CN102619961A - 汽轮机用双输入高速齿轮变速箱 - Google Patents
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Abstract
一种双缸汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，用于1.5MW太阳能双缸凝汽式汽轮机，包括：高、低速输入轴，高压端高速输入轴I的转速在36000rpm，低压端高速输入轴II的转速在7500rpm。所述高速输入轴I与高压叶轮直联，汽轮机高压叶轮悬臂支撑在高速输入轴I上；所述高速输入轴II与汽轮机低压缸通过联轴器联接。根据本发明，大幅度减小大齿轮直径，降低了齿轮的甩油功耗，提高了齿轮箱传递效率。高压叶轮端支撑轴承及箱体各设置了冷却腔，有效减少高温蒸汽对该处轴承合金的影响。保证高压转轴轴向间隙不受低压转轴的影响，有利于装配间隙调整及高压叶轮的性能提升。除用于太阳能热发电系统外，还可用于工业余热发电或热电联供、气体蒸汽联合发电等领域。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机领域，具体涉及一种双高转速输入、低速输出的变速齿轮箱装置，所述装置用于作为太阳能光热发电热工转换装置而开发的MW级汽轮机。
背景技术
太阳能作为清洁能源，具有取之不尽、无污染、廉价等独特优点，有着巨大的潜在市场，并将逐步在能源消费结构中占有显著的份额，成为全球的主要能源之一。
太阳能热发电系统通常由三个部分组成：太阳能集热系统，蓄热及热交换系统，热功转换系统。上述三大系统同时工作，完成由光能向电能的转换。然而，由于以往该系统蒸汽参数较低，且由于传统单转速、小容量、低参数的汽轮机效率、启动时间长，难以满足太阳能热发电系统的系统要求。
根据国家《可再生能源发展“十二五”规划》，太阳能热发电目标拟定为2015年装机达100万千瓦，到2020年装机达300万千瓦，仅设备一项市场规模就可达150亿元，十年内设备市场规模可达450亿元。因此市场前景广阔。
为此，市场急需一种适用于太阳能热发电系统的新型蒸汽轮机。适用于太阳能热发电系统的新型蒸汽轮机的研发成功将带动国内外太阳能热发电事业的发展。但是，目前，该类汽轮机在国内还处于研发阶段，而此类双输入、高转速的变速箱在国内尚处于空白。
发明内容
为克服上述问题，本发明提供一种双输入高速齿轮变速箱，特别是，本发明提供一种MW级汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，系双高转速输入、低速输出的变速齿轮箱装置，所述MW级汽轮机用双输入高速齿轮变速箱是用于针对太阳能光热发电热工转换装置而开发的汽轮机。
为达到上述目的，本发明的汽轮机用双输入高速齿轮变速箱的技术方案如下：
一种双缸汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，用于MW级汽轮机，齿轮箱体，高速输入轴、低速输入轴、输出轴及盘车装置，其特征在于：所述高速输入轴具有两根不同转速的高速输入轴，高压端高速输入轴I和低压端高速输入轴II，所述高压端高速输入轴I的转速在36000rpm以上，所述低压端高速输入轴II的转速在7500rpm以上。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I与汽轮机高压力叶轮直联，汽轮机高压叶轮悬臂支撑在高压端高速输入轴上；
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述低压端高速输入轴II与汽轮机低压缸通过鼓形齿联轴器联结。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I的轴部设置推力盘，输出轴端部设置推力轴承，各轴轴向力的分配和处理如下：
所述高压端高速输入轴I的轴向力通过推力盘传递给输出轴，通过输出轴端部推力轴承传递给齿轮箱体；
所述低压缸高速输入轴II单独设置推力轴承，承担汽轮机推力和齿轮传递的轴向力。
由此，保证了高压转轴的轴向间隙不受低压转轴的影响，有利于装配间隙的调整及高压叶轮的性能提升及长期稳定的运行。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：高压端中心距392mm，低压端中心距506mm，传动比分别为高压端12.087和低压端2.5。由此，紧凑的中心距降低了齿轮的节圆线速度，合理的中心距和传动比，有效的保证双缸的工作转速要求，又能保证结构紧凑，降低了齿轮的甩油功耗，大大节约了成本，提高齿轮传动效率。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述齿轮箱体近高压缸的箱壁设置有油冷腔体，冷却腔体设置在齿轮箱体内侧，油润滑油循环冷却轴承座。
由此，保证了齿轮箱体箱壁温度的均匀一致性；由润滑油循环冷却轴承座，同时加大涡轮端轴承的进油量，有效的冷却轴承温度。利用润滑油有效的减少高温蒸汽对该处轴承合金的影响。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述汽轮机高压缸侧盖为整体式，与齿轮箱体焊接为一体。
由此，提高了侧盖的联接强度，又大大缩小了涡轮的悬臂长度，有效的提高了转子的高速稳定性。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I、低压端高速输入轴II及输出轴轴承跨距均为240mm。
由此，减化了齿轮箱体的结构，提高了箱体的加工效率。既减小了轴承的载荷，提高了由于瞬时不同步的引起的短时过载，又降低了各轴瓦的功耗，提高了齿轮箱的总效率。
根据本发明所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述输出轴转速为3000rpm。
根据本发明所述的汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，除用于太阳能热发电系统外，还可用于工业余热发电或热电联供、气体蒸汽联合发电等领域，
根据本发明一种汽轮机双输入高速齿轮变速箱，优点如下：
1)该齿轮箱齿轮设计，在保证强度的情况下，选取了合理的中心距和传动比，紧凑的中心距降低了齿轮的节圆线速度，降低了齿轮的甩油功耗，提高了齿轮箱传递效率。
2)在不影响高速输入轴的转子特性的情况下，合理的加大了轴承跨距，减小了轴承的载荷，从而提高了由于瞬时不同步的引起的短时过载，又降低了各轴瓦的功耗，提高了齿轮箱的总效率。
3)高压叶轮端支撑轴承及箱体各设置了冷却腔，利用润滑油有效的减少高温蒸汽对该处轴承合金的影响。
4)高压端输入轴的轴向力通过推力盘传递给输出轴，低压转轴的轴向力由各自的推力轴承承载，保证了高压转轴的轴向间隙不受低压转轴的影响，有利于装配间隙的调整及高压叶轮的性能提升，长期稳定的运行。
包括双输入转速比的选取、同步，轴向力的平衡处理，箱体冷却和高速输入轴承润滑等，结构紧凑、运行稳定。
附图说明
图1为本发明的MW级汽轮机用双输入高速齿轮变速箱示意图。
图中，1为齿轮箱体，2为高压转轴，3为高压叶轮，4为高压端可倾瓦滑动轴承，5为油冷腔体，6为输出滑动轴承，7为输出轴，8为大齿轮，9为低压端输入径向止推滑动轴承，10为低压转轴，11为电动盘车装置。
具体实施方式
以下，参照附图，以实施例具体说明本发明的MW级汽轮机用双输入高速齿轮变速箱。
实施例1
一种MW级汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，包括：齿轮箱体，高速输入轴及输出轴。所述高速输入轴具有两根不同转速的高速输入轴轴，高压端高速输入轴I的转速在30000rpm以上，低压端高速输入轴I的转速在7500rpm以上，输出轴转速为3000rpm。
在本实施例中，所述高速输入轴I与汽轮机直联，汽轮机高压叶轮悬臂支撑在高速输入轴上。所述高速输入轴II与汽轮机低压缸通过联轴器联结。高速输入轴I的轴部设置推力盘，输出轴端部设置推力轴承。
各轴轴向力的分配和处理如下：
所述高压端高速输入轴I的轴向力通过推力盘传递给输出轴，通过输出轴端部推力轴承传递给齿轮箱体；所述低压缸高速输入轴II单独设置推力轴承，承担汽轮机推力和齿轮的啮合力。
由此，保证了高压转轴的轴向间隙不受低压转轴的影响，有利于装配间隙的调整及高压叶轮的性能提升及长期稳定的运行。
在本实施例中，高压端中心距392mm，低压端中心距506mm，传动比分别为高压端12.087和低压端2.5。由此，紧凑的中心距降低了齿轮的节圆线速度，降低了齿轮的甩油功耗，提高了齿轮箱体的传递效率。
另外，所述齿轮箱体近高压缸的箱壁设置有油冷腔体。由此，保证了齿轮箱体箱壁温度的均匀一致性；利用润滑油有效的减少高温蒸汽对该处轴承合金的影响。
另外，所述汽轮机高压缸侧盖为整体式，与齿轮箱体焊接为一体。所述高压端高速输入轴I、低压端高速输入轴II及输出轴轴承跨距均为240mm。
具体实施如下：
400℃～500℃的高压蒸汽驱动高压叶轮3带动高压转轴2高速旋转，高压转轴2驱动输出轴7及低压转轴10旋转。高压蒸汽通过高压叶轮做功后，通过蒸汽再热流向汽轮机，以驱动低压转轴10。通过调气门调节低压转轴的转速与高压转轴同步，此时，高压转轴2和低压转轴10同时驱动输出轴7旋转，并达到发电机工作转速，驱动发电机发电。
高压转轴2由高压端可倾瓦滑动轴承4所支撑，轴向力由高压转轴上的推力盘传递给输出轴7，低压转轴10由低压端输入径向止推滑动轴承9支撑，轴向力由滑动轴承9承载，不传递给输出轴7，输出轴7由输出滑动轴承6支撑，并承载高压端传递过来的轴向力。
根据本发明的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，优点如下：
1)该齿轮箱齿轮设计，在保证强度的情况下，选取了合理的中心距和传动比，紧凑的中心距降低了齿轮的节圆线速度，降低了齿轮的甩油功耗，提高了齿轮箱传递效率。
2)在不影响高速输入轴的转子特性的情况下，合理的加大了轴承跨距，减小了轴承的载荷，从而提高了由于瞬时不同步的引起的短时过载，又降低了各轴瓦的功耗，提高了齿轮箱的总效率。
3)高压叶轮端支撑轴承及箱体各设置了冷却腔，利用润滑油有效的减少高温蒸汽对该处轴承合金的影响。
4)高压端输入轴的轴向力通过推力盘传递给输出轴，低压转轴的轴向力由各自的推力轴承承载，保证了高压转轴的轴向间隙不受低压转轴的影响，有利于装配间隙的调整及高压叶轮的性能提升，长期稳定的运行。
Claims (9)
1.一种双缸汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，用于1.5MW太阳双缸凝汽式汽轮机，齿轮箱体，高速输入轴、低速输入轴、输出轴及盘车装置，其特征在于：所述高速输入轴具有两根不同转速的高速输入轴，高压端高速输入轴I和低压端高速输入轴II，所述高压端高速输入轴I的转速在36000rpm以上，所述低压端高速输入轴II的转速在7500rpm以上。
2.如权利要求1所述的汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I与汽轮机高压力叶轮直联，汽轮机高压叶轮悬臂支撑在高压端高速输入轴上。
3.如权利要求1所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述低压端高速输入轴II与汽轮机低压缸通过鼓形齿联轴器联结。
4.如权利要求1所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I的轴部设置推力盘，输出轴端部设置推力轴承，各轴轴向力的分配和处理如下：
所述高压端高速输入轴I的轴向力通过推力盘传递给输出轴，通过输出轴端部推力轴承传递给齿轮箱体；
所述低压缸高速输入轴II单独设置推力轴承，承担汽轮机推力和齿轮传递的轴向力。
5.如权利要求1所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：高压端中心距392mm，低压端中心距506mm，传动比分别为高压端12.087和低压端2.5。
6.如权利要求1所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述齿轮箱体近高压缸的箱壁设置有油冷腔体，冷却腔体设置在齿轮箱体内侧，油润滑油循环冷却轴承座。
7.如权利要求1所述的汽轮机双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述汽轮机高压缸侧盖为整体式，与齿轮箱体焊接为一体。
8.如权利要求1所述的汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，其特征在于：所述高压端高速输入轴I、低压端高速输入轴II及输出轴轴承跨距均为240mm。
9.如权利要求1所述的汽轮机用双输入高速齿轮变速箱，其特征在于，所述输出轴转速为3000rpm。
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