一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统及其使用方法

摘要

本发明属于热电联产汽轮机发电技术领域，具体涉及一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统及其使用方法。其技术方案为：一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统，包括汽轮机，汽轮机的转子上安装有平衡盘，汽轮机的定子上连接推力轴承；所述汽轮机上分别设置有第一抽汽口和第二抽汽口，第一抽汽口和第二抽汽口与平衡盘分别通过管道连接，第一抽汽口与汽轮机的进汽口的间距小于第二抽汽口与汽轮机的进汽口的间距，第一抽汽口与平衡盘之间的管道上连接有第一调节阀，第二抽汽口与平衡盘之间的管道上连接有第二调节阀。本发明提供了一种可在汽轮机构变工况条件下改变推力轴承的受力情况以保证推力轴承所受合力控制允许范围的调整系统及其使用方法。

说明书

技术领域

本发明属于热电联产汽轮机发电技术领域，具体涉及一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统及其使用方法。

背景技术

热电联产汽轮机多应用于化工、造纸、制药等工业生产场合，其运行工况主要取决于电负荷和热负荷要求，同时，由于工业生产的需要，其进排汽参数、热力系统状态等边界条件也可能存在较多变化或特殊要求，形成较为复杂的变工况条件。

变工况条件复杂，会造成机组轴向推力变化随之复杂，在极端条件下，就会出现某两个或几个工况轴向推力无法协调的问题，导致汽轮机定子上的推力轴承所受合力超过允许范围，造成推力轴承损坏，机组无法安全运行。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种可在汽轮机构变工况条件下改变推力轴承的受力情况以保证推力轴承所受合力控制允许范围的调整系统及其使用方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统，包括汽轮机，汽轮机的转子上安装有平衡盘，汽轮机的定子上连接推力轴承；所述汽轮机上分别设置有第一抽汽口和第二抽汽口，第一抽汽口和第二抽汽口与平衡盘分别通过管道连接，第一抽汽口与汽轮机的进汽口的间距小于第二抽汽口与汽轮机的进汽口的间距，第一抽汽口与平衡盘之间的管道上连接有第一调节阀，第二抽汽口与平衡盘之间的管道上连接有第二调节阀。

由于第一抽汽口与汽轮机的进汽口的间距小于第二抽汽口与汽轮机的进汽口的间距，则第一抽汽口的压力大于第二抽汽口的压力，第一抽汽口提供给平衡盘的推力大于第二抽汽口提供给平衡盘的推力。汽轮机的转子受到汽轮机内部推力和第一抽汽口或第二抽汽口提供的推力。在将汽轮机切换到校核工况时，转子受到的汽轮机内部推力减小，若第一调节阀仍处于开启且第二调节阀仍处于关闭，则转子受到的轴向合力增大，推力轴承受到的推力超过最大可承受推力，导致推力轴承损坏。本发明的汽轮机上还设置有第二抽汽口，则通过关闭第一调节阀、打开第二调节阀，使得第二抽汽口对平衡盘提供推力。由于第二抽汽口提供给平衡盘的推力小于第一抽汽口提供给平衡盘的推力，则汽轮机切换到校核工况后转子整体受到的轴向推力的合力减小，使得推力轴承受到的轴向推力减小，避免推力轴承损坏。

作为本发明的优选方案，所述汽轮机的进汽口设置于汽轮机定子的中段，汽轮机的排汽口的数量为两个，两个排汽口分别位于汽轮机定的两端。

作为本发明的优选方案，所述汽轮机的叶片从中段到两侧均呈喇叭形分布。

一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统的使用方法，包括如下步骤：

S1：将汽轮机从设计工况调节到过渡工况；其中，过渡工况为40％～60％的额定纯凝或纯背工况；

S2：关闭第一调节阀，打开第二调节阀；其中，第一调节阀位于第一抽汽口与平衡盘之间的管道上，第二调节阀位于第二抽汽口与平衡盘之间的管道上，第一抽汽口和第二抽汽口分别设于汽轮机上，第一抽汽口与汽轮机的进汽口的间距小于第二抽汽口与汽轮机的进汽口的间距；

S3：将汽轮机从过渡工况切换到校核工况。

在将汽轮机从设计工况切换到校核工况的过程中，无论是先改变第一调节阀和第二调节阀的状态还是先切换汽轮机工况，均会在某一时刻使推力轴承受到的轴向合理超过推力轴承最大可承受轴向推力。因此，本发明通过将汽轮机从设计工况切换到过渡工况，再从过渡工况切换到校核工况，并在过渡工况下，将第一调节阀关闭、第二调节阀打开。过渡工况为40％～ 60％的额定纯凝或纯背工况，推力轴承的轴向合力始终不会超过推力轴承的最大可承受轴向推力，保证了推力轴承不被损坏。

作为本发明的优选方案，所述汽轮机的进汽口设置于汽轮机定子的中段，汽轮机的排汽口的数量为两个，两个排汽口分别位于汽轮机定的两端。

作为本发明的优选方案，所述汽轮机的叶片从中段到两侧均呈喇叭形分布。

本发明的有益效果为：

1.本发明第一抽汽口与汽轮机的进汽口的间距小于第二抽汽口与汽轮机的进汽口的间距，则第一抽汽口的压力大于第二抽汽口的压力，第一抽汽口提供给平衡盘的推力大于第二抽汽口提供给平衡盘的推力。本发明的汽轮机上还设置有第二抽汽口，则通过关闭第一调节阀、打开第二调节阀，使得第二抽汽口对平衡盘提供推力。由于第二抽汽口提供给平衡盘的推力小于第一抽汽口提供给平衡盘的推力，则汽轮机切换到校核工况后转子整体受到的轴向推力的合力减小，使得推力轴承受到的轴向推力减小，避免推力轴承损坏。

2.本发明通过将汽轮机从设计工况切换到过渡工况，再从过渡工况切换到校核工况，并在过渡工况下，将第一调节阀关闭、第二调节阀打开。过渡工况为40％～60％的额定纯凝或纯背工况，推力轴承的轴向合力始终不会超过推力轴承的最大可承受轴向推力，保证了推力轴承不被损坏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1-汽轮机；2-平衡盘；3-推力轴承；4-第一抽汽口；5-第二抽汽口；6-第一调节阀；7-第二调节阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

如图1所示，本实施例的汽轮机变工况下轴向推力的调整系统，包括汽轮机1，汽轮机1的转子上安装有平衡盘2，汽轮机1的定子上连接推力轴承3；所述汽轮机1上分别设置有第一抽汽口4和第二抽汽口5，第一抽汽口4和第二抽汽口5与平衡盘2分别通过管道连接，第一抽汽口4与汽轮机1的进汽口的间距小于第二抽汽口5与汽轮机1的进汽口的间距，第一抽汽口4与平衡盘2之间的管道上连接有第一调节阀6，第二抽汽口5与平衡盘2之间的管道上连接有第二调节阀7。所述汽轮机1的进汽口设置于汽轮机1定子的中段，汽轮机1的排汽口的数量为两个，两个排汽口分别位于汽轮机1定的两端。所述汽轮机1的叶片从中段到两侧均呈喇叭形分布。

由于第一抽汽口4与汽轮机1的进汽口的间距小于第二抽汽口5与汽轮机1的进汽口的间距，则第一抽汽口4的压力大于第二抽汽口5的压力，第一抽汽口4提供给平衡盘2的推力大于第二抽汽口5提供给平衡盘2的推力。汽轮机1的转子受到汽轮机1内部推力和第一抽汽口4或第二抽汽口5提供的推力。在将汽轮机1切换到校核工况时，转子受到的汽轮机1内部推力减小，若第一调节阀6仍处于开启且第二调节阀7仍处于关闭，则转子受到的轴向合力增大，推力轴承3受到的推力超过最大可承受推力，导致推力轴承3损坏。本发明的汽轮机1上还设置有第二抽汽口5，则通过关闭第一调节阀6、打开第二调节阀7，使得第二抽汽口5对平衡盘2 提供推力。由于第二抽汽口5提供给平衡盘2的推力小于第一抽汽口4提供给平衡盘2的推力，则汽轮机1切换到校核工况后转子整体受到的轴向推力的合力减小，使得推力轴承3受到的轴向推力减小，避免推力轴承3 损坏。

需要注意的是，各类机型的汽轮机机组都有可能出现推力范围大的情况，如普通的顺流单缸机组也有可能出现推力范围很大的情况，只是合缸对置机组和单缸抽气机组出现推力范围大的情况最为明显。因此，本发明不仅仅使用于合缸对置形式的汽轮机机组，还使用于其他类型的汽轮机机组，图1中的汽轮机为合缸对置机组。

转子平衡盘2有效承压面积为A；第一抽汽口4压力为Pa；第二抽汽口5压力为Pb；在第一调节阀6开启、第二调节阀7关闭的条件下，设计工况轴向推力为F1；在第一调节阀6开启、第二调节阀7关闭的条件下，校核工况轴向推力为F2；推力轴承3最大可承受轴向推力为Fmax。

本发明满足以下条件：F1＜Fmax；F2＞Fmax；F2+A(Pb-Pa)＜Fmax。

在设计工况下，第一调节阀6开启，第二调节阀7关闭，平衡盘2与第一抽汽口4相连。由于F1＜Fmax，机组可正常运行。

在校核工况下，第二调节阀7开启，第一调节阀6关闭，平衡盘2与第二抽汽口5相连。此时F2+A(Pb-Pa)＜Fmax，机组可正常运行。

实施例2：

一种汽轮机变工况下轴向推力的调整系统的使用方法，包括如下步骤：

S1：将汽轮机1从设计工况调节到过渡工况；其中，过渡工况为40％～ 60％的额定纯凝或纯背工况；

S2：关闭第一调节阀6，打开第二调节阀7；其中，第一调节阀6位于第一抽汽口4与平衡盘2之间的管道上，第二调节阀7位于第二抽汽口5 与平衡盘2之间的管道上，第一抽汽口4和第二抽汽口5分别设于汽轮机1 上，第一抽汽口4与汽轮机1的进汽口的间距小于第二抽汽口5与汽轮机1 的进汽口的间距；

S3：将汽轮机1从过渡工况切换到校核工况。

由于第一抽汽口4与汽轮机1的进汽口的间距小于第二抽汽口5与汽轮机1的进汽口的间距，则第一抽汽口4的压力大于第二抽汽口5的压力，第一抽汽口4提供给平衡盘2的推力大于第二抽汽口5提供给平衡盘2的推力。汽轮机1的转子受到汽轮机1内部推力和第一抽汽口4或第二抽汽口5提供的推力。在将汽轮机1切换到校核工况时，转子受到的汽轮机1内部推力减小，若第一调节阀6仍处于开启且第二调节阀7仍处于关闭，则转子受到的轴向合力增大，推力轴承3受到的推力超过最大可承受推力，导致推力轴承3损坏。本发明的汽轮机1上还设置有第二抽汽口5，则通过关闭第一调节阀6、打开第二调节阀7，使得第二抽汽口5对平衡盘2 提供推力。由于第二抽汽口5提供给平衡盘2的推力小于第一抽汽口4提供给平衡盘2的推力，则汽轮机1切换到校核工况后转子整体受到的轴向推力的合力减小，使得推力轴承3受到的轴向推力减小，避免推力轴承3 损坏。

在将汽轮机1从设计工况切换到校核工况的过程中，无论是先改变第一调节阀6和第二调节阀7的状态还是先切换汽轮机1工况，均会在某一时刻使推力轴承3受到的轴向合理超过推力轴承3最大可承受轴向推力。因此，本发明通过将汽轮机1从设计工况切换到过渡工况，再从过渡工况切换到校核工况，并在过渡工况下，将第一调节阀6关闭、第二调节阀7 打开。过渡工况为40％～60％的额定纯凝或纯背工况，推力轴承3的轴向合力始终不会超过推力轴承3的最大可承受轴向推力，保证了推力轴承3不被损坏。

转子平衡盘2有效承压面积为A；第一抽汽口4压力为Pa；第二抽汽口5压力为Pb；在第一调节阀6开启、第二调节阀7关闭的条件下，设计工况轴向推力为F1；在第一调节阀6开启、第二调节阀7关闭的条件下，校核工况轴向推力为F2；推力轴承3最大可承受轴向推力为Fmax。

本发明满足以下条件：F1＜Fmax；F2＞Fmax；F2+A(Pb-Pa)＜Fmax。

在设计工况下，第一调节阀6开启，第二调节阀7关闭，平衡盘2与第一抽汽口4相连。由于F1＜Fmax，机组可正常运行。

在校核工况下，第二调节阀7开启，第一调节阀6关闭，平衡盘2与第二抽汽口5相连。此时F2+A(Pb-Pa)＜Fmax，机组可正常运行。

由于F2＞Fmax，设计工况无法直接变到校核工况。因此需要找到一个过渡工况，过渡工况的要求是：无论是第一调节阀6开启、第二调节阀7 关闭还是第二调节阀7开启、第一调节阀6关闭，该工况的轴向推力均不会超过Fmax。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。