CN110273758B - 微型燃气轮机发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型燃气轮机发电机组。本发明的微型燃气轮机发电机组，将电气控制系统安装在电气舱中，将燃气轮机、起发电机、燃油系统附件和润滑系统附件安装在动力舱中，便于进行修理和维护；采用了起发电机，在燃气轮机起动时作为电动机使用，在机组发电时作为发电机使用，减少了微型燃气轮机发电机组的零件数量和重量；利用燃气轮机作为动力源，可以使用汽油、柴油、天然气、生物质气等多种燃料，而且起动时间短，可以在45s内快速起动并达到供电状态；另外，燃气轮机采用径向进气、轴向排气的布局方式，结构简单且十分紧凑，节省了燃气轮机的安装空间，便于快速安装和搬运，可以很好地满足分布式供电的小规模、分散式需求。

Description

微型燃气轮机发电机组

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，特别地，涉及一种微型燃气轮机发电机组。

背景技术

目前，国内外能源产业亟待解决合理调整能源结构、进一步提高能源利用效率、改善能源产业的安全性和解决环境污染等四大问题。当前的单一大电网集中供电模式难以解决上述问题，而分布式供电系统，则在提高能源利用率、改善安全性和解决环境污染方面提供了解决方案。因此，大电网与分散的小微型分布式供电方式的合理结合，被能源、电力专家认为是投资少、能耗低、可靠性高的灵活能源系统，成为了 21世纪电力工业的发展方向。

现有的分布式供电方式通常采用内燃机发电机组、燃气轮机发电机组和燃料电池，其以小规模、分散式的方式布置在用户附近。但是内燃机发电机组只能以汽油、柴油为燃料，起动时间长、低温环境工作困难、高原环境功率衰减大、振动大、供电品质低等问题；而现有的燃气轮机发电机组都是中型或重型机组，功率等级为数百千瓦到数千千瓦，这个功率等级的机组构造复杂，操作困难，不便于修理和维护，且不利于快速安装和搬运，从而无法满足分布式供电的小规模、分散式需求。因此，提供一款微型燃气轮机发电机组成为了电力领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种微型燃气轮机发电机组，以解决现有的燃气轮机发电机组存在的构造复杂、不便于修理和维护、不利于快速安装和搬运而无法满足分布式供电需求的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种微型燃气轮机发电机组，包括箱体、燃气轮机、起发电机、电气控制系统、润滑系统和燃油系统，所述箱体的内部通过隔板分成电气舱和动力舱，所述电气控制系统位于电气舱中，所述燃气轮机、起发电机、润滑系统和燃油系统均位于动力舱中；

所述起发电机位于燃气轮机的前方且与燃气轮机连接，所述润滑系统用于给燃气轮机和起发电机提供滑油，所述燃油系统用于给燃气轮机提供燃料，所述燃气轮机用于将燃烧产生的化学能转换为机械能并带动起发电机转动从而产生电功率，所述电气控制系统分别与燃气轮机、起发电机、润滑系统和燃油系统电连接；

所述燃气轮机包括压气机、环形回流式燃烧室、涡轮、减速器和进气蜗壳，所述减速器、压气机、涡轮、环形回流式燃烧室在水平方向上前后依次设置，所述减速器一端与起发电机连接，另一端与压气机连接，所述压气机与涡轮连接，所述进气蜗壳位于压气机的上方并与之连接，所述环形回流式燃烧室与压气机连接。

进一步地，所述压气机包括离心叶轮、压气机机匣、扩压器、连接螺栓、主轴承、主轴和销钉；

所述压气机机匣的前安装边与减速器固定连接，所述压气机机匣的外环后端与环形回流式燃烧室固定连接，所述主轴承安装在压气机机匣上，所述主轴安装在主轴承上，所述主轴的前端与减速器连接，主轴的后端与涡轮连接，所述主轴的轴肩的一侧与离心叶轮固定连接，所述主轴的轴肩的另一侧通过销钉与涡轮固定连接，所述离心叶轮开设有中心孔，所述离心叶轮通过中心孔与主轴过盈配合，所述扩压器位于离心叶轮的后方，所述连接螺栓均匀布设在压气机机匣的周向方向上并将压气机机匣、扩压器和涡轮三者紧固连接。

进一步地，所述扩压器包括一体成型的径向扩压器叶片、轴向扩压器叶片和扩压器叶片基座，所述扩压器的内孔与主轴的轴肩外圆之间留有间隙。

进一步地，所述涡轮包括单级向心涡轮、涡轮导向器、拉紧螺栓，所述单级向心涡轮的前端设置有圆柱端，所述主轴的轴肩中心处开设有定位孔，所述单级向心涡轮通过圆柱端伸入定位孔中实现径向定位，所述拉紧螺栓从单级向心涡轮的中心通孔穿过并与主轴固定连接，所述涡轮导向器设置在单级向心涡轮的外围并通过连接螺栓与扩压器、压气机机匣固定连接。

进一步地，所述环形回流式燃烧室包括燃烧室机匣、环形火焰筒、点火喷嘴、点火电嘴、工作喷嘴和波瓣式排气管，

所述燃烧室机匣的前安装边与压气机机匣固定连接，所述环形火焰筒位于燃烧室机匣内部且与其固定连接，所述环形火焰筒上开设有多个进气孔，所述点火喷嘴、点火电嘴、工作喷嘴均安装在燃烧室机匣上并伸入环形火焰筒内，所述环形火焰筒与涡轮连通以将高温、高压的燃气流通入至涡轮中进行膨胀做功，所述波瓣式排气管位于涡轮的后方且与燃烧室机匣焊为一体，所述波瓣式排气管用于将膨胀做功后的高温燃气排出。

进一步地，所述减速器包括中心齿轮、行星齿轮、齿圈、减速器机匣、输出轴和行星支架，

所述减速器机匣与压气机机匣固定连接，所述中心齿轮、行星齿轮、齿圈、输出轴和行星支架均位于减速器机匣中，所述行星支架与减速器机匣固定连接，所述行星齿轮和齿圈均安装在行星支架上，所述中心齿轮包括一连接轴，该连接轴伸出减速器机匣外并与主轴配合以实现传递扭矩，所述中心齿轮与行星齿轮之间及行星齿轮与齿圈之间齿齿啮合传动，所述齿圈与输出轴固定连接，所述输出轴与起发电机连接。

进一步地，所述润滑系统包括滑油泵、滑油滤、溢流活门、滑油温度传感器、滑油压力传感器、滑油箱、滑油散热器，所述滑油箱为减速器机匣的底部型腔，所述滑油泵、滑油滤、溢流活门均位于滑油箱内，所述滑油温度传感器安装在滑油箱的外壁上并用于检测滑油的温度，所述滑油压力传感器装在滑油箱的外壁上并用于检测滑油的压力，所述滑油散热器位于滑油箱外并用于对滑油进行散热降温；

所述滑油泵用于从滑油箱中抽取滑油，所述滑油泵与滑油散热器连接，所述滑油散热器与滑油滤连接，所述滑油滤包括主输出管路和副输出管路，所述滑油滤的副输出管路与溢流活门连通，所述溢流活门与滑油箱连接，所述滑油滤的主输出管路通入至减速器和压气机中，所述滑油压力传感器设置在滑油滤的主输出管路上并用于检测滑油的压力，所述溢流活门、滑油温度传感器、滑油压力传感器均与电气控制系统电连接。

进一步地，所述燃油系统包括燃油开关、电动低压泵、燃油滤、燃油泵、溢流阀、直流电机、高速电磁阀和起动电磁阀，所述电动低压泵用于与燃油箱连接，所述燃油开关设置在电动低压泵与燃油箱连接的管路上，所述电动低压泵与燃油滤连接，所述燃油滤与燃油泵连接，所述燃油泵由直流电机驱动，所述溢流阀的一端与燃油泵的输出端连接，另一端与燃油泵的输入端连接，所述溢流阀用于起到维持燃油恒定压力的作用，所述燃油泵的输出油路分为起动油路和工作油路，起动油路依次与起动电磁阀、点火喷嘴连接，工作油路依次与高速电磁阀、工作喷嘴连接，所述燃油开关、电动低压泵、燃油泵、溢流阀、直流电机、高速电磁阀、起动电磁阀均与电气控制系统电连接。

进一步地，所述动力舱的顶部设置有主进气窗，所述主进气窗与进气蜗壳连接，所述电气舱上设置有副进气窗，所述主进气窗通入的空气进入压气机中被压缩后通入至环形回流式燃烧室中进行燃烧，所述副进气窗通入的空气从电气舱通入至动力舱中并与动力舱中的工作器件进行热交换，换热后的空气被波瓣式排气管排气时产生的燃气动能引射出动力舱。

进一步地，所述溢流活门为常闭状态，所述电气控制系统用于在滑油压力传感器检测到滑油压力超过设定值时控制溢流活门打开。

本发明具有以下有益效果：

本发明的微型燃气轮机发电机组，通过将箱体分隔成电气舱和动力舱，将电气控制系统安装在电气舱中，将燃气轮机、起发电机、燃油系统附件和润滑系统附件安装在动力舱中，便于进行修理和维护；另外，采用了起发电机，在燃气轮机启动时作为电动机使用，在机组发电时作为发电机使用，减少了微型燃气轮机发电机组的零件数量和重量；并且，利用燃气轮机作为动力源，可以使用汽油、柴油、天然气、生物质气等多种燃料，而且起动时间短，可以在45s内快速起动并达到供电状态；另外，燃气轮机采用径向进气、轴向排气的布局方式，结构简单且十分紧凑，节省了燃气轮机的安装空间，便于快速安装和搬运，可以很好地满足分布式供电的小规模、分散式需求；另外，本发明的微型燃气轮机发电机组还具有环境适应性好、供电品质高的优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的微型燃气轮机发电机组的结构示意图。

图2是本发明优选实施例的图1中的燃气轮机的剖面结构示意图。

图3是本发明优选实施例的图2中的压气机的剖面结构示意图。

图4是本发明优选实施例的图2中的涡轮的剖面结构示意图。

图5是本发明优选实施例的图2中的环形回流式燃烧室的剖面结构示意图。

图6是本发明优选实施例的图2中的减速器的剖面结构示意图。

图7是本发明优选实施例的图6中的减速器中的传动结构的示意图。

图8是本发明优选实施例的微型燃气轮机发电机组的润滑系统的示意图。

图9是本发明优选实施例的微型燃气轮机发电机组的燃油系统的模块结构示意图。

图10是本发明优选实施例的微型燃气轮机发电机组的电气控制系统的模块结构示意图。

图11是本发明优选实施例的微型燃气轮机发电机组内的空气流通的示意图。

附图标号说明

1、箱体；2、燃气轮机；3、起发电机；5、电气控制系统；6、润滑系统；7、燃油系统；11、电气舱；12、动力舱；111、副进气窗；121、主进气窗；122、燃气轮机主支座；123、燃气轮机辅支座；124、发电机支座；125、空气滤清网；21、压气机；22、环形回流式燃烧室；23、涡轮；24、减速器；25、进气蜗壳；31、高速电机轴承；211、离心叶轮；212、压气机机匣；213、扩压器；214、连接螺栓；215、压板；216、甩油盘；217、主轴承；218、主轴；219、销钉；221、燃烧室机匣；222、环形火焰筒；223、点火喷嘴；224、点火电嘴；225、工作喷嘴；226、波瓣式排气管；227、隔热层；228、泄油管接头；2131、径向扩压器叶片；2132、轴向扩压器叶片；2133、扩压器叶片基座；231、单级向心涡轮；232、涡轮导向器；233、拉紧螺栓；2311、圆柱端；2321、导向叶片；2322、叶轮罩；241、中心齿轮；242、行星齿轮；243、齿圈；244、减速器机匣；245、输出轴；246、行星支架；51、双线 AC/DC交换器；52、AC/DC逆变电源；53、第一DC/DC交换器；54、第二DC/DC交换器；55、第一蓄电池；56、第二蓄电池；57、机组控制器；58、HMI接口；59、燃油调节控制器；61、滑油泵；62、滑油滤；63、溢流活门；64、滑油温度传感器； 65、滑油压力传感器；66、滑油箱；67、滑油散热器；71、燃油开关；72、电动低压泵；73、燃油滤；74、燃油泵；75、溢流阀；76、直流电机；77、高速电磁阀；78、蓄能器；79、工作电磁阀；80、起动电磁阀；81、电加温器；82、起动清洁活门。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图11所示，本发明的优选实施例提供一种微型燃气轮机发电机组，以燃气轮机作为原动力，驱动发电机工作，从而输出电功率。所述微型燃气轮机发电机组包括箱体1、燃气轮机2、起发电机3、电气控制系统5、润滑系统6和燃油系统7，所述箱体1为封闭式箱式结构，由通过型材焊接而成的框架主体以及快开式门板构成，所述箱体1的内部通过隔板分成动力舱12和电气舱11，所述电气控制系统5位于电气舱11中，所述燃气轮机2、起发电机3、润滑系统6和燃油系统7均位于动力舱12中。可以理解，所述箱体1的外壁中均填充有石棉，具体填充在箱体1的侧板和门板中，降低了微型燃气轮机发电机组在工作过程中产生的噪声，同时降低了箱体1 表面的温度。所述燃气轮机2与起发电机3连接，所述起发电机3位于燃气轮机2的前方，所述润滑系统6和燃油系统7均与燃气轮机2连接，所述润滑系统6还与起发电机3连接，所述电气控制系统5分别与燃气轮机2、起发电机3、润滑系统6和燃油系统7电连接。所述润滑系统6用于对燃气轮机2和起发电机3进行润滑，所述燃油系统7用于给燃气轮机2提供燃料，所述燃气轮机2用于将燃料燃烧产生的化学能转换为机械能并将产生的机械能传输至起发电机3，以带动起发电机3转动从而产生电功率，所述电气控制系统5用于控制燃气轮机2起动、运行和故障保护，对起发电机 3的电压进行调节，同时对起发电机3产生的三相交流电的品质进行检查，控制润滑系统6和燃油系统7的工作状态等。

如图1和图2所示，所述燃气轮机2包括压气机21、环形回流式燃烧室22、涡轮 23、减速器24和进气蜗壳25，减速器24、压气机21、涡轮23和环形回流式燃烧室 22在水平方向上前后依次设置，所述减速器24位于燃气轮机2的前方，所述减速器 24一端与起发电机3连接，另一端与压气机21连接，压气机21与涡轮23背靠背连接，进气蜗壳25位于压气机21的上方且与压气机21连接，所述环形回流式燃烧室 22与压气机21连接。所述动力舱12的底部设置有发电机支座124、燃气轮机主支座 122和燃气轮机辅支座123，所述发电机支座124位于起发电机3的下方并用于支撑起发电机3，所述燃气轮机主支座122位于减速器24的下方并用于支撑减速器24，所述燃气轮机辅支座123位于压气机21的下方并用于支撑燃气轮机2。所述燃气轮机2为单转子功率前输出的涡轮轴发动机，采用径向进气、轴向排气的布局方式，结构十分紧凑，节省了燃气轮机2的安装空间。

如图3所示，所述压气机21为单级离心式压气机，其作用是对进入燃气轮机2 的空气做功，从而给环形回流式燃烧室22提供压缩空气，提高燃烧效率。所述压气机21包括离心叶轮211、压气机机匣212、扩压器213、连接螺栓214、压板215、甩油盘216、主轴承217、主轴218和销钉219，所述压气机机匣212为压气机21的主要承力件，其为铝铸件，所述压气机机匣212的前安装边通过螺钉与减速器24连接，所述压气机机匣212的外环后端通过螺钉与环形回流式燃烧室22轴向固定连接。所述主轴承217套设于压气机机匣212的中心内孔中，所述主轴218套设于主轴承217内环之中，所述主轴218的前端开设有中心孔，中心孔内设置有内花键，主轴218通过内花键向减速器24传递扭矩，主轴218的轴肩一侧通过螺钉与离心叶轮211固定连接以传递扭矩，主轴218的轴肩另一侧通过销钉219与涡轮23连接以传递扭矩。所述压板215套设在主轴218上且位于压气机机匣212的前方并通过螺钉固定在压气机机匣212上，压紧主轴承217外环防止其轴心窜动，所述甩油盘216通过螺纹连接的方式套设于主轴218的前端且位于压板215的前方，甩油盘216内环凸面通过压板215中心孔压紧主轴承217的内环，所述甩油盘216起到加速滑油循环流动并对滑油起到雾化的作用。所述连接螺栓214均匀布设在压气机机匣212的周向方向上，所述连接螺栓214将压气机机匣212、扩压器213和涡轮导向器232紧固连接。所述离心叶轮211 上开设一中心孔，所述离心叶轮211通过中心孔与主轴218过盈配合从而实现离心叶轮211的定心，所述离心叶轮211有大、小叶片各11片，22片叶片沿周向交替均匀分布。所述扩压器213位于离心叶轮211的后方，所述扩压器213包括径向扩压器叶片2131、轴向扩压器叶片2132和扩压器叶片基座2133，所述径向扩压器叶片2131、轴向扩压器叶片2132和扩压器叶片基座2133三者一体加工形成，所述扩压器213的内环部分(即扩压器叶片基座2133)将前端的空气与后端的高温燃气分隔开来，同时也降低了后端的涡轮23的高温向压气机21产生热辐射，另外，所述扩压器213的内孔与主轴218的轴肩外圆之间留有热膨胀间隙，该热膨胀间隙的尺寸为 0.3mm～0.5mm，确保了结构的可靠性，不会出现由于热膨胀而导致零件之间刮擦的情况。所述压气机21的结构紧凑且简单，可以满足微型燃气轮机发电机组的小型化需求，而且便于安装拆卸。可以理解，在燃气轮机2起动时，所述起发电机3作为电动机，所述电气控制系统5控制起发电机3作为电动机使用，起发电机3带动减速器 24转动，进而带动压气机21的主轴218转动，从而实现压气机21对空气进行压缩。

如图4所示，所述涡轮23用于对高温、高压燃气流的能量转化为机械功，并将产生的机械功传递至压气机21和减速器24，所述涡轮23包括单级向心涡轮231、涡轮导向器232和拉紧螺栓233，所述单级向心涡轮231整体精铸成型，所述单级向心涡轮231的前端设置有一圆柱端2311，所述主轴218后端的轴肩中心处开设有定位孔，所述单级向心涡轮231通过圆柱端2311伸入定位孔中实现单级向心涡轮231的径向定位。所述拉紧螺栓233从单级向心涡轮231的中心通孔穿过并与主轴218固定连接，从而实现单级向心涡轮231的轴向固定。所述涡轮导向器232设置在单级向心涡轮 231的外围，所述涡轮导向器232包括导向叶片2321和叶轮罩2322，两者整体铸造成型，所述涡轮导向器232通过连接螺栓214与扩压器213、压气机机匣212固定连接。另外，所述单级向心涡轮231的盘背通过销钉219与主轴218的轴肩连接从而传递扭矩。所述涡轮23的结构紧凑且简单，采用单级向心涡轮231可以满足微型燃气轮机发电机组的功率需求，另外，通过销钉219来实现扭矩的传递，结构简单且可靠。

如图5所示，所述环形回流式燃烧室22包括燃烧室机匣221、环形火焰筒222、点火喷嘴223、点火电嘴224、工作喷嘴225、波瓣式排气管226、隔热层227和泄油管接头228，所述燃烧室机匣221的前安装边通过螺钉与压气机机匣212外环后端的法兰边固定连接，所述环形火焰筒222位于燃烧室机匣221内部，且所述环形火焰筒 222的外环通过径向固定销用于燃烧室机匣221固定连接，所述环形火焰筒222上开设有若干个进气孔，从压气机21过来的压缩空气通过环形火焰筒222上的进气孔进入环形火焰筒222内，所述环形火焰筒222与涡轮23连通从而将高温高压的燃气流通入到涡轮23中进行膨胀做功。所述隔热层227包覆在燃烧室机匣221的外部，所述隔热层227的材质为玄武岩棉，以减少燃烧室机匣221对外散热，可以起到很好的隔热效果。所述点火喷嘴223、点火电嘴224和工作喷嘴225均安装在燃烧室机匣221上并伸入环形火焰筒222中，具体包括一个点火喷嘴223、一个点火电嘴224和多个工作喷嘴225，所述点火喷嘴223为单油路压力雾化喷嘴，所述工作喷嘴225为小直径喷口的直射式喷嘴。所述波瓣式排气管226设置在涡轮23的后方，所述波瓣式排气管 226与燃烧室机匣221焊为一体，且与涡轮23同中心轴线设置，所述波瓣式排气管 226的排气段由24片薄壁排气片环形焊接而成。另外，所述燃烧室机匣221的正下方还设置有一个泄油管接头228，用于排出环形火焰筒222中残留的燃油。所述环形回流式燃烧室22的工作过程为：从压气机21输入高压空气，通过环形火焰筒222上的进气孔进入到环形火焰筒222内，然后控制点火喷嘴223打开以引入燃油至环形火焰筒222内，同时控制点火电嘴224点燃燃油与高压空气混合物从而实现起动，此时关闭点火喷嘴223和点火电嘴224，起动成功后控制工作喷嘴225打开以持续向环形火焰筒222中喷入燃油进行持续燃烧，产生的高温燃气进入涡轮23膨胀做功，做功后的燃气通过波瓣式排气管226排出。采用环形火焰筒222可以有效地提高燃烧效率，实现燃料燃烧能量的最大化，并且整个环形回流式燃烧室22的结构紧凑且安装方便，可以满足微型燃气轮机发电机组的小型化需求。

如图6和图7所示，所述减速器24采用前传动方式，是燃气轮机2的主要承力和安装附件的构件，其用于将涡轮23产生的机械能传递给起发电机3以带动起发电机3 的转子旋转，从而输出电能。所述减速器24包括中心齿轮241、行星齿轮242、齿圈 243、减速器机匣244、输出轴245和行星支架246，所述减速器机匣244通过一圈螺钉与压气机机匣212固定连接，所述减速器机匣244底部型腔还兼备了滑油箱的功能，所述行星齿轮242、齿圈243和行星支架246均位于减速器机匣244内，所述中心齿轮241部分位于减速器机匣244内，所述输出轴245部分伸出减速器机匣244以与起发电机3的转子连接，具体地，所述输出轴245的前端设置有内花键，所述输出轴245通过内花键带动起发电机3的转子转动。所述行星齿轮242和齿圈243均外套于行星支架246上，所述行星支架246与减速器机匣244固定连接。所述中心齿轮241 包括一连接轴，该连接轴伸出减速器机匣244外，所述中心齿轮241的连接轴伸入主轴218的中心孔内并与内花键啮合从而实现扭矩的传递。所述中心齿轮241与行星齿轮242齿齿啮合，所述行星齿轮242与齿圈243齿齿啮合，所述齿圈243通过螺钉与输出轴245固定连接。所述中心齿轮241与行星齿轮242之间、行星齿轮242与齿圈 243之间通过斜齿轮传动，并且，齿轮均采用平行轴传动，不仅可以节省安装空间，还可以有效地提高传动效率。所述减速器24的工作过程为：压气机21的主轴218带动中心齿轮241旋转，所述中心齿轮241带动多个行星齿轮242旋转，多个行星齿轮 242带动齿圈243旋转，齿圈243带动输出轴245旋转，从而带动起发电机3的转子转动以产生电能。所述减速器24采用斜齿轮传动和平行轴传动，不仅可以节省安装空间，还可以提高传动效率，整个减速器24的结构紧凑且安装简单方便，并且减速器机匣244还兼备了滑油箱的功能，减少了微型燃气轮机发电机组的零件数量和重量，提高了安装结构的集成度和空间利用率。

如图8所示，所述润滑系统6包括滑油泵61、滑油滤62、溢流活门63、滑油温度传感器64、滑油压力传感器65、滑油箱66和滑油散热器67，所述滑油箱66即为减速器机匣244的底部型腔，省去了额外安装滑油箱66，减少了微型燃气轮机发电机组的零件数量和重量，提高了安装结构的集成度和空间利用率。所述滑油泵61、滑油滤62、溢流活门63均位于滑油箱66内，所述滑油滤62用于对滑油进行过滤，所述滑油温度传感器64、滑油压力传感器65安装在滑油箱66的外壁上并分别用于检测滑油箱66内滑油的温度和压力，滑油散热器67位于滑油箱66外并用于对滑油进行散热降温。所述滑油泵61通过a管路与滑油箱66连通以从滑油箱66中抽取滑油，所述滑油泵61通过b管路与滑油散热器67连通，所述滑油散热器67通过c管路与滑油滤 62连通，所述滑油滤62的出口包括主输出管路d和副输出管路g，其中，副输出管路 g与溢流活门63连通，所述溢流活门63的输出管路h直通滑油箱66，主输出管路d 经过管路e通入至起发电机3中以对起发电机3的高速电机轴承31进行润滑，主输出管路d还经过管路f通入至减速器24和压气机21中以对减速器24中的齿轮传动结构和压气机21中的主轴承217进行润滑和冷却，所述滑油压力传感器65设置在滑油滤 62的主输出管路d上。所述溢流活门63、滑油温度传感器64、滑油压力传感器65均与电气控制系统5电连接。所述溢流活门63设为常闭状态，当滑油压力传感器65检测到滑油压力达到设定压力时，电气控制系统5控制溢流活门63打开，部分滑油通过溢流活门63流回至滑油箱66中，以降低滑油滤62的主输出管路中的滑油压力。所述润滑系统6的大部分零件均安装在减速器机匣244中，并且减速器机匣244的底部型腔还兼备滑油箱66的作用，减少了微型燃气轮机发电机组的零件数量和重量，提高了安装结构的集成度和空间利用率。

如图9所示，所述燃油系统7包括燃油开关71、电动低压泵72、燃油滤73、燃油泵74、溢流阀75、直流电机76、高速电磁阀77、蓄能器78、工作电磁阀79、起动电磁阀80、电加温器81和起动清洁活门82，所述电动低压泵72与燃油箱连接，所述燃油开关71设置在电动低压泵72与燃油箱连接的管路上，所述电动低压泵72与燃油滤73连接，所述燃油滤73与燃油泵74连接，所述燃油泵74由直流电机76驱动，所述溢流阀75的一端与燃油泵74的输出端连接，另一端与燃油泵74的输入端连接，所述溢流阀75起到维持燃油恒定压力的作用。所述燃油泵74的输出油路分为起动油路和工作油路，所述起动油路依次与起动电磁阀80、电加温器81连接，所述电加温器 81分别与点火喷嘴223和起动清洁活门82连接，所述工作油路与高速电磁阀77连接，所述高速电磁阀77分别与蓄能器78和工作电磁阀79连接，所述工作电磁阀79 与工作喷嘴225连接。可以理解，所述燃油开关71、电动低压泵72、燃油泵74、溢流阀75、直流电机76、高速电磁阀77、工作电磁阀79、起动电磁阀80、电加温器81 均与电气控制系统5电连接，通过电气控制系统5可以对燃油流量实现自动、精准控制，保证燃气轮机2迅速可靠的起动和加速，以及在空载和加载等工作状态下稳定运行。

如图10所示，所述电气控制系统5包括双向AC/DC交换器51、AC/DC逆变电源52、第一DC/DC交换器53、第二DC/DC交换器54、第一蓄电池55、第二蓄电池 56、机组控制器57、HMI(Human Machine Interface人机交互界面)接口58和燃油调节控制器59，所述双向AC/DC交换器51与起发电机3连接，用于将起发电机3产生不稳定的交流电转换为稳定的直流电，还可以将直流电转换为交流电并传输至起发电机3，因此所述起发电机3既可以作为发电机又可以作为电动机。所述双向AC/DC交换器51分别与第一DC/DC交换器53、AC/DC逆变电源52、直流负载和机组控制器57连接，所述第一DC/DC交换器53用于对双向AC/DC交换器51转换后的直流电进行初步降压处理，所述AC/DC逆变电源52用于将直流电转换为交流电并传输至交流负载和机组控制器57。所述AC/DC逆变电源52分别与交流负载和机组控制器57连接，所述第一DC/DC交换器53分别与第一蓄电池55和第二DC/DC交换器54连接，所述第二DC/DC交换器54用于对第一DC/DC交换器53输出的直流电进行二次降压处理，将电压降低至+24V以供使用，所述第二DC/DC交换器54分别与第二蓄电池 56和微型燃气轮机发电机组中的用电装置连接，以为其提供+24V的工作电压或充电电压。所述机组控制器57分别与HMI接口58、传感器、执行器和燃油调节控制器59 连接，所述机组控制器57起到核心控制作用，所述燃油调节控制器59用于控制燃油系统7的多个电子器件。另外，机组控制器57与燃油调节控制器59、机组控制器57 与AC/DC逆变电源52、双向AC/DC交换器51与第一DC/DC交换器53均通过CAN 总线通信。

如图11，所述动力舱12的顶部设置有与进气蜗壳25连接的主进气窗121，所述主进气窗121中设置有空气滤清网125，所述空气滤清网125可以对空气进行过滤处理，过滤处理后得到的洁净空气进入到燃气轮机2的进气蜗壳25中，进而通入到压气机21中进行压缩。压缩空气通入到环形回流式燃烧室22中与燃油混合燃烧，燃烧产生的高温、高压的燃气流通入到涡轮23中进行膨胀做功，做功后的高温燃气通过波瓣式排气管226排出，所述涡轮23将燃烧产生的化学能转换为机械能，从而带动压气机21的主轴218、减速器24以及起发电机3转动，从而将机械能转化为电能。另外，所述电气舱11上设置有副进气窗111，所述副进气窗111可以设置在电气舱11的顶部和/或侧面，所述副进气窗111也设置有空气滤清网125，洁净空气从电气舱11通入至动力舱12中并与动力舱12中的工作器件进行换热，换热后的空气被波瓣式排气管 226排气时产生的燃气动能引射出动力舱12，两股气流的掺混作用进一步降低了燃气轮机2的排气温度。可以理解，当所述燃气轮机2起动时，所述起发电机3作为电动机使用，当燃气轮机2正常工作时，所述起发电机3作为发电机使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种微型燃气轮机发电机组，其特征在于，

包括箱体(1)、燃气轮机(2)、起发电机(3)、电气控制系统(5)、润滑系统(6)和燃油系统(7)，所述箱体(1)的内部通过隔板分成电气舱(11)和动力舱(12)，所述电气控制系统(5)位于电气舱(11)中，所述燃气轮机(2)、起发电机(3)、润滑系统(6)和燃油系统(7)均位于动力舱(12)中；

所述起发电机(3)位于燃气轮机(2)的前方且与燃气轮机(2)连接，所述润滑系统(6)用于给燃气轮机(2)和起发电机(3)提供滑油，所述燃油系统(7)用于给燃气轮机(2)提供燃料，所述燃气轮机(2)用于将燃烧产生的化学能转换为机械能并带动起发电机(3)转动从而产生电功率，所述电气控制系统(5)分别与燃气轮机(2)、起发电机(3)、润滑系统(6)和燃油系统(7)电连接；

所述燃气轮机(2)包括压气机(21)、环形回流式燃烧室(22)、涡轮(23)、减速器(24)和进气蜗壳(25)，所述减速器(24)、压气机(21)、涡轮(23)、环形回流式燃烧室(22)在水平方向上前后依次设置，所述减速器(24)一端与起发电机(3)连接，另一端与压气机(21)连接，所述压气机(21)与涡轮(23)连接，所述进气蜗壳(25)位于压气机(21)的上方并与之连接，所述环形回流式燃烧室(22)与压气机(21)连接；

所述压气机(21)包括离心叶轮(211)、压气机机匣(212)、扩压器(213)、连接螺栓(214)、压板(215)、甩油盘(216)、主轴承(217)、主轴(218)和销钉(219)，所述压气机机匣(212)为压气机(21)的主要承力件，其为铝铸件，所述压气机机匣(212)的前安装边通过螺钉与减速器(24)连接，所述压气机机匣(212)的外环后端通过螺钉与环形回流式燃烧室(22)轴向固定连接，所述主轴承(217)套设于压气机机匣(212)的中心内孔中，所述主轴(218)套设于主轴承(217)内环之中，所述主轴(218)的前端开设有中心孔，中心孔内设置有内花键，主轴(218)通过内花键向减速器(24)传递扭矩，主轴(218)的轴肩一侧通过螺钉与离心叶轮(211)固定连接以传递扭矩，主轴(218)的轴肩另一侧通过销钉(219)与涡轮(23)连接以传递扭矩，所述压板(215)套设在主轴(218)上且位于压气机机匣(212)的前方并通过螺钉固定在压气机机匣(212)上，压紧主轴承(217)外环防止其轴心窜动，所述甩油盘(216)通过螺纹连接的方式套设于主轴(218)的前端且位于压板(215)的前方，甩油盘(216)内环凸面通过压板(215)中心孔压紧主轴承(217)的内环，所述甩油盘(216)起到加速滑油循环流动并对滑油起到雾化的作用，所述连接螺栓(214)均匀布设在压气机机匣(212)的周向方向上，所述连接螺栓(214)将压气机机匣(212)、扩压器(213)和涡轮导向器(232)紧固连接，所述离心叶轮(211)上开设一中心孔，所述离心叶轮(211)通过中心孔与主轴(218)过盈配合从而实现离心叶轮(211)的定心，所述离心叶轮(211)有大、小叶片各11片，22片叶片沿周向交替均匀分布；

所述扩压器(213)位于离心叶轮(211)的后方，所述扩压器(213)包括径向扩压器叶片(2131)、轴向扩压器叶片(2132)和扩压器叶片基座(2133)，所述径向扩压器叶片(2131)、轴向扩压器叶片(2132)和扩压器叶片基座(2133)三者一体加工形成，所述扩压器叶片基座(2133)将前端的空气与后端的高温燃气分隔开来，同时也降低了后端的涡轮(23)的高温向压气机(21)产生热辐射，所述扩压器(213)的内孔与主轴(218)的轴肩外圆之间留有热膨胀间隙，该热膨胀间隙的尺寸为0.3mm～0.5mm，确保了结构的可靠性，不会出现由于热膨胀而导致零件之间刮擦的情况；

所述涡轮(23)包括单级向心涡轮(231)、涡轮导向器(232)、拉紧螺栓(233)，所述单级向心涡轮(231)的前端设置有圆柱端(2311)，所述主轴(218)的轴肩中心处开设有定位孔，所述单级向心涡轮(231)通过圆柱端(2311)伸入定位孔中实现径向定位，所述拉紧螺栓(233)从单级向心涡轮(231)的中心通孔穿过并与主轴(218)固定连接，所述涡轮导向器(232)设置在单级向心涡轮(231)的外围并通过连接螺栓(214)与扩压器(213)、压气机机匣(212)固定连接，所述单级向心涡轮(231)的盘背通过销钉(219)与主轴(218)的轴肩连接从而传递扭矩；

所述环形回流式燃烧室(22)包括燃烧室机匣(221)、环形火焰筒(222)、点火喷嘴(223)、点火电嘴(224)、工作喷嘴(225)、波瓣式排气管(226)、隔热层(227)和泄油管接头(228)，所述燃烧室机匣(221)的前安装边通过螺钉与压气机机匣(212)外环后端的法兰边固定连接，所述环形火焰筒(222)位于燃烧室机匣(221)内部，且所述环形火焰筒(222)的外环通过径向固定销用于燃烧室机匣(221)固定连接，所述环形火焰筒(222)上开设有若干个进气孔，从压气机(21)过来的压缩空气通过环形火焰筒(222)上的进气孔进入环形火焰筒(222)内，所述环形火焰筒(222)与涡轮(23)连通从而将高温高压的燃气流通入到涡轮(23)中进行膨胀做功，所述隔热层(227)包覆在燃烧室机匣(221)的外部，所述隔热层(227)的材质为玄武岩棉，以减少燃烧室机匣(221)对外散热，可以起到很好的隔热效果，所述点火喷嘴(223)、点火电嘴(224)和工作喷嘴(225)均安装在燃烧室机匣(221)上并伸入环形火焰筒(222)中，所述点火喷嘴(223)为单油路压力雾化喷嘴，所述工作喷嘴(225)为小直径喷口的直射式喷嘴，所述波瓣式排气管(226)设置在涡轮(23)的后方，所述波瓣式排气管(226)与燃烧室机匣(221)焊为一体，且与涡轮(23)同中心轴线设置，所述波瓣式排气管(226)的排气段由24片薄壁排气片环形焊接而成，所述燃烧室机匣(221)的正下方还设置有一个泄油管接头(228)，用于排出环形火焰筒(222)中残留的燃油；

所述减速器(24)包括中心齿轮(241)、行星齿轮(242)、齿圈(243)、减速器机匣(244)、输出轴(245)和行星支架(246)，所述减速器机匣(244)与压气机机匣(212)固定连接，所述中心齿轮(241)、行星齿轮(242)、齿圈(243)、输出轴(245)和行星支架(246)均位于减速器机匣(244)中，所述行星支架(246)与减速器机匣(244)固定连接，所述行星齿轮(242)和齿圈(243)均安装在行星支架(246)上，所述中心齿轮(241)包括一连接轴，该连接轴伸出减速器机匣(244)外并与主轴(218)配合以实现传递扭矩，所述中心齿轮(241)与行星齿轮(242)之间及行星齿轮(242)与齿圈(243)之间齿齿啮合传动，所述齿圈(243)与输出轴(245)固定连接，所述输出轴(245)与起发电机(3)连接，所述中心齿轮(241)与行星齿轮(242)之间、行星齿轮(242)与齿圈(243)之间通过斜齿轮传动，并且齿轮均采用平行轴传动。

2.如权利要求1所述的微型燃气轮机发电机组，其特征在于，

所述润滑系统(6)包括滑油泵(61)、滑油滤(62)、溢流活门(63)、滑油温度传感器(64)、滑油压力传感器(65)、滑油箱(66)、滑油散热器(67)，所述滑油箱(66)为减速器机匣(244)的底部型腔，所述滑油泵(61)、滑油滤(62)、溢流活门(63)均位于滑油箱(66)内，所述滑油温度传感器(64)安装在滑油箱(66)的外壁上并用于检测滑油的温度，所述滑油压力传感器(65)装在滑油箱(66)的外壁上并用于检测滑油的压力，所述滑油散热器(67)位于滑油箱(66)外并用于对滑油进行散热降温；

所述滑油泵(61)用于从滑油箱(66)中抽取滑油，所述滑油泵(61)与滑油散热器(67)连接，所述滑油散热器(67)与滑油滤(62)连接，所述滑油滤(62)包括主输出管路和副输出管路，所述滑油滤(62)的副输出管路与溢流活门(63)连通，所述溢流活门(63)与滑油箱(66)连接，所述滑油滤(62)的主输出管路通入至减速器(24)和压气机(21)中，所述滑油压力传感器(65)设置在滑油滤(62)的主输出管路上并用于检测滑油的压力，所述溢流活门(63)、滑油温度传感器(64)、滑油压力传感器(65)均与电气控制系统(5)电连接。

3.如权利要求1所述的微型燃气轮机发电机组，其特征在于，

所述燃油系统(7)包括燃油开关(71)、电动低压泵(72)、燃油滤(73)、燃油泵(74)、溢流阀(75)、直流电机(76)、高速电磁阀(77)和起动电磁阀(80)，所述电动低压泵(72)用于与燃油箱连接，所述燃油开关(71)设置在电动低压泵(72)与燃油箱连接的管路上，所述电动低压泵(72)与燃油滤(73)连接，所述燃油滤(73)与燃油泵(74)连接，所述燃油泵(74)由直流电机(76)驱动，所述溢流阀(75)的一端与燃油泵(74)的输出端连接，另一端与燃油泵(74)的输入端连接，所述溢流阀(75)用于起到维持燃油恒定压力的作用，所述燃油泵(74)的输出油路分为起动油路和工作油路，起动油路依次与起动电磁阀(80)、点火喷嘴(223)连接，工作油路依次与高速电磁阀(77)、工作喷嘴(225)连接，所述燃油开关(71)、电动低压泵(72)、燃油泵(74)、溢流阀(75)、直流电机(76)、高速电磁阀(77)、起动电磁阀(80)均与电气控制系统(5)电连接。

4.如权利要求1所述的微型燃气轮机发电机组，其特征在于，

所述动力舱(12)的顶部设置有主进气窗(121)，所述主进气窗(121)与进气蜗壳(25)连接，所述电气舱(11)上设置有副进气窗(111)，所述主进气窗(121)通入的空气进入压气机(21)中被压缩后通入至环形回流式燃烧室(22)中进行燃烧，所述副进气窗(111)通入的空气从电气舱(11)通入至动力舱(12)中并与动力舱(12)中的工作器件进行热交换，换热后的空气被波瓣式排气管(226)排气时产生的燃气动能引射出动力舱(12)。

5.如权利要求2所述的微型燃气轮机发电机组，其特征在于，

所述溢流活门(63)为常闭状态，所述电气控制系统(5)用于在滑油压力传感器(65)检测到滑油压力超过设定值时控制溢流活门(63)打开。

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