技术领域
[0001] 本
发明涉及燃气轮机领域，具体是基于PLC的多功能燃气轮机燃料控制装置。
背景技术
[0002] 燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把
热能转换为机械功的旋转式动
力机械。在空气和燃气的主要流程中，只有
压气机、
燃烧室和燃气透平这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。大多数燃气轮机均采用简单循环方案。因为它的结构最简单，而且最能体现出燃气轮机所特有的体积小、重量轻、启动快、少用或不用
冷却水等一系列优点。压气机从外界大气环境吸入空气，并经过轴流式压气机逐级压缩使之
增压，同
时空气
温度也相应提高；压缩空气被压送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体；然后再进入到透平中膨胀做功，推动透平带动压气机和外负荷
转子一起高速旋转，实现了气体或
液体燃料的
化学能部分转化为机械功，并输出电功。从透平中排出的废气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。燃气轮机起动时燃烧室点火可靠性主要由燃料与空气混合比、空气流速等因素决定的，而目前燃气轮机燃烧室中燃料与空气混合控制装置难以精确配比燃料与空气混合比，更无法根据不同的工况对燃烧室中燃料与空气混合比进行实时检测、调整和匹配，无法实现燃料与空气混合实时最优的目标，导致现有燃气轮机起动时燃烧室点火可靠性差，燃气轮机从起动到慢车过程也存在燃料与空气的配置当量不合理等问题，严重阻碍了燃气轮机的点火可靠性。燃气轮机的工作过程是，压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合
后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气
涡轮中膨胀做功，推动涡轮
叶轮带着压气机叶轮一起旋转。当燃气轮机刚开始启动或者燃气、空气流量较小时，高温燃气膨胀做功就会很少，由于压气机叶轮用于压缩空气，涡轮叶轮很难带着压气机叶轮一起旋转而造成的中心
转轴停转卡壳，从而引起故障，严重时会引起与燃气轮机连接的后续机器的事故。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供基于PLC的多功能燃气轮机燃料控制装置，它能够根据需要来精确配比燃料与空气混合比，根据不同的工况对燃烧室中燃料与空气混合比进行实时检测、调整和匹配，实现燃料与空气混合实时最优的目标；而且，当燃气轮机刚开始启动或者燃气、空气流量较小时，能够更好的对空气
压缩机提供动力，保证燃气轮机的正常使用。
[0004] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0005] 基于PLC的多功能燃气轮机燃料控制装置，包括底座、
支撑架、动力腔，空气压缩机、燃烧室、透平区、空气进气系统总成和燃料输送系统总成，所述动力腔内设有锥
齿轮传动装置，所述动力腔顶部设有与
锥齿轮传动装置连接的附加
电机，所述空气压缩机、燃烧室、透平区内设有中心转轴，所述空气压缩机上设有空气进入管，所述空气压缩机内设有与中心转轴连接的压气机叶轮，所述燃烧室内设有燃烧喷管总成，所述透平区内设有涡轮和燃气出口，所述燃烧喷管总成包括外管体、内管体和封口端盖，所述外管体上设有空气进口，所述内管体设置于封口端盖上，且所述内管体内侧设有与空气进口相适应的燃料
喷嘴，所述封口端盖外侧设有连接座，所述空气进气系统总成包括空气过滤箱和空气通道，所述空气过滤箱内设有鼓
风机，所述空气通道上设有空气电磁控制
阀门和空气流量
控制阀门，所述空气通道远离空气过滤箱的一端与空气进入管连接，所述燃料输送系统总成包括燃气通道、燃油通道、油气过滤箱、燃气进入管、燃油进入管和连接油气管，所述燃气通道、油气过滤箱、燃气进入管依次连接，所述燃气进入管上设有燃气电磁控制阀门和燃气
流量控制阀门，所述燃油通道、油气过滤箱、燃油进入管依次连接，所述燃油进入管上设有燃油电磁控制阀门和燃油流量控制阀门，所述燃气进入管、燃油进入管均与连接油气管相连接，所述燃油进入管与连接油气管连接处设有燃油
雾化喷嘴，所述连接油气管通过连接座与内管体相连通，所述空气电磁控制阀门、空气流量控制阀门、燃气电磁控制阀门、燃气流量控制阀门、燃油电磁控制阀门和燃油流量控制阀门均与PLC控制系统连接。
[0006] 所述燃烧室内设有连接开口，所述连接开口处
螺纹连接有开口封盖，所述开口封盖上设有焊管，所述焊管与外管体
焊接固定。
[0007] 所述连接座上设有紧固箍圈。
[0008] 所述动力腔内设有齿轮箱，所述锥
齿轮传动装置包括
主轴、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述附加电机通过主轴与主动锥齿轮传动连接，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮相
啮合，所述中心转轴上靠近齿轮箱一端设有与从动锥齿轮固定连接的从动轴。
[0009] 对比
现有技术，本发明的有益效果在于：
[0010] 1、本装置通过PLC控制系统对空气电磁控制阀门、空气流量控制阀门、燃气电磁控制阀门、燃气流量控制阀门、燃油电磁控制阀门和燃油流量控制阀门进行实时控制，从而对燃油、燃气和空气的流量配合比进行实时控制，也能通过PLC控制系统根据不同的工况对燃烧室中燃料与空气混合比进行实时检测、调整和匹配，实现燃料与空气混合实时最优的目标；而且，如果燃油直接从燃油进入管、连接油气管进入到内管体，从燃料喷嘴喷出时，往往会形成比较大的液滴，这样，燃油就无法与空气均匀混合，因而不能充分的燃烧，并且会有一部分燃油液滴被燃气携带经过透平区的高温流道和烟囱排入大气。这样不仅降低了燃烧效率，加大了机组油耗，还可能出现油滴在高温燃气流道的部件上燃烧，造成这些部件局部超温被烧坏的情况，通过在燃油进入管与连接油气管连接处设置燃
油雾化喷嘴，能够使燃油雾
化成油雾，然后再通过连接油气管进入到内管体，油雾从燃料喷嘴喷出，油雾能够与空气均匀混合、充分燃烧，这样就显著提高了点火成功率和燃烧效率，有效的避免了高温燃气流道部件被局部超温烧坏的情况。而且，本装置还设有锥齿轮传动装置和附加电机，当燃气轮机刚开始启动或者燃气、空气流量较小时，能够更好的对空气压缩机提供动力，保证燃气轮机的正常使用。
[0011] 2、燃烧室内设有连接开口，连接开口处
螺纹连接有开口封盖，开口封盖能够方便的从连接开口上取下，便于对燃烧喷管总成进行维修清理。
[0012] 3、连接座上设有紧固箍圈，能够更加紧固的箍紧连接座，避免运输高压燃气的连接油气管从连接座上脱落。
附图说明
[0013] 附图1是本发明具体结构示意图。
[0014] 附图2是本发明中燃烧喷管总成结构示意图。
[0015] 附图中所示标号：
[0016] 1、底座；2、支撑架；3、动力腔；4、空气压缩机；5、燃烧室；6、透平区；7、附加电机；8、中心转轴；9、空气进入管；10、压气机叶轮；11、燃烧喷管总成；12、涡轮；13、燃气出口；14、外管体；15、内管体；16、封口端盖；17、空气进口；18、燃料喷嘴；19、连接座；20、空气过滤箱；21、空气通道；22、空气电磁控制阀门；23、空气流量控制阀门；24、燃气通道；25、燃油通道；
26、油气过滤箱；27、燃气进入管；28、燃油进入管；29、连接油气管；30、燃气电磁控制阀门；
31、燃气流量控制阀门；32、燃油电磁控制阀门；33、燃油流量控制阀门；34、燃油雾化喷嘴；
35、连接开口；36、开口封盖；37、焊管；38、紧固箍圈；39、齿轮箱；40、主轴；41、主动锥齿轮；
42、从动锥齿轮；43、从动轴；44、PLC控制系统。
具体实施方式
[0017] 下面结合具体
实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本
申请所限定的范围。
[0018] 本发明所述是基于PLC的多功能燃气轮机燃料控制装置，主体结构包括底座1、支撑架2、动力腔3，空气压缩机4、燃烧室5、透平区6、空气进气系统总成和燃料输送系统总成，所述动力腔3内设有锥齿轮传动装置，所述动力腔3顶部设有与锥齿轮传动装置连接的附加电机7，现有技术中，当燃气轮机刚开始启动或者燃料、空气流量较小时，高温燃气膨胀做功就会很少，由于压气机叶轮10用于压缩空气，涡轮12叶轮很难带着压气机叶轮10一起旋转而造成的中心转轴8停转卡壳，从而引起故障，严重时会引起与燃气轮机连接的后续机器的事故，本装置设有锥齿轮传动装置和附加电机7，当燃气轮机刚开始启动或者燃气、空气流量较小时，能够更好的对空气压缩机4提供动力，保证燃气轮机的正常使用。所述空气压缩机4、燃烧室5、透平区6内设有中心转轴8，所述空气压缩机4上设有空气进入管9，所述空气压缩机4内设有与中心转轴8连接的压气机叶轮10，压气机叶轮10用来压缩空气，使空气的
密度增大，温度升高，更有利于点火。所述燃烧室5内设有燃烧喷管总成11，所述透平区6内设有涡轮12和燃气出口13，空气压缩机4从外界大气环境吸入空气，并经过压气机叶轮10逐级压缩使之增压，同时空气温度也相应提高，压缩空气被压送到燃烧室5与喷入的燃料混合燃烧生成高温高压的气体，然后再进入到透平区6中膨胀做功，实现了气体或液体燃料的化学能部分转化为机械功，并输出电功。从透平区6中排出的废气排至大气自然放热。这样，燃气轮机就把燃料的化学能转化为热能，又把部分热能转变成机械能。所述燃烧喷管总成11包括外管体14、内管体15和封口端盖16，所述外管体14上设有空气进口17，压缩空气从空气进口17进入到外管体14内，与燃料混合点燃。所述内管体15设置于封口端盖16上，且所述内管体15内侧设有与空气进口17相适应的燃料喷嘴18，燃气或雾化燃油从燃料喷嘴18处排出到外管体14内。所述封口端盖16外侧设有连接座19，所述空气进气系统总成包括空气过滤箱20和空气通道21，所述空气过滤箱20内设有鼓风机，空气过滤箱20用于对空气进行过滤，避免杂物进入到空气通道21。鼓风机将空气吹入到空气通道21。所述空气通道21上设有空气电磁控制阀门22和空气流量控制阀门23，空气电磁控制阀门22和空气流量控制阀门23通过PLC控制系统44控制，能够根据燃料的流量和性质，来控制空气的流量，从而对燃料和空气的流量配合比进行实时控制。所述空气通道21远离空气过滤箱20的一端与空气进入管9连接，所述燃料输送系统总成包括燃气通道24、燃油通道25、油气过滤箱26、燃气进入管27、燃油进入管28和连接油气管29，所述燃气通道24、油气过滤箱26、燃气进入管27依次连接，所述燃气进入管27上设有燃气电磁控制阀门30和燃气流量控制阀门31，所述燃油通道25、油气过滤箱26、燃油进入管28依次连接，所述燃油进入管28上设有燃油电磁控制阀门32和燃油流量控制阀门33，所述燃气进入管27、燃油进入管28均与连接油气管29相连接，所述燃油进入管28与连接油气管29连接处设有燃油雾化喷嘴34，通过在燃油进入管28与连接油气管29连接处设置燃油雾化喷嘴34，能够使燃油雾化成油雾，然后再通过连接油气管29进入到内管体15，油雾从燃料喷嘴18喷出，油雾能够与空气均匀混合、充分燃烧，这样就显著提高了点火成功率和燃烧效率，有效的避免了高温燃气流道部件被局部超温烧坏的情况。所述连接油气管29通过连接座19与内管体15相连通，所述空气电磁控制阀门22、空气流量控制阀门23、燃气电磁控制阀门30、燃气流量控制阀门31、燃油电磁控制阀门32和燃油流量控制阀门33均与PLC控制系统44连接。本装置通过PLC控制系统44对空气电磁控制阀门22、空气流量控制阀门23、燃气电磁控制阀门30、燃气流量控制阀门31、燃油电磁控制阀门32和燃油流量控制阀门33进行实时控制，从而对燃油、燃气和空气的流量配合比进行实时控制，也能通过PLC控制系统44根据不同的工况对燃烧室5中燃料与空气混合比进行实时检测、调整和匹配，实现燃料与空气混合实时最优的目标。
[0019] 所述燃烧室5内设有连接开口35，所述连接开口35处螺纹连接有开口封盖36，所述开口封盖36上设有焊管37，所述焊管37与外管体14焊接固定。开口封盖36能够方便的从连接开口35上取下，便于对燃烧喷管总成11进行维修清理。
[0020] 所述连接座19上设有紧固箍圈38。紧固箍圈38能够更加紧固的箍紧连接座19，避免运输高压燃气的连接油气管29从连接座19上脱落。
[0021] 所述动力腔3内设有齿轮箱39，所述锥齿轮传动装置包括主轴40、主动锥齿轮41和从动锥齿轮42，所述附加电机7通过主轴40与主动锥齿轮41传动连接，所述主动锥齿轮41与从动锥齿轮42相啮合，所述中心转轴8上靠近齿轮箱39一端设有与从动锥齿轮42固定连接的从动轴43。当燃气轮机刚开始启动或者燃气、空气流量较小时，锥齿轮传动装置和附加电机7能够更好的对空气压缩机4提供动力，保证燃气轮机的正常使用。
[0022] 实施例：
[0023] 本发明所述是基于PLC的多功能燃气轮机燃料控制装置，主体结构包括底座1、支撑架2、动力腔3，空气压缩机4、燃烧室5、透平区6、空气进气系统总成和燃料输送系统总成，所述动力腔3内设有锥齿轮传动装置，所述动力腔3顶部设有与锥齿轮传动装置连接的附加电机7，所述空气压缩机4、燃烧室5、透平区6内设有中心转轴8，所述空气压缩机4上设有空气进入管9，所述空气进入管9沿着燃烧室5
侧壁中心
位置环形阵列设有8个。所述空气压缩机4内设有与中心转轴8连接的压气机叶轮10，空气进入到空气压缩机4后，在压气机叶轮10的作用下逐级压缩，将压缩后的高压空气排至燃烧室5。所述燃烧室5内设有燃烧喷管总成11，燃料在燃烧喷管总成11内与压缩空气混合并燃烧，燃烧后的高温燃气再喷出做功。所述透平区6内设有涡轮12和燃气出口13，所述燃烧喷管总成11包括外管体14、内管体15和封口端盖16，所述外管体14上设有空气进口17，所述内管体15设置于封口端盖16上，若仅仅需要更换和清理内管体15时，可以直接将封口端盖16拆下，从而对内管体15进行更换清理，而不必拆下开口封盖36，将整个燃烧喷管总成11拆下，对燃烧喷管总成11进行零件清洗更换时更加方便。且所述内管体15内侧设有与空气进口17相适应的燃料喷嘴18，所述封口端盖16外侧设有连接座19，所述空气进气系统总成包括空气过滤箱20和空气通道21，所述空气过滤箱20内设有鼓风机，所述空气通道21上设有空气电磁控制阀门22和空气流量控制阀门
23，所述空气通道21远离空气过滤箱20的一端与空气进入管9连接，所述燃料输送系统总成包括燃气通道24、燃油通道25、油气过滤箱26、燃气进入管27、燃油进入管28和连接油气管
29，所述燃气通道24、油气过滤箱26、燃气进入管27依次连接，所述燃气进入管27上设有燃气电磁控制阀门30和燃气流量控制阀门31，所述燃油通道25、油气过滤箱26、燃油进入管28依次连接，所述燃油进入管28上设有燃油电磁控制阀门32和燃油流量控制阀门33，所述燃气进入管27、燃油进入管28均与连接油气管29相连接，所述燃油进入管28与连接油气管29连接处设有燃油雾化喷嘴34，所述连接油气管29通过连接座19与内管体15相连通，所述空气电磁控制阀门22、空气流量控制阀门23、燃气电磁控制阀门30、燃气流量控制阀门31、燃油电磁控制阀门32和燃油流量控制阀门33均与PLC控制系统44连接。所述燃烧室5内设有连接开口35，所述连接开口35处螺纹连接有开口封盖36，所述开口封盖36上设有焊管37，所述焊管37与外管体14焊接固定。所述连接座19上设有紧固箍圈38。所述动力腔3内设有齿轮箱
39，所述锥齿轮传动装置包括主轴40、主动锥齿轮41和从动锥齿轮42，所述附加电机7通过主轴40与主动锥齿轮41传动连接，所述主动锥齿轮41与从动锥齿轮42相啮合，所述中心转轴8上靠近齿轮箱39一端设有与从动锥齿轮42固定连接的从动轴43。
