一種燃氣輪機軸向力控制裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及技術領域燃氣輪機控制技術領域，尤其涉及一種燃氣輪機軸向力控制裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]燃氣輪機軸承組件中設置有推力軸承，推力軸承的作用為承受燃氣輪機在轉動時形成的推力負荷。在燃氣輪機正常運行過程中，轉子組件的推力負荷是單向的，然而在啟動和停機過程，推力負荷的方向通常與其相反，因此，為了承受來自兩個方向上的推力負荷，推力軸承包括主推力軸承及副推力軸承，主推力軸承承受正常運行中的推力，副推力軸承承受啟動和停機過程中的推力。在主推力軸承及副推力軸承設置有壓力傳感器器，用于檢測軸向推力的大小。
[0003]目前，現(xiàn)有技術中的一些燃機在高負荷工況時，軸向推力大于主推力軸承的設計推力，為此燃機加入了卸荷腔，并向卸荷腔提供一定壓力的空氣，以平衡掉超載的軸向力。卸荷腔的用氣為壓氣機五級抽氣，在抽氣管路設置有調節(jié)閥門用于控制卸荷腔氣體壓力值，當氣體壓力增大時則主推力軸承受力減小，因此通過調節(jié)閥門的開度值來控制主推力軸承所承受的力。
[0004]但由于卸荷腔的氣體會從其密封組件泄漏而引起能量損失，因此在卸荷調節(jié)閥門的調節(jié)過程中，在保證推力軸承安全的前提下，應降低調節(jié)閥后的壓力值，以減少氣體泄漏。同時，調節(jié)閥門還需滿足燃氣輪機高自動化的要求，因此調節(jié)閥門需設計為全自動調節(jié)，無需人工參與；調節(jié)閥門還需滿足提高調節(jié)閥門的壽命，并且最大程度降低抽氣波動對燃機運行的影響的要求，所以還需保證閥門調節(jié)過程的平滑性。
[0005]因此，針對以上需要，需要提供一種既能有效控制燃氣輪機軸向力又能有效減少抽氣對燃氣輪機運行擾動的卸荷調節(jié)閥的控制方法。

【發(fā)明內容】

[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種燃氣輪機軸向力控制裝置及其控制方法，既能有效控制燃氣輪機軸向力，又能有效減少抽氣對燃氣輪機運行擾動的卸荷調節(jié)閥，解決調節(jié)閥后的壓力值過高，產(chǎn)生氣體泄漏，以及調節(jié)閥的壽命降低的問題。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種燃氣輪機軸向力控制裝置，包括設置于推力軸承上的壓力傳感器，推力軸承為可傾瓦推力軸承，壓力傳感器沿周向分布于推力軸承的推力瓦塊上，壓力傳感器通過控制器控制卸荷調節(jié)閥，卸荷調節(jié)閥的入氣口連通壓氣機的抽氣口，卸荷調節(jié)閥的出氣口連通卸荷腔的進氣口 ；
[0010]控制器包括控制模塊、優(yōu)選模塊和輸出模塊，壓力傳感器連接優(yōu)選模塊，優(yōu)選模塊和輸出模塊分別與控制模塊連接，輸出模塊連接卸荷調節(jié)閥的執(zhí)行機構；壓力傳感器將壓力測量值傳輸至優(yōu)選模塊，優(yōu)選模塊在接收到的壓力測量值中選擇出最優(yōu)壓力值，通過控制模塊的處理后得到閥門開度指令，輸出模塊將調節(jié)模塊傳遞至所述執(zhí)行機構。
[0011]優(yōu)選的，前述壓力傳感器的數(shù)量為大于等于三個。
[0012]優(yōu)選的，前述優(yōu)選模塊連接所述壓力傳感器。
[0013]優(yōu)選的，還設有故障報警裝置，所述故障報警裝置與所述控制模塊連接。
[0014]優(yōu)選的，前述壓力傳感器沿周向分布于推力軸承的推力瓦塊與推力軸承的支撐盤軸向受力面上。
[0015]本發(fā)明還提供了一種燃氣輪機軸向力控制裝置的控制方法，包括如下步驟:
[0016]S1、壓力傳感器根據(jù)推力軸承的受力情況檢測到壓力測量值；
[0017]S2、將壓力測量值傳輸至所述優(yōu)選模塊，由優(yōu)選模塊選擇出最優(yōu)壓力值；
[0018]S3、最優(yōu)壓力值輸送至控制模塊，并與所設置的閾值對比，通過對比結果得出閥門開度指令；
[0019]S4、輸出模塊將閥門開度指令傳遞給執(zhí)行機構，并根據(jù)閥門開度指令改變閥門開度；
[0020]S5、重復進行步驟S1-S4，直到所述推力軸承的軸向力在安全范圍內。
[0021]優(yōu)選的，前述步驟S3中，閾值包括開閾值、開停止閾值、關閾值和關停止閾值，開閾值大于所述關閾值，開停止閾值和關停止閾值處于開閾值和關閾值之間。
[0022]優(yōu)選的，前述開停止閾值大于或者等于所述關停止閾值。
[0023]優(yōu)選的，前述步驟S4中，閥門的執(zhí)行機構調節(jié)閥門開度時，設有速率限制。
[0024]優(yōu)選的，前述步驟S4中，當閥門開度指令與閥門開度的反饋值偏差大于設定的偏差閾值時，控制模塊控制故障報警裝置報警。
[0025](三)有益效果
[0026]本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點:
[0027]本發(fā)明提供一種燃氣輪機軸向力控制裝置，包括設置于推力軸承上的壓力傳感器，壓力傳感器通過控制器連接卸荷調節(jié)閥，卸荷調節(jié)閥的入氣口連通壓氣機的抽氣口，卸荷調節(jié)閥的出氣口連通卸荷腔的進氣口。
[0028]上述控制裝置的控制方法為，把從推力軸承上壓力傳感器獲取的壓力值送往優(yōu)選模塊，選出最優(yōu)壓力值，然后該最優(yōu)壓力值與事先設定好的閾值進行比較，通過比較結果決定調節(jié)閥門的調節(jié)方向和開大或者關小調節(jié)閥的開度值，該開度值通過速率限制后作為調節(jié)閥的開度指令，調節(jié)閥門的開度指令送往閥門執(zhí)行機構，從而改變閥門開度大小。
[0029]本發(fā)明提供的控制裝置，可以通過調節(jié)閥門開度值來控制推力軸承所承受的力，結構簡單，并且滿足燃氣輪機高自動化的要求，并保證了閥門調節(jié)的平滑性，最大程度降低了抽氣波動對燃氣輪機運行的影響。
[0030]本發(fā)明提供的控制方法，通過壓力傳感器檢測推力軸承受到的力，通過控制器控制閥門的開度，從而影響卸荷調節(jié)閥閥后的空氣壓力，并通過卸荷調節(jié)閥閥后壓力的變化影響推力軸承所承受軸向力的大小，從而形成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供的控制方法，方法簡單，易于操作和實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明燃氣輪機軸向力控制裝置的結構示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明推力軸承的內部結構示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明的控制方法中比較閾值選擇示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明的控制方法中調節(jié)閥控制示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的控制方法中故障報警裝置的控制示意圖。
[0036]圖中:1:副推力軸承；2:主推力軸承；3:壓氣機抽氣口 ；4:卸荷腔進氣口 ；5:卸荷調節(jié)閥；6:推力軸承；7:推力軸承設計最大軸向推力；8:開閾值；9:停止閾值；10:關閾值；11:推力盤；12:推力瓦塊；13:支撐盤；14:均衡板；15:座環(huán)。
【具體實施方式】
[0037]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]實施例一
[0039]本發(fā)明實施例提供的一種燃氣輪機軸向力控制裝置，如圖1所示，在軸承組件中設置有推力軸承6，推力軸承6包括副推力軸承I和主推力軸承2，某燃機在冬季超過約70%額定負荷時，推力軸承6中的主推力軸承2所承受的軸向推力將超出其設計軸向推力值17.7 X 14N,此時需要開啟卸荷調節(jié)閥5，將壓氣機抽氣引入卸荷腔用于控制推力軸承6中的主推力軸承2的壓力在其額定范圍內。
[0040]控制裝置包括設置于推力軸承6上的壓力傳感器，如圖2所示，推力軸承6內部包括推力盤11、推力瓦塊12、支撐盤13、均衡板14和座環(huán)15，其中，推力瓦塊12通過一凸塊與支撐盤13接觸來傳遞軸向推力，壓力傳感器沿周向分布于推力軸承6的主推力軸承2推力瓦塊12與支撐盤13的軸向受力面上，且嵌于推力瓦塊12的凸塊頂部，壓力傳感器的數(shù)量為四個。
[0041]壓力傳感器通過控制器控制卸荷調節(jié)閥5，卸荷調節(jié)閥5的入氣口連通壓氣機的抽氣口 3，卸荷調節(jié)閥5的出氣口連通卸荷腔的進氣口 4 ；
[0042]控制器包括控制模塊、優(yōu)選模塊和輸出模塊，壓力傳感器連接所述優(yōu)選模塊，優(yōu)選模塊和輸出模塊分別與控制模塊連接，輸出模塊連接卸荷調節(jié)閥5的執(zhí)行機構。優(yōu)選模塊連接壓力傳感器；壓力傳感器將壓力測量值傳輸至優(yōu)選模塊，優(yōu)選模塊在接收到的壓力測量值中選擇出最優(yōu)壓力值，通過控制模塊的處理后得到閥門開度指令，輸出模塊將調節(jié)模塊傳遞至執(zhí)行機構。
[0043]本實施例還可在副推力軸承I推力瓦塊12與支撐盤13的軸向受力面上設置壓力傳感器，該壓力傳感器的連接方式與主推力軸承2推力瓦塊12上的壓力傳感器的連接方式、工作方式相同。
[0044]本實施例還設有故障報警裝置，故障報警裝置與控制模塊連接。
[0045]實施例二
[0046]本發(fā)明實施例提供的一種燃氣輪機軸向力控制裝置的控制方法，包括如下步驟:
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