透平机械及其机械式轴向位移保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种透平机械及其轴向位移保护系统，该系统包括机械式轴向位移保护装置、速关油路及透平机械控制装置；机械式轴向位移保护装置，与转子相对且同轴地固定于透平机械转子的轴承座上，所述轴承座上设置有通孔，该通孔与润滑油路连通；包括与油源连通的第一油孔及可根据位置变化情况与轴承座连通的泄油通道；速关油路，包括第一阀门及与其连接的第一阀门控制部件；所述第一阀门设置于流体源和透平机械的流体输送通道上；该系统可在转子轴向位移超过阈值时，触发关闭透平机械的流体源，从而触发透平机械停机，避免轴向位移对透平机械的损害。

Turbine machinery and its mechanical axial displacement protection system

【技术实现步骤摘要】
透平机械及其机械式轴向位移保护系统
本专利技术涉及一种机械式轴向位移保护系统，该系统可应用于汽轮机、压缩机和鼓风机等高速旋转的透平机械中，属于机组安全保护系统的一部分。
技术介绍
在透平机械运行过程中，由于转子和流体的相互作用，会产生轴向的作用力(以下简称：“轴向力”)，这一轴向作用力会增大推力轴承的负荷，还有可能会使转子向流体作用力的反方向窜动，导致出现轴向位移，造成设备轴承、密封零件等的寿命减损甚至直接损坏，还会对动静间隙相对较小的叶轮和隔板造成极大的破坏。现有技术中为解决这一问题一般采用如下两种解决方案：一种是提供相应的平衡推力来抵消轴向力，从而避免轴向位移的发生；具体的说，是采用一个压差式推力平衡装置来抵消大部分的推力，保持一定量的残余轴向力，减小推力轴承的负荷，从而减少轴向位移的产生；如公开号为CN1749573A的中国专利申请文件公开了一种用于旋转透平机械的压差式推力平衡装置，该装置通过调节流过流体通道的流量，来调节平衡盘前后的压差，从而根据轴向力调节平衡推力，该方案可以在一定程度上降低轴向位移发生的可能性，但由于其在应用过程中，存在明显的滞后效应，平衡推力不能根据当时的轴向力立即做出反应，因而其灵敏度低，不能完全杜绝轴向位移的发生。另一种是当轴向位移发生时，对设备进行停机处理，以避免设备在继续运行过程中，轴向位移对设备造成损伤；其具体的工作原理是：在汽轮机在运行过程中，当轴向位移或窜动过大时，轴向位移保护装置通过泄放速关油(E)触发第一阀门和调节汽阀快速关闭而迫使机组紧急停机。目前透平机械中通常只有电子式轴向位移报警装置，而在工业领域电子式报警跳闸装置存在一定的风险，而一旦发生轴向位移过大，不但会烧毁推力轴承，而且对动静间隙相对较小的叶轮和隔板造成极大的破坏。综上，现有的技术方案可以在一定程度上降低轴向位移出现的可能性，但当轴向位移出现后，其停机保护系统还存在一定的技术缺陷，不能从根本上避免轴向位移对设备造成损害。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一目的在于：提供一种机械式轴向位移保护系统，当转子出现轴向位移或转子的轴向位移超出阈值时，该系统可触发透平机械停机，从而避免轴向位移对透平机械的损害。本专利技术的第二目的在于：提供一种应用上述机械式轴向位移保护系统的透平机械。基于上述目的，本专利技术的一个方面，提供一种机械式轴向位移保护系统，该系统包括机械式轴向位移保护装置及速关油路；所述机械式轴向位移保护装置，与转子相对且同轴地固定于透平机械的转子的轴承座上，所述轴承座上设置有通孔，该通孔与润滑油路连通；该机械式轴向位移保护装置包括与速关油路连通的第一油孔及可根据位置变化情况与轴承座的通孔连通的泄油通道：当转子的轴向位移低于阈值时，泄油通道与轴承座不连通，机械式轴向位移保护装置及速关油路内的油压保持不变；当转子的轴向位移超过阈值时，泄油通道与轴承座的通孔连通，机械式轴向位移保护装置内的油经由所述泄油通道及轴承座的通孔泄放至润滑油路中，从而其内部油压迅速降低；所述速关油路，包括第一阀门和第一阀门控制油缸，其中，所述第一阀门控制油缸的控制端与所述机械式轴向位移保护装置的第一油孔连通，动作端与所述第一阀门连接，所述第一阀门设置于连接流体源与透平机械的流体输送通道上；当所述机械式轴向位移保护装置内油压降低时，该速关油路控制关闭第一阀门，从而关闭流体源的流体输送通道。作为优选，所述机械式轴向位移保护装置包括：壳体，所述壳体内部形成一向所述轴承座一侧开口的容纳腔，该容纳腔的开口端固定于所述轴承座上；所述第一油孔设置于所述壳体侧壁上；具有空腔的套筒，该套筒设于所述容纳腔内，其靠近轴承座一端的侧壁上设置有第二油孔，该第二油孔与所述轴承座连通，套筒远离轴承座的一端侧壁上设置有与第一油孔相连通的第三油孔；具有空腔的滑动部件，该滑动部件安装于所述套筒的空腔内，可沿轴向移动，且所述滑动的空腔与所述套筒的空腔相连通；滑动部件靠近轴承座的一端与转子的端面相抵，从而其能够随转子沿轴向移动；滑动部件远离轴承座的一端通过一弹性部件与所述套筒远离轴承座的一端相抵；当转子回位后，所述弹性部件带动所述滑动部件回位；所述滑动部件侧壁上设置有多个与滑动部件的空腔连通的第四油孔，多个第四油孔对应地设置于所述第二油孔的左右两侧，从而当所述滑动部件随转子移动的轴向位移超过阈值时，至少一个第四油孔与所述第二油孔相连通；所述速关油路内的油经由第一油孔、第三油孔进入滑动部件的空腔内，当转子的轴向位移小于第二油孔与所述第四油孔间的最小间距时，该第四油孔与所述第二油孔之间不连通，滑动部件内油压保持不变；当转子的轴向位移大于第二油孔与所述第四油孔间的最小间距时，第四油孔与所述第二油孔连通，致使滑动部件内的油经由第二油孔及轴承座上的通孔泄放至润滑油路，从而滑动部件内油压降低，触发停机动作。作为优选，所述壳体远离轴承座的一端设置有一用于调节套筒轴向位置的调节螺母，该调节螺母的一端设置于所述壳体外，另一端贯穿所述壳体后，与所述套筒远离轴承座的一端螺纹连接；可通过该调节螺母来调整所述套筒与所述滑动部件的轴向相对位置，从而调整轴向位移的正负向阈值。作为优选，所述套筒与所述壳体一体成型。作为优选，所述速关油路还包括设置于所述第一阀门控制油缸的一个控制端和所述第一油孔之间的第二阀门，在透平机械开机前，先开启该第二阀门，确保第一阀门控制油缸控制第一阀门打开，从而使得流体源与透平机械控制装置之间的流体输送通道畅通。作为优选，所述速关油路还包括设置于所述第一阀门控制油缸的另一控制端和所述第一油孔之间的第三阀门，在透平机械开机前，先开启该第二阀门，确保第一阀门控制油缸打开第一阀门后，再打开该第三阀门，使第一阀门控制油缸加压，直至速关油路内油压稳定后，关闭第二阀门。作为优选，所述机械式轴向位移保护系统还包括流量调节阀门及流量调节阀门控制部件，所述流量调节阀门设置于所述流体源与透平机械之间的流体输送通道上，所述流量调节阀门控制部件设置于所述流量调节阀门与所述机械式轴向位移保护装置的第一油孔之间；当所述机械式轴向位移保护装置内油压降低时，所述流量调节阀门控制部件控制关闭流量调节阀门，从而关闭流体输送通道。作为优选，所述流量调节阀门控制部件包括调速器、油动机及流量调节阀门控制油缸，所述调速器分别与所述第一油孔、油动机及流量调节阀门控制油缸连接，所述油动机和流量调节阀门控制油缸均与所述流量调节阀门连接，当所述机械式轴向位移保护装置内油压降低时，所述调速器控制所述油动机及流量调节阀门控制油缸动作，关闭所述流量调节阀门。作为优选，所述机械式轴向位移保护装置的第一油孔还与油源连通，且该油源与第一油孔之间设置有节流部件。本专利技术的另一个方面，提供一种透平机械，该透平机械包括如上所述的机械式轴向位移保护系统，其中，该机械式轴向位移保护系统的一端通过螺栓固定于转子的轴承座上，当透平机械中的转子的轴向位移超出阈值时，该机械式轴向位移保护系统控制所述透平机械停机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术采用机械式轴向位移保护系统，相比于电子式报警跳闸装置，在结构及性能上具有较高的稳定性；该机械式轴向位移保护系统的轴向位移保护阈值可通过改变第二油孔与左右两侧第四油孔之间的轴向距离来调整，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械式轴向位移保护系统，其特征在于，包括机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)；所述机械式轴向位移保护装置(3)，与转子(1)相对且同轴地固定于透平机械(100)的转子(1)的轴承座(2)上，所述轴承座(2)上设置有通孔，该通孔与润滑油路连通；该机械式轴向位移保护装置(3)包括与速关油路(4)连通的第一油孔(311)及可根据位置变化情况与轴承座(2)的通孔连通的泄油通道：当转子(1)的轴向位移低于阈值时，泄油通道与轴承座(2)不连通，机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)内的油压保持不变；当转子(1)的轴向位移超过阈值时，泄油通道与轴承座(2)的通孔连通，机械式轴向位移保护装置(3)内的油经由所述泄油通道及轴承座(2)的通孔泄放至润滑油路中，从而机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)内的油压迅速降低；所述速关油路(4)，包括第一阀门(41)和第一阀门控制油缸(42)，其中，所述第一阀门控制油缸(42)的控制端与所述机械式轴向位移保护装置(3)的第一油孔(311)连通，动作端与所述第一阀门(41)连接，所述第一阀门(41)设置于连接流体源(300)与透平机械(100)的流体输送通道(6)上；当所述机械式轴向位移保护装置(3)内油压降低时，该速关油路(4)控制关闭第一阀门(41)，从而关闭流体源(300)的流体输送通道(6)。...

【技术特征摘要】
1.一种机械式轴向位移保护系统，其特征在于，包括机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)；所述机械式轴向位移保护装置(3)，与转子(1)相对且同轴地固定于透平机械(100)的转子(1)的轴承座(2)上，所述轴承座(2)上设置有通孔，该通孔与润滑油路连通；该机械式轴向位移保护装置(3)包括与速关油路(4)连通的第一油孔(311)及可根据位置变化情况与轴承座(2)的通孔连通的泄油通道：当转子(1)的轴向位移低于阈值时，泄油通道与轴承座(2)不连通，机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)内的油压保持不变；当转子(1)的轴向位移超过阈值时，泄油通道与轴承座(2)的通孔连通，机械式轴向位移保护装置(3)内的油经由所述泄油通道及轴承座(2)的通孔泄放至润滑油路中，从而机械式轴向位移保护装置(3)及速关油路(4)内的油压迅速降低；所述速关油路(4)，包括第一阀门(41)和第一阀门控制油缸(42)，其中，所述第一阀门控制油缸(42)的控制端与所述机械式轴向位移保护装置(3)的第一油孔(311)连通，动作端与所述第一阀门(41)连接，所述第一阀门(41)设置于连接流体源(300)与透平机械(100)的流体输送通道(6)上；当所述机械式轴向位移保护装置(3)内油压降低时，该速关油路(4)控制关闭第一阀门(41)，从而关闭流体源(300)的流体输送通道(6)。2.根据权利要求1所述的一种机械式轴向位移保护系统，其特征在于，所述机械式轴向位移保护装置(3)包括：壳体(31)，所述壳体(31)内部形成一向所述轴承座(2)一侧开口的容纳腔，该容纳腔的开口端固定于所述轴承座(2)上；所述第一油孔(311)设置于所述壳体(31)侧壁上；具有空腔的套筒(32)，该套筒(32)设于所述容纳腔内，其靠近轴承座(2)一端的侧壁上设置有第二油孔(321)，该第二油孔(321)与所述轴承座(2)连通，套筒(32)远离轴承座(2)的一端侧壁上设置有与第一油孔(311)相连通的第三油孔(322)；具有空腔的滑动部件(33)，该滑动部件(33)安装于所述套筒(32)的空腔内，可沿轴向移动，且所述滑动部件(33)的空腔与所述套筒(32)的空腔相连通；滑动部件(33)靠近轴承座(2)的一端与转子(1)的端面相抵，从而其能够随转子(1)沿轴向移动；滑动部件(33)远离轴承座(2)的一端通过一弹性部件(332)与所述套筒(32)远离轴承座(2)的一端相抵；当转子回位后，所述弹性部件(332)带动所述滑动部件(33)回位；所述滑动部件(33)侧壁上设置有多个与滑动部件(33)的空腔连通的第四油孔(331)，多个第四油孔(331)对应地设置于所述第二油孔(321)的左右两侧，从而当所述滑动部件(33)随转子(1)移动的轴向位移超过阈值时，至少一个第四油孔(331)与所述第二油孔(321)相连通；所述速关油路(4)内的油经由第一油孔(311)、第三油孔(322)进入滑动部件(33)的空腔内，当转子(1)的轴向位移小于第二油孔(321)与所述第四油孔(331)间的最小间距时，该第四油孔(331)与所述第二油孔(321)之间不连通，滑动部件(33)内油压保持不变；当转子(1)的轴向位移大于第二油孔(321)与所述第四油孔(331)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王领，李来生，边荣炳，沈国杭，段君艳，
申请(专利权)人：浙江华元汽轮机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33