CN104568454B - 一种船用透平机试验平台 - Google Patents

Abstract

一种船用透平机试验平台，包括试验台架，所述试验台架的中部设有安置传动轴的通孔；所述的试验台架为近似圆柱形或圆台形的钢架结构，由环形顶板以及等分固定于环形顶板底面的3个以上的支柱组成；所述试验台架的顶部设置有隔振支座，所述隔振支座的中部设有通孔，所述隔振支座中部通孔的轴线与试验台架中部通孔的轴线相重合。本发明具备结构简单、成本低、安全性能高的优点。

Description

一种船用透平机试验平台

技术领域

本发明涉及一种船用透平机的试验平台，主要应用于船用小功率透平机的性能试验，也可应用于其他类型高速旋转机械的试验。

背景技术

蒸汽透平机是用于将蒸汽中的热能与压力能转化为机械能从而驱动交流发电机、泵或其他任何回转机械的设备。小型蒸汽透平机在船舶上被广泛应用。

具体地，船用小型蒸汽透平机一般安置在机舱内，被驱动机械位于机舱下部的舱室内，两者的传动轴通过中间传动轴(竖向布置)和联轴器联接，由于船舱的结构特点，中间传动轴都比较长，这种立式长轴的布置形式对透平机的运转稳定性和传动轴系的安装同轴度有很高的要求，因此透平机在实船安装前需要通过模拟实船工况进行试验，验证其工作性能和运转稳定性。因此进行船用小型蒸汽透平机生产的厂家都需要通过试验平台来进行产品的试验，确定每一台产品的性能，保证产品在船舶上的使用安全。

目前世界范围内的船用蒸汽透平机试验平台极少，且均采用双层混凝土建筑的型式，不仅投资巨大，而且功能单一，透平机的安装与试验平台的功能扩展都有诸多不便。

中国发明专利申请(申请公布号：CN 103471824 A，申请公布日：2013年12月25日，名称：一种汽轮机叶轮旋转试验平台及方法)所公开的信息：一种汽轮机叶轮旋转试验平台，包括设置在试验转子两侧的轴承和给试验转子提供旋转动力的装置；所述轴承在轴承瓦套的外圆增设一个轴承外环，轴承瓦套与轴承外环之间具有间隙、该间隙内设置一对环形弹性密封元件，构成一个封闭油腔，封闭油腔通过油路管道与润滑油供油系统连接，封闭油腔内油压的变化使得轴承的支撑刚度可调。本技术方案所提供的汽轮机叶轮旋转试验平台，可灵活调整待试验转子的支撑跨距与支撑刚度，以使试验转子能够自适应不同的临界转速，使得该试验平台能够适应更大范围试验转速区间的要求，增强其通用性、有效降低试验成本，同时该旋转试验平台及方法安全可靠、简单易操作，利于大规模使用和推广。但该汽轮机叶轮旋转试验平台是以水平布置的两轴承作为转动件的支撑，其被测旋转件是以水平轴旋转的，无法准确模拟船用小型透平机的实船工况，所以该结构的试验平台并不适用于竖向布置旋转轴的船用透平机稳定性能的测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有船用透平机试验平台采用双层混凝土建筑的形式，不仅成本高，而且功能单一、不便于功能扩展的缺点，提供一种结构简单、成本低、安全性能高、并且还便于功能扩展的钢结构透平机试验平台。

为实现上述目的，发明的技术解决方案是：

一种船用透平机试验平台，包括试验台架，所述试验台架的中部设有安置传动轴的通孔；所述的试验台架由环形顶板以及等分固定于环形顶板底面的3个以上的支柱组成，为近似圆柱或圆台的钢架结构；所述试验台架的顶部设置有隔振支座，所述隔振支座的中部设有通孔，所述隔振支座中部通孔的轴线与试验台架中部通孔的轴线相重合。

进一步的，所述试验台架的支柱上固定有一个或多个弧形横梁，所述试验台架中部通孔的轴线经过弧形横梁的圆心并垂直于弧形横梁的径向平面；当所述的弧形横梁为一个时，所述弧形横梁的开口位于两相邻支柱之间；

当所述的弧形横梁为多个时，所述弧形横梁的直径各不相等，所述弧形横梁按直径的大小顺次同轴布置，顺着轴线从上至下，所述弧形横梁的直径顺次增大；所述弧形横梁的开口相互对应，并位于同一两相邻支柱之间。

进一步的，所述试验台架的侧面上固定有围带，所述围带的内壁固定有加强筋，所述围带的上边沿以及所述加强筋的上端部抵靠或固定于环形顶板底面，所述围带的裙部对应所述弧形横梁的开口设有缺口。

进一步的，所述的隔振支座的上端面固定设置有过渡支架，所述过渡支架的中部设有通孔，所述过渡支架中部通孔的轴线与隔振支座中部通孔的轴线相重合。

进一步的，所述的隔振支座包括上板、下板以及安置于上板与下板之间的隔振橡胶体，所述的上板、下板和隔振橡胶体均为环形结构；所述下板的内侧面上设有两个以上的钢筒，所述的钢筒等分分布于以所述下板的中心为圆心的圆上；所述上板的内侧面上设有与所述钢筒相对应的抗扭钢棒，所述的抗扭钢棒插入所述钢筒的内孔。

进一步的，所述钢筒和抗扭钢棒的长度均小于所述隔振橡胶体的轴向长度。

进一步的，所述钢筒的内壁与所述抗扭钢棒之间垫有橡胶，所述的橡胶硫化于所述钢筒的内壁或者所述抗扭钢棒的表面。

进一步的，所述试验台架的内部设有支撑套筒，所述支撑套筒通孔的轴线与所述试验台架中部通孔的轴线相重合；所述支撑套筒的上端部固定于隔振支座或试验台架的环形顶板上；所述支撑套筒的下端部固定有轴承座，所述轴承座轴承座孔的轴线与支撑套筒通孔的轴线相重合。

进一步的，所述轴承座通过水平布置的刚性支撑杆与试验台架固定连接。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1.本发明中的试验台架为全焊接钢结构，所述试验台架的为近似的圆柱形或圆台形钢架结构，该试验台架的支柱通过地脚螺栓牢固的固定在地轨平台上，该试验台架的结构简单、制造成本低，具备较高的结构强度、结构稳定性好、能够承受较大的重载；同时，为了防止透平机在试验过程中产生过大的振动对机体和试验台架产生损害，试验台架上还设置了隔振支座，这种隔振支座包括上板、隔振橡胶体、下板、以及等分布置于上下板之间的组件(钢筒和抗扭钢棒)，这种结构形式的隔振支座不仅可以承受透平机的重力，还可以承受透平机工作时产生的扭矩，同时也避免了试验台架与透平机发生共振；

2.支柱上弧形横梁的设置将分散的支柱连接成了一个整体，有效提升了试验台架的结构强度及结构的稳定性，有效提升了试验台架的使用寿命；

3.围带与加强筋的设置更进一步提升了试验台架的结构强度及结构的稳定性，使本发明中的试验台架具有更长的使用寿命；同时将弧形横梁的开口与围带的缺口对应设置，使台架下方设备的安装和移动变得更加方便，有效提升了本发明的装配工艺性；

4.透平机通过过渡支架安装在试验台架上，通过采用不同尺寸接口的过渡支架即可实现不同型号透平机与试验台架的安装，本发明具有较好的适用性和实用性；

5.本发明采用支撑套筒与中间传动轴相结合的方式，并在所述支撑套筒的下端部同轴设有轴承座，利用轴承座内轴承来对支撑中间传动轴，有效保证了中间传动轴高速运转时的稳定性，同时还使轴系的同轴度更易于调整；利用刚性支撑杆将位于支撑套筒下端部的轴承座与试验台架固定在一起，更进一步的提升了中间传动轴运转的稳定性；

6.本发明中的各个部件均可采用模块化分布的原则，使对外接口具有通用性，使其不仅可适用于透平机的试验，还可用于其它各类高速旋转机械的试验。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明中试验台架的立体图；

图3为本发明中过渡支架的立体图；

图4为本发明中隔振支座的剖视图；

图5为本发明中隔振支座的立体图；

图6为本发明中隔振支座与支撑套筒装配的放大图；

图中，透平机1，上联轴器2，过渡支架3，隔振支座4，上板41，隔振橡胶体42，抗扭钢棒43，橡胶44，钢筒45，下板46，支撑套筒5，试验台架6，围带62，环形顶板63，加强筋64，支柱65，弧形横梁66，缺口67，中间传动轴7，下联轴器8，换向器9，测功仪10，地轨平台11，轴承座12，刚性支撑杆13。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例方式对发明做进一步的详细描述。

参见图1和图2，一种透平机试验平台，包括试验台架6，所述的试验台架6固定在地轨平台11上；所述试验台架6的顶部安置着透平机1，所述透平机1的输出轴为竖向布置的旋转轴，所述透平机1的输出轴通过上联轴器2与竖向布置的中间传动轴7相连接；所述中间传动轴7穿过所述验台架6的中部通孔与测功仪10连接。所述的试验台架6由钢材质的环形顶板63以及焊接于环形顶板63底面上的3个以上的支柱65组成，所述的支柱65等分焊接于与环形顶板63同心的圆上，形成近似于圆柱或圆台的钢架结构；当支柱65垂直焊接于环形顶板63上时，形成近似圆柱的钢架结构；当支柱65呈分散状焊接于环形顶板63上时，形成近似圆台的钢架结构。所述试验台架6的顶部设置有隔振支座4，所述隔振支座4的中部设有通孔，所述隔振支座4中部通孔的轴线与试验台架6中部通孔的轴线相重合。所述隔振支座4位于试验台架6与透平机1之间，具体的，所述隔振支座4的下端面螺栓固定于环形顶板63的上表面，所述隔振支座4的上端面与透平机1螺栓固定。所述支柱65的下端部通过地角螺栓固定在地轨平台11上。

本发明中的试验台架6为近似圆柱形或圆台形钢架结构，其结构简单，成本低，结构强度高，结构稳定性好，能够较好的承受重载，具有较长的使用寿命；隔振支座4的设置，可有效防止试验平台与透平机1发生共振，可大大延长本发明试验平台的使用寿命。

优选的，所述试验台架6的支柱65上固定有一个或多个弧形横梁66，所述试验台架6中部通孔的轴线经过弧形横梁66的圆心并垂直于弧形横梁65的径向平面。当所述的弧形横梁66为一个时，所述弧形横梁66的开口位于两相邻支柱65之间。当所述的弧形横梁66为多个时，每个弧形横梁66的直径均不相等，所有的弧形横梁66按其直径的大小顺次同轴布置，顺着轴线从上至下，同轴布置的弧形横梁66的直径顺次增大；各个弧形横梁66的开口相互对应，所有弧形横梁66的开口均位于同一两相邻支柱65之间。弧形横梁66的设置使分散的支柱65连接成了一个整体，有效提升了试验台架6的结构强度及结构的稳定性，有效提升了试验台架6的使用寿命。

优选的，所述试验台架6的侧面上固定有围带62，具体的，所述的围带62为一扇面形钢板覆盖并固定于支柱65与环形横梁66所形成框架上而形成，或者由固定于支柱65与环形横梁66所形成网格内的多个曲面板组成；所述围带62的内壁固定有加强筋64，所述围带62的上边沿以及所述加强筋64的上端部抵靠或固定于环形顶板63底面，所述围带62的裙部对应所述弧形横梁66的开口设有缺口67。围带62与加强筋64的设置更进一步提升了试验台架6的结构强度及结构的稳定性，使本发明中的试验台架6具有更长的使用寿命。同时，弧形横梁66与缺口67的对应设置，也使台架61下方设备的安装和移动变得更加方便，有效提升了本发明的装配工艺性。

结合图1和图3，隔振支座4与透平机1通过过渡支架3连接在一起，过渡支架3的中部设有通孔，所述过渡支架3中部通孔的轴线与隔振支座4中部通孔的轴向相重合；此时，所述隔振支座4的上端面与过渡支架3的下端面螺栓连接，过渡支架3的上端面与透平机1螺栓连接。通过更换不同尺寸接口的过渡支架3，本发明可实现多种型号透平机的固定安装，实现对多种型号透平机的性能测试，该结构使本发明具备更好的适用性和实用性。

结合图1、图4和图5，隔振支座4安置于试验台架6与透平机1之间。具体的，所述的隔振支座4包括上板41、下板46以及安置于上板41与下板46之间的隔振橡胶体42，所述的上板41、下板46和隔振橡胶体42均为环形结构；所述下板46的内侧面上设有两个以上的钢筒45，所述的钢筒45等分分布于以所述下板46的中心为圆心的圆上；所述上板41的内侧面上设有与所述钢筒45相对应的抗扭钢棒43，所述的抗扭钢棒43插入所述钢筒45的内孔。组合件(钢筒45和抗扭钢棒43)的设置，在保证隔振支座4具备较好的承重能力的同时，还使其具备了抗扭转的能力，更进一步的减少了本试验平台与透平机1的共振，提升了本发明的使用寿命。

优选的，所述钢筒45和抗扭钢棒43的长度均小于所述隔振橡胶体42的轴向长度。该结构主要利用隔振橡胶体42来承载竖向载荷，可有效保证隔振支座4的阻隔竖向振动的性能。

优选的，所述钢筒45的内壁与所述抗扭钢棒43之间垫有橡胶44，所述的橡胶44硫化于所述钢筒45的内壁或者所述抗扭钢棒43的表面。橡胶44的设置，可有效减少钢筒45与抗扭钢板43之间的硬接触，可有效提升隔振支座4的使用寿命。

结合图1和图6，所述试验台架6的内部设有支撑套筒5，所述支撑套筒5通孔的轴线与所述试验台架6中部通孔的轴线相重合，所述中间传动轴7穿过所述支撑套筒5的通孔；所述支撑套筒5的上端部固定于隔振支座4的下板46或试验台架6的环形顶板63上；所述支撑套筒5的下端部固定有轴承座12，所述轴承座12轴承座孔的轴线与支撑套筒5通孔的轴线相重合，所述轴承座12通过水平布置的刚性支撑杆13与试验台架6固定连接，所述的刚性支撑杆13也可为均匀分布于试验台架6内壁的多根；所述刚性支撑杆13的一端与轴承座12固定连接，另一端与围带62或支柱65固定连接。本发明采用支撑套筒与中间传动轴相结合的方式，并在所述支撑套筒的下端部同轴设有轴承座，利用轴承座内轴承来对支撑中间传动轴，有效保证了中间传动轴高速运转时的稳定性，同时还使轴系的同轴度更易于调整；利用刚性支撑杆将位于支撑套筒下端部的轴承座与试验台架固定在一起，更进一步的提升了中间传动轴运转的稳定性。

所述中间传动轴7与测功仪器10之间依次连接有下联轴器8和换向器9，所述的换向器9和测功仪器10均通过螺栓固定在地轨平台11上。

以上内容是结合具体实施方式对发明所做的进一步详细说明，不能认为发明的具体实施只局限于这些说明，对于发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船用透平机试验平台，包括试验台架（6），所述试验台架（6）的中部设有安置传动轴的通孔；其特征在于：所述的试验台架（6）由环形顶板（63）以及等分固定于环形顶板（63）底面的3个以上的支柱（65）组成，为近似圆柱或圆台的钢架结构；所述试验台架（6）的顶部设置有隔振支座（4），所述隔振支座（4）的中部设有通孔，所述隔振支座（4）中部通孔的轴线与试验台架（6）中部通孔的轴线相重合；所述的隔振支座（4）包括上板（41）、下板（46）以及安置于上板（41）与下板（46）之间的隔振橡胶体（42），所述的上板（41）、下板（46）和隔振橡胶体（42）均为环形结构，三者之间同轴布置；所述下板（46）的内侧面上设有两个以上的钢筒（45），所述的钢筒（45）等分分布于以所述下板（46）的中心为圆心的圆上；所述上板（41）的内侧面上设有与所述钢筒（45）相对应的抗扭钢棒（43），所述的抗扭钢棒（43）插入所述钢筒（45）的内孔。

2.根据权利要求1所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述钢筒（45）和抗扭钢棒（43）的长度均小于所述隔振橡胶体（42）的轴向长度。

3.根据权利要求1或2所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述钢筒（45）的内壁与所述抗扭钢棒（43）之间垫有橡胶（44），所述的橡胶（44）硫化于所述钢筒（45）的内壁或者所述抗扭钢棒（43）的表面。

4.根据权利要求1所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述试验台架（6）的支柱（65）上固定有一个或多个弧形横梁（66），所述试验台架（6）中部通孔的轴线经过弧形横梁（66）的圆心并垂直于弧形横梁（66）的径向平面；

当所述的弧形横梁（66）为一个时，所述弧形横梁（66）的开口位于两相邻支柱（65）之间；

当所述的弧形横梁（66）为多个时，所述弧形横梁（66）的直径各不相等，所述弧形横梁（66）按直径的大小顺次同轴布置，顺着轴线从上至下，所述弧形横梁（66）的直径顺次增大；所述弧形横梁（66）的开口相互对应，并位于同一两相邻支柱（65）之间。

5.根据权利要求4所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述试验台架（6）的侧面上固定有围带（62），所述围带（62）的内壁固定有加强筋（64），所述围带（62）的上边沿以及所述加强筋（64）的上端部抵靠或固定于环形顶板（63）底面，所述围带（62）的裙部对应所述弧形横梁（66）的开口设有缺口（67）。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述的隔振支座（4）的上端面固定设置有过渡支架（3），所述过渡支架（3）的中部设有通孔，所述过渡支架（3）中部通孔的轴线与隔振支座（4）中部通孔的轴线相重合。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述试验台架（6）的内部设有支撑套筒（5），所述支撑套筒（5）通孔的轴线与所述试验台架（6）中部通孔的轴线相重合；所述支撑套筒（5）的上端部固定于隔振支座（4）或试验台架（6）的环形顶板（63）上；所述支撑套筒（5）的下端部固定有轴承座（12），所述轴承座（12）轴承座孔的轴线与支撑套筒（5）通孔的轴线相重合。

8.根据权利要求7所述的一种船用透平机试验平台，其特征在于：所述轴承座（12）通过水平布置的刚性支撑杆（13）与试验台架（6）固定连接。