高炉煤气透平首级可调导叶的控制机构设计

高炉煤气透平首级可调导叶的控制机构设计

郑兰琴

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司150046）

摘要：高炉煤气透平（简称TRT）机组可调导叶的控制机构十分重要，其能有效的控制进入透平的高炉煤气量，同时也能与高炉熔炼容量动态变化进行有效的匹配，进而控制TRT的功率。

关键词：高炉透平；可调导叶；调整机构。

1引言

在钢铁工业中，为提高高炉化学反应的效率，大多采用在高压条件下供给原料以加速其反应。因此高炉煤气在排出压力通常都在0.2MPa以上，特别是特大型的高炉通常采用超高压运作，由于高炉烟气其中含有大量的炉尘，须经煤气清洗装置进行洗涤，因此压力有所损失。

在没有TRT之前，剩余的压力能主要由减压阀组来消耗掉，节流降压到0.01MPa，然后流向低压煤气罐。剩余压力能就被白白地浪费掉。

TRT是将高炉煤气原来通向减压阀组的气路改通向TRT，让高炉煤气的压力能推动透平叶片旋转而变成机械能，并带动同轴发电机旋转，由机械能变成电能，将原来被减压阀组节流损失的压力能充分回收利用。

2首级可调导叶的调整机构

TRT机组的级数一般为两级或三级，其中的首级导叶都设计成可调整的形式。同时根据系统需要，第一级可调导叶可全部关闭，防止煤气由TRT泄漏掉。

2.1TRT的组成

TRT机组主要由外缸、内缸、转子、静叶、动叶、进口调整装置、首级导叶调整机构等部件和系统管道等组成。当高炉煤气由高炉经除尘过滤装置，由管道送入TRT进气腔室，进入透平的通流部分做功后，由排气腔室进入排气管道，最后送到煤气的储存器中。

2.2首级可调导叶调整机构的构成

首级可调导叶的调整机构由导叶转柄机构和导叶的转动环两大部套组成。由于高炉透平工作条件较为恶劣，故部件都具有自润滑的功能，不用定期停机检修润滑。

可调导叶转柄机构：由轴、筒、转柄、挡圈、挡圈、调整垫片、定位垫片、定位销、螺栓、垫圈、螺母、关节轴承、套筒机构等零件组成。

可调导叶的转动环：由万象轴承组件、偏心衬套、滚轮、衬套、心轴、销栓、联接块、搭板、圆柱销、衬套、调整环、锁紧螺钉、螺栓、垫圈、钢丝、垫圈、螺母、转动环体等零件组成。

2.3首级可调导叶调整机构工作原理

可调导叶的调整机构中的导叶转柄机构和导叶的转动环的工作原理如下：

关节轴承组件穿在轴上，并由筒调整其到转柄的工作位置，挡圈将轴固定往，防止轴发生窜动，套筒机构通过调整调整垫片，使其将转柄固定到设计位置，首级导叶穿过套筒机构由定位销将其定位住，通过调整调整垫片使首级导叶末端由挡圈锁住，转柄由把紧螺栓、垫圈、螺母，将首级导叶转柄牢固的夹紧，防止首级导叶与转柄发生滑动运动。这样通过转动转柄即可带动首级导叶旋转。

转动环体由上下半两部分组成，上下两件由联接块通过销栓、垫圈和螺母联接在一起，成为一个整环；转动环体装在气缸的周向槽道里，为防止其轴向的串动，由万象轴承组件将其轴向限制住，并通过调整垫片调整其与气缸间的轴向间隙值，防止其在槽道内卡死不能转动；为防止转动环体在气缸槽道内径向串动，通过偏心衬套、滚轮、特殊衬套、调整垫片和心轴将其径向限制住，并通过调整垫片调整滚轮在槽道中的位置；在转动环体两则近水平中分面处由转动环搭板与油动机联接，通过销栓、圆柱销、衬套、左调整环、右调整环和螺钉将转动环搭板与联接在一起，其中左调整环和右调整环用来调整转动环搭板的轴向位置，以便与油动机拉杆对中联接。将油动机拉杆联接好后用螺栓、垫圈和钢丝进行固定。

TRT机组两侧的油动机通过油动机拉杆与首级导叶的转动环相联接，由控制系统的油动机进行控制调节导叶的开度，油动机位于气缸的下部左右对称布置，油动机一推一拉结构，有效防止卡涩的发生，使导叶转动更加灵活方便。

3可调导叶系统的工作原理

通过首级导叶的转动环的旋转来带动首级导叶转柄机构的旋转，这样就使首级导叶发生旋转，来动态的调整首级导叶的转角的大小，就可以控制TRT机组与高炉进行最高效的匹配。

TRT机组的首级可调导叶驱动机构一般有单侧或双侧驱动方式，为保证可调导叶调整机构的转动顺利无卡涩现象，为了使首级导叶旋转时稳定，采用TRT机组两侧由两台同步油动机一推一拉的方式进行工作，这样会使转动环体旋转时不发生中心偏移，同时使首级导叶机构受力均匀。

可调导叶的调整机构中导叶的转动环则安装于高炉透平的外缸中，导叶的转柄机构安装于高炉透平的内缸上，通过相关部套将其调整到理论位置，并用专用零件将导叶固定在内缸上，将控制导叶转动的转柄安装于导叶端部处，并将其与导叶进行相应的固定，使其能带动导叶自由的旋转而不发生任何松动，将关节轴承安装于导叶转柄的另一端，使关节轴承固定在设计确定的位置处（有效静叶柄尺寸A），当导叶转柄带动静叶旋转α角时，关节轴承中心位置移动的水平距离则为B（见公式一），距离B的移动则需要首级导叶的转动环转过的角度β（见公式二）而产生（公式二中的C值是关节轴承中心定位位置至机组中心线尺寸），首级导叶的转动环转柄的尺寸L（见公式三，此位置是与油动机活塞杆连接处。）由结构设计时确定，则油动机最终带动导叶转α角度时的行程为H（见公式四）。

B=公式一

β=公式二

L=公式三

H=公式四

通过本可调导叶的调整机构可精确的控制导叶旋转的角度（见图一）。

图一

可调导叶系统可以根据高炉煤气量和压力的变化自动改变透平运行线，最大限度地利用全部煤气的压力能，从而提高透平的出力。（见图二）

图二

在额定功况下运行在A点，当煤气流量达到B点时，可调导叶通过自控系统开大，运行于B-B′线上；当煤气压力在C点时，煤气流量不变，可调导叶通过自控系统关小，运行于C-C′线上，这样即能保证炉顶压力，又能适应高炉煤气的变化。

4结论

在高炉冶炼容量发生变化时，从高炉排出的高炉煤气就会发生变化，高炉透平的首级导叶通过调整其转角，进而控制进入高炉煤气透平的进气量，使透平适应这种变化，使机组达到最安全高效的运行方式。

参考文献：

[1]柳黎光干湿两用TRT技术的推广应用技术与应用2003.10

[2]曹卫杰，凌志光烟气轮机叶材气动冲蚀行为研究上海工程技术大学学报2002.06