CN106907243B - 一种燃气轮机支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机支撑结构，属于燃气轮机试验领域。该支撑结构用于支撑燃气轮机，所述燃气轮机自一端向另一端依次延伸有前机匣、中间机匣、动力涡轮机匣及排气装置，所述燃气轮机支撑结构包括底座(1)以及设置在所述底座(1)上的前机匣支撑组件(2)、中间机匣支撑组件(3)、动力涡轮机匣支撑组件(4)。本发明在燃机前、中、后三个截面处分别设置了支撑，具备承受燃机运行时带来的各种载荷，同时设置调节装置，解决了燃机安装时出现的各种为题，具有结构简单、安装方便的特点。

Description

一种燃气轮机支撑结构

技术领域

本发明属于燃气轮机试验领域，具体涉及一种燃气轮机支撑结构。

背景技术

应用于大型水面船只的燃气轮机，需要一种支撑系统不仅能够承受燃气轮机正常运行所带来的各种载荷，同时能够承受船体所带来的冲击载荷，船用燃气轮机运行工况复杂，支撑系统需要合理吸收和传递各种应力，较难实现结构简单的同时保证长期有效的工作。

现有技术中，一般采用三截面支撑方式，分别支撑燃气轮机的前机匣、中间机匣及动力涡轮机匣，采用该支撑方式装配时，支撑装置不能承受过大的冲击载荷，且容易出现过定位装配，具体表现在当燃气轮机俯仰时、受热膨胀时，其与支撑装置不仅会产生装配应力，还会对安装好的支撑装置产生结构性破坏。而燃气轮机在试验过程中，诸如受热膨胀等因素产生的结构变形在所难免，为此，需要设置一种新的支撑结构，以满足燃气轮机装配及试验时的固定支撑作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种燃气轮机支撑结构，至少解决上述背景技术中存在的一个问题，诸如燃气轮机受热膨胀带来的结构改变问题。

本发明燃气轮机支撑结构用于支撑燃气轮机，所述燃气轮机自一端向另一端依次延伸有前机匣、中间机匣、动力涡轮机匣及排气装置，所述燃气轮机支撑结构包括底座以及设置在所述底座上的前机匣支撑组件、中间机匣支撑组件、动力涡轮机匣支撑组件以及排气装置支撑组件，所述动力涡轮机匣支撑组件包括：

第一支撑台，固定设置在所述底座上；

两个第一侧板，一端与所述第一支撑台销轴连接，另一端与自所述动力涡轮机匣侧边延伸形成的单耳结构销轴连接，所述任一销轴轴线方向垂直于所述燃气轮机轴线方向，所述第一侧板在与所述第一支撑台及所述单耳结构连接处，沿所述销轴轴线方向具有活动余量；

第一底支撑架，一端固定在所述第一支撑台上，另一端向所述动力涡轮机匣底端延伸形成第一盲孔；

第一关节轴承，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第一盲孔内，并沿所述第一盲孔轴向方向运动。

优选的是，所述第一支撑台设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，所述相邻可拆卸件之间设置有数量可调的第一垫板。

优选的是，所述中间机匣支撑组件包括：

第二支撑台，固定设置在所述底座上；

两个第二侧板，一端与所述第二支撑台固定连接，另一端向所述中间机匣的侧边延伸，并形成螺孔；

第一顶丝螺丝，穿过所述螺孔，并顶接在所述所述中间机匣的侧边；

所述第二侧板的板厚方向与所述燃气轮机轴线方向平行。

优选的是，所述第二侧板在靠近第二支撑台的位置处设置有加厚的过渡区，以防止第二侧板因随所述中间机匣轴向运动而弯曲撕裂。

优选的是，所述第二支撑台设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，所述相邻可拆卸件之间设置有数量可调的第二垫板。

优选的是，所述第二支撑台包括连接底座的第一拆卸件及连接第二侧板的第二拆卸件，所述第一拆卸件向第二拆卸件方向形成容纳腔，第二拆卸件设置在所述容纳腔内，并与所述容纳腔侧壁留有间隙，所述侧板上设置有螺孔，第二顶丝螺丝穿过所述螺孔顶压所述第二拆卸件。

优选的是，所述前机匣支撑组件包括：

第三支撑台，固定设置在所述底座上；

弹簧组件，一端与第三支撑台固定连接，另一端固定有调节螺母组件；

调节螺母组件，另一端固定在前机匣的底端。

优选的是，所述排气装置支撑组件包括：

第四支撑台，固定设置在所述底座上；

两个支撑腿，一端与所述第四支撑台销轴连接，另一端与排气装置轴承连接；

第二底支撑架，一端固定在所述第四支撑台上，另一端向所述排气装置延伸形成第二盲孔；

第二关节轴承，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第二盲孔内，并沿所述第二盲孔轴向方向运动。

本发明在燃机前、中、后三个截面处分别设置了支撑，具备承受燃机运行时带来的各种载荷，同时设置调节装置，解决了燃机安装时出现的各种为题，具有结构简单、安装方便的特点。

附图说明

图1为按照本发明燃气轮机支撑结构的一优选实施例的燃气轮机支撑结构示意图。

图2为本发明图1所示实施例的动力涡轮机匣支撑组件结构示意图。

图3为本发明图1所示实施例的中间机匣支撑组件结构示意图。

图4为本发明图1所示实施例的中间机匣支撑组件结构示意图。

图5为本发明图1所示实施例的前机匣支撑组件结构示意图。

图6为本发明图1所示实施例的排气装置支撑组件结构示意图。

其中，1为底座，2为前机匣支撑组件，3为中间机匣支撑组件，4为动力涡轮机匣支撑组件，5为排气装置支撑组件，6为前机匣，7为中间机匣，8为动力涡轮机匣，9为排气装置；

21为第三支撑台，22为弹簧组件，23为调节螺母组件；

31为第二支撑台，32为第二侧板，33为第一顶丝螺丝，34为第二垫板，35为第一拆卸件，36为第二拆卸件，37为第二顶丝螺丝；

41为第一支撑台，42为第一侧板，43为第一底支撑架，44为第一关节轴承，45为第一垫板；

51为第四支撑台，52为支撑腿，53为第二底支撑架，54为第二关节轴承。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提出了一种燃气轮机支撑结构，至少解决上述背景技术中存在的一个问题，诸如燃气轮机受热膨胀带来的结构改变问题。

参考图1，本发明燃气轮机支撑结构，用于支撑燃气轮机，所述燃气轮机自一端向另一端依次延伸有前机匣6、中间机匣7、动力涡轮机匣8及排气装置9，所述燃气轮机支撑结构包括底座1以及设置在所述底座1上的前机匣支撑组件2、中间机匣支撑组件3、动力涡轮机匣支撑组件4以及排气装置支撑组件5。

可以理解的是，前机匣支撑组件2用于支撑前机匣6，中间机匣支撑组件3用于支撑中间机匣7，动力涡轮机匣支撑组件4用于支撑动力涡轮机匣8，排气装置支撑组件5用于支撑排气装置9，需要进一步说明的是，动力涡轮机匣8位于燃气轮机结构重心附近(略靠后)，因此支撑该结构的动力涡轮机匣支撑组件4为本发明主支撑件，燃机为功率后输出，为保证输出轴、联轴器和齿轮箱有较好的对中特性，将主支撑件放在动力涡轮后框架，设置在动力涡轮机匣上，承受轴向推力及重力。

由此产生的燃气轮机结构变形也主要是动力涡轮机匣8的结构变形，主要包括该动力涡轮机匣8在受热后向两侧及前后方向膨胀，同时会产生俯仰变形。所述前后方向指燃气轮机轴线方向，即图1中左右方向，两侧为垂直于所述轴线的方向，即图2中左右方向。

图2为动力涡轮机匣支撑组件4，即主支撑件的结构示意图。其用来解决上述或背景技术中存在的技术问题-燃气轮机(动力涡轮机匣)的俯仰变形及左右膨胀变形，参考图2，所述动力涡轮机匣支撑组件4包括：

第一支撑台41，固定设置在所述底座1上；

两个第一侧板42，一端与所述第一支撑台41销轴连接，另一端与自所述动力涡轮机匣侧边延伸形成的单耳结构销轴连接，所述任一销轴轴线方向垂直于所述燃气轮机轴线方向，所述第一侧板42在与所述第一支撑台41及所述单耳结构连接处，沿所述销轴轴线方向具有活动余量；

第一底支撑架43，一端固定在所述第一支撑台41，另一端向所述动力涡轮机匣底端延伸形成第一盲孔；

第一关节轴承44，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第一盲孔内，并沿所述第一盲孔轴向方向运动。

需要说明的是，两个第一侧板42的板厚方向为垂直于燃气轮机的轴线方向，由此当燃气轮机受较大的推力时(沿轴线方向的力)，上述侧板42会提供一个侧向的反推力，如果第一侧板设置成其它朝向，例如板厚方向与燃气轮机轴线方向相同，则会因为该侧板受力弯曲而无法到达(或不能更好的达到)限制燃气轮机轴向移动的目的。

可以理解的是，动力涡轮机匣支撑组件4承受燃气轮机的推力及重力，在燃气轮机的轴向方向及垂向方向上要具备支撑功能，本实施例在燃气轮机的动力涡轮机匣8上设置在三个支撑点，分别为两个侧支撑点及一个下支撑点，两个侧支撑点连线水平，且穿过动力涡轮机匣8截面圆心，下支撑点设置在动力涡轮机匣8的最底端。

两个第一侧板42分别用于连接侧支撑点，并提供向上的支撑力，第一支撑架43用于连接底支撑点，并提供向上的支撑力。

侧支撑点固定有单耳片结构，两个第一侧板42结构一致，具体的任一第一侧板42包括两块钛合金TA15板，钛合金TA15板的两端开销孔，分别与上述单耳片结构与第一支撑台41销轴连接。

上述销轴为限位销，所述限位销限制钛合金TA15板的运动空间，即销子有一定的轴向调节空间，限制了燃机的六向自由度，可以很好的承受燃气轮机的轴向负荷和垂向负荷，且水平方向可以补偿涡轮机匣膨胀的热变形。

下支撑点连接有关节轴承44，用于保证燃气轮机具有俯仰可调性，即不限制燃气轮机的俯仰自由度，另一方面，关节轴承44向远离燃气轮机的一端延伸有销轴，能够插入其正下方的第一底支撑架43的盲孔内，而第一底支撑架43又固定(间接固定)在底座上，因此限制了燃气轮机的轴向运动。

本实施例中，所述第一支撑台41设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，所述相邻可拆卸件之间设置有数量可调的第一垫板45，参考图2，第一支撑台包括三部分，连接底座1的下端，设置下端上的左右两个上端，上下端通过螺栓连接，第一垫板45设置在上下端之间，通过增加或减少垫板数量来调整第一侧板42的高度，进而适配对接动力涡轮机匣8的两个侧支撑点。

图3及图4为中间机匣支撑组件3的结构示意图，参考图3，所述中间机匣支撑组件3包括：

第二支撑台31，固定设置在所述底座1上；

两个第二侧板32，一端与所述第二支撑台31固定连接，另一端向所述中间机匣的侧边延伸，并形成螺孔；

第一顶丝螺丝33，穿过所述螺孔，并顶接在所述所述中间机匣的侧边；

所述第二侧板32的板厚方向与所述燃气轮机轴线方向平行。

本实施例中，基于前述动力涡轮机匣受力膨胀后，其产生的沿燃气轮机轴线方向的变形主要体现在中间机匣上，即中间机匣可能沿燃气轮机轴线方向前后运动一段距离，需要采用支撑结构消除该变形导致的破坏影响，为此，所述第二侧板32的板厚方向与所述燃气轮机轴线方向平行(实际情况为在第二侧板32不受力或仅受燃气轮机压力情况下如此，当其变形情况下为近似平行)。这样，当中间机匣变形时，带动所述第二侧板32沿其厚度方向弯曲，从而达到既支撑中间机匣又不限制(或简单限制)其轴向自由度的目的。

在一个备选实施方式中，为防止第二侧板32在弯曲过程中损坏，一般在其与第二支撑台31连接处设置有加厚区域，即第二侧板32在靠近第二支撑台31的位置处逐级加厚，以防止偏转(弯曲)撕裂第二侧板。

与第一侧板42相似，该处设置的第二侧板32同样采用钛合金TA15板，同时，任意侧边的第二侧板32均为两块钛合金TA15板。

图4中可以更加清楚的反映第一顶丝螺丝33的空间位置关系，本实施例中，第二侧板32的靠近中间机匣侧边的一端设置有螺孔，例如该附图中的该端设置为圆盘状，沿圆盘状周向布置有若干螺孔，钉死螺丝穿过该螺孔，并顶接(顶压)在中间机匣上。

需要说明的是，中间机匣处为非重心结构处，因此其不需要较高的支撑力，采用顶丝螺丝提供的压力所产生的摩擦力可以胜任该处的支撑力，即便特殊情况下需要该处提供较高的支撑力，本实施例给出的圆盘+顶丝螺丝的形式也能提供，具体如下：

中间机匣两侧的圆盘中心连线过中间机匣截面中心，或位于所述中间机匣截面中心之下，参考图3，由此布置在圆盘下方的的顶丝螺丝当顶接在中间机匣上之后，其顶接点位于机匣截面的下半圆上，显而易见，钉死螺丝能够提供一定的支撑力。

本实施例中，与第一垫板所起到的作用相同，所述第二支撑台31设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，所述相邻可拆卸件之间设置有数量可调的第二垫板34。

备选实施方式中，参考图4，所述第二支撑台包括第一拆卸件35及第二拆卸件36，所述第一拆卸件向第二拆卸件方向形成容纳腔，第一拆卸件连接地板1，第二拆卸件连接第二侧板32，第二拆卸件36设置在所述容纳腔内，并与所述容纳腔侧壁留有间隙，所述侧板上设置有螺孔，第二顶丝螺丝37穿过所述螺孔顶压所述第二拆卸件36，如此，当第二支撑台31固定后，为使第二侧板32与中间机匣7更好对接，调整第二顶丝螺丝37能够对连接有第二侧板的第二拆卸件轴向、角向(此处特指燃气轮机的轴向、角向)可调，可保证安装时不产生装配应力。

图5给出了前机匣支撑组件2的结构示意图，参考该图，所述前机匣支撑组件2包括：

第三支撑台21，固定设置在所述底座1上；

弹簧组件22，一端与第三支撑台21固定连接，另一端固定有调节螺母组件23；

调节螺母组件23，另一端固定在前机匣6的底端。

本实施例中，通过调节螺母组件23调整前机匣支撑组件2的高度，以减小机匣安装应力，通过弹簧组件22具有吸收各个方向的变形能力。关于调节螺母组件为常规技术手段，本实施例对具体结构不做限制，以简单实施例或原理性描述其形式为：弹簧组件22的上端固定有一螺杆，连接前机匣下端的A机构设置有较长轴线孔的螺母，且该螺母与该A机构转动连接，螺母适配安装所述螺杆，通过转动该螺母使A机构上下运动。

图6为本实施例排气装置支撑组件5的结构示意图，参考图6，所述排气装置支撑组件5包括：

第四支撑台51，固定设置在所述底座1上；

两个支撑腿52，一端与所述第四支撑台51销轴连接，另一端与排气装置9轴承连接；

第二底支撑架53，一端固定在所述第四支撑台51上，另一端向所述排气装置9延伸形成第二盲孔；

第二关节轴承54，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第二盲孔内，并沿所述第二盲孔轴向方向运动。

可以理解的是，所述排气装置支撑组件5与动力涡轮机匣支撑组件4的结构类似，均为限制燃气轮机的轴向运动，而不限制其俯仰运动。上述第二盲孔还具有限制其垂向运动，所述排气装置支撑组件5不同于动力涡轮机匣支撑组件8的地方在于两个支撑腿52与燃气轮机的连接方式，由于两个支撑腿52采用轴承连接的方式连接排气装置，表明该排气装置具有上下的活动余量，因此第二盲孔与其容纳的第二关节轴承54的另一端共同作用，起到限位作用，防止排气装置9垂向运动过大。

本发明支撑结构在燃机前、中、后三个截面处分别设置了支撑，具备承受燃机运行时带来的各种载荷，同时设置调节装置，解决了燃机安装时出现的各种为题，具有结构简单、安装方便的特点。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种燃气轮机支撑结构，用于支撑燃气轮机，所述燃气轮机自一端向另一端依次延伸有前机匣、中间机匣、动力涡轮机匣及排气装置，其特征在于，所述燃气轮机支撑结构包括底座(1)以及设置在所述底座(1)上的前机匣支撑组件(2)、中间机匣支撑组件(3)、动力涡轮机匣支撑组件(4)以及排气装置支撑组件(5)，所述动力涡轮机匣支撑组件(4)包括：

第一支撑台(41)，固定设置在所述底座(1)上；

两个第一侧板(42)，一端与所述第一支撑台(41)销轴连接，另一端与自所述动力涡轮机匣侧边延伸形成的单耳结构销轴连接，任一所述销轴的轴线方向垂直于所述燃气轮机轴线方向，所述第一侧板(42)在与所述第一支撑台(41)及所述单耳结构连接处，沿所述销轴轴线方向具有活动余量；

第一底支撑架(43)，一端固定在所述第一支撑台(41)上，另一端向所述动力涡轮机匣底端延伸形成第一盲孔；

第一关节轴承(44)，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第一盲孔内，并沿所述第一盲孔轴向方向运动；

所述中间机匣支撑组件(3)包括：

第二支撑台(31)，固定设置在所述底座(1)上；

两个第二侧板(32)，一端与所述第二支撑台(31)固定连接，另一端向所述中间机匣的侧边延伸，并形成螺孔；

第一顶丝螺丝(33)，穿过所述螺孔，并顶接在所述所述中间机匣的侧边；

所述第二侧板(32)的板厚方向与所述燃气轮机轴线方向平行。

2.如权利要求1所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述第一支撑台(41)设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，相邻所述可拆卸件之间设置有数量可调的第一垫板(45)。

3.如权利要求1所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述第二侧板(32)在靠近第二支撑台(31)的位置处设置有加厚的过渡区，以防止第二侧板因随所述中间机匣轴向运动而弯曲撕裂。

4.如权利要求1所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述第二支撑台(31)设置有至少两个沿燃气轮机垂向方向的可拆卸件，相邻所述可拆卸件之间设置有数量可调的第二垫板(34)。

5.如权利要求4所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述第二支撑台包括连接底座(1)的第一拆卸件(35)及连接第二侧板(32)的第二拆卸件(36)，所述第一拆卸件向第二拆卸件方向形成容纳腔，第二拆卸件(36)设置在所述容纳腔内，并与所述容纳腔侧壁留有间隙，所述侧板上设置有螺孔，第二顶丝螺丝(37)穿过所述螺孔顶压所述第二拆卸件(36)。

6.如权利要求1所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述前机匣支撑组件(2)包括：

第三支撑台(21)，固定设置在所述底座(1)上；

弹簧组件(22)，一端与第三支撑台(21)固定连接，另一端固定有调节螺母组件(23)；

调节螺母组件(23)，另一端固定在前机匣(6)的底端。

7.如权利要求1所述的燃气轮机支撑结构，其特征在于：所述排气装置支撑组件(5)包括：

第四支撑台(51)，固定设置在所述底座(1)上；

两个支撑腿(52)，一端与所述第四支撑台(51)销轴连接，另一端与排气装置(9)轴承连接；

第二底支撑架(53)，一端固定在所述第四支撑台(51)上，另一端向所述排气装置(9)延伸形成第二盲孔；

第二关节轴承(54)，一端与所述动力涡轮机匣底端轴承连接，另一端能够伸入所述第二盲孔内，并沿所述第二盲孔轴向方向运动。