復(fù)數(shù)聯(lián)動機構(gòu),每一聯(lián)動機構(gòu)連接于對應(yīng)的所述驅(qū)動環(huán)和對應(yīng)的所述導(dǎo)葉之間。

      在壓氣機的一種示意性實施例中,每一聯(lián)動機構(gòu)包括:一導(dǎo)葉連接桿,配置于所述驅(qū)動環(huán)旁;一調(diào)整桿,配置于所述驅(qū)動環(huán)旁,且所述調(diào)整桿連接于對應(yīng)的所述導(dǎo)葉連接桿和所述驅(qū)動環(huán)之間,以將所述驅(qū)動環(huán)的動力傳遞給所述導(dǎo)葉連接桿。

      在壓氣機的一種示意性實施例中,所述壓氣機還包括一控制處理器,所述控制處理器與所述傳感器電性連接,用于接收所述傳感器感測到的信息,并對所述傳感器感測到的信息進行處理,以判斷所述驅(qū)動環(huán)是否發(fā)生偏移。

      本發(fā)明又提出一種燃氣輪機,所述燃氣輪機包括上述任意一種壓氣機。

      從上述方案中可以看出,在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機中,傳感器直接配置于驅(qū)動環(huán)的安裝孔內(nèi),即可實現(xiàn)對驅(qū)動環(huán)和壓氣機殼體的間距的實時感測,為驅(qū)動環(huán)是否發(fā)生偏移提供感測數(shù)據(jù);由于傳感器不需要使用復(fù)雜的輔助安裝元件,可使得本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。此外,傳感器安裝簡單,不會因輔助安裝元件的公差疊加而影響感測精度,所以本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)具有較佳的感測精度,并且使得壓氣機和燃氣輪機具有較佳的工作性能,且燃氣輪機具有較高的發(fā)電效率。

      附圖說明

      下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例,使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點,附圖中:

      圖1為現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2為本發(fā)明的一個實施例的壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖3為圖2所示的壓氣機的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的剖面示意圖。

      圖4為圖2所示的壓氣機的驅(qū)動環(huán)位置發(fā)生偏移的示意圖。

      圖5為本發(fā)明的另一個實施例的壓氣機的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的剖面示意圖。

      在上述附圖中,所采用的附圖標(biāo)記如下:

      現(xiàn)有技術(shù)

      100 驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)

      12 驅(qū)動環(huán)

      13 壓氣機殼體

      14 傳感機構(gòu)

      142 緊固件

      143 連接桿

      144 傳感器

      本發(fā)明

      200 驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)

      22 驅(qū)動環(huán)

      222 安裝孔

      223 基座

      23 壓氣機殼體

      232 外表面

      24 傳感器

      25 推桿

      26 聯(lián)動機構(gòu)

      262 導(dǎo)葉連接桿

      263 調(diào)整桿

      27 導(dǎo)葉

      C1 圓心

      L0、L1、L2 距離

      S1、S2 驅(qū)動環(huán)所處位置

      具體實施方式

      為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,以下舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。

      圖2為本發(fā)明的一個實施例的壓氣機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示的壓氣機的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的剖面示意圖。請參見圖2和圖3,本實施例壓氣機包括驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)200、至少一推桿25、復(fù)數(shù)聯(lián)動機構(gòu)26及復(fù)數(shù)導(dǎo)葉27。驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)200包括至少一驅(qū)動環(huán)22、壓氣機殼體23及至少一傳感器24,驅(qū)動環(huán)22可安裝在壓氣機殼體23上,且與壓氣機殼體23間隔設(shè)置,即驅(qū)動環(huán)22套設(shè)于壓氣機殼體23上,當(dāng)驅(qū)動環(huán)22處于標(biāo)準(zhǔn)位置時,驅(qū)動環(huán)22和壓氣機殼體23同軸。驅(qū)動環(huán)22開設(shè)至少一安裝孔222,安裝孔222沿驅(qū)動環(huán)22的徑向延伸。傳感器24可配置于對應(yīng)的安裝孔222內(nèi),用于實時感測驅(qū)動環(huán)22和壓氣機殼體23的間距。

      更具體地,至少一驅(qū)動環(huán)22的數(shù)量可為四個,每一驅(qū)動環(huán)22用于調(diào)整一級導(dǎo)葉27的迎角,四個驅(qū)動環(huán)22即可調(diào)整四級導(dǎo)葉27的迎角,驅(qū)動環(huán)22的數(shù)量不以此為限,在其他實施例中,驅(qū)動環(huán)22的數(shù)量可依照實際需求任意設(shè)定。驅(qū)動環(huán)22的內(nèi)徑大于壓氣機殼體23的外徑,驅(qū)動環(huán)22通過復(fù)數(shù)基座223安裝于壓氣機殼體23的外側(cè),且在標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)下,驅(qū)動環(huán)22與壓氣機殼體23間隔同軸設(shè)置。如圖3所示,驅(qū)動環(huán)22橫截面的圓心和壓氣機殼體23橫截面的圓心均為C1。基座223沿壓氣機殼體23的外周均勻分布,用于支撐驅(qū)動環(huán)22,基座223的數(shù)量例如為8個,但不以此為限。安裝孔222為階梯狀通孔,其靠近壓氣機殼體23的一端的孔徑較小。

      壓氣機殼體23例如為壓氣機進氣缸體(Compressor Inlet Casing,CIC)或?qū)~支撐缸體(Casing Vane Carrier,CVC)。壓氣機殼體23具有外表面232,傳感器24朝向外表面232。在本實施例中,外表面232的與傳感器24正對的部分為弧面,即整個外表面232為圓弧形表面。

      傳感器24可為光電傳感器、電磁傳感器或超聲波傳感器,但不以此為限。傳感器24用于感測驅(qū)動環(huán)22內(nèi)側(cè)壁和壓氣機殼體23外表面232的間距。當(dāng)傳感器24為光電傳感器時,其可包括發(fā)送器、接收器和檢測電路。在本實施例中,傳感器24一端的直徑大于另外一端的直徑,傳感器24配置于安裝孔222內(nèi),且其一端穿過安裝孔222,即傳感器24的一端凸出于安裝孔222外,但不以此為限。在其他實施例中,傳感器24的長度可設(shè)置得短些,傳感器24的感測信號可到達壓氣機殼體23外表面232即可。

      需要說明的是,傳感器24的數(shù)量可為復(fù)數(shù)個,例如為四個,但不以此為限,四個傳感器24均勻分布于驅(qū)動環(huán)22上。驅(qū)動環(huán)22上的安裝孔222可為通孔,也可為開口朝向壓氣機殼體23的盲孔,傳感器24可凸出于安裝孔222外,也可完全位于安裝孔222內(nèi),可依照實際需求任意設(shè)定。

      至少一推桿25的數(shù)量可與驅(qū)動環(huán)22的數(shù)量相對應(yīng),當(dāng)驅(qū)動環(huán)22的數(shù)量為四個時,推桿25的數(shù)量也為四個,推桿25與對應(yīng)的驅(qū)動環(huán)22連接,用于帶動驅(qū)動環(huán)22轉(zhuǎn)動。

      聯(lián)動機構(gòu)26的數(shù)量可依照實際需求設(shè)定,每一驅(qū)動環(huán)22可對應(yīng)于復(fù)數(shù)聯(lián)動機構(gòu)26,即一個驅(qū)動環(huán)22可與復(fù)數(shù)聯(lián)動機構(gòu)26連接。每一聯(lián)動機構(gòu)26連接于對應(yīng)的驅(qū)動環(huán)22和對應(yīng)的導(dǎo)葉27之間,且包括導(dǎo)葉連接桿262和調(diào)整桿263。導(dǎo)葉連接桿262配置于驅(qū)動環(huán)22旁。調(diào)整桿263配置于驅(qū)動環(huán)22旁,且調(diào)整桿263連接于對應(yīng)的導(dǎo)葉連接桿262和驅(qū)動環(huán)22之間,以將驅(qū)動環(huán)22的動力傳遞給導(dǎo)葉連接桿262。聯(lián)動機構(gòu)26的結(jié)構(gòu)不以本實施例為限,其他結(jié)構(gòu)不同且可將驅(qū)動環(huán)22的動力傳遞給導(dǎo)葉27的聯(lián)動機構(gòu)26也可應(yīng)用于本發(fā)明中。

      導(dǎo)葉27的數(shù)量與聯(lián)動機構(gòu)26的數(shù)量相對應(yīng),導(dǎo)葉27為壓氣機的靜葉,其配置于壓氣機殼體23內(nèi),聯(lián)動機構(gòu)26的導(dǎo)葉連接桿262連接于導(dǎo)葉27和驅(qū)動環(huán)22之間,導(dǎo)葉27可由對應(yīng)的驅(qū)動環(huán)22帶動而轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)對導(dǎo)葉27迎角的調(diào)整。

      壓氣機在安裝和工作過程中,可通過傳感器24對驅(qū)動環(huán)22和壓氣機殼體23間的間距進行感測,根據(jù)所述感測結(jié)果即可判斷驅(qū)動環(huán)22是否與壓氣機殼體23同軸設(shè)置。請參見圖4,壓氣機殼體23橫截面的圓心為C1,當(dāng)驅(qū)動環(huán)22處于位置S1時,驅(qū)動環(huán)22橫截面的圓心也為C1,驅(qū)動環(huán)22處于標(biāo)準(zhǔn)位置,未發(fā)生偏移。當(dāng)驅(qū)動環(huán)22移動至位置S2時,驅(qū)動環(huán)22發(fā)生偏移,由驅(qū)動環(huán)22帶動的這些導(dǎo)葉27的轉(zhuǎn)動角度將會不一致,壓氣機的性能會受到影響,進而可能會嚴(yán)重影響燃氣輪機的工作效率和性能。當(dāng)驅(qū)動環(huán)22發(fā)生偏移時,則可通過控制信號對驅(qū)動環(huán)22的位置進行略微調(diào)整,或停機對驅(qū)動環(huán)22的位置作調(diào)整。

      需要說明的是,本實施例的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)200還可包括一控制處理器(圖未示),所述控制處理器與傳感器24電性連接,用于接收傳感器24感測到的信息,并對傳感器24感測到的信息進行處理,以判斷驅(qū)動環(huán)22是否發(fā)生偏移,如圖3所示,傳感器24感測到驅(qū)動環(huán)22和壓氣機殼體23間的距離為L0,所述控制處理器內(nèi)存儲有壓氣機殼體23的外表面232與其圓心C1的距離L1的標(biāo)準(zhǔn)值和驅(qū)動環(huán)22的內(nèi)側(cè)壁與圓心C1的距離L2的標(biāo)準(zhǔn)值,所述控制處理器對距離L0和距離L1進行計算和處理即可獲知驅(qū) 動環(huán)22的內(nèi)側(cè)壁與圓心C1的距離L2的實際值,再將距離L2的實際值和距離L2的標(biāo)準(zhǔn)值進行比較,即可判斷驅(qū)動環(huán)22是否發(fā)生偏移??赏ㄟ^所述控制處理器設(shè)置一偏移量閥值,若驅(qū)動環(huán)22發(fā)生偏移,偏移量較小,偏移量小于或等于所述偏移量閥值時,所述控制處理器則發(fā)出控制信號對驅(qū)動環(huán)22的位置作微整,使得驅(qū)動環(huán)22和壓氣機殼體23同軸;若偏移量較大,偏移量大于所述偏移量閥值時,所述控制處理器則發(fā)出警示提醒操作人員停機對驅(qū)動環(huán)22的位置作調(diào)整。

      圖5為本發(fā)明的另一個實施例的壓氣機的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)的剖面示意圖。本實施例的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)200與圖3所示的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)200相似,不同之處在于,壓氣機殼體23的外表面232的與傳感器24正對的部分為平面。由于壓氣機殼體23的外表面232的與傳感器24正對的部分為平面,傳感器24的感測信號通過平面反射,可實現(xiàn)更佳的感測精度。

      本發(fā)明還提供一種燃氣輪機,所述燃氣輪機包括上述的壓氣機,由于所述壓氣機包括驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)20,可實時感測驅(qū)動環(huán)22是否發(fā)生偏移,以方便對驅(qū)動環(huán)22的位置作調(diào)整,使得復(fù)數(shù)導(dǎo)葉27的轉(zhuǎn)動角度保持一致,進入壓氣機中空氣的流動狀態(tài)與預(yù)設(shè)狀態(tài)保持一致,可有效提升燃氣輪機的性能和發(fā)電效率。驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)及工作原理在此不再贅述。

      本發(fā)明的燃氣輪機及驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)至少具有以下的優(yōu)點:

      1.在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機中,傳感器直接配置于驅(qū)動環(huán)的安裝孔內(nèi),即可實現(xiàn)對驅(qū)動環(huán)和壓氣機殼體的間距的實時感測,為驅(qū)動環(huán)是否發(fā)生偏移提供感測數(shù)據(jù);由于傳感器不需要使用復(fù)雜的輔助安裝元件,可使得本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機結(jié)構(gòu)簡單,成本較低。此外,傳感器安裝簡單,不會因輔助安裝元件的公差疊加而影響感測精度,所以本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)具有較佳的感測精度,并且使得壓氣機和燃氣輪機具有較佳的工作性能,且燃氣輪機具有較高的發(fā)電效率。

      2.在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的一個實施例中,壓氣機殼體的外表面的與傳感器正對的部分為平面,傳感器的感測信號通過平面反射,可實現(xiàn)更佳的感測精度。

      3.在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的一個實施例中,傳感器的數(shù)量為復(fù)數(shù)個,復(fù)數(shù)個傳感器均勻分布于驅(qū)動環(huán)上,復(fù)數(shù)個傳感器同時感測可獲得更精準(zhǔn)的感測數(shù)據(jù)。

      4.在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的一個實施例中,驅(qū)動環(huán)上的安裝孔可為通孔,也可為開口朝向壓氣機殼體的盲孔,傳感器可凸出于安裝孔外,也可完全位于安裝孔內(nèi),應(yīng)用方便靈活。

      5.在本發(fā)明的驅(qū)動環(huán)偏移感測系統(tǒng)、壓氣機及燃氣輪機的一個實施例中,傳感器為光電傳感器、電磁傳感器或超聲波傳感器,可依實際情況任意設(shè)定。

      以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

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