一种转子系统及其控制方法和燃气轮机发电机组及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种转子系统及其控制方法和燃气轮机发电机组及其控制方法，其中，转子系统包括：转轴，转轴的轴体为一体结构，转轴水平设置或竖向设置；设置于转轴上的电机、压气机、透平、推力轴承和两个径向轴承，推力轴承和两个径向轴承均为非接触式轴承；以及，第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣连接；发电机、推力轴承和两个径向轴承均设置于第一机匣内，压气机和透平均设置于第二机匣内；压气机的叶轮与透平的叶轮在第二机匣内相靠设置。本发明专利技术降低了燃气轮机发电机组的加工精度和装配精度，降低了成本，适合工程化批量生产。

A Rotor System and Its Control Method and Gas Turbine Generator Unit and Its Control Method

The invention provides a rotor system and its control method and a gas turbine generator set and its control method, in which the rotor system includes: a rotating shaft, an integral shaft structure of the rotating shaft, a horizontal or vertical rotating shaft setting; a motor, a compressor, a turbine, a thrust bearing and two radial bearings arranged on the rotating shaft, pushing and pushing. Force bearings and two radial bearings are non-contact bearings; and, first and second casing, the first casing is connected with the second casing; generators, thrust bearings and two radial bearings are located in the first casing, compressors and turbines are located in the second casing on average; impellers of compressors and turbines are located in the second casing. Two cases are set in close proximity. The invention reduces the processing accuracy and assembly accuracy of the gas turbine generator set, reduces the cost, and is suitable for engineering batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种转子系统及其控制方法和燃气轮机发电机组及其控制方法
本专利技术涉及转子
，尤其涉及一种转子系统及其控制方法和燃气轮机发电机组及其控制方法。
技术介绍
燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。转子高速转动时，转子会受到径向方向的力和轴向方向的力。为了限制转轴发生径向和轴向上的移动，转子系统中需要安装径向轴承和推力轴承。传统的径向轴承和推力轴承均为接触式轴承，随着转子转速的提高，尤其是转子转速每分钟超过40000转时，接触式轴承由于存在较大的机械磨损，已不能满足工作转速的需求。对于燃气轮机发电机组，现有技术中，通常采用燃气轮机与发电机分体的结构，燃气轮机转子与发电机转子通过联轴器连接，燃气轮机机匣与发电机机匣之间通过止口定位连接。燃气轮机转子与发电机转子分别通过位于燃气轮机机匣与发电机机匣内的轴承支承，位于燃气轮机机匣与发电机机匣内的轴承的定子分别与燃气轮机机匣与发电机机匣固定连接。而为保证燃气轮机发电机组正常工作，燃气轮机机匣与发电机机匣内的轴承必须同轴设置。这样，燃气轮机机匣与发电机机匣的加工和装配精度，尤其是燃气轮机机匣与发电机机匣定位止口的加工和配合精度需要较大提高，从而导致燃气轮机发电机组的加工成本上升，且可靠性下降。可见，目前亟需提供一种新的转子系统，以解决现有燃气轮机发电机组存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种转子系统及其控制方法和燃气轮机发电机组及其控制方法，以解决现有燃气轮机发电机组存在的上述问题。一方面，本专利技术提供一种转子系统，包括：转轴，所述转轴的轴体为一体结构，所述转轴水平设置或竖向设置；设置于所述转轴上的电机、压气机、透平、推力轴承和两个径向轴承，所述推力轴承和所述两个径向轴承均为非接触式轴承；以及，第一机匣和第二机匣，所述第一机匣与所述第二机匣连接；其中，所述发电机、所述推力轴承和所述两个径向轴承均设置于所述第一机匣内，所述压气机和所述透平均设置于所述第二机匣内；所述压气机的叶轮与所述透平的叶轮在所述第二机匣内相靠设置。可选的，所述透平的涡轮上和/或所述压气机上设置有隔热层。可选的，所述两个径向轴承包括第一径向轴承和第二径向轴承，所述第一径向轴承设置于所述发电机的远离所述第二机匣的一侧，所述第二径向轴承设置于所述发电机的靠近所述第二机匣的一侧；其中，所述推力轴承设置于所述第一径向轴承与所述发电机之间；或者，所述推力轴承设置于所述发电机与所述第二径向轴承之间；或者，所述推力轴承设置于所述第二径向轴承的靠近所述第二机匣的一侧。可选的，所述第二径向轴承的承载力大于所述第一径向轴承的承载力。可选的，所述第一机匣和所述第二机匣通过止口定位并连接。可选的，所述电机为动压轴承电机，所述转轴的对应所述发电机的轴承的部位设置有第一动压发生槽。可选的，所述电机为启发一体式电机。可选的，所述转子系统还包括锁紧装置，所述锁紧装置用于在所述转轴静态时锁紧所述转轴。可选的，所述转轴的安装轴承的部位涂覆有防磨涂层。可选的，所述推力轴承为气磁混合推力轴承；所述至少两个径向轴承中的至少一个径向轴承为气磁混合径向轴承或者气体动静压混合径向轴承。可选的，当所述第二径向轴承为气磁混合径向轴承时，所述第二径向轴承的磁性部件设置于所述第二径向轴承上的远离所述透平的区域。可选的，所述气磁混合推力轴承为箔片式气磁混合推力轴承，所述箔片式气磁混合推力轴承包括：第一推力盘，所述第一推力盘固定连接于所述转轴上；以及，穿设于所述转轴上的第一定子和第二定子，所述第一定子和所述第二定子分别设置于所述第一推力盘的相对两侧；所述第一定子和所述第二定子中，每个定子包括第一磁轴承和第一箔片轴承，所述第一磁轴承上沿周向设置有多个第一磁性部件，所述第一箔片轴承设置有能够与所述多个第一磁性部件之间产生磁力的第二磁性部件；其中，所述第一箔片轴承设置于所述第一磁轴承与所述第一推力盘之间，并与所述第一推力盘之间具有第一间隙，且所述第一箔片轴承能够在所述第一磁性部件和所述第二磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动。可选的，所述气磁混合推力轴承为槽式气磁混合推力轴承，所述槽式气磁混合推力轴承包括：第二推力盘，所述第二推力盘固定连接于所述转轴上，所述第二推力盘上设置有第三磁性部件；以及，穿设于所述转轴上的第三定子和第四定子，所述第三定子和所述第四定子分别设置于所述第二推力盘的相对两侧；所述第三定子和所述第四定子中，每个定子包括第二磁轴承，所述第二磁轴承上沿周向设置有能够与所述第三磁性部件之间产生磁力的多个第四磁性部件，所述第二磁轴承与所述第二推力盘之间具有第二间隙，且所述第二推力盘能够在所述第三磁性部件和所述多个第四磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动；其中，所述第二推力盘的面向所述第三定子和所述第四定子的端面，或，所述第三定子和所述第四定子的面向所述第二推力盘的端面上设置有第二动压发生槽。可选的，所述第三定子和所述第四定子中，每个定子上还设置有第一静压进气节流孔，所述第一静压进气节流孔的一端与所述第二间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第二间隙内。可选的，所述气磁混合径向轴承为箔片式气磁混合径向轴承，所述箔片式气磁混合径向轴承包括：套设于所述转轴上的第三磁轴承，所述第三磁轴承上沿周向设置有多个第五磁性部件；套设于所述转轴上，并位于所述第三磁轴承和所述转轴之间的第二箔片轴承，所述第二箔片轴承上设有能够与所述多个第五磁性部件之间产生磁力的第六磁性部件；其中，所述第二箔片轴承与所述转轴之间具有第三间隙，且所述第二箔片轴承能够在所述多个第五磁性部件和所述第六磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动。可选的，所述气磁混合径向轴承为槽式气磁混合径向轴承，所述槽式气磁混合径向轴承包括：套设于所述转轴上的第四磁轴承，所述第四磁轴承上沿周向设置有多个第七磁性部件；所述第四磁轴承朝向所述转轴的侧壁，或所述转轴朝向所述第四磁轴承的圆周面上设置有第三动压发生槽；其中，所述第四磁轴承与所述转轴之间具有第四间隙，且所述转轴能够在所述多个第七磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动。可选的，所述第四磁轴承上还设置有第二静压进气节流孔，所述第二静压进气节流孔的一端与所述第四间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第四间隙内。可选的，所述转子系统中，所述推力轴承和与所述推力轴承相邻的径向轴承集成一体，形成集成式轴承，所述集成式轴承包括：第三轴承壳，所述第三轴承壳为中空回转体，所述第三轴承壳设置有第一容纳腔和第二容纳腔；设置于所述第一容纳腔内的径向子轴承，所述径向子轴承穿设于所述转轴上，所述径向子轴承与所述转轴之间具有第五间隙；以及，设置于所述第二容纳腔内的推力子轴承，所述推力子轴承包括第三推力盘，以及分别设置于所述推力盘两侧的第五定子和第六定子，所述推力盘固定连接于所述转轴上，所述第五定子和所述第六定子均穿设于所述转轴上；所述第五定子和所述第六定子中，每个定子与所述第三推力盘之间具有第六间隙。可选的，所述径向子轴承包括套设于所述转轴上的第五磁轴承，所述第五磁轴承与所述转轴之间具有所述第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子系统，其特征在于，包括：转轴，所述转轴的轴体为一体结构，所述转轴水平设置或竖向设置；设置于所述转轴上的电机、压气机、透平、推力轴承和两个径向轴承，所述推力轴承和所述两个径向轴承均为非接触式轴承；以及，第一机匣和第二机匣，所述第一机匣与所述第二机匣连接；其中，所述发电机、所述推力轴承和所述两个径向轴承均设置于所述第一机匣内，所述压气机和所述透平均设置于所述第二机匣内；所述压气机的叶轮与所述透平的叶轮在所述第二机匣内相靠设置。

【技术特征摘要】
1.一种转子系统，其特征在于，包括：转轴，所述转轴的轴体为一体结构，所述转轴水平设置或竖向设置；设置于所述转轴上的电机、压气机、透平、推力轴承和两个径向轴承，所述推力轴承和所述两个径向轴承均为非接触式轴承；以及，第一机匣和第二机匣，所述第一机匣与所述第二机匣连接；其中，所述发电机、所述推力轴承和所述两个径向轴承均设置于所述第一机匣内，所述压气机和所述透平均设置于所述第二机匣内；所述压气机的叶轮与所述透平的叶轮在所述第二机匣内相靠设置。2.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述透平的涡轮上和/或所述压气机上设置有隔热层。3.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述两个径向轴承包括第一径向轴承和第二径向轴承，所述第一径向轴承设置于所述发电机的远离所述第二机匣的一侧，所述第二径向轴承设置于所述发电机的靠近所述第二机匣的一侧；其中，所述推力轴承设置于所述第一径向轴承与所述发电机之间；或者，所述推力轴承设置于所述发电机与所述第二径向轴承之间；或者，所述推力轴承设置于所述第二径向轴承的靠近所述第二机匣的一侧。4.根据权利要求3所述的转子系统，其特征在于，所述第二径向轴承的承载力大于所述第一径向轴承的承载力。5.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述第一机匣和所述第二机匣通过止口定位并连接。6.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述电机为动压轴承电机，所述转轴的对应所述发电机的轴承的部位设置有第一动压发生槽。7.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述电机为启发一体式电机。8.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述转子系统还包括锁紧装置，所述锁紧装置用于在所述转轴静态时锁紧所述转轴。9.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述转轴的安装轴承的部位涂覆有防磨涂层。10.根据权利要求2所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承为气磁混合推力轴承；所述至少两个径向轴承中的至少一个径向轴承为气磁混合径向轴承或者气体动静压混合径向轴承。11.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，当所述第二径向轴承为气磁混合径向轴承时，所述第二径向轴承的磁性部件设置于所述第二径向轴承上的远离所述透平的区域。12.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，所述气磁混合推力轴承为箔片式气磁混合推力轴承，所述箔片式气磁混合推力轴承包括：第一推力盘，所述第一推力盘固定连接于所述转轴上；以及，穿设于所述转轴上的第一定子和第二定子，所述第一定子和所述第二定子分别设置于所述第一推力盘的相对两侧；所述第一定子和所述第二定子中，每个定子包括第一磁轴承和第一箔片轴承，所述第一磁轴承上沿周向设置有多个第一磁性部件，所述第一箔片轴承设置有能够与所述多个第一磁性部件之间产生磁力的第二磁性部件；其中，所述第一箔片轴承设置于所述第一磁轴承与所述第一推力盘之间，并与所述第一推力盘之间具有第一间隙，且所述第一箔片轴承能够在所述第一磁性部件和所述第二磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动。13.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，所述气磁混合推力轴承为槽式气磁混合推力轴承，所述槽式气磁混合推力轴承包括：第二推力盘，所述第二推力盘固定连接于所述转轴上，所述第二推力盘上设置有第三磁性部件；以及，穿设于所述转轴上的第三定子和第四定子，所述第三定子和所述第四定子分别设置于所述第二推力盘的相对两侧；所述第三定子和所述第四定子中，每个定子包括第二磁轴承，所述第二磁轴承上沿周向设置有能够与所述第三磁性部件之间产生磁力的多个第四磁性部件，所述第二磁轴承与所述第二推力盘之间具有第二间隙，且所述第二推力盘能够在所述第三磁性部件和所述多个第四磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动；其中，所述第二推力盘的面向所述第三定子和所述第四定子的端面，或，所述第三定子和所述第四定子的面向所述第二推力盘的端面上设置有第二动压发生槽。14.根据权利要求13所述的转子系统，其特征在于，所述第三定子和所述第四定子中，每个定子上还设置有第一静压进气节流孔，所述第一静压进气节流孔的一端与所述第二间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第二间隙内。15.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，所述气磁混合径向轴承为箔片式气磁混合径向轴承，所述箔片式气磁混合径向轴承包括：套设于所述转轴上的第三磁轴承，所述第三磁轴承上沿周向设置有多个第五磁性部件；套设于所述转轴上，并位于所述第三磁轴承和所述转轴之间的第二箔片轴承，所述第二箔片轴承上设有能够与所述多个第五磁性部件之间产生磁力的第六磁性部件；其中，所述第二箔片轴承与所述转轴之间具有第三间隙，且所述第二箔片轴承能够在所述多个第五磁性部件和所述第六磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动。16.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，所述气磁混合径向轴承为槽式气磁混合径向轴承，所述槽式气磁混合径向轴承包括：套设于所述转轴上的第四磁轴承，所述第四磁轴承上沿周向设置有多个第七磁性部件；所述第四磁轴承朝向所述转轴的侧壁，或所述转轴朝向所述第四磁轴承的圆周面上设置有第三动压发生槽；其中，所述第四磁轴承与所述转轴之间具有第四间隙，且所述转轴能够在所述多个第七磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动。17.根据权利要求16所述的转子系统，其特征在于，所述第四磁轴承上还设置有第二静压进气节流孔，所述第二静压进气节流孔的一端与所述第四间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第四间隙内。18.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述转子系统中，所述推力轴承和与所述推力轴承相邻的径向轴承集成一体，形成集成式轴承，所述集成式轴承包括：第三轴承壳，所述第三轴承壳为中空回转体，所述第三轴承壳设置有第一容纳腔和第二容纳腔；设置于所述第一容纳腔内的径向子轴承，所述径向子轴承穿设于所述转轴上，所述径向子轴承与所述转轴之间具有第五间隙；以及，设置于所述第二容纳腔内的推力子轴承，所述推力子轴承包括第三推力盘，以及分别设置于所述推力盘两侧的第五定子和第六定子，所述推力盘固定连接于所述转轴上，所述第五定子和所述第六定子均穿设于所述转轴上；所述第五定子和所述第六定子中，每个定子与所述第三推力盘之间具有第六间隙。19.根据权利要求18所述的转子系统，其特征在于，所述径向子轴承包括套设于所述转轴上的第五磁轴承，所述第五磁轴承与所述转轴之间具有所述第五间隙，所述第五磁轴承上沿周向设置有多个第八磁性部件；所述转轴能够在所述多个第八磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动；所述第五定子和所述第六定子中，每个定子包括第六磁轴承，所述第六磁轴承上沿周向设置有多个第九磁性部件；所述第三推力盘上设置有第十磁性部件，所述第三推力盘能够在所述多个第九磁性部件和所述第十磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动。20.根据权利要求18所述的转子系统，其特征在于，所述第三轴承壳还设置有第三静压进气节流孔；其中，所述第三静压进气节流孔的一端连接外部气源，另一端经所述径向轴承与所述第五间隙相通，和/或，经所述第五定子和所述第六定子与所述第六间隙相通，用于将外部气源输送至所述第五间隙和/或第六间隙。21.一种转子系统的控制方法，用于如权利要求10至20中任一项所述的转子系统，其特征在于，所述方法包括：开启所述径向轴承和所述推力轴承中的静压轴承，以使所述转轴移动至预设径向位置，使所述推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置；所述转轴的转速加速至工作转速之后，关闭所述径...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：至玥腾风科技投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11