[发明专利]背叶片自动调节装置及应用其的透平机械

权利要求书

1.一种背叶片自动调节装置，包括：

测力传感器，设置于推力轴承与轴(10)之间，用于测定推力轴承向轴所产生的轴向推力；

至少一可调式背叶片，固定于叶轮(20)的背面，其相对于轴径向的角度可调；可调式背叶片通过可旋式紧固件安装在叶轮背部，可调式背叶片被可旋式紧固件固定的位置位于其中部；

控制机构，用于根据测力传感器所测得的轴向推力，调整可调式背叶片相对于轴径向的角度；

其中，所述控制机构包括：

背叶片旋转角度控制机构，与所述至少一可调式背叶片连接；

计算装置，根据测力传感器实时测得轴向推力，计算可调式背叶片的所需旋转角度；

可编程逻辑控制器，其依据可调式背叶片的所需旋转角度，控制背叶片旋转角度控制机构进行动作，调整所述至少一可调式背叶片的旋转角度至所需旋转角度；

所述计算装置按照下式计算可调式背叶片的所需旋转角度θ：

其中，F为测力传感器实时测得轴向推力；

ρ为流体密度；

ω为叶轮旋转角速度；

R_e为旋转角度θ为0时，可调式背叶片径向外侧边缘距旋转中心的距离；

R_h为旋转角度θ为0时，可调式背叶片径向内侧边缘距旋转中心的距离。

2.根据权利要求1所述的背叶片自动调节装置，包括：T片的背叶片，4≦T≦8，该T片的背叶片均为可调式背叶片。

3.根据权利要求1所述的背叶片自动调节装置，其中，所述测力传感器为推拉双向测力传感器(40)，其能够测得推力轴承(32)和轴(10)之间的推拉双向轴向力。

4.一种透平机械，包括：

轴(10)；

叶轮(20)，设置于轴(10)的径向外侧；

N个推力轴承，设置于轴(10)的径向外侧，用于支撑轴(10)；

M个测力传感器(40)，设置于一推力轴承与轴(10)之间，用于测定该推力轴承向轴所产生的轴向推力；

T片的可调式背叶片，固定于叶轮(20)的背面，该可调式背叶片相对于轴径向的角度可调；

控制机构，用于根据推拉双向测力传感器所测得的轴向推力，调整可调式背叶片相对于轴径向的角度；

其中，N≧1，M≧1，T≧1；

所述控制机构包括：

背叶片旋转角度控制机构，与所述至少一可调式背叶片连接；

计算装置，根据测力传感器实时测得轴向推力，计算可调式背叶片的所需旋转角度；

可编程逻辑控制器，其依据可调式背叶片的所需旋转角度，控制背叶片旋转角度控制机构进行动作，调整所述至少一可调式背叶片的旋转角度至所需旋转角度；

所述计算装置按照下式计算可调式背叶片的所需旋转角度θ：

其中，F为测力传感器实时测得轴向推力；

ρ为流体密度；

ω为叶轮旋转角速度；

R_e为旋转角度θ为0时，可调式背叶片径向外侧边缘距旋转中心的距离；

R_h为旋转角度θ为0时，可调式背叶片径向内侧边缘距旋转中心的距离。

5.根据权利要求4所述的透平机械，包括：T＇片的背叶片，其中：

该T＇片的背叶片全部为可调式背叶片；或

该T＇片的背叶片包括：T片的可调式背叶片，T＇﹥T。

6.根据权利要求4或5所述的透平机械，该透平机械为超临界二氧化碳压气机、压缩机、汽轮机、膨胀机或涡轮机。