CN107906026A - 汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机 - Google Patents

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张文龙
高张兵
王中军
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Abstract

本发明公开了一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，包括汽轮机和压缩机本体，压缩机本体内部设置有输入轴、中间轴、高速轴、一级三元流叶轮、二级三元流叶轮，汽轮机的输出轴与压缩机本体内的输入轴通过联轴器连接，输入轴、中间轴及高速轴平行排列，输入轴与高速轴分置在中间轴的两侧，中间轴为过度齿轴，中间轴用于调配级转速及齿轴间距，输入轴、中间轴及高速轴的转速关系为N高速>N输入>N中间；输入轴、中间轴及高速轴分别由一径向轴承和轴向止推复合轴承支撑，本发明整体上减少了齿轴组数、联轴器数量及附加组件，减少了故障点及整机布置空间，整机效率得到了提高。

Description

汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机
技术领域
本发明涉及离心压缩机领域，具体涉及一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机。
背景技术
对于采用汽轮机驱动齿轮增速式离心压缩机来产生压缩空气的装置，目前，国内外普遍通过减速装置把汽轮机的输出转速降下来，再输入给压缩机来做功的。由于增加了减速装置，整体上增加了齿轴和轴瓦组数及整机布置空间，增加了连接装置、油路系统；相应能耗增加、故障点增多。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，以适应高效的汽轮机直联压缩机，减少了中间减速箱及附件，提高了整机效率。
本发明的技术方案为：一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，包括汽轮机和压缩机本体，压缩机本体内部设置有输入轴、中间轴、高速轴、一级三元流叶轮、二级三元流叶轮，汽轮机的输出轴与压缩机本体内的输入轴通过联轴器连接，输入轴、中间轴及高速轴平行排列，输入轴与高速轴分置在中间轴的两侧，中间轴为过度齿轴，中间轴用于调配级转速及齿轴间距，输入轴、中间轴及高速轴的转速关系为N高速>N输入>N中间；输入轴、中间轴及高速轴分别由一径向轴承及轴向止推复合轴承支撑。
进一步地，所述输入轴上固定套设有第一齿轮，中间轴上固定套设有第二齿轮，高速轴上固定套设有第三齿轮，第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮处于同一直线上，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮啮合。
进一步地，所述输入轴的一侧设置有输入轴前轴承，另一侧设置有输入轴后轴承，输入轴由输入轴前轴承、输入轴后轴承共同支撑，输入轴前轴承为径向轴承，输入轴后轴承为径向与轴向止推组合轴承。
进一步地，所述中间轴的一侧设置有中间轴前轴承，中间轴的另一侧设置有中间轴后轴承，中间轴由中间轴前轴承与中间轴后轴承共同支撑，中间轴前轴承为径向轴承，中间轴后轴承为径向与轴向止推组合轴承。
进一步地，所述高速轴的非驱动端端固定连接有一级三元流叶轮，高速轴的驱动端固定连接有二级三元流叶轮。
进一步地，所述高速轴的一侧设置有高速轴前轴承，高速轴的另一侧设置有高速轴后轴承，高速轴由高速轴前轴承和高速轴后轴承共同支撑，高速轴前轴承为径向与轴向止推组合轴承，高速轴后轴承为径向轴承。
本发明的有益效果为：
（1）本发明采取汽轮机与压缩机直联的方式，通过在压缩机内增加中间轴来调配级转速及齿轴间距，减少了中间减速箱的使用，整体上减少了齿轴组数、联轴器数量及附加组件，减少了故障点及整机布置空间，机组整体布置面积减少，整机效率得到了提高。
（2）本发明实现了两级三元流叶轮的最高效率时的转速，其转速可以通过中间轴把汽轮机最优效率时的转速调配过来。
（3）汽轮机直驱压缩机，把热能直接转化为压缩空气能，减少了电能这一中间储能过程，提高了效率，同时，可以把厂区有丰富蒸汽资源的行业，如生物制药、热电行业等的低品位蒸汽资源有效利用起来。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的机组布置示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，包括汽轮机1和压缩机本体2。
如图1所示，汽轮机1与压缩机本体2通过联轴器3连接，汽轮机1把自身的最优转速、扭矩传递至压缩机本体2内，汽轮机的输出转速在5000RPM以上，热效率高。
如图2所示，压缩机本体2内部设置有输入轴4、中间轴5、高速轴6、第一齿轮7、第二齿轮8、第三齿轮9、输入轴前轴承10、输入轴后轴承11、中间轴前轴承12、中间轴后轴承13、一级三元流叶轮14、二级三元流叶轮15、高速轴前轴承16和高速轴后轴承17。
输入轴4、中间轴5及高速轴6平行排列，输入轴4与高速轴6分置在中间轴5的两侧，中间轴5为过度齿轴，中间轴5用于调配级转速及齿轴间距。输入轴4上固定套设有第一齿轮7，中间轴5上固定套设有第二齿轮8，高速轴6上固定套设有第三齿轮9，第一齿轮7、第二齿轮8和第三齿轮9处于同一直线上，第一齿轮7与第二齿轮8啮合，第二齿轮8和第三齿轮9啮合。压缩机本体2内部采用齿轮增速整体组装式，两级压缩，压缩比为3.5~5.5。
汽轮机1的输出轴与压缩机本体1内部的输入轴4通过联轴器3连接，联轴器3传递汽轮机1的转速和功率。输入轴3的一侧设置有输入轴前轴承10，另一侧设置有输入轴后轴承11，输入轴4由输入轴前轴承10、输入轴后轴承11共同支撑，输入轴前轴承10为径向轴承，输入轴后轴承11为径向与轴向止推组合轴承，承受来自汽轮机1的推力。
中间轴5的一侧设置有中间轴前轴承12，中间轴5的另一侧设置有中间轴后轴承13，中间轴5由中间轴前轴承12与中间轴后轴承13共同支撑，其中，中间轴前轴承12为径向轴承，中间轴后轴承13为径向与轴向止推组合轴承，承受来自输入轴3和高速轴8的齿轮力。中间轴5用于调配汽轮机1与压缩机本体2的最优转速。
高速轴6的非驱动端端固定连接有一级三元流叶轮14，高速轴8的驱动端固定连接有二级三元流叶轮15，高速轴8带动一级三元流叶轮14、二级三元流叶轮15转动做功，产生压缩空气。高速轴6的一侧设置有高速轴前轴承16，高速轴6的另一侧设置有高速轴后轴承17，高速轴6由高速轴前轴承16和高速轴后轴承17共同支撑，其中，高速轴前轴承16为径向与轴向止推组合轴承，承受来自一级三元流叶轮14和二级三元流叶轮15的轴向气动力，高速轴后轴承17为径向轴承。
输入轴3驱动中间轴5，中间轴5驱动高速轴8，高速轴8驱动一级三元流叶轮10、二级三元流叶轮6在本身最优转速下高效率的做功，实现热能最佳效率转化为压缩空气能。
输入轴3的转速N输入为汽轮机1的输出转速，高速轴8的转速N高速为一级三元流叶轮14和二级三元流叶轮15做功时的转速，输入轴3与高速轴8两者转速及齿轴间距调配则通过增加中间轴5来实现，中间轴5的转速为N中间，因此，输入轴4、中间轴5及高速轴6的转速关系一般为N高速>N输入>N中间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：包括汽轮机和压缩机本体，压缩机本体内部设置有输入轴、中间轴、高速轴、一级三元流叶轮、二级三元流叶轮，汽轮机的输出轴与压缩机本体内的输入轴通过联轴器连接，输入轴、中间轴及高速轴平行排列，输入轴与高速轴分置在中间轴的两侧，中间轴为过度齿轴，中间轴用于调配级转速及齿轴间距，输入轴、中间轴及高速轴的转速关系为N高速>N输入>N中间；输入轴、中间轴及高速轴分别由一径向轴承及轴向止推复合轴承支撑。
2.根据权利要求1所述的汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：所述输入轴上固定套设有第一齿轮，中间轴上固定套设有第二齿轮，高速轴上固定套设有第三齿轮，第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮处于同一直线上，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮和第三齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：所述输入轴的一侧设置有输入轴前轴承，另一侧设置有输入轴后轴承，输入轴由输入轴前轴承、输入轴后轴承共同支撑，输入轴前轴承为径向轴承，输入轴后轴承为径向与轴向止推组合轴承。
4.根据权利要求2所述的汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：所述中间轴的一侧设置有中间轴前轴承，中间轴的另一侧设置有中间轴后轴承，中间轴由中间轴前轴承与中间轴后轴承共同支撑，中间轴前轴承为径向轴承，中间轴后轴承为径向与轴向止推组合轴承。
5.根据权利要求2所述的汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：所述高速轴的非驱动端端固定连接有一级三元流叶轮，高速轴的驱动端固定连接有二级三元流叶轮。
6.根据权利要求5所述的汽轮机直驱齿轮增速式离心压缩机，其特征在于：所述高速轴的一侧设置有高速轴前轴承，高速轴的另一侧设置有高速轴后轴承，高速轴由高速轴前轴承和高速轴后轴承共同支撑，高速轴前轴承为径向与轴向止推组合轴承，高速轴后轴承为径向轴承。
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