燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃?xì)廨啓C和一種燃?xì)廨啓C的間隙控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(GasTurbine)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?xì)廨啓C一般由壓縮機(Compressor)、燃燒室(Combustor)和禍輪部(Turbine)三大部件構(gòu)成。工作時，壓縮機從外界大氣環(huán)境吸入空氣，并經(jīng)過軸流式壓縮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?xì)?然后高溫高壓的燃?xì)庠龠M入到渦輪部中膨脹做功，推動渦輪部帶動壓縮機和外負(fù)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。
[0003]燃?xì)廨啓C的性能受多種參數(shù)的影響，頂部間隙是影響燃?xì)廨啓C性能的重要參數(shù)的其中之一，頂部間隙指的是燃?xì)廨啓C的渦輪部的葉片與殼體間的間隔距離。在渦輪部正常運行過程中，頂部間隙過大將導(dǎo)致燃?xì)廨啓C效率下降，甚至?xí)鸫?頂部間隙過小，將導(dǎo)致葉片與殼體間的摩擦，產(chǎn)生故障，影響燃?xì)廨啓C的安全運行。
[0004]燃?xì)廨啓C在啟動階段或重啟階段時，燃?xì)廨啓C的渦輪部的葉片因溫度急劇升高而膨脹，頂部間隙迅速減小，并形成一最小間隙。在后續(xù)的穩(wěn)定運行過程中，隨著殼體溫度的升高及頂部間隙的調(diào)整，穩(wěn)定運行過程中的頂部間隙均大于所述最小間隙。在燃?xì)廨啓C啟動階段若能增大所述最小間隙，在燃?xì)廨啓C效率不變的情況下，可防止葉片與殼體間的摩擦，提升燃?xì)廨啓C的安全性能;在燃?xì)廨啓C安全性能不變的情況下，可減小燃?xì)廨啓C發(fā)電階段的頂部間隙，提高燃?xì)廨啓C的工作效率。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，目前尚未發(fā)現(xiàn)增大燃?xì)廨啓C啟動階段或重啟階段最小間隙的有效方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的是提出一種燃?xì)廨啓C，其在啟動階段或重啟階段時，頂部間隙的最小值可得到有效提升。
[0006]本實用新型的另一目的是提出一種燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)，可在待冷卻裝置啟動或重啟階段時對待冷卻裝置進行有效冷卻。
[0007]本實用新型提供了一種燃?xì)廨啓C，其包括一壓縮機和一渦輪部，所述燃?xì)廨啓C還包括:一管路，所述管路的一端與所述壓縮機連通，所述管路的另一端與所述渦輪部連通，所述壓縮機內(nèi)的氣體可通過所述管路流向所述渦輪部的葉片；一冷卻器，所述冷卻器配置于所述管路上，用于在所述燃?xì)廨啓C啟動階段或重啟階段時冷卻流經(jīng)所述管路的氣體。
[0008]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中，所述燃?xì)廨啓C還包括一控制閥，所述控制閥設(shè)置于所述管路上，用于控制所述管路內(nèi)氣體流量的大小。
[0009]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中，所述燃?xì)廨啓C處于啟動階段或重啟階段時，所述管路內(nèi)的氣體流量為第一流量值，所述燃?xì)廨啓C處于正常發(fā)電狀態(tài)時，所述管路內(nèi)的氣體流量為第二流量值，所述第一流量值大于所述第二流量值。
[0010]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中，所述冷卻器為水冷卻式冷卻器、風(fēng)冷卻式冷卻器或機械制冷式冷卻器。
[0011]在燃?xì)廨啓C的一種示意性實施例中，所述管路及所述冷卻器設(shè)置在所述壓縮機和所述渦輪部的外部。
[0012]本實用新型還提供了一種燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)，連接于一氣源裝置和一待冷卻裝置之間，所述燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)包括:一管路，所述管路的一端與所述氣源裝置連通，所述管路的另一端與所述待冷卻裝置連通，所述氣源裝置內(nèi)的氣體可通過所述管路流向所述待冷卻裝置;一冷卻器，所述冷卻器配置于所述管路上，用于在所述待冷卻裝置啟動階段或重啟階段時冷卻所述管路內(nèi)的氣體。
[0013]在燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)的一種示意性實施例中，所述氣源裝置為燃?xì)廨啓C的壓縮機，所述待冷卻裝置為燃?xì)廨啓C的渦輪部的葉片。
[0014]在燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)的一種示意性實施例中，所述燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)還包括一控制閥，所述控制閥設(shè)置在所述管路上，用于控制所述管路內(nèi)氣體流量的大小。
[0015]在燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)的一種示意性實施例中，所述待冷卻裝置處于啟動狀態(tài)或重啟狀態(tài)時，所述管路內(nèi)的氣體流量為第一流量值，所述待冷卻裝置處于正常運行狀態(tài)時，所述管路內(nèi)的氣體流量為第二流量值，所述第一流量值大于所述第二流量值。
[0016]在燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)的一種示意性實施例中，所述冷卻器為水冷卻式冷卻器、風(fēng)冷卻式冷卻器或機械制冷式冷卻器。
[0017]從上述方案中可以看出，在本實用新型的燃?xì)廨啓C及燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)中，由于冷卻器在燃?xì)廨啓C啟動階段或重啟階段時冷卻流經(jīng)管路的氣體，可實現(xiàn)在燃?xì)廨啓C啟動階段或重啟階段時有效冷卻渦輪部的葉片，增大葉片和殼體間的頂部間隙的最小值；由于頂部間隙最小值的增大，當(dāng)燃?xì)廨啓C正常發(fā)電時，燃?xì)廨啓C安全性能不變的情況下，燃?xì)廨啓C的發(fā)電效率可有效提升，燃?xì)廨啓C發(fā)電效率不變的情況下，燃?xì)廨啓C的安全性能可大幅提升。
【附圖說明】
[0018]下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本實用新型的優(yōu)選實施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本實用新型的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中:
[0019]圖1為本實用新型的一個實施例的燃?xì)廨啓C的工作原理示意圖。
[0020]圖2為圖1所示的燃?xì)廨啓C的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為圖1所示的燃?xì)廨啓C從啟動到正常發(fā)電過程中溫度、速度及功率的變化示意圖。
[0022]圖4為圖1所示的燃?xì)廨啓C工作過程中渦輪部葉片與殼體間頂部間隙的變化示意圖。
[0023]圖5為圖1所示的燃?xì)廨啓C啟動過程的頂部間隙的變化示意圖。
[0024]在上述附圖中，所采用的附圖標(biāo)記如下:
[0025]10燃?xì)廨啓C
[0026]12壓縮機
[0027]122轉(zhuǎn)子
[0028]13燃燒室
[0029]14渦輪部
[0030]142葉片[0031 ]143殼體
[0032]15燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)
[0033]151管路
[0034]152控制閥
[0035]153冷卻器
[0036]G0、G1、G1’頂部間隙
[0037]A、B、C、D、
[0038]時間點
[0039]E
[0040]01、02、01’頂部間隙最小時對應(yīng)的點[0041 ]L1、L2、L3、
[0042]趨勢線
[0043]S1、S2、L
【具體實施方式】
[0044]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本實用新型進一步詳細(xì)說明。
[0045]圖1為本實用新型的一個實施例的燃?xì)廨啓C的工作原理示意圖。圖2為圖1所示的燃?xì)廨啓C的結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖1和圖2，本實施例的燃?xì)廨啓C10包括壓縮機12、燃燒室13、渦輪部14和燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)15，壓縮機12、燃燒室13和渦輪部14依次設(shè)置并連通。燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)15連接于壓縮機12和渦輪部14之間，用于將壓縮機12內(nèi)的壓縮氣體冷卻并輸送至渦輪部14，以對渦輪部14的葉片142進行冷卻。燃?xì)廨啓C10內(nèi)還設(shè)有轉(zhuǎn)子122，轉(zhuǎn)子122貫穿壓縮機12和渦輪部14的內(nèi)部，使得壓縮機12和渦輪部14的葉片同步轉(zhuǎn)動。燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)15設(shè)置于壓縮機12、燃燒室13和渦輪部14的外部，除燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)15外，燃?xì)廨啓C10還具有如圖1所示的主冷卻通道Dl，主冷卻通道Dl位于壓縮機12、燃燒室13和渦輪部14的內(nèi)部，壓縮機12內(nèi)的壓縮空氣可流進主冷卻通道Dl對渦輪部14進行冷卻。
[0046]以下將結(jié)合燃?xì)廨啓C10的工作原理說明其能實現(xiàn)的技術(shù)效果:
[0047]圖3為圖1所示的燃?xì)廨啓C從啟動到正常發(fā)電過程中溫度、速度及功率的變化示意圖。請參見圖3，線LI表示燃?xì)廨啓C10從啟動到正常發(fā)電過程中，燃?xì)廨啓C10輸出功率的變化趨勢。線L2表示燃?xì)廨啓C10從啟動到正常發(fā)電過程中，壓縮機12輸出的壓縮氣體的溫度的變化趨勢。線L3表示燃?xì)廨啓C10從啟動到正常發(fā)電過程中，轉(zhuǎn)子122的轉(zhuǎn)速的變化趨勢。從圖3中可以看出，燃?xì)廨啓C1在啟動過程中，轉(zhuǎn)子122的轉(zhuǎn)速逐漸增大，壓縮機12輸出的壓縮氣體的溫度逐漸升高，燃?xì)廨啓C10的輸出功率為零；當(dāng)燃?xì)廨啓C10正常發(fā)電時，轉(zhuǎn)子122的轉(zhuǎn)速和壓縮機12輸出的壓縮氣體的溫度為一穩(wěn)定值，燃?xì)廨啓C1的輸出功率逐漸增大，最后燃?xì)廨啓C10輸出一穩(wěn)定功率。在燃?xì)廨啓C1的啟動階段時，壓縮機12輸出的壓縮氣體的溫度為300攝氏度左右，燃?xì)廨啓C間隙控制系統(tǒng)15可對該階段壓縮機12輸出的壓縮氣體進行有效冷卻。
[0048]圖4為圖1所示的燃?xì)廨啓C工作過程中渦輪部葉片與殼體間頂部間隙的變化示意圖。請參見圖4和圖2，當(dāng)燃?xì)廨啓C10處于停機狀態(tài)時，對應(yīng)于圖4中的時間點A，渦輪部14的葉片142和殼體143溫度為常溫，葉片142和殼體143間的頂部間隙最大;請參見圖4中的時間點A至?xí)r間點B，燃?xì)廨啓C10處于啟動階段時，葉片142的溫度急劇上升，而殼體143的溫度基本保持不變，由于葉片142受熱膨脹，葉片142和殼體143間的頂部間隙急劇減小，時間點B時，頂部間隙O1達到最小值G1;接著，燃?xì)廨啓C10的運行漸趨穩(wěn)定，對應(yīng)于圖4中時間點B至?xí)r間點C的狀態(tài);然后，通過位置的調(diào)整實現(xiàn)調(diào)節(jié)葉片142和殼體143間的頂部間隙，如圖4中時間點C至?xí)r間點D的直線段L，頂部間隙的大小為G0，時間點C至?xí)r間點D為燃?xì)廨啓C10正常運行發(fā)電過程。
[0049]當(dāng)燃?xì)廨啓C10需要暫停工作時，對應(yīng)于圖4中的