一种自动缩回的燃气轮机点火装置

技术领域

本发明涉及燃气轮机点火装置，具体涉及一种自动缩回的燃气轮机点火装置。

背景技术

在航空发动机及燃气轮机启动过程中，燃烧室点火是很重要的一环，是整个启动过程的起点，对启动成功与否起关键性作用。现有方式是通过高压电源连接燃烧室内点火器的正负电极，正负电极释放能量点燃可燃物。但是，在点火成功后如果点火器无法从高温氛围的燃烧室内缩回，点火器前端就会因为长期暴露在高温氛围内而烧坏甚至断裂掉落，危及燃气轮机燃烧室及透平叶片等高温部件的安全。点火器采用人工现场拔出的方式缩回又只能局限于实验室常压试验，且存在一定的风险；若点火器点火成功后采用自动缩回的方式从燃烧室弹出，能够大大降低风险，但是自动缩回后依旧存在点火器位置无法确定，燃烧室通过点火器装置与外界的密封，以及无法评估燃烧室高温高压气体通过点火器泄漏的情况等问题。因此，需要提供一种在点火完成后，能够自动缩回指定位置，可以准确确认点火器的位置，密封性良好，能掌握燃烧室泄漏情况的点火装置。

CN 106837558 A公开了一种点火器装置，该点火器装置包括筒体，筒体的一端与燃烧室的侧壁连接；还包括滑动装配在筒体中的电火花点火器，电火花点火器穿过燃烧室的侧壁并伸入燃烧室内，且电火花点火器上设有第一挡板；还包括套装在电火花点火器上的压缩弹簧，压缩弹簧的一端与筒体连接，另一端与第一挡板连接。上述实施例中，在筒体内将电火花点火器与压缩弹簧组合，利用弹簧变形原理，以及燃烧室内点火前后工质的压力变化规律，实现电火花点火器自发式、可伸缩移动的功能。该专利虽然可以实现点火器的伸缩移动，但是点火器的位置无法确认，设置了通孔、第一挡板、第三挡板密封效果较差，燃烧室内的高温高压气体容易泄漏，且无法得知点火器泄气情况，存在安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种自动缩回的燃气轮机点火装置，避免无法准确确认点火器位置的问题，避免点火装置密封性较差的问题，避免无法掌握点火器漏气情况的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种自动缩回的燃气轮机点火装置，包括与燃气轮机的燃气室机匣相连接的腔体，穿过腔体设有点火器，所述点火器从顶端依次设有电缆连接端、点火器上部、点火器中部、点火器下部、点火端，在腔体顶端连接有具有端盖腔体的端盖，在端盖内设有若干限位开关，所述点火器上部设于端盖内，在点火器上部底端设有与限位开关相配合的限位开关接触盘，还包括用于判断点火器位置的信号采集系统。

进一步，所述限位开关包括上限位开关和下限位开关，所述上限位开关包括与限位开关接触盘相接触的上限位开关接触头，所述上限位开关接触头连接有上限位开关弹簧。

进一步，所述信号采集系统包括用于给点火器供电的高压电源，还包括设于上限位开关弹簧另一端的位于端盖腔体内部的上限位开关压电传感器，在端盖腔体内设有供上限位开关压电传感器的引线通过的上限位开关引线孔，所述上限位开关压电传感器连接有信号处理器。

进一步，在端盖腔体上设有用于测量端盖内部压力的静压孔。

进一步，所述信号采集系统还包括设于静压孔上的用于测量端盖内部和大气压差的差压变送器，所述差压变送器与信号处理器相连接。

进一步，在端盖的底部设有端盖下端法兰，在腔体的顶部设有腔体上端法兰，所述端盖与腔体通过端盖下端法兰和腔体上端法兰相连接。

进一步，在腔体的底部设有腔体下端法兰，所述腔体与燃烧室机匣通过腔体下端法兰相连接。

进一步，在点火器中部的顶端设有用于防止气体泄漏的密封头，在密封头的上表面设有密封槽。

进一步，在点火器中部上设有用于阻隔燃烧室气体的活塞。

进一步，在腔体内设有弹簧，所述弹簧上端和下端分别与端盖下端法兰和活塞相连接。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：设置了活塞，弹簧可以随燃烧室压力变化可自动伸缩，点火完成后，随着燃烧室内压力升高，点火器缩回至燃烧室外，既能保护点火器，延长其使用寿命，又能使其不干扰燃烧室内流场；通过燃烧室内压力变化上下移动，使点火装置结构更加简单；

采用活塞、弹簧、密封头对燃烧室内的高温高压气体进行阻隔，有小部分气体泄漏到点火器腔体上部，密封头和密封槽能够进一步起到密封作用，且气压越高，密封头与端盖下接触面接触更紧密，密封效果越好；

通过设置高压电源、压电传感器、信号处理器，可以判断点火器在点火前后的位置，从而确定点火完成后，点火器完全从燃烧室火焰筒内缩回，防止点火器前端长期在燃烧室火焰筒内高温烟气内烧坏掉落，能更好的保护燃气轮机安全；

设置了差压变送器、静压孔，用以测量端盖内部与大气的压差，能够判断是否有气体泄漏到大气中，提高安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明点火器装置的结构示意图；

图2为本发明上限位开关及下限位开关的安装结构示意图；

图3为本发明信号采集系统结构框架示意图；

图4为本发明密封头的安装结构示意图；

图5为本发明活塞的安装结构示意图；

图6为本发明点火器弹出状态的结构示意图。

附图标记：1-点火器；11-电缆连接端；12-点火器上部；12a-限位开关接触盘；13-点火器中部；14-点火器下部；15-点火端；2-端盖；21-端盖下端法兰；22-端盖腔体；23-上限位开关引线孔；24-下限位开关引线孔；25-上限位开关；25a-上限位开关弹簧；25b-上限位开关接触头；25c-上限位开关压电传感器；26-下限位开关；26a-下限位开关弹簧；26b-下限位开关接触头；26c-下限位开关压电传感器；27-静压孔；3-腔体；31-腔体上端法兰；32-腔体中间段；33-腔体下端法兰；4-密封头；41-密封槽；5-弹簧；6-活塞；7-燃烧室；71-燃烧室机匣；72-燃烧室火焰筒；8-高压电源；9-差压变送器；10-信号处理器。

具体实施方式

如图1所示，一种自动缩回的燃气轮机点火装置，包括与燃气轮机的燃气室机匣71相连接的腔体3，穿过腔体3设有点火器1，点火器1从顶端依次设有电缆连接端11、点火器上部12、点火器中部13、点火器下部14、点火端15，在腔体3顶端连接有具有端盖腔体22的端盖2，在端盖2内设有若干限位开关，所述点火器上部12设于端盖2内，在点火器上部12底端设有与限位开关相配合的限位开关接触盘12a，还包括用于判断点火器位置的信号采集系统。如图2所示，限位开关包括上限位开关25和下限位开关26，上限位开关25和下限位开关26可采用相同的结构，上限位开关25包括与限位开关接触盘12a相接触的上限位开关接触头25b，上限位开关接触头25b连接有上限位开关弹簧25a，上限位开关接触头25b可采用半球型的形状，便于限位开关接触盘12a与上限位开关接触头25b接触滑动。

如图2所示，信号采集系统包括用于给点火器供电的高压电源8，还包括设于上限位开关弹簧25a另一端的位于端盖腔体22内部的上限位开关压电传感器25c，在端盖腔体22内设有供上限位开关压电传感器25c的引线通过的上限位开关引线孔23，所述上限位开关压电传感器25c连接有信号处理器10。使用时，高压电源8给点火器1供电，上/下限位开关压电传感器25c/26c通过限位开关接触盘12a的位置输出不同信号，限位开关接触盘12a与下限位开关接触头26b接触，电路输出“0”信号；限位开关接触盘12a位于下限位开关26和上限位开关25之间，电路输出“--”信号；限位开关接触盘12a与上限位开关接触头25b接触，电路输出“1”信号，从而得知点火器的位置。

在端盖腔体22上设有用于测量端盖2内部压力的静压孔27，静压孔27可测得端盖2内部压力。

信号采集系统还包括设于静压孔27上的用于测量端盖2内部和大气压差的差压变送器9，所述差压变送器9与信号处理器10相连接，差压变送器9测量端盖内部和大气压差，同时结合静压孔27，共同用以评估燃烧室内部从点火器漏气的情况，提高点火装置的安全性，如图3所示，为信号采集系统工作框架图。

在端盖2的底部设有端盖下端法兰21，在腔体3的顶部设有腔体上端法兰31，所述端盖2与腔体3通过端盖下端法兰21和腔体上端法兰31相连接，在腔体3的底部设有腔体下端法兰33，所述腔体3与燃烧室机匣71通过腔体下端法兰33相连接。

如图4所示，在点火器中部13的顶端设有用于防止气体泄漏的密封头4，在密封头4的上表面设有密封槽41，密封槽41宽度w与接触面直径d之比0.05≤w/d≤0.1，相邻密封槽41的间隔0.5mm≤δr≤2mm，可根据工作压力的高低可适当增减密封槽41的数量，在相对较低的工作压力下亦可采用平面代替密封槽41，保证平面粗糙度在0.8-3.2范围内即可。

如图5所示，在点火器中部13上设有用于阻隔燃烧室气体的活塞6，活塞6与腔体3间距0.05mm

在腔体3内设有弹簧5，弹簧5上端和下端分别与端盖下端法兰21和活塞6相连接。

在点火时，弹簧5通过向活塞6施加压力，将活塞6与腔体下端法兰33贴合，点火端15伸入燃烧室火焰筒72内，此时限位开关接触盘12a与下限位开关接触头26b接触，静压孔27暴露在大气中，测量端盖2内的静压，在点火完成后，随着燃烧室7内压力升高，活塞6逐渐被燃烧室机匣71内的高压空气顶起，直到密封头4与端盖下端法兰21的接触面贴合，密封头4和活塞6起到了密封作用，此时，点火端15从燃烧室火焰筒72内自动缩回至燃烧室机匣71内，在高压空气作用下，完成了点火器1自动缩回的功能，限位开关接触盘12a与上限位开关接触头25b接触，此时状态如图6所示，通过限位开关接触盘12a与上限位开关25、下限位开关26的接触，可以清楚的知道点火器1的位置，静压孔27可测得端盖2内部压力，差压变送器9测量端盖内部和大气压差，同时结合静压孔27，共同用以评估燃烧室内部从点火器漏气的情况，提高点火装置的安全性，预知点火装置的状态。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。