一种燃气轮机啮合角测量装置及方法

技术领域

本发明涉及燃气发电技术，尤其是一种燃气轮机啮合角测量装置及方法。

背景技术

燃气轮机联合循环（Combined-Cycle Gas Turbine，CCGT），又称燃气—蒸汽联合循环，是指将燃气轮机和蒸汽轮机组合起来的一种发电方式，主要由燃气轮机（压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助系统）、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成。燃气轮机的压气机吸入空气压缩后送入燃烧室内，使燃料（油或天然气）燃烧产生高温高压燃气，进入燃气轮机膨胀做功发电，再将燃气轮机排出的气体引入锅炉（余热锅炉），作为锅炉的热源，利用锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机再发电；这样就形成了燃气轮机和蒸汽轮机共同作为原动机的联合循环发电系统；余热利用式的系统简单，燃气轮机出力占总出力的比例大，蒸汽轮机不能单独运行。

如授权公告号为CN206753668U的中国专利文件公开的“一种燃气蒸汽联合循环机组的单轴布置结构”，第一机组、第二机组均包括轴系轴向上依次设置的燃气轮机、发电机、3S离合器、蒸汽轮机和凝汽器 。如公布号为CN110284930A的中国专利文件公开的“一种西门子9F燃机联合循环机组恒排汽缸温度离合器啮合控制方法”，机组发电机与汽轮机之间采用SSS离合器啮合；通过在机组启动期间适当破坏真空，增加安装与凝汽器内的轴承膨胀量，可有效降低机组启动期间振动。

上述燃气轮机联合循环机组中，缺少3S离合器工作时轴系对中的检测，在啮合过程中，由于3S离合器齿轮传动及其结构设计，导致其两侧转子的啮合间隙存在随机性，会导致轴瓦振动敏感性增强、引起振动偏大，普遍存在3S离合器振动大的问题 。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机啮合角测量装置及方法，用于解决现有燃气轮机联合循环机组中3S离合器振动大的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种燃气轮机啮合角测量装置，包括依次连接的燃气轮机、发电机、3S离合器和汽轮机，发电机与所述3S离合器之间的第一连接轴上安装有第一轴瓦、第二轴瓦，所述3S离合器与所述汽轮机之间的第二连接轴上安装有第三轴瓦、第四轴瓦；所述第一连接轴上设有用于检测所述第一连接轴的旋转位置角度的第一键相测量装置，所述第二连接轴上设有用于检测所述第二连接轴的旋转位置角度的第二键相测量装置，所述3S离合器与所述第一连接轴相连的转盘外侧上设有第三键相测量装置，所述3S离合器与所述第二连接轴相连的转盘外侧上设有第四键相测量装置。

本发明提供的燃气轮机啮合角测量装置还具有以下技术特征：

进一步地，所述第二轴瓦、所述第三轴瓦还连接有振动测量装置 。

进一步地，所述第一轴瓦、所述第四轴瓦还连接振动测量装置 。

进一步地，所述第一键相测量装置、所述第一键相测量装置布置于所述第一连接轴、所述第二连接轴的同侧 。

进一步地，所述第三键相测量装置、所述第四键相测量装置布置于所述第一连接轴、所述第二连接轴的另一侧。

本发明还提供一种燃气轮机啮合角测量方法，包括上述燃气轮机啮合角测量装置，所述发电机与所述汽轮机之间的所述3S离合器的啮合角度等于所述第一连接轴的旋转位置角度与所述第二连接轴的旋转位置角度的差值。

进一步地，所述3S离合器的啮合角度α=1/2（α1 + α3 - α2 -α4），其中α1为所述第一连接轴的旋转位置角度，α2为所述第二连接轴的旋转位置角度，α3为所述3S离合器与所述第一连接轴相连的转盘的旋转位置角度，α4为所述3S离合器与所述第二连接轴相连的转盘的旋转位置角度。

本发明具有如下有益效果：通过设置检测第一连接轴的旋转位置角度的第一键相测量装置，设置检测第二连接轴的旋转位置角度的第二键相测量装置，可根据第一连接轴的旋转位置角度、第二连接轴的旋转位置角度计算第一连接轴、第二转轴的相对转角，由此获得3S离合器啮合时的啮合角，能够为分析振动原因提供准确的3S离合器啮合角度，可减少机组振动轴系稳定性问题处理时间，综合轴瓦的振动测量数据可用以指导3S离合器啮合前后轴系稳定的治理 。

附图说明

图1为本发明实施例的燃气轮机啮合角测量装置的结构示意图 。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示的本发明的燃气轮机啮合角测量装置的实施例中，该燃气轮机啮合角测量装置及方法置包括依次连接的燃气轮机10、发电机20、3S离合器30和汽轮机40，发电机20与所述3S离合器30之间的第一连接轴11上安装有第一轴瓦21、第二轴瓦21，所述3S离合器30与汽轮机40之间的第二连接轴12上安装有第三轴瓦23、第四轴瓦24；第一连接轴11上设有用于检测第一连接轴11的旋转位置角度α1的第一键相测量装置41，第二连接轴12上设有用于检测第二连接轴12的旋转位置角度α2的第二键相测量装置42，所述3S离合器30与第一连接轴11相连的转盘31外侧上设有第三键相测量装置43，所述3S离合器30与第二连接轴12相连的转盘32外侧上设有第四键相测量装置44。

本申请通过设置检测第一连接轴的旋转位置角度的第一键相测量装置，设置检测第二连接轴的旋转位置角度的第二键相测量装置，可根据第一连接轴的旋转位置角度、第二连接轴的旋转位置角度计算第一连接轴、第二转轴的相对转角，由此获得3S离合器啮合时的啮合角，能够为分析振动原因提供准确的3S离合器啮合角度，可减少机组振动轴系稳定性问题处理时间，综合轴瓦的振动测量数据可用以指导3S离合器啮合前后轴系稳定的治理 。

在本申请的一个实施例中，优选地，第二轴瓦22、第三轴瓦23还连接有振动测量装置，由此根据3S离合器啮合时不同的3S离合器啮合角度对应的第二轴瓦22、第三轴瓦23的振动情况，可建立振动分析模型。 优选地， 第一轴瓦21、第四轴瓦24还连接振动测量装置，由此可根据3S离合器啮合时不同的3S离合器啮合角度对应的第一轴瓦21、第二轴瓦22、第三轴瓦23、第四轴瓦24的振动情况，可建立振动分析模型，用以分析机组振动的原因。

在本申请的一个实施例中，优选地，如图1所示，第一键相测量装置41、第一键相测量装置42布置于第一连接轴11、第二连接轴12的同侧，具体而言，第一键相测量装置41、第二键相测量装置42共用同一个轴系坐标，可简化3S离合器啮合角度的计算过程；优选地，第三键相测量装置43、第四键相测量装置44布置于第一连接轴11、第二连接轴12的另一侧，由此可提高3S离合器啮合角度检测的可靠性。

本发明的另一个实施例还提供一种燃气轮机啮合角测量装置方法，该燃气轮机啮合角测量装置方法包括上述燃气轮机啮合角测量装置，发电机20与汽轮机40之间的3S离合器30的啮合角度α=α1 - α2 ，α1为第一连接轴11的旋转位置角度，α2为第二连接轴12的旋转位置角度。本申请通过设置第一键相测量装置、第二键相测量装置测量第一连接轴、第二连接轴的旋转位置角度，由此可计算获得3S离合器啮合时的啮合角度，能够为分析振动原因提供准确的3S离合器啮合角度，可减少机组振动轴系稳定性问题处理时间。

在本申请的一个实施例中，优选地，3S离合器的啮合角度α=1/2（α1 + α3 - α2 -α4），其中α1为所述第一连接轴的旋转位置角度，α2为所述第二连接轴的旋转位置角度，α3为所述3S离合器与所述第一连接轴相连的转盘的旋转位置角度，α4为所述3S离合器与所述第二连接轴相连的转盘的旋转位置角度，由此可提高3S离合器啮合角度检测的可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。