CN112096457A - 一种次高压高转速凝汽式汽轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种次高压高转速凝汽式汽轮机，以解决垃圾焚烧发电机组初参数提高采用常规转速汽轮机效率低、制造安装成本高的问题，本发明的技术方案包括汽缸、前轴承座、转子、接长轴、前支持轴承、后支持轴承及联轴器，所述汽轮机汽缸前端搭接在前轴承座上，所述转子贯穿汽缸，转子前端与接长轴连接，后端与联轴器连接，所述接长轴设于前轴承座内，联轴器连接齿轮减速器，所述前支持轴承套设在转子前端，后支持轴承套设在转子后端，均用于对转子进行支撑，所述转子外壁设有多级叶轮，所述叶轮与转子为一体式结构。

Description

一种次高压高转速凝汽式汽轮机

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，具体为一种次高压高转速凝汽式汽轮机。

背景技术

随着全球经济的迅速发展和物质生活水平的提高，垃圾产量日益增多，对环境造成的污染也日益严重。从20世纪70年代起，一些发达国家便着手运用焚烧垃圾产生的热量进行发电。我国生活垃圾处理技术起步较晚，但近年来在国家产业政策的支持下，我国垃圾焚烧技术得到了迅速发展，垃圾焚烧发电处理在我国呈现出迅猛增长的势头。

随着垃圾焚烧技术的发展，垃圾发电配套的汽轮机由原来的中温中压提高到了次高温次高压。小容量机组初参数提高后，由于容积流量小，采用常规转速会增加汽轮机前几级叶片部分进汽度，进而增加部分进汽损失降低汽轮机内效率。同时常规转速汽轮机的轮径较大，各种漏汽损失等也会增大，且机组每一级焓降较小，级数多，体积大，建设成本高，安装复杂。

基于上述原因，同时为了能够更好地节能减排，我公司研发并设计了次高压高转速凝汽式汽轮机。

发明内容

本发明提供了一种次高压高转速凝汽式汽轮机，以解决垃圾焚烧发电机组初参数提高采用常规转速汽轮机效率低、制造安装成本高的问题。

本发明的技术方案在于：包括汽缸、前轴承座、转子、接长轴、前支持轴承、后支持轴承及联轴器，所述汽轮机汽缸前端搭接在前轴承座上，所述转子贯穿汽缸，转子前端与接长轴连接，后端与联轴器连接，所述接长轴设于前轴承座内，联轴器连接齿轮减速器，所述前支持轴承套设在转子前端，后支持轴承套设在转子后端，均用于对转子进行支撑，所述转子外壁设有多级叶轮，所述叶轮与转子为一体式结构。

作为上述方案的优选，所述联轴器外设有联轴器外壳，所述后支持轴承设于联轴器外壳内，所述次高压高转速凝汽式汽轮机还包括底盘，所述底盘包括前座架、后座架、两组侧基架及连接杆，所述前座架与前轴承座连接，后座架与联轴器外壳连接，两组侧基架分设于前、后座架之间的两侧，分别与汽缸两侧连接，两组所述侧基架与前座架和后座架之间通过钢制连接杆焊接，使前座架、后座架和两组侧基架通过连接杆连接形成整体底盘结构。

作为上述方案的优选，所述接长轴包括轴头和顶起螺钉，所述轴头为阶梯轴结构，包括一大径轴段及位于大径轴段两端的小径轴段，所述大径轴段一端面与转子前端面配合，转子前端面中心设有盲孔，所述轴头的大径轴段一端的小径轴段与所述盲孔配合，大径轴段上开设有多个通孔和多个螺纹孔，分别在大径轴段端面沿圆周方向均匀分布，所述轴头和转子通过设于通孔内的螺栓固定连接，所述顶起螺钉设于所述螺纹孔内，且所述顶起螺钉的长度大于螺纹孔的长度。

作为上述方案的优选，所述前支持轴承和后支持轴承均为可倾瓦轴承。

作为上述方案的优选，所述汽缸内设有多块隔板。

本发明的有益效果在于：

1、在本发明中，采用联轴器连接转子和齿轮减速器，再通过减速器连接发电机，从而减小了汽轮机主轴的长度，以适应汽轮机初参数的提高(高转速)，从而使机组循环的热效率增加，内效率增大，机组的经济性变好。

2、取消主油泵结构，采用接长轴替代主油泵的位置，能够有效防止汽轮机在取消主油泵后，主轴两端在高速回转过程中发生跳动的问题，提高设备运行的稳定性。

2、机组的转速高，保持合理的速比分配，使机组级数减少，降低成本。

3、机组的转速高，同时降低机组的节圆直径，机组径向整体缩小，漏汽面积减小，轴封漏汽、叶顶叶根漏汽、隔板汽封漏汽少，效率提高。

4、机组的转速高，机组径向整体缩小，使汽轮机的叶片叶高增高(或者部分进汽度增加)，效率也会有所提升。

5、汽轮机采用转子与叶轮一体式的结构，提高了汽轮机运行的安全性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中接长轴与转子连接的示意图。

图3和图4为本发明中底盘的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例。

如图1所示，本实施例的结构包括汽缸4、前轴承座1、转子6、接长轴2、前支持轴承3、后支持轴承8及联轴器9，所述汽轮机汽缸4前端搭接在前轴承座1上，所述转子6贯穿汽缸4，转子6前端与接长轴2连接，后端与联轴器9连接，所述接长轴2设于前轴承座1内，联轴器9连接齿轮减速器，所述前支持轴承3套设在转子6前端，后支持轴承8套设在转子6后端，均用于对转子6进行支撑，所述转子6外壁设有多级叶轮，所述叶轮与转子6为一体式结构。

在本实施例中，所述联轴器9外设有联轴器外壳10，所述后支持轴承8设于联轴器外壳10内，所述次高压高转速凝汽式汽轮机还包括底盘11，所述底盘包括前座架1101、后座架1102、两组侧基架1103及连接杆1104，所述前座架1101与前轴承座1连接，后座架1102与联轴器外壳10连接，两组侧基架1103分设于前、后座架1102之间的两侧，分别与汽缸4两侧连接，两组所述侧基架1103与前座架1101和后座架1102之间通过钢制连接杆1104焊接，使前座架1101、后座架1102和两组侧基架1103通过连接杆1104 连接形成整体底盘结构。

在本实施例中，所述接长轴2包括轴头201和顶起螺钉202，所述轴头201为阶梯轴结构，包括一大径轴段及位于大径轴段两端的小径轴段，所述大径轴段一端面与转子6 前端面配合，转子6前端面中心设有盲孔，所述轴头201的大径轴段一端的小径轴段与所述盲孔配合，大径轴段上开设有多个通孔和多个螺纹孔，分别在大径轴段端面沿圆周方向均匀分布，所述轴头201和转子6通过设于通孔内的螺栓203固定连接，所述顶起螺钉202设于所述螺纹孔内，且所述顶起螺钉202的长度大于螺纹孔的长度。

在本实施例中，所述前支持轴承3和后支持轴承8均为可倾瓦轴承。

在本实施例中，所述汽缸4内设有多块隔板5。

在本实施例中，汽缸4支撑在前轴承座1后部两侧的平台上，汽缸4的另一端与联轴器外壳10连接；汽缸4下半和后轴承箱下半焊接成一个整体。汽缸4采用向下排汽的方式；转子6的一端与接长轴2连接，另一端穿过汽缸4通过联轴器9连接齿轮减速器，然后由齿轮减速器减速后带动发电机转子旋转，发出电功率；汽轮机底盘11采用整体底盘结构，便于机组安装。

喷嘴组分为四组，每组对应一个汽缸的喷嘴室，且互不相通。为保证喷嘴组与汽缸喷嘴室贴合紧密，上、下端各用一个螺栓紧固在汽缸喷嘴室出口的平面上。

若干隔板5设置在所述汽缸内。

接长轴2安装于转子前端，顶起螺钉202仅在安装、拆卸时使用，使用完毕后，应全部拆下保存，留待下次使用。

在本实施例中，转子6和叶轮为一体式结构，末级叶轮和第一级叶轮外侧均有燕尾式平衡槽，供安装平衡块用。动叶片采用全三维设计，其气动、振动和强度方面的技术水平较高。第一个调节级为单列调节级，压力级叶轮上均有平衡孔，以减少叶轮两侧压力引起的转子6轴向推力。

前支持轴承3为可倾瓦轴承，瓦块分别装在上、下剖分的轴瓦体内，上半两块，下半三块。前支持轴承3采用球面自定位式轴承，并带有调整垫块，便于机组安装时中心的找正以及运行时的自行对中。推力盘位于汽轮机轴前端。汽轮机转子6的总推力通过推力轴承以任何一个方向传递到轴承座。

在实施例中，前支持轴承3瓦面分为平面段和斜面段，斜面段内圆和外圆下沉坡度不同，内圆坡度大，外圆坡度小，即外圆高，内圆低，从而形成固定-斜平面的瓦型。该瓦型与平面瓦型相比，承载能力更高，所需润滑进油量少，润滑油泄漏量小。正负推力瓦块、销和调节垫片分别安装在轴承体左右侧。用调整垫片来调整推力盘和瓦块之间的轴向间隙。推力支持联合轴承供油直接来自润滑油系统，推力轴承和径向轴承各自独立供油，且推力轴承每个瓦面都是独立供油。当推力盘相对于瓦块旋转时，在每个瓦块和推力盘之间形成油膜。通过推力盘旋转，油进入轴承表面，从而对那些轴承表面进行合适的润滑。

汽轮机后支持轴承11为可倾瓦轴承。瓦块分别装在上、下剖分的轴瓦体内，上半两块，下半三块。并带有调整垫块，便于机组安装时中心的找正。

为了保证轴承工作的安全可靠性，推力瓦块装有测量轴承合金温度的铂热电阻(Pt100)。工作推力瓦和定位推力瓦各有二个测点。运行时注意瓦块合金温度。工作推力瓦和定位推力瓦的回油温度还可以通过前轴承座下半的温度计反映。

前轴承座1为焊接结构。其内、外安装有支承转子的推力支持轴承3、轴位移传感器、转速传感器、振动监视传感器、及其他调节控制系统部套。

用挠性板支承前轴承座1，轴承座依靠轴向膨胀和汽缸温度分布所产生的收缩而具有足够的挠度。汽轮机通过托架“工”横梁的偏转轴向地吸收热力膨胀，汽缸在没有限制热力膨胀的情况下，依靠轴承座轴向和水平地保持汽缸对中。通过轴承座的孔，汽轮机润滑油管向推力轴承提供润滑油。

联轴器9套装在转子上。联轴器9通过特制螺销与减速箱输入轴膜片式联接。

汽轮机的座架部分常规结构是分为前座架1101、后座架1102和两个侧基架1103。座架部分下半通过地脚螺栓与土建基础部分连接，上半与汽轮机相连，固定汽轮机的位置。采用这种座架结构，汽轮机都是散件运输至电厂，在现场安装，工序比较复杂。

而在本实施例中，采用整体底盘结构，前座架1101、后座架1102、侧基架1103通过钢制连接杆1104相连，成为一个整体部件，在厂内总装后，可以整体发运，不需要再拆开为散件运输。在现场安装时，汽轮机作为一个整体运至现场后，只需要揭开上缸，将转子的固定物等包装工具拆除即可扣缸。节省了大量的时间与工作量。

本机组为高速汽轮机，其输出端需通过一级减速器将转速降低到发电机转速。减速器高速段与汽轮机通过膜片式联接，低速端通过刚性联轴器和发电机转子联接。减速器上还带有盘车装置。

盘车装置是带动转子缓慢转动的机械装置。盘车时，汽缸、转子均匀预热或降温，其变形及热应力减小。

本发明实施例提供的一种次高压高转速凝汽式汽轮机，通流结构组成的机组功率范围15～18MW，转速6000r/min。汽轮机与发电机及其它附属设备配套，汽轮机转子通过一级减速器将转速降低到发电机转速，低速端通过刚性联轴器和发电机转子联接，再带动发电机转子旋转，发出电功率，装于垃圾焚烧发电厂或生物质电站。

以上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)

1.一种次高压高转速凝汽式汽轮机，其特征在于：包括汽缸、前轴承座、转子、接长轴、前支持轴承、后支持轴承及联轴器，所述汽轮机汽缸前端搭接在前轴承座上，所述转子贯穿汽缸，转子前端与接长轴连接，后端与联轴器连接，所述接长轴设于前轴承座内，联轴器连接齿轮减速器，所述前支持轴承套设在转子前端，后支持轴承套设在转子后端，均用于对转子进行支撑，所述转子外壁设有多级叶轮，所述叶轮与转子为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的次高压高转速凝汽式汽轮机，其特征在于：所述联轴器外设有联轴器外壳，所述后支持轴承设于联轴器外壳内，所述次高压高转速凝汽式汽轮机还包括底盘，所述底盘包括前座架、后座架、两组侧基架及连接杆，所述前座架与前轴承座连接，后座架与联轴器外壳连接，两组侧基架分设于前、后座架之间的两侧，分别与汽缸两侧连接，两组所述侧基架与前座架和后座架之间通过钢制连接杆焊接，使前座架、后座架和两组侧基架通过连接杆连接形成整体底盘结构。

3.根据权利要求2所述的次高压高转速凝汽式汽轮机，其特征在于：所述接长轴包括轴头和顶起螺钉，所述轴头为阶梯轴结构，包括一大径轴段及位于大径轴段两端的小径轴段，所述大径轴段一端面与转子前端面配合，转子前端面中心设有盲孔，所述轴头的大径轴段一端的小径轴段与所述盲孔配合，大径轴段上开设有多个通孔和多个螺纹孔，分别在大径轴段端面沿圆周方向均匀分布，所述轴头和转子通过设于通孔内的螺栓固定连接，所述顶起螺钉设于所述螺纹孔内，且所述顶起螺钉的长度大于螺纹孔的长度。

4.根据权利要求3所述的次高压高转速凝汽式汽轮机，其特征在于：所述前支持轴承和后支持轴承均为可倾瓦轴承。

5.根据权利要求4所述的次高压高转速凝汽式汽轮机，其特征在于：所述汽缸内设有多块隔板。

Images