CN106837548A - 一种对称式解耦燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对称式解耦燃气轮机，该装置包括由电机带动的两个对称式的压气机，所述的压气机与一个或多个并联的燃烧室连接，所述的燃烧室与两个对称式的涡轮连接，所述的涡轮带动发电机发电，所述的发电机一部分发电量带动所述的电机，所述的发电机的剩余电量为装置的净发电量；本发明装置将压气机和涡轮解耦，解耦后可克服结构上的振动耦合问题，并且具有压气机和涡轮各自均在最佳转速运转、轴向负载小、可靠性高寿命长等特点。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，具体而言，涉及一种燃气轮机。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，具有效率高、电力品质高、低排放、联网布局灵活、对负荷要求能快速反应等特点，目前已广泛应用于能源、电力、航天、航空、舰船、车辆、军事等领域。燃气轮机产业已成为国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位，燃气轮机技术的研究与发展也一直是国内外备受关注的热点问题。
然而，随着燃气轮机技术的不断发展，未来燃气轮机将面临振动大、压气机涡轮最佳工作转速不匹配、轴向负载大等问题，这些问题对燃气轮机设计的要求越来越严苛，传统燃气轮机技术可靠性的提高、性能的优化、以及新的燃气轮机结构的开发成为了本领域的迫切需求。
未来燃气轮机面临的首要问题是如何解决系统的振动问题。燃气轮机的振动包括对中引起的振动、轴瓦的振动、转子失衡引起的振动等。振动问题直接关系到燃气轮机轴系乃至整个机组的安全，而振动发生的原因又很复杂，很多情况下不能直接查找出振动的原因，故障诊断的准确率低。因此亟需发展新的燃气轮机结构以解决振动问题。
未来燃气轮机面临的第二大问题是如何解决压气机涡轮最佳工作转速不匹配问题。目前传统的燃气轮机压气机和涡轮是通过一根主轴来连接的，涡轮和压气机工作在同一转速下。然而由于工况变化等原因往往会引起压气机和涡轮的最佳工作转速不匹配，从而造成整机效率下降，输出功降低的问题。因此，需要研究新的燃气轮机技术以解决压气机涡轮转速不匹配问题。
未来燃气轮机面临的第三大问题是如何解决轴向负载大的问题。有机构预测到2020年，全国燃气轮机联合循环装机容量将达到5500万千瓦，是2000年之前50年已建成同类装机容量的25倍。随着燃气轮机机组装机容量的不断增大，机组轴向负载也越来越大，这就对轴承等机械机构带来了严峻的挑战，因此，需要开发新的燃气轮机技术以解决轴向负载大的问题。
综上，为解决燃气轮机振动大、压气机涡轮最佳工作转速不匹配、轴向负载大等问题，本发明提出了一种对称式解耦燃气轮机。对称式解耦燃气轮机技术将提高燃气轮机的可靠性及性能，为燃气轮机的运行提供更可靠的保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种能解决燃气轮机振动大、压气机涡轮最佳工作转速不匹配、轴向负载大等问题的对称式解耦燃气轮机。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种对称式解耦燃气轮机，包括由电机带动的两个对称式的压气机，所述的压气机与燃烧室连接，所述的燃烧室与两个对称式的涡轮连接，所述的涡轮带动发电机发电，所述的发电机一部分发电量带动所述的电机，所述的发电机的剩余电量为装置的净发电量。
其中，所述两个对称式的压气机与所述的电机通过第一轴连接，所述的两个压气机的进气口均在所述电机的远端，所述的两个压气机的出气口均在所述电机的近端。
其中，所述两个对称式的涡轮与所述的发电机通过第二轴连接，所述的两个涡轮的进气口均在所述发电机的远端，所述的两个涡轮的出气口均在所述发电机的近端。
其中，所述的燃烧室为一个燃烧室或多个并联的燃烧室。
本发明提供一种对称式解耦燃气轮机，其具有以下优点：1、本发明装置将压气机和涡轮解耦，解耦后可克服结构上的振动耦合问题。2、本发明装置压气机和涡轮分别由两根轴连接，根据不同的工况需求，压气机和涡轮各自均可在最佳转速下运转，系统效率高。3、本发明装置将两个压气机和两个涡轮对称式布置，整个系统具有较小的轴向负载。4、本发明装置由于可解决振动问题，并且轴向负载小，因此可靠性高寿命长。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明包括由电机2带动的两个对称式的压气机1和压气机4，压气机1和压气机4的出气口与燃烧室4连接，燃烧室4与两个对称式的涡轮6和涡轮9连接，涡轮6和涡轮9带动发电机8发电，发电机8一部分发电量通过电线10带动电机2，发电机8的剩余电量为本发明装置的净发电量13。
本发明的两个对称式的压气机1和压气机4与电机2通过轴3连接，压气机1和压气机4的进气口均在电机2的远端，压气机1和压气机4的出气口均在所述电机2的近端。
本发明的两个对称式的涡轮6和涡轮9与发电机8通过轴7连接，涡轮6和涡轮9的进气口均在发电机8的远端，涡轮6和涡轮9的出气口均在发电机8的近端。
需要说明的是，本发明中燃烧室5为一个燃烧室或多个并联的燃烧室。
本发明在工作时，空气11首先从压气机1和压气机4的进气口进入。压气机1和压气机4在电机2的带动下旋转，空气11在压气机中增压后进而进入到燃烧室5中。在燃烧室5中可燃气体或者燃油与压缩后的空气混合燃烧，产生高温的燃气。高温燃气进而进入到涡轮6和涡轮9中膨胀做功，将热能转化为动能。同时，涡轮6和涡轮9又带动发电机8发电，将动能又转化为电能。发电机8发出的一部分电通过电线10带动电机2旋转，发电机8的剩余发电量即为本发明装置的净发电量13。最终，从本发明装置中排出的废气12进入到大气环境，放热后完成一次循环，并持续循环工作。
在此循环过程中，压气机1和压气机4与电机2通过轴3连接，涡轮6和涡轮9与发电机8通过轴7连接，压气机和涡轮在结构上解耦，解耦后克服了振动问题，并且使得压气机和涡轮在不同的工况需求下均可在最佳转速下运转，提高了系统效率。此外，压气机1和压气机4，以及涡轮6和涡轮9采用对称式的布置方式，抵消了轴向力，使得整个系统具有较小的轴向负载，这将有助于提高系统的可靠性和寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种对称式解耦燃气轮机，其特征在于，包括由电机带动的两个对称式的压气机，所述的压气机与燃烧室连接，所述的燃烧室与两个对称式的涡轮连接，所述的涡轮带动发电机发电，所述的发电机一部分发电量带动所述的电机，所述的发电机的剩余电量为装置的净发电量。
2.如权利要求1所述的对称式解耦燃气轮机，其特征在于，所述两个对称式的压气机与所述的电机通过第一轴连接，所述的两个压气机的进气口均在所述电机的远端，所述的两个压气机的出气口均在所述电机的近端。
3.如权利要求1所述的对称式解耦燃气轮机，其特征在于，所述两个对称式的涡轮与所述的发电机通过第二轴连接，所述的两个涡轮的进气口均在所述发电机的远端，所述的两个涡轮的出气口均在所述发电机的近端。
4.如权利要求1所述的对称式解耦燃气轮机，其特征在于，所述的燃烧室为一个燃烧室或多个并联的燃烧室。
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| CN201710091405.4A CN106837548A (zh) | 2017-02-24 | 2017-02-24 | 一种对称式解耦燃气轮机 |
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| CN106837548A true CN106837548A (zh) | 2017-06-13 |
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| CN (1) | CN106837548A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110017174A (zh) * | 2018-01-10 | 2019-07-16 | 长兴永能动力科技有限公司 | 一种并联双头分别排气式向心涡轮 |
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