CN113605995A - 一种trt间隙调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种TRT间隙调节方法，检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值，将实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。本发明的一种TRT间隙调节方法，能够实时对透平动叶和机组承缸之间的动静间隙值进行调节，减少机组相邻两级之间的漏气损失，使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济效益。

Description

一种TRT间隙调节方法

技术领域

本发明属于高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置技术领域，具体涉及一种 TRT间隙调节方法。

背景技术

TRT即高炉煤气余压回收透平发电装置，TRT是利用高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功来驱动发电机发电，进行能量回收的一种装置，工作时，高炉煤气引出做功，并转化为动能作用与动叶，使整个透平转子旋转，转子通过联轴器带动发动机一起转动而发电。

TRT转子为刚性转子，由各级动叶、隔叶块、主轴等组成。TRT启动过程中，动叶温度的上升速度比气缸温度的上升速度更快，这导致动叶的膨胀量明显的大于气缸的膨胀量，而且工质温度越高，这种现象也越严重。为防止动叶与气缸摩擦，动静间隙的设计值必须考虑工况变化最剧烈的情况。当动叶的膨胀量达到最大值以后，气缸仍会继续膨胀，导致动静间隙逐渐增大，降低TRT 的效率。因而，在设计阶段就会留有一定的间隙值，但随着机组的运行，由于高炉煤气参数的变化比较剧烈，会导致一定程度的动静碰磨，这就导致机组在运行短时间后动静间隙比设计值更大，使得机组效率明显降低。

为了解决上述问题，申请号为CN202011077367.5、申请人为成都成发科能动力工程有限公司提出了一种名称为一种多段式TRT静叶内壳体的中国发明专利，其主要是通过对静叶内壳体采用多段式结构设计，使得TRT各级静叶都有与之相匹配的扩张角；通过设置一级进气段的第一圆弧段与一级静叶球面配合，二级进气段的第二圆弧段与二级静叶球面配合，进而解决了TRT静叶叶身与内壳体径向间隙过大的问题。但该技术方案同时也存在以下缺陷：其一是该技术方案采用的进气段的第二圆弧段与二级静叶球面配合方法主要是针对静叶的结构进行设计，存在加工难度的问题；其二是该技术方案仍然无法避免由于高炉煤气参数的变化比较剧烈导致的动静碰磨问题，随着机组的运行对机组效率的提升不够明显。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有的技术中存在的机组运行过程中由于动静碰磨导致的短时间后动静间隙比设计值更大、使得机组效率明显降低的缺陷，提出一种TRT间隙调节方法，通过将转子沿着逆气流方向移动，使机组的动静间隙减小，就可以使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济效益。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种TRT间隙调节方法，检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值，将实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。

其优选的技术方案为：

如上所述的一种TRT间隙调节方法，若所述动静间隙实际差异值小于或等于所述预设差异值，则继续检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值，直至所述动静间隙实际差异值大于预设差异值。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值包括：通过设置在所述机组承缸上的径向位移传感器检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值时，还包括：判断所述动静间隙实际差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值；若为否，则推动TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移包括：在推力轴承的工作面和与所述工作面相对的非工作面分别设置两个液压活塞，两个液压活塞通过推力轴承推动TRT转子朝远离或靠近机组承钢的方向位移。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移时，还包括：检测TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量，所述最大安全位移量是指所述TRT转子没有与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，检测TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量包括：通过设置在TRT转子的位移路径上的轴向位移传感器检测 TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下公式：

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为非负值，

则

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为负值，

上式中，A1为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A2为所述TRT转子的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之间动静间隙的夹角。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+Rj；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-Rj；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，Rj为所述TRT 转子轴向位移时的风阻。

如上所述的一种TRT间隙调节方法，若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，则推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|-kF+d|+C；

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为修正系数和经验常数。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种TRT间隙调节方法，当机组运行过程中由于动静碰磨导致的实时动静间隙值比预设动静间隙值大，或是由于误操作导致实时动静间隙值比预设动静间隙值小时，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。进而能够实时对透平动叶和机组承缸之间的动静间隙值进行调节，减少机组相邻两级之间的漏气损失，使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济效益；

(2)本发明的一种TRT间隙调节方法，通过对透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B的范围进行限定，能够避免实时动静间隙值B的过量调整导致透平动叶和机组承缸之间发生碰撞；并在此基础上，在推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B之间建立关系，进而为通过控制液压活塞的推力F，或是通过控制液压活塞的做功，自动化控制平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B提供可能。

附图说明

图1为本发明的一种TRT间隙调节方法的流程图；

图2为应用本发明的一种TRT间隙调节方法时的装置布置示意图；

其中，100、透平动叶；200、机组承缸；300、TRT转子；400、推力轴承； 500、液压活塞；600、液压油泵；700、径向位移传感器；800、轴向位移传感器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

TRT启动过程中，透平动叶温度的上升速度比气缸承缸温度的上升速度更快，这导致动叶的膨胀量明显的大于气缸的膨胀量，而且工质温度越高，这种现象也越严重。当动叶的膨胀量达到最大值以后，气缸仍会继续膨胀，导致动静间隙逐渐增大，透平动叶和机组承缸之间发生动静碰磨。

另一方面，若TRT机组发生故障或误操作，此时可能会导致TRT转子与机组承钢之间动静间隙较小，此时透平动叶和机组承缸之间也容易产生动静碰磨。

针对上述问题，本实施例提供一种TRT间隙调节方法，如图1所示，主要用于对上述的透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值进行调节。具体包括：检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值，将实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子300朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值；若所述动静间隙实际差异值小于或等于所述预设差异值，则继续检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值，直至所述动静间隙实际差异值大于预设差异值。

具体的说，如图2所示，所述的TRT转子300为刚性转子，由各级透平动叶100、隔叶块、主轴等组成，其中，主轴采用高合金钢整体锻造、精密加工而成，透平动叶100安装在主轴上，隔叶块安装于各级透平动叶100之间。TRT 工作时，高炉煤气引出做功，并转化为动能作于透平动叶100，使整个TRT转子300旋转，转子通过联轴器带动发动机一起转动而发电。

当机组运行过程中由于动静碰磨导致的实时动静间隙值比预设动静间隙值大，或是由于误操作导致实时动静间隙值比预设动静间隙值小时，采用本实施例所述的方法，利用TRT转子300与透平动叶100的相对连接关系，通过推动 TRT转子300朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。进而能够实时对透平动叶100和机组承缸200之间的动静间隙值进行调节，减少机组相邻两级之间的漏气损失，使机组达到更高的效率和功率，带来更大的经济效益。

具体而言，检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值包括：通过设置在所述机组承缸200上的径向位移传感器700检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值。

上述方法中，考虑到主要是为了检测透平动叶100和机组承缸200之间的实时动静间隙值，因此在径向位移传感器700的选择上，所述径向位移传感器 700可以选择为直线位移传感器或拉绳传感器。直线位移传感器传感器结构简略、线性精度和安稳功用较好，而拉绳传感器结构紧凑、测量行程长、设备空间标准小、测量精度高，可靠性好，寿命长，维护少。本实施例中，所述径向位移传感器700具体选择型号为80M/WEP70-1500-A1的拉绳传感器。

对实时动静间隙而言，受动静碰磨的影响，或是机组发生故障或者误操作，所述动静间隙实际差异值既有可能为非负值，也可能为负值。相应调节下，对 TRT转子300的推动方向也就不同。在具体实施上，本实施例在判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值时，还包括：判断所述动静间隙实际差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转子300朝靠近机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值；若为否，则推动TRT转子300朝远离机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值。

上述过程在具体设备的实施上，可以先设置一个推力轴承400，所述推力轴承400与所述TRT转子300固定连接，在推力轴承400的轴向上，所述推力轴承400包括一个工作面和一个与所述工作面相对的非工作面，在所述推力轴承 400的工作面和非工作面上分别设置两个液压活塞500，两个液压活塞500由液压油泵600输入液压润滑油向外做功，两个液压活塞500能够通过推力轴承400，分别从两个相对的方向推动TRT转子300，且两个液压活塞500的推力方向分别为沿机组内逆气流方向和机组内顺气流风向，使得TRT转子300能够朝远离或靠近机组承钢的方向位移，其中，所述TRT转子300沿机组内逆气流进行位移的方向定义为液压活塞500的主推方向，所述TRT转子300沿机组内顺气流进行位移的方向定义为液压活塞500的副推方向，所述主推方向和所述复推方向在同一水平线上。

上述实施例中虽然具体考虑了TRT转子300在位移时，TRT转子300的径向位移对透平动叶100和机组承钢之间动静间隙的影响，但是在具体实施例，还应该考虑到，TRT转子300位移时其横向位移的改变也可能导致TRT转子300 与机组承钢之间发生动静碰磨，因此在综合考虑对动静间隙的综合调节的前提下，还需保证TRT转子300的轴向位移不能超过与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。在上述基础上，本实施例的TRT间隙调节方法还包括：推动TRT转子300朝靠近或远离机组承钢的方向位移时，检测TRT转子300的轴向位移是否超过最大安全位移量，所述最大安全位移量是指所述TRT转子300没有与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

在具体的检测TRT转子300的轴向位移的方法上，检测TRT转子300的轴向位移是否超过最大安全位移量包括：在TRT转子300的位移路径上设置一个轴向位移传感器800，通过轴向位移传感器800检测TRT转子300的轴向位移是否超过最大安全位移量。

上述方法中，考虑到主要是为了检测TRT转子300的轴向位移，因此在轴向位移传感器800的选择上，所述轴向位移传感器800也可以选择为直线位移传感器或拉绳传感器。本实施例中，所述径向位移传感器700具体选择型号为 80M/WEP70-1500-A1的拉绳传感器。

综合上述技术方案可知，对透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B 以及TRT转子的轴向位移而言，二者分别满足以下关系：

TRT转子在位移时，实时动静间隙值B既有可能大于透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C，也有可能小于透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C。但无论在何种情况下，透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B 均应该大于0，以避免透平动叶和机组承缸之间发生碰撞；

TRT转子的轴向位移应当小于其最大位移量；

TRT转子的轴向位移最大位移量大于透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值。

在上述构思的基础上，本实施例中，透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下公式：

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为非负值，

则

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为负值，

上式中，A1为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A2为所述TRT转子的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之间动静间隙的夹角。

采用上述的实时动静间隙值B满足公式，能够在对实时动静间隙值B进行自动动态调节时，避免透平动叶和机组承缸之间发生碰撞，保证整个TRT***的稳定性。

上述公式虽然建立了实时动静间隙值B动态调节时的满足公式，但是该满足公式仍无法满足对实时动静间隙值B自动控制调节的需要。由于实时动静间隙值B受到TRT转子的位移影响，而TRT转子的位移与推动其位移的推力相关，因此，本实施例进一步引入推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的推力F，以寻求将推力F与实时动静间隙值B之间建立关系。

对于推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的推力F而言，由于 TRT转子在移动时，一方面收到其自身与其底部接触面的摩擦力。另一方面， TRT机组内气流的顺逆均会影响TRT转子的位移。为了使得TRT转子能够在推力F产生位移，本实施例中，令对TRT转子的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+Rj；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-Rj；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，Rj为所述TRT 转子轴向位移时的风阻。

在上述公式中对推力F最小限制的基础上，能够保证TRT转子在推力F下产生位移，进而能够对实时动静间隙值B进行调整。

在上述实施例的基础上，由于分别找到了实时动静间隙值B以及对TRT转子的推力F的满足公式，通过对两个液压活塞的进出油量进行动态调节，设置多组符合TRT转子的推力F满足公式的推力F，利用径向位移传感器和轴向位移传感器，测定在不同推力F的条件下透平动叶和机组承缸之间的对应实时动静间隙值B，获取不同的推力F下实时动静间隙值B与推力F之间的直线簇，并确定直线簇方程：

若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，则推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|-kF+d|+C；

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为通过对推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B进行线性分析得到的修正系数和经验常数。

上述技术方案在推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B之间建立关系，进而为通过控制液压活塞的推力F，或是通过控制液压活塞的做功，自动化控制平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B 提供可能

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种TRT间隙调节方法，其特征是：检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值，将实时动静间隙值与预设动静间隙值进行对比，获取实时动静间隙值与预设动静间隙值的动静间隙实际差异值，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值，若是，则推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移以减小所述动静间隙实际差异值，使所述动静间隙实际差异值小于所述预设差异值。

2.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，若所述动静间隙实际差异值小于或等于所述预设差异值，则继续检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值，直至所述动静间隙实际差异值大于预设差异值。

3.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值包括：通过设置在所述机组承缸上的径向位移传感器检测透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值。

4.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，判断所述动静间隙实际差异值是否大于预设差异值时，还包括：判断所述动静间隙实际差异值是否为非负值，若为是，则推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值；若为否，则推动TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，直至所述动静间隙实际差异值为预设差异值。

5.根据权利要求4所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移包括：在推力轴承的工作面和与所述工作面相对的非工作面分别设置两个液压活塞，两个液压活塞通过推力轴承推动TRT转子朝远离或靠近机组承钢的方向位移。

6.根据权利要求4或5所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移时，还包括：检测TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量，所述最大安全位移量是指所述TRT转子没有与机组承钢发生动静碰磨的最大位移量。

7.根据权利要求6所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，检测TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量包括：通过设置在TRT转子的位移路径上的轴向位移传感器检测TRT转子的轴向位移是否超过最大安全位移量。

8.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下公式：

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为非负值，

若实时动静间隙值B与透平动叶和机组承缸之间的预设动静间隙值C之间的动静间隙实际差异值为负值，

上式中，A1为所述TRT转子在其轴向上的初始位置，A2为所述TRT转子的最大安全位移量，α为所述TRT转子的轴向与所述测透平动叶和机组承缸之间动静间隙的夹角。

9.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，推动TRT转子朝靠近或远离机组承钢的方向位移的推力F满足以下公式：

若推力F的方向为推动TRT转子朝靠近机组承钢的方向：

则F≥Fn+Rj；

若推力F的方向为推动TRT转子朝远离机组承钢的方向：

则F≥Fn-Rj；

上式中，Fn为所述TRT转子沿其轴向位移时的静摩擦力，Rj为所述TRT转子轴向位移时的风阻。

10.根据权利要求1所述的一种TRT间隙调节方法，其特征在于，若TRT转子朝远离机组承钢的方向位移，则推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝|-kF+d|+C；

若TRT转子朝靠近机组承钢的方向位移，推动TRT转子位移的推力F与透平动叶和机组承缸之间的实时动静间隙值B满足以下关系：

B＝C-|kF+d|；

上式中，k和d分别为修正系数和经验常数。

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