本发明专利技术公开了一种微型对转式燃气涡轮发电机，启动电机和压气机叶轮安装于转轴前端，第一级涡轮安装于转轴的后端；第一级导叶设于第一级涡轮前方，环形燃烧室设于压气机叶轮和第一级导叶之间；可调导叶设于第一级涡轮和单级双列复速级涡轮之间；发电机轴的前端安装单级双列复速级涡轮。本发明专利技术还公开了上述发电机的工作方法，外部空气在压气机叶轮旋转作用下进入环形燃烧室，环形燃烧室产生的燃气驱动第一级涡轮旋转，进而带动压气机叶轮旋转，外部空气在压气机叶轮旋转作用下不断进入环形燃烧室，环形燃烧室不断产生燃气；经可调导叶排出后的燃气驱动发电机轴旋转输出交流电能。本发明专利技术能够有效避免振动耦合，实现最佳效率匹配。配。配。
【技术实现步骤摘要】
一种微型对转式燃气涡轮发电机及其工作方法
[0001]本专利技术涉及一种微型对转式燃气涡轮发电机及其工作方法，属于燃气涡轮发电机
技术介绍
[0002]目前微型燃气涡轮发电机技术具有十分广泛的应用，并已在坦克、雷达、炮车、导弹系统等武器装备领域取得应用。目前大量使用的微型燃气涡轮发电机方案普遍结构形式为发电机与燃气涡轮及压气机等同轴式布置结构，此种结构方案也具有一些弊端：由于发电机与涡轮、压气机同轴布置，因此运转过程中由于燃烧不稳定产生的振动会直接影响到发电机的输出，涡轮、压气机、发电机轴系振动容易相互耦合。同时，由于所有旋转件均在同一轴系上，轴系转动惯量较大，启动加速力矩大，启动响应慢。涡轮、发电机及压缩机在变工况时很难保证在最佳效率点工作。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种微型对转式燃气涡轮发电机及其工作方法，解决了现有发电机轴系转动惯量较大、发电机及压缩机难以全部保证在最佳效率点工作等技术问题，本专利技术能够有效避免振动耦合，实现最佳效率匹配。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种微型对转式燃气涡轮发电机，包括整机壳体和设于整机壳体内部的启动电机、压气机叶轮、第一级涡轮、转轴、环形燃烧室、第一级导叶、可调导叶、单级双列复速级涡轮、发电机轴、发电机定子；
[0006]启动电机、压气机叶轮与第一级涡轮同轴安装于转轴上，并保持同步旋转，启动电机和压气机叶轮安装于转轴前端，第一级涡轮安装于转轴的后端，压气机叶轮位于启动电机后方，启动电机用于启动转轴的旋转；
[0007]第一级导叶设于第一级涡轮前方，环形燃烧室设于压气机叶轮和第一级导叶之间；整机壳体上设有空气入口；外部空气在压气机叶轮旋转作用下增压后进入环形燃烧室，环形燃烧室燃烧后产生的燃气经第一级导叶膨胀加速后驱动第一级涡轮旋转；
[0008]可调导叶设于第一级涡轮和单级双列复速级涡轮之间，用于调节经第一级涡轮排出后的燃气的速度和方向；发电机轴位于发电机定子的腔体内部，发电机轴的前端安装单级双列复速级涡轮，单级双列复速级涡轮用于在经可调导叶排出后的燃气的作用下带动发电机轴旋转，将机械能转换为交流电能。
[0009]进一步的，转轴穿过环形燃烧室和第一级导叶中心；转轴通过滚动轴承安装于整机壳体内部；环形燃烧室和第一级导叶固定安装于整机壳体内部。
[0010]进一步的，环形燃烧室内部安装有燃油喷嘴和点火器；燃油喷嘴与外部油箱连通；
[0011]用于连通燃油喷嘴与外部油箱的管路上设有燃油调节阀。
[0012]进一步的，整机壳体所设空气入口处设置空气过滤网。
[0013]进一步的，可调导叶固定安装于整机壳体内部；
[0014]发电机轴利用滚动轴承支撑于发电机定子的腔体内部。
[0015]进一步的，还包括输出端子和控制器；
[0016]输出端子用于获取发电机轴的转速信息，并将转速信息输出至控制器，控制器根据转速信息控制燃油调节阀和可调导叶，实现燃气涡轮发电机功率的控制。
[0017]进一步的，启动电机、压气机叶轮、转轴和第一级涡轮组成一套独立的轴系，用于配合环形燃烧室和第一级导叶产生做功的燃气；
[0018]单级双列复速级涡轮和发电机轴组成另一套独立的轴系，用于实现燃气机械能向交流电能的转换。
[0019]上述一种微型对转式燃气涡轮发电机的工作方法，包括：
[0020]启动电机启动转轴的旋转，转轴带动压气机叶轮旋转；
[0021]外部空气在压气机叶轮旋转作用下进入环形燃烧室，环形燃烧室点火后产生的燃气经第一级导叶膨胀加速后驱动第一级涡轮旋转；
[0022]第一级涡轮带动压气机叶轮旋转，外部空气在压气机叶轮旋转作用下不断进入环形燃烧室，环形燃烧室不断产生燃气；
[0023]环形燃烧室产生的燃气经第一级导叶和第一级涡轮后到达可调导叶；
[0024]经可调导叶排出后的燃气驱动单级双列复速级涡轮旋转，单级双列复速级涡轮的旋转带动发电机轴旋转，输出交流电能。
[0025]进一步的，输出的交流电能稳定后，关闭启动电机。
[0026]进一步的，环形燃烧室内部安装有燃油喷嘴和点火器；燃油喷嘴与外部油箱连通；
[0027]用于连通燃油喷嘴与外部油箱的管路上设有燃油调节阀；
[0028]输出端子获取发电机轴的转速信息，并将转速信息输出至控制器，控制器根据转速信息控制燃油调节阀和可调导叶，实现燃气涡轮发电机功率的控制。
[0029]本专利技术与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0030](1)本专利技术创造性的提出一种燃气涡轮发电机，将涡轮发电机中核心的涡轮压缩机轴系与涡轮发电机轴系分开设计，涡轮压缩机轴系只负责参与燃烧部分的工作产生燃气，涡轮发电机部分轴系只负责转换能量，将燃气动能转换为交流电能，燃烧部分与发电部分之间无机械连接，通过工作介质燃气实现软连接，中间再设置可调角度的导叶，最终实现最佳效率匹配；
[0031](2)本专利技术通过对可调导叶角度的控制和燃油调节阀喷油量的控制，能够准确高效的控制交流电输出功率，并实现大负载功率范围内的变工况使用；
[0032](3)本专利技术结构紧凑简单、自成体系、容易实现发电机连续长时间工作、及多次启动和重复利用，因此可推广至航天技术以外的其他领域。
附图说明
[0033]图1为本专利技术一种微型对转式燃气涡轮发电机方案原理图；
[0034]图中，1
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空气过滤网，2
‑
启动电机，3
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压气机叶轮，4
‑
环形燃烧室，5
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第一级导叶，6
‑
第一级涡轮，7
‑
可调导叶，8
‑
单级双列复速级涡轮，9
‑
发电机轴，10
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发电机定子，11
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输出端子，12
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控制器，13
‑
油箱，14
‑
燃油调节阀，15
‑
点火器，16
‑
燃油喷嘴，17
‑
整机壳体，18
‑
转
轴。
具体实施方式
[0035]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0036]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0037]以上结合具体实施方式和范例性实例对本专利技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本专利技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本专利技术精神和范围的情况下，可以对本专利技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微型对转式燃气涡轮发电机，其特征在于，包括整机壳体(17)和设于整机壳体(17)内部的启动电机(2)、压气机叶轮(3)、第一级涡轮(6)、转轴(18)、环形燃烧室(4)、第一级导叶(5)、可调导叶(7)、单级双列复速级涡轮(8)、发电机轴(9)、发电机定子(10)；启动电机(2)、压气机叶轮(3)与第一级涡轮(6)同轴安装于转轴(18)上，并保持同步旋转，启动电机(2)和压气机叶轮(3)安装于转轴(18)前端，第一级涡轮(6)安装于转轴(18)的后端，压气机叶轮(3)位于启动电机(2)后方，启动电机(2)用于启动转轴(18)的旋转；第一级导叶(5)设于第一级涡轮(6)前方，环形燃烧室(4)设于压气机叶轮(3)和第一级导叶(5)之间；整机壳体(17)上设有空气入口；外部空气在压气机叶轮(3)旋转作用下增压后进入环形燃烧室(4)，环形燃烧室(4)燃烧后产生的燃气经第一级导叶(5)膨胀加速后驱动第一级涡轮(6)旋转；可调导叶(7)设于第一级涡轮(6)和单级双列复速级涡轮(8)之间，用于调节经第一级涡轮(6)排出后的燃气的速度和方向；发电机轴(9)位于发电机定子(10)的腔体内部，发电机轴(9)的前端安装单级双列复速级涡轮(8)，单级双列复速级涡轮(8)用于在经可调导叶(7)排出后的燃气的作用下带动发电机轴(9)旋转，将机械能转换为交流电能。2.根据权利要求1所述的一种微型对转式燃气涡轮发电机，其特征在于，转轴(18)穿过环形燃烧室(4)和第一级导叶(5)中心；转轴(18)通过滚动轴承安装于整机壳体(17)内部；环形燃烧室(4)和第一级导叶(5)固定安装于整机壳体(17)内部。3.根据权利要求1所述的一种微型对转式燃气涡轮发电机，其特征在于，环形燃烧室(4)内部安装有燃油喷嘴(16)和点火器(15)；燃油喷嘴(16)与外部油箱(13)连通；用于连通燃油喷嘴(16)与外部油箱(13)的管路上设有燃油调节阀(14)。4.根据权利要求1所述的一种微型对转式燃气涡轮发电机，其特征在于，整机壳体(17)所设空气入口处设置空气过滤网(1)。5.根据权利要求1所述的一种微型对转式燃气涡轮发电机，其特征在于，可调导叶(7)固定安装于整机壳体(17)内部；发电机轴(9)利用滚动...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝小龙，解俊良，张明根，唐慧慧，赵经明，郭军刚，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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