燃气轮机发电机组转子组件和燃气轮机发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种燃气轮机发电机组转子组件和燃气轮机发电机组，包括：发电机转子、燃气轮机转子和用于支撑发电机转子和燃气轮机转子的支撑结构，燃气轮机转子包括离心叶轮和向心涡轮，发电机转子与燃气轮机转子之间布设有用于仅进行扭矩传递的浮动鼓形花键联轴器；燃气轮机转子还包括用于连接离心叶轮和向心涡轮并传递扭矩的主轴，离心叶轮、主轴和向心涡轮同轴依次排布；支撑结构包括第一支撑件、第二支撑件、第三支撑件和第四支撑件，第一支撑件和第二支撑件分别设置在发电机转子的第一轴颈和第二轴颈上，第三支撑件和第四支撑件设置在主轴上。本发明专利技术的燃气轮机发电机组转子组件采用四支点支承方案，避免了现有转子的大悬臂结构。

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机发电机组转子组件和燃气轮机发电机组
本专利技术涉及旋转动力机械领域领域，特别地，涉及一种燃气轮机发电机组转子组件。此外，本专利技术还涉及一种包括上述燃气轮机发电机组转子组件的燃气轮机发电机组。
技术介绍
微型燃气轮机发电机组由微型燃气轮机驱动发电机，发电机发电并输出电功率。燃气轮机发电机组含发电机转子与燃气轮机转子，机组转子长，相互关联的结构件多，并且，转子以每分钟数万转高速运转，其临界转速多、振型复杂。微型燃气轮机发电机组的发电机转子与燃气轮机转子常采用两种结构，第一种为某型燃气轮机发电机组单转子的结构形式，通过中心拉杆将电机转子、离心压气机、向心涡轮刚性地连接成一体，整个转子只在发电机转子上设置两个支点，支点布局采用压气机和涡轮悬臂的2-0-0结构，前支点位于发电机转子前轴颈部位，包含一个前轴承，后支点位于发电机转子后轴颈部位，包含一个后轴承。离心叶轮前端面与发电机转子后轴颈的后端面、离心叶轮后端面与向心涡轮前端面设置圆弧端齿，依靠它们的啮合实现离心叶轮与发电机转子、离心叶轮与向心涡轮的定心和传扭；第二种为某型燃气轮机发电机组双转子的结构形式，机组转子分成发电机转子和燃气轮机转子两段，整个组合转子设置4个支点，燃机转子采用2-0-0结构，发电机转子后轴颈端外伸一花键与燃气轮机转子主轴前端内孔内花键啮合传扭，其中发电机转子与上述第一种转子结构相似，但无中心拉杆，燃气轮机转子比第一种转子增加一主轴，主轴与离心叶轮内孔紧配合并通过螺钉与离心叶轮连为一体，主轴轴肩右端销钉与向心涡轮传递扭矩，向心叶轮通过前端凸出的圆柱面与主轴尾端的中心孔径向定位，拉紧螺栓从向心涡轮中心通孔穿过与主轴轴向拧紧固定。现有的燃气轮机发电机组的转子支承方式为2-0-0的大悬臂结构，一方面，大悬臂转子结构的动力特性比其它类型转子结构的动力特性复杂，悬臂端支点承受的载荷变化范围较大；另一方面，采用大悬臂结构的转子支承方式，转子的刚性较差，在正常工作转速范围内存在弯曲型临界转速，因此，无法保证临界转速与工作转速之间必须的裕度要求，从而使动力学和振动问题复杂，对现有技术中的转子动平衡和转子减振也提出了更高的要求。另外，燃气轮机与发电机的生产、研制一般分属于不同的专业部门，燃气轮机转子和发电机转子之间具有一定的独立性，燃气轮机与发电机组合前应先单独进行试验，而采用2-0-0两支点支承方式的转子不便于燃气轮机和电机单独进行试验，因此，在出现故障时，很难判断和区分原因所在。
技术实现思路
本专利技术提供了一种燃气轮机发电机组转子组件和燃气轮机发电机组，以解决现有的多段、长轴转子在额定转速及以下工况状态的不易平稳运转的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种燃气轮机发电机组转子组件，包括：发电机转子、燃气轮机转子和用于支撑发电机转子和燃气轮机转子的支撑结构，燃气轮机转子包括离心叶轮和向心涡轮，发电机转子与燃气轮机转子之间布设有用于仅进行扭矩传递的浮动鼓形花键联轴器；燃气轮机转子还包括用于连接离心叶轮和向心涡轮并传递扭矩的主轴，离心叶轮、主轴和向心涡轮同轴依次排布；支撑结构包括第一支撑件、第二支撑件、第三支撑件和第四支撑件，第一支撑件和第二支撑件分别设置在发电机转子的第一轴颈和第二轴颈上，第三支撑件和第四支撑件设置在主轴上。进一步地，主轴包括轴本体；轴本体外环面与离心叶轮的中心孔内环面通过内外花键啮合传扭，处于离心叶轮一侧的轴本体的第一端设有用于与浮动鼓形花键联轴器啮合传扭的内花键孔，离心叶轮前端与轴本体的第一端之间设有用于将离心叶轮与主轴锁紧并限制浮动鼓形花键联轴器轴向窜动的定位件，处于向心涡轮一侧的轴本体的第二端设有与向心涡轮可拆卸连接的连接件。进一步地，轴本体外环面上设有用于限制第三支撑件与第四支撑件轴向间距并与轴本体同轴布设的定距环，轴本体靠近向心涡轮处设有限位台阶，离心叶轮靠近轴本体处设有限制环；第四支撑件套设在轴本体上并顶抵限位台阶，定距环套设在轴本体上并顶抵第四支撑件，第三支撑件套设在轴本体上并顶抵定距环，离心叶轮套设在轴本体上并通过限制环顶抵第三支撑件。进一步地，定位件包括套设在轴本体上用于将离心叶轮向轴本体方向轴向压紧的锁紧件、与锁紧件同轴布设并用于锁止锁紧件以防止锁紧件向外松脱的锁圈以及处于锁紧件前端用于限制浮动鼓形花键联轴器轴向窜动并与浮动鼓形花键联轴器同轴套设的挡圈。进一步地，定位件与离心叶轮之间设有用于调节定位件轴向位置以实现调整定位件与离心叶轮之间以及定位件与发电机转子之间距离的调整件。进一步地，支撑结构采用轴承。进一步地，浮动鼓形花键联轴器包括分别处于浮动鼓形花键联轴器两端的鼓形外花键和连接两端鼓形外花键的轴颈；一端鼓形外花键与电机转子的第二轴颈内孔的内花键啮合；另一端鼓形外花键与燃气轮机转子的主轴内孔的内花键啮合。进一步地，鼓形外花键的跨距为鼓形外花键中径的6～9倍；轴颈上套设有用于防止浮动鼓形花键联轴器在工作时窜动的防窜动环，防窜动环布设在轴颈的中部，防窜动环上设有用于供润滑油雾通过并对浮动鼓形花键联轴器的啮合部位进行润滑的油气通孔。进一步地，浮动鼓形花键联轴器与主轴之间设有用于润滑油雾流通的内部通道。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种燃气轮机发电机组，其包括上述燃气轮机发电机组转子组件。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的燃气轮机发电机组转子组件，包括：发电机转子、燃气轮机转子、支撑结构和浮动鼓形花键联轴器，发电机转子和燃气轮机转子之间通过浮动鼓形花键联轴器连接，浮动鼓形花键联轴器只传递扭矩，不传递轴向力和径向力，有效地避免由于两转子因加工、装配、振动而产生的不同心，导致浮动鼓形花键联轴器与发电机转子之间、浮动鼓形花键联轴器与燃气轮机转子之间出现夹角，以致啮合部位在工作中受到滑动和冲击而引起的振动。并且，燃气轮机发电机组转子支承采用四支点2-2-0形式，第一支撑件和第二支撑件分别设置在发电机转子的前端和后端，即发电机转子支承采用1-0-1两个支点简支形式，第三支撑件和第四支撑件设置在离心叶轮和向心涡轮之间的主轴上，即燃气轮机转子支承采用0-2-0两个支点挑担式简支形式。燃气轮机发电机组转子组件采用四支点支承方案，发电机转子、燃气轮机转子均采用简支形式，避免了现有转子的大悬臂结构，同时，由于简支形式的高速转子动力学特性相对简单，即使出现了转子动力学特性问题也便于控制和解决。本专利技术的燃气轮机发电机组转子组件，将机组转子分成发电机转子、燃气轮机转子两部分，燃气轮机和发电机可分别进行单独的调试、试验，便于在组合前发现各自的问题，准确判断问题所在。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的燃气轮机发电机组转子组件示意图；图2是本专利技术优选实施例的燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机发电机组转子组件，包括：发电机转子(1)、燃气轮机转子(2)和用于支撑所述发电机转子(1)和所述燃气轮机转子(2)的支撑结构(3)，/n所述燃气轮机转子(2)包括离心叶轮(21)和向心涡轮(22)，/n其特征在于，/n所述发电机转子(1)与所述燃气轮机转子(2)之间布设有用于仅进行扭矩传递的浮动鼓形花键联轴器(4)；/n所述燃气轮机转子(2)还包括用于连接所述离心叶轮(21)和所述向心涡轮(22)并传递扭矩的主轴(23)，所述离心叶轮(21)、主轴(23)和向心涡轮(22)同轴依次排布；/n所述支撑结构(3)包括第一支撑件(31)、第二支撑件(32)、第三支撑件(33)和第四支撑件(34)，所述第一支撑件(31)和第二支撑件(32)分别设置在所述发电机转子(1)的第一轴颈(11)和第二轴颈(12)上，所述第三支撑件(33)和第四支撑件(34)设置在所述主轴(23)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机发电机组转子组件，包括：发电机转子(1)、燃气轮机转子(2)和用于支撑所述发电机转子(1)和所述燃气轮机转子(2)的支撑结构(3)，
所述燃气轮机转子(2)包括离心叶轮(21)和向心涡轮(22)，
其特征在于，
所述发电机转子(1)与所述燃气轮机转子(2)之间布设有用于仅进行扭矩传递的浮动鼓形花键联轴器(4)；
所述燃气轮机转子(2)还包括用于连接所述离心叶轮(21)和所述向心涡轮(22)并传递扭矩的主轴(23)，所述离心叶轮(21)、主轴(23)和向心涡轮(22)同轴依次排布；
所述支撑结构(3)包括第一支撑件(31)、第二支撑件(32)、第三支撑件(33)和第四支撑件(34)，所述第一支撑件(31)和第二支撑件(32)分别设置在所述发电机转子(1)的第一轴颈(11)和第二轴颈(12)上，所述第三支撑件(33)和第四支撑件(34)设置在所述主轴(23)上。


2.根据权利要求1所述的燃气轮机发电机组转子组件，其特征在于，
所述主轴(23)包括轴本体(231)；
所述轴本体(231)外环面与所述离心叶轮(21)的中心孔内环面通过内外花键啮合传扭，
处于所述离心叶轮(21)一侧的所述轴本体(231)的第一端设有用于与所述浮动鼓形花键联轴器(4)啮合传扭的内花键孔，
所述离心叶轮(21)前端与所述轴本体(231)的第一端之间设有用于将所述离心叶轮(21)与所述主轴(23)锁紧并限制所述浮动鼓形花键联轴器(4)轴向窜动的定位件(232)，
处于所述向心涡轮(22)一侧的所述轴本体(231)的第二端设有与所述向心涡轮(22)可拆卸连接的连接件(233)。


3.根据权利要求2所述的燃气轮机发电机组转子组件，其特征在于，
所述轴本体(231)外环面上设有用于限制所述第三支撑件(33)与第四支撑件(34)轴向间距并与所述轴本体(231)同轴布设的定距环(234)，所述轴本体(231)靠近所述向心涡轮(22)处设有限位台阶，所述离心叶轮(21)靠近所述轴本体(231)处设有限制环；
所述第四支撑件(34)套设在轴本体(231)上并顶抵所述限位台阶，所述定距环(234)套设在轴本体(231)上并顶抵所述第四支撑件(34)，所述第三支撑件(33)套设在所述轴本体(231)上并顶抵所述定距环(234)，离心叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亿力，杨家礼，杨怡模，
申请(专利权)人：湖南航翔燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43