双轴发电燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双轴发电燃气轮机，包括第一转子系统和第二转子系统；所述第一转子系统包括第一转轴、第一电机、压气机、第一涡轮和燃烧室，压气机的排气端与燃烧室的入口端连通，燃烧室的排气端与第一涡轮的进气端连通；所述第二转子系统包括第二转轴、第二涡轮和第二电机；所述第一转轴和第二转轴同轴设置；所述第一涡轮的排气端与第二涡轮的进气端连通。本实用新型专利技术含两根发电轴，且两根发电轴之间解耦，转速不必相同，便于灵活匹配涡轮的气动设计。转轴长度短，容易保障轴上零件同轴度，加工更容易，集成度高，整机可靠性高。当压气机的落压比较高时，涡轮可设置为两个或多个，以充分利用压气机产生的压差，获得较高的发电效率。发电效率。发电效率。

【技术实现步骤摘要】
双轴发电燃气轮机


[0001]本技术涉及一种双轴发电燃气轮机，属于燃气轮机


技术介绍

[0002]工业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，然后供给燃烧室燃料燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。
[0003]现有技术中，燃气轮机的各部件设置在一根轴上，由于压气机、涡轮均在此轴上，结构简单，经济性好，但当所需功率较大时，轴长较长，设计难度高。理论上，单转子结构微型燃气轮机的压气机可以作成任意多的级数以达到一定的增压比。但单转子的结构限制使所有零件都安装在同一根主轴之上，当单转子的转速突然下降时，压气机的高压部分会因得不到足够的转速而效率严重下降，同时，压气机低压部分的载荷会急剧上升，低压压气机部分超载运行时就会引起喘振，而在正常运行中，喘振是不被允许的。为解决此问题，通常会在压气机前加装导流叶片或者在压气机的中间级上进行放气，即空放掉一部分被增压的空气以减少压气机低压部分的载荷。此种方式缺点明显，不仅会大大降低效率，而且在高增压比的压气机上的作用也不是十分的明显。
[0004]此外，目前燃气轮机中压气机所用叶轮分为开式、半开式和闭式，三种叶轮的特点如下：
[0005](1)开式叶轮：摩擦损失和流动阻力很大，叶轮效率最低，易产生振动，不宜在高转速下工作。
[0006](2)半开式叶轮：摩擦损失和流动阻力较开式的小，效率较高，有一定的刚度和强度，允许在较高的圆周速度下工作。
[0007](3)闭式叶轮：摩擦损失和流动阻力均最小，效率最高，但是由于结构复杂、笨重，以及轮盖在旋转时会对叶片产生巨大的应力，其强度较差，不宜于高转速工况下使用。
[0008]目前的压气机采用的叶轮多为半开式叶轮。压气机需要克服的难题在于如何获得较小的摩擦损失和流动阻力、较高的效率、轻巧并具有高强度。
[0009]目前的压气机普遍采用多个径向轴承和推力轴承组成的轴承组，往往需要足够长的转轴进行安装，带来的问题是压气机轴向尺寸增加，如果将该类型的压气机用在微型燃气轮机发电机组等设备中，会增大设备所占用的空间，同时增加整体重量，不利于集成化设计，且布置多个轴承所带来的加工及装配误差会增大，加工及装配难度高。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术，本技术提供了一种双轴发电燃气轮机，其无需较长的转轴，容易保障轴上零件同轴度，加工更容易，集成度高，整机可靠性高。
[0011]本技术是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种双轴发电燃气轮机，包括第一转子系统和第二转子系统；所述第一转子系统
包括第一转轴、第一电机、压气机、第一涡轮和燃烧室，其中，第一电机、压气机和第一涡轮由前到后依次套设在第一转轴上，压气机的排气端与燃烧室的入口端连通，燃烧室的排气端与第一涡轮的进气端连通；
[0013]所述第二转子系统包括第二转轴、第二涡轮和第二电机，其中，第二涡轮、第二电机从前到后依次套设在第二转轴上；
[0014]所述第一转轴和第二转轴同轴设置，且第一转轴设置在第二转轴之前；所述第一涡轮的排气端与第二涡轮的进气端连通。
[0015]进一步的，所述第一电机为启发一体式电机。压气机启动时由启发一体式电机带动，启发一体式电机先作为电动机带动压气机旋转，待加速到能独立运行后脱开，然后作为发电机，由第一涡轮转动带动第一转轴转动进而带动第一电机发电。
[0016]进一步的，所述燃烧室为回转的回流燃烧室或轴流燃烧室，燃烧室的轴心与第一转轴同轴，环绕第一转轴设置且位于压气机或/和第一涡轮的外围。
[0017]进一步的，所述第一转子系统还包括回热器；所述回热器设有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；压气机的出口与回热器的第一进口连通，回热器的第一出口与燃烧室的入口端连通，第一涡轮的排气端与回热器的第二进口连通，回热器的第二出口与第二涡轮的进气端连通。工作时，工质(比如空气)从压气机入口进入，经压气机压缩后，从其出口进入回热器的第一进口，并从第一出口流出，进入燃烧室燃烧后进入第一涡轮的进气端，推动第一涡轮旋转做功；工质经第一涡轮做功后，从第一涡轮的排气端进入回热器的第二进口，在回热器内换热后从其第二出口流出，进入第二涡轮，流出的气体推动第二涡轮旋转做功，进而带动第二电机发电。
[0018]进一步的，所述压气机为闭式叶轮压气机；所述闭式叶轮压气机包括转轴，转轴上套设闭式叶轮和电机；所述闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；前盖尾部和后盖之间由叶片隔成间隔的出风口，气体由叶片前部经流道从出风口流出。
[0019]进一步的，所述后盖、叶片和套体一体成型。
[0020]进一步的，所述叶片外缘在轴向上凸出于后盖端面。
[0021]进一步的，所述叶片包括较长的主叶片和较短的分流叶片，主叶片和分流叶片依次间隔设置。所述前盖凹槽分为主叶片槽和分流叶片槽，分别对应主叶片和分流叶片端部设置。
[0022]进一步的，所述前盖的前沿凸出于叶片前沿，或平于叶片前沿，或短于叶片前沿。
[0023]进一步的，所述前盖由碳纤维复合材料制成。
[0024]进一步的，所述闭式叶轮外罩设静子，静子上正对前盖的部分均匀开设一圈或多圈气孔，该处进气后可分解为轴向和径向的气流，径向气流将使叶轮悬浮于静子内稳定转动，轴向气流将叶轮向后推，静子用作空气轴承同时起到了径向轴承和推力轴承的作用。
[0025]进一步的，所述第一转轴或/和第二转轴上设置推力轴承及推力盘。
[0026]进一步的，所述第一转轴或/和第二转轴上设置至少一个径向轴承。具体地，对于第一转子系统，径向轴承可以设置在转轴的前端，可以解决第一转轴前端悬臂过长、且由于电机的磁力而引起转轴偏移的问题。此外，径向轴承还可以设置在第一电机的一侧或两侧，或者压气机和第一涡轮之间。
[0027]进一步的，所述第一涡轮设置为两个或多个并串联于第一转轴上；相邻的涡轮之间可设置径向轴承。工作时，燃烧室或回热器的第二出口的排气依次推动各个涡轮转动做功。
[0028]进一步的，所述第二涡轮设置为两个或多个并串联于第二转轴上；相邻的涡轮之间可设置径向轴承。工作时，第一涡轮的排气依次推动各个第二涡轮转动做功。
[0029]进一步的，第一电机的功率为20～30KW，第二电机的功率为120～130KW，燃气轮机总体功率为140～160KW。
[0030]本技术的双轴发电燃气轮机，含两根发电轴，且两根发电轴之间解耦，转速不必相同，便于灵活匹配涡轮的气动设计。本技术的双轴发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双轴发电燃气轮机，其特征在于：包括第一转子系统和第二转子系统；所述第一转子系统包括第一转轴、第一电机、压气机、第一涡轮和燃烧室，其中，第一电机、压气机和第一涡轮由前到后依次套设在第一转轴上，压气机的排气端与燃烧室的入口端连通，燃烧室的排气端与第一涡轮的进气端连通；所述第二转子系统包括第二转轴、第二涡轮和第二电机，其中，第二涡轮、第二电机从前到后依次套设在第二转轴上；所述第一转轴和第二转轴同轴设置，且第一转轴设置在第二转轴之前；所述第一涡轮的排气端与第二涡轮的进气端连通。2.根据权利要求1所述的双轴发电燃气轮机，其特征在于：所述第一电机为启发一体式电机；或/和：所述燃烧室为回转的回流燃烧室或轴流燃烧室，燃烧室的轴心与第一转轴同轴，环绕第一转轴设置且位于压气机或/和第一涡轮的外围。3.根据权利要求1所述的双轴发电燃气轮机，其特征在于：所述第一转子系统还包括回热器；所述回热器设有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口；压气机的出口与回热器的第一进口连通，回热器的第一出口与燃烧室的入口端连通，第一涡轮的排气端与回热器的第二进口连通，回热器的第二出口与第二涡轮的进气端连通。4.根据权利要求1或2或3所述的双轴发电燃气轮机，其特征在于：所述压气机为闭式叶轮压气机；所述闭式叶轮压气机包括转轴，转轴上套设闭式叶轮和电机；所述闭式叶轮，包括后盖、叶片、套体和前盖，其中，后盖设置在套体尾端，且后盖与套体中心设置一体的通孔用于套设并固定于转轴上；叶片环绕套体设置且朝同一方向旋转，叶片的一端与套体外壁连接，另一端与后盖端面连接；前盖罩设于叶片上，前盖呈圆台环状；前盖的进气面为沿叶片脊线轮廓光滑过渡的曲面，背气面设有与叶片端部相吻合的凹槽，各凹槽对应的叶片端部嵌入凹槽内紧配合连接；叶片、后盖和前盖之间形成流道；...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳新中，
申请(专利权)人：靳新中，
类型：新型
国别省市：