全封闭汽轮机调速结构及其采用该结构的汽轮机装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种全封闭汽轮机调速结构及其采用该结构的汽轮机装置，用于汽轮机及其发电装置领域。调速结构包括圆筒形汽轮机定子、整体永磁转子、转子轴和上端盖，上端盖固定在汽轮机定子的上方，整体永磁转子套接在转子轴上。所述整体永磁转子的上端设有半纺锤形或锥形的转子头，转子头上方设有上环状凸起，上端盖的中部设有非贯通的圆柱形上凹槽，上凹槽套接在上环状凸起上；上凹槽的下方设有向下扩口的喇叭口，喇叭口的曲面与转子头的曲面形成向上逐渐缩小的环状配合间隙，全封闭汽轮机调速结构上、下方向垂直安装。本结构解决了太阳能低温差发电系统中全封闭汽轮机的速度自动调节问题，稳定输出电流的频率和功率，优化了电流品质。

【技术实现步骤摘要】
全封闭汽轮机调速结构及其采用该结构的汽轮机装置
本技术涉及汽轮机及其发电装置领域，具体涉及一种用于太阳能低温差发电系统的全封闭汽轮机调速结构及其采用该结构的汽轮机装置。
技术介绍
太阳能低温差发电是继光伏发电和太阳能高温发电之后最具竞争力的太阳能发电技术之一。太阳能低温差发电模块及系统一是指系统工作总体温度较低，二是指工作温度范围较小，以区别太阳能高温发电。太阳能低温差发电领域工作温度经常在100℃以下，通常使用低沸点有机工质的低温汽轮机组，这类工质通常易燃、易爆、有毒，且价格较高，工质一般不允许泄露。使用低沸点有机工质的低温汽轮机组，从安全性和经济性考虑都排斥使用动密封。汽轮机是将蒸气压差势能及运动动能转换为转子高速旋转运动的机械能，继而通过发电机转化为电能的主要设备。常规火力发电和太阳能高温发电，均使用高温汽轮机，高温汽轮机通过300℃以上的高温蒸汽做功，工质为水，由于水安全廉价，所以工质允许少量泄露。这样，汽轮机组与发电机组可以通过输出轴传递动能，输出轴与汽轮机外壳使用动密封。永磁发电机具有结构简单，不需要励磁电流等许多优点，适合将永磁转子和定子绕组一体化布置，在风力发电机组中得到成功和充分的应用。但由于风力发电机组无密封要求，其类似结构不能在太阳能低温差发电领域使用。全封闭汽轮机用于太阳能低温差发电系统中，可将低沸点工质动能转化为机械能及电能，但全封闭汽轮机尚存在转动速度无法自动调节的问题。在太阳能低温差发电系统中，由于蓄热、蓄冷水槽水温变化及用电负荷波动都会影响汽轮机转子转速，从而影响到输出电流的频率和功率。汽轮机转速虽然可以采用程序控制调节进气阀流量的方法进行调节，或对输出电流进行品质优化，但二者均属于复杂的自控技术，程序复杂且可靠性难以保证。另外，由瓦特专利技术的离心摆锤流量与速度调节结构，采用机械原理解决了蒸汽机的速度调节问题，但该调节机构采用了较多的复杂结构及构件，其传动机构涉及动密封，装配和使用都较为复杂。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供一种全封闭汽轮机调速结构及其采用该结构的汽轮机装置，解决太阳能低温差发电系统中全封闭汽轮机的速度自动调节问题，稳定输出电流的频率和功率，优化电流品质。为解决上述技术问题，本技术采用以下方案：全封闭的汽轮机调速结构，包括圆筒形汽轮机定子、整体永磁转子、转子轴和上端盖，所述上端盖固定在汽轮机定子的上方，转子轴的顶端固定在上端盖上，整体永磁转子套接在转子轴的外侧。所述整体永磁转子的上端设有半纺锤形或锥形的转子头，转子头上方设有上环状凸起，所述上端盖的中部设有非贯通的圆柱形上凹槽，上凹槽套接在上环状凸起上并与上环状凸起相互配合形成阻尼盒，起到缓冲和制动的作用；上凹槽的下方设有向下扩口的喇叭口，所述喇叭口的曲面与转子头的半纺锤形或锥形曲面形成向上逐渐缩小的环状配合间隙；全封闭汽轮机调速结构上、下方向垂直安装。随着整体永磁转子转速增大和向上移动，环状配合间隙逐渐缩小，配合间隙缩小后工质流动阻力增大，使得工质流量逐渐减小，进而又使整体永磁转子转速减慢，转速减慢后整体永磁转子高度回落，环状配合间隙又增大，使得工质流动阻力又减小，流量加大，进而整体永磁转子转速增大。这种循环使整体永磁转子转速稳定在一定的范围，最后输出额定的转速和功率，进而使同步的发电机以相对稳定的频率和功率输出电流。如上所述的全封闭汽轮机调速结构，所述整体永磁转子外观呈上下不对称的纺锤形或炮弹形，其中部设有沿旋转轴方向上下延伸的等径纵贯孔洞，纵贯孔洞与转子轴配合，使整体永磁转子套接在转子轴外侧并绕转子轴转动。整体永磁转子的外壁设有从径向看呈矩形或U型的转子凹槽，用于引导气流通过并起到冲动式转子叶轮的作用。所述上端盖包括上端盖圆棒和上端盖圆棒下端的上端盖法兰边，所述上端盖圆棒上设有呈六边形布置的上贯通圆孔，上贯通圆孔为工质流道。所述圆柱形上凹槽位于六个上贯通圆孔的中间，所述喇叭口的上端口边缘设置于上贯通圆孔的外缘，以减小不必要的气流阻力。所述上凹槽的中心位置设有与转子轴配合连接的螺纹接口，转子轴的顶端通过螺纹与上端盖连接。本技术还提供一种汽轮机装置，包含如上所述的全封闭汽轮机调速结构，还包括与调速结构配合的下端盖及其上接口和下接口，所述下端盖固定在汽轮机定子的下方，上端盖的上方与上接口连通，下端盖的下方与下接口连通，汽轮机装置上、下方向垂直安装。进一步地，如上所述的汽轮机装置，所述整体永磁转子的下端设有曲面状动叶片，动叶片的下方设有下环状凸起。动叶片的外壁设有与转子凹槽上下对应的矩形或U型凹槽，曲面状动叶片周围的气流导向介于冲动和反动之间，以提高整体转子向上运动的反冲力，沿转子凹槽向上，气流导向渐变为纯冲动式。所述汽轮机装置的下端盖包括下端盖圆棒和下端盖圆棒上端的下端盖法兰边，下端盖圆棒上开设有呈六边形布置的下贯通圆孔，下贯通圆孔为工质通道。下贯通圆孔的中间设置有非贯通的圆柱形下凹槽，所述下凹槽套接在整体转子的下环状凸起上并与下环状凸起配合形成阻尼盒，起到缓冲和制动的作用。上贯通圆孔为上下同径的圆孔，与上贯通圆孔不同，下贯通圆孔为下端直径最大，向上渐缩至最小，然后又向上适当放大的喷嘴结构，工质在此处发生节流膨胀，减压加速流动。所述下凹槽的中心设有与转子轴配合的螺纹接口，转子轴的底端通过螺纹与下端盖固定连接。所述转子轴靠近上、下两端的位置分别设有环形槽，所述环形槽的外侧套有滑环，滑环采用氟塑料或其他柔性材料制成，起到缓冲偏心摆动的作用，滑环也可用结构复杂的直线轴承代替。所述上接口与上端盖之间、下接口与下端盖之间可采用螺纹连接，也可采用法兰连接。本技术的有益效果在于：1、本技术的全封闭汽轮机调速结构，汽轮机永磁转子的上部端头设计为整体加工的渐变曲面，通过汽轮机转子转速的不同，自动调节转子的高低位置，转子的上部端头自身充当类似阀门的阀芯，自动调节转子的上端部与定子内缘的间隙，从而调节汽轮机工质流量，流量大小又反馈到汽轮机转子转速，通过这种自反馈循环，汽轮机转速稳定在一定范围，最后输出额定的转速和功率，进而使同步的发电机以稳定的频率和功率输出电流。本技术全封闭汽轮机调速结构可以有其它变体结构，除了应用在全封闭汽轮机调速之外，还可应用在管道的流量调节。2、本技术的全封闭汽轮机调速结构为机械调速，结构简单，运行可靠。整个结构无常规的轴封结构，转子轴密封在定子内部且固定，不转动，并且没有现有离心调速器的飞锤、传动杆、阀门活塞、弹簧等复杂结构及构件，简化结构的同时维持了结构性能。汽轮机调速结构采用上、下方向垂直安装，受力均匀，摩擦阻力小。3、本技术的汽轮机调速结构及汽轮机装置采用上、下方向垂直安装，受力均匀，摩擦阻力小。端盖凹槽与永磁转子端部的环状凸起相互配合形成阻尼盒，起到过速保护、缓冲和自动制动的作用，工质蒸汽即为阻尼介质，应用方便。4、本技术的汽轮机装置，结构紧凑，可拆卸，装配和维护简单方便。装置的转子轴靠近上、下两端的位置套有柔性滑环，可缓冲偏心摆动。本装置还解决了永磁发电机组的转子速度自动调节问题，稳定了输出电流的频率和功率，优化了电流品质。附图说明图1为本技术实施例一的整体结构示意图；图2为图1中整体永磁转子结构示意图；图3为图1中上端盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
全封闭汽轮机调速结构，其特征在于，包括圆筒形汽轮机定子、整体永磁转子、转子轴和上端盖，所述上端盖固定在汽轮机定子的上方，转子轴的顶端固定在上端盖上，整体永磁转子套接在转子轴的外侧，所述整体永磁转子的上端设有半纺锤形或锥形的转子头，转子头上方设有上环状凸起，所述上端盖的中部轴心处设有非贯通的圆柱形上凹槽，上凹槽套接在上环状凸起上并与上环状凸起配合形成阻尼盒，上凹槽的下方设有向下扩口的喇叭口，所述喇叭口的曲面与转子头的曲面形成向上逐渐缩小的环状配合间隙；全封闭汽轮机调速结构上、下方向垂直安装。

【技术特征摘要】
1.全封闭汽轮机调速结构，其特征在于，包括圆筒形汽轮机定子、整体永磁转子、转子轴和上端盖，所述上端盖固定在汽轮机定子的上方，转子轴的顶端固定在上端盖上，整体永磁转子套接在转子轴的外侧，所述整体永磁转子的上端设有半纺锤形或锥形的转子头，转子头上方设有上环状凸起，所述上端盖的中部轴心处设有非贯通的圆柱形上凹槽，上凹槽套接在上环状凸起上并与上环状凸起配合形成阻尼盒，上凹槽的下方设有向下扩口的喇叭口，所述喇叭口的曲面与转子头的曲面形成向上逐渐缩小的环状配合间隙；全封闭汽轮机调速结构上、下方向垂直安装。2.根据权利要求1所述的全封闭汽轮机调速结构，其特征在于，所述整体永磁转子的中部设有沿轴向上下延伸的等径纵贯孔洞，纵贯孔洞与转子轴配合，使整体永磁转子套接在转子轴上并绕转子轴转动，整体永磁转子的外壁设有从径向看呈矩形或U型的转子凹槽。3.根据权利要求1所述的全封闭汽轮机调速结构，其特征在于，所述上端盖包括上端盖圆棒和上端盖圆棒下端的上端盖法兰边，上端盖圆棒上设有呈六边形布置的上下等径的上贯通圆孔，所述上凹槽设置于上贯通圆孔的中间，所述喇叭口的上端口边缘设置于上贯通圆孔的外缘。4.根据权利要求1所述的全封闭汽轮机调速结构，其特征在于，所述上凹槽的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋基盛，宋尚周，
申请(专利权)人：宋尚周，
类型：新型
国别省市：山东,37