一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路及方法与流程

本发明涉及燃气轮机领域，具体涉及一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路及方法。

背景技术：

1、燃气轮机运行中，压气机级间抽气在防喘放气阀关闭后作为冷却介质通入透平静叶，由对应的冷却风调阀控制流量，因透平罩壳内温度超出定位器工作范围，因此冷却风调阀通常采用分体式布置：反馈装置随阀安装于罩壳内，定位器外于罩壳外，二者线缆连接构成闭环控制；执行机构为气关式，失气时阀门全开，阀后设有流量计监控两侧流量平衡。

2、现有的反馈装置受高温影响失效率高，且运行期间无法进入罩壳更换，一旦阀门持续全开将长期降低机组性能与出力；现有方案通过分体式定位器解决定位器耐温问题：反馈装置采集阀位信号传至外置定位器，定位器接收dcs指令并与反馈信号比较后输出控制气至放大器，驱动气动执行机构动作；采用气关式执行机构确保失气时阀门全开以保障安全；阀后流量计用于监测每级两侧冷却流量是否平衡。

3、但上述方案仅解决了定位器耐温问题，未解决同样处于高温环境中的反馈装置。反馈装置一旦故障，定位器因无阀位信号而停止输出，气关式执行机构使阀门全开，该调阀即失去调节能力。由于无法在线更换，阀门只能长期全开运行，机组热效率降低、出力受限。此外，流量计虽能反映流量偏差，但在现有气路架构下仅用于监测而无调控备用路径，无法在定位器失效时对阀门实施干预。

技术实现思路

1、针对现有技术中提到的问题，本发明提出一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路及方法，通过增加备用控制气路，异常时可以在罩壳外操作气路，使透平冷却风调阀保持在合适的开度下，直到机组停机后更换反馈装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提出一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，包括仪表气气源、第一过滤减压阀、分体式定位器、气路放大器、气关式气动执行机构、冷却风调阀阀体以及阀位反馈装置，所述第一过滤减压阀的输入端接入仪表气气源，输出端与分体式定位器的供气端口相连；所述分体式定位器的输入端用于接入dcs系统的开度控制指令，且阀位反馈装置与分体式定位器信号连接以构成阀位闭环控制回路；

4、所述气路放大器的输出端与气关式气动执行机构相连通，所述气动执行机构的输出端与冷却风调阀阀体中的阀杆传动连接；

5、还包括第二过滤减压阀和三通切换阀；

6、所述第二过滤减压阀的输入端接入仪表气气源；

7、所述三通切换阀设有第一入口、第二入口和公共出口；所述分体式定位器的输出端连接至所述第一入口，所述第二过滤减压阀的输出端连接至所述第二入口，所述公共出口连接至所述气路放大器的控制气输入端；其中，所述三通切换阀被配置为可使第一入口与公共出口导通，或使所述第二入口与公共出口导通。

8、作为本发明进一步改进，，还包括流量计，所述流量计设于所述冷却风调阀阀体的出口侧，用于测量流经冷却风调阀的冷却风流量。

9、作为本发明进一步改进，，所述分体式定位器设于所述燃气机组的透平罩壳外部，所述阀位反馈装置设于所述透平罩壳内部，其中分体式定位器和阀位反馈装置信号连接。

10、作为本发明进一步改进，，所述阀位反馈装置设于冷却风调阀阀体的阀杆处，用于采集阀杆的位移信号并传输至分体式定位器。

11、作为本发明进一步改进，所述第一入口与第二入口互斥设置；

12、当三通切换阀的第一入口与公共出口导通的工况下，仪表气气源的仪表气依次流经第一过滤减压阀和分体式定位器后，经过三通切换阀的第一入口和公共出口送入所述气路放大器。

13、作为本发明进一步改进，当三通切换阀的第二入口与公共出口导通的工况下，仪表气气源的仪表气依次流经第一过滤减压阀，经过三通切换阀的第二入口和公共出口送入所述气路放大器。

14、作为本发明进一步改进，所述气关式气动执行机构被配置为：当输入气压低于设定值时，驱动所述冷却风调阀阀体开启至最大开度。

15、作为本发明进一步改进，所述第一过滤减压阀与第二过滤减压阀并联接入同一仪表气气源。

16、作为本发明进一步改进，所述三通切换阀为手动切换阀。

17、本发明提出一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路的方法，应用于上述的装置，包括第一工作模式和第二工作模式：

18、在第一工作模式中，控制三通切换阀使第一入口与公共出口导通，所述分体式定位器根据外部指令与阀位反馈装置反馈的阀位信号输出控制气压，经过三通切换阀送至气路放大器，以自动调节所述冷却风调阀的开度；

19、当阀位反馈装置发生故障、或所述气动执行机构失气使冷却风调阀开启至最大开度时，将所述三通切换阀切换至第二工作模式，使所述第二入口与公共出口导通，第一入口截止；

20、在第二工作模式中，获取冷却风调阀出口侧的流量计的第一流量值，以及获取同级的另一侧冷却风调阀出口侧的流量计的第二流量值；

21、根据所述第一流量值和第二流量值，调节所述第二过滤减压阀的输出压力，以改变经过三通切换阀送至所述气路放大器的仪表气压力，从而驱动气动执行机构动作，使所述冷却风调阀关小，直至所述第一流量值与第二流量值的一致；

22、保持所述第二过滤减压阀的当前输出压力，使所述冷却风调阀维持在当前开度，直至所述燃气机组停机。

23、本发明相对于现有技术，取得了以下的技术效果：

24、本发明将三通切换阀的第一入口和第二入口并联于分体式定位器输出端与气路放大器输入端之间，当阀位反馈装置故障、分体式定位器无输出时，将三通切换阀切换至第二工作模式（第二入口与公共出口导通），使得仪表气可从第二过滤减压阀经三通切换阀直接送至放大器。由此，运行人员无需进入高温罩壳内部，即可在罩壳外部完成气路切换，解决了现有技术中无法进入罩壳更换反馈装置的问题。另外。在第二工作模式下，通过调节第二过滤减压阀的输出压力，可改变送至气路放大器的仪表气压力，从而驱动气关式执行机构动作，使阀门从全开状态关小至合适开度，解决了现有技术中阀位反馈装置故障后阀门只能长期全开运行的问题，使阀门在等待检修期间仍具备调节能力，避免了机组长期低效率运行。

25、本发明三通切换阀能使第一入口与公共出口导通，使得分体式定位器与气路放大器之间的控制气路保持连通，分体式定位器仍能根据dcs指令与反馈信号进行闭环调节，使得增设的备用气路不改变原有控制逻辑和调节，正常运行时无附加损耗，切换前后互不干扰。

1.一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，包括仪表气气源、第一过滤减压阀、分体式定位器、气路放大器、气关式气动执行机构、冷却风调阀阀体以及阀位反馈装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，还包括流量计，所述流量计设于所述冷却风调阀阀体的出口侧，用于测量流经冷却风调阀的冷却风流量。

3.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述分体式定位器设于所述燃气机组的透平罩壳外部，所述阀位反馈装置设于所述透平罩壳内部，其中分体式定位器和阀位反馈装置信号连接。

4.根据权利要求3所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述阀位反馈装置设于冷却风调阀阀体的阀杆处，用于采集阀杆的位移信号并传输至分体式定位器。

5.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述第一入口与第二入口互斥设置；

6.根据权利要求5所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，当三通切换阀的第二入口与公共出口导通的工况下，仪表气气源的仪表气依次流经第一过滤减压阀，经过三通切换阀的第二入口和公共出口送入所述气路放大器。

7.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述气关式气动执行机构被配置为：当输入气压低于设定值时，驱动所述冷却风调阀阀体开启至最大开度。

8.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述第一过滤减压阀与第二过滤减压阀并联接入同一仪表气气源。

9.根据权利要求1所述一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路，其特征在于，所述三通切换阀为手动切换阀。

10.一种用于燃气机组透平冷却风调阀优化的控制气路的方法，应用于权利要求1～9任一项所述的装置，其特征在于，包括第一工作模式和第二工作模式：