CN212079465U - 一种双轴微型燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种双轴微型燃气轮机，包括涡轮增压器叶轮和涡轮增压器涡轮，作为双轴微型燃气轮机的转子部分；还包括与涡轮增压器叶轮接通的燃烧室、增压器动力涡轮、和与增压器动力涡轮同轴连接的发电机；环境空气经涡轮增压器叶轮的压缩进入燃烧室，与燃烧室中的燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气进入涡轮增压器涡轮使其高速旋转带动涡轮增压器叶轮持续工作，同时流出涡轮增压器涡轮的燃气进入增压器动力涡轮使其高速旋转带动发电机持续工作输出电能。本实用新型的微型燃气轮机优势在于，直接采用已经实现量产的汽车涡轮增压器以及增压器涡轮替代燃气轮机中的相关部分，使得整机的价格水平达到燃气轮机量产后才能达到的水准。

Description

一种双轴微型燃气轮机

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机，具体涉及一种微型双轴燃气轮机。

背景技术

微型燃气轮机广泛应用于分布式发电系统中。但是微型燃气轮机价格昂贵，在中国市场推广的难度较大。主要是由于：现有的微型燃气轮机技术，其产品生产过程中需要大量的设计、试验环节，且每年的产量十分有限，导致其单位千瓦造价普遍在人民币1万元/kw-2万元/kw之间，如此昂贵的价格使其在中国市场的接受度较为低迷。同时，现有的微型燃气轮机，在结构上多为单轴方案，即压气机与涡轮同轴，涡轮膨胀功一部分带动压气机旋转，另一部分驱动发单机进行发电，虽说发电效率高，但是所用到的涡轮增压器，其单位千瓦造价高，直接制约微型燃气轮机总体制造成本降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种微型双轴燃气轮机，主要解决现有的微型燃气轮机造价高，不利于推广的问题。

为实现上述目的，本实用新型拟采取如下技术手段：

一种双轴微型燃气轮机，包括涡轮增压器叶轮和与涡轮增压器叶轮同轴连接的涡轮增压器涡轮，涡轮增压器叶轮和涡轮增压器涡轮作为双轴微型燃气轮机的转子部分；

还包括与涡轮增压器叶轮接通的燃烧室、增压器动力涡轮、和与增压器动力涡轮同轴连接的发电机；

环境空气经涡轮增压器叶轮的压缩进入燃烧室，与燃烧室中的燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气进入涡轮增压器涡轮使其高速旋转带动涡轮增压器叶轮持续工作，同时流出涡轮增压器涡轮的燃气进入增压器动力涡轮使其高速旋转带动发电机持续工作输出电能。

所述涡轮增压器叶轮和涡轮增压器涡轮未整体机械连接，涡轮增压器叶轮和涡轮增压器涡轮共用一根主轴，进行同步旋转。

其中涡轮增压器叶轮、涡轮增压器涡轮和增压器动力涡轮均选自车用涡轮增压器和增压器涡轮。

所述燃烧室包括小型单管燃烧室。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：

本实用新型的双轴微型燃气轮机，基于现成的汽车涡轮增压器，开发出小型燃烧室组成的微型燃气发生器，再选用增压器涡轮与高速发电机直接连接，如此形成了双轴的微型燃气轮机发电机系统。本实用新型的基于涡轮增压器的双轴微型燃气轮机方案，采用涡轮增压器作为微型燃气轮机的燃气发生器，同时采用另一台增压器涡轮作为动力涡轮，驱动发电机进行发电。此方案的优势在于，直接采用已经实现量产的汽车涡轮增压器以及增压器涡轮替代燃气轮机中的相关部分，使得整机的价格水平达到燃气轮机量产后才能达到的水准。

附图说明

图1为本实用新型示意图一。

图2为本实用新型示意图二。

图中：1-涡轮增压器叶轮，2-涡轮增压器涡轮，3-增压器动力涡轮，4- 燃烧室，5-发电机，6-管道。

以下结合附图以及实施例对本实用新型的方案进一步进行说明。

具体实施方式

现有的微型燃气轮机，是一种以燃料(燃气或燃油)和空气为介质的旋转式热力发动机。驱动发电机的燃气涡轮机由高温高压燃气推动做功，正常运行情况下。微型燃气轮机发电机组所采用的永磁发电机为高转速发电机，输出的交流电的频率很高。微型燃气轮机系统内部，永磁发电机、燃气涡轮机、进气压缩机三个关键部件同轴连接。

本实用新型的设计思路在于，由于微型燃气轮机的转子部分，即离心式压气机，向心透平与汽车的涡轮增压器结构极为相似。因此，可以基于市面上成熟的汽车涡轮增压器开发双轴微型燃气轮机。同时由于市场上现有的涡轮增压器已经实现大批量生产，其单位千瓦造价与微型燃气轮机相应部件的造价相比下降一半以上，故可以大幅度降低微型燃气轮机总体制造成本。

本实用新型所述双轴微型燃气轮机，其中的“双轴”是指涡轮增压器作为微型燃气轮机的燃气发生器，叶轮与涡轮共用一根主轴，同时采用另一台增压器动力涡轮作为动力涡轮，与发电机共用一根轴。其中的“微型”是一类新近发展起来的小型热力发电机，其单机功率范围为25～300kW。

本实用新型的涡轮增压器以及增压器动力涡轮均选用汽车的涡轮增压器，比如湖南天雁J100。

实施例1：

按照上述的工艺，本实施例提供一种双轴微型燃气轮机，本方案的微型燃气轮机主要由涡轮增压器叶轮(1)、涡轮增压器涡轮(2)组成燃气发生器的转子部分，该部分为整体机械连接，(1)和(2)共用一根主轴，可进行同步旋转。由另一台增压器动力涡轮(3)作为动力涡轮、专门设计的燃烧室(4)、发电机(5)以及各部件之间连接的管道组成。系统采用带有动力涡轮的双轴方案，其中涡轮增压器、动力涡轮基于目前的车用涡轮增压器进行选型，燃烧室为小型单管燃烧室。系统工作时，环境空气经过部件(1)的压缩进入部件(4)，与其中的燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气通过管道进入部件(2)，使部件(2)高速旋转带动部件(1)持续工作。流出部件(2) 的燃气,温度和压力有一定的下降，通过管道进入部件(3)，使部件(3)高速旋转带动部件(5)持续工作，向用户输出电能。

根据热力学原理，建立了所示系统的工作过程模型并对其进行了理论计算，结果如表1所示。

表1计算结果验证

从表1可以看出，在设计点工况下，计算结果的数值皆处于合理范围区间，说明本实用新型的方案具备可行性。

Claims (4)

1.一种双轴微型燃气轮机，其特征在于，包括涡轮增压器叶轮(1)和与涡轮增压器叶轮(1)同轴连接的涡轮增压器涡轮(2)，涡轮增压器叶轮(1)和涡轮增压器涡轮(2)作为双轴微型燃气轮机的转子部分；

还包括与涡轮增压器叶轮(1)接通的燃烧室(4)、增压器动力涡轮(3)、和与增压器动力涡轮(3)同轴连接的发电机(5)；

环境空气经涡轮增压器叶轮(1)的压缩进入燃烧室(4)，与燃烧室(4)中的燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气进入涡轮增压器涡轮(2)使其高速旋转带动涡轮增压器叶轮(1)持续工作，同时流出涡轮增压器涡轮(2)的燃气进入增压器动力涡轮(3)使其高速旋转带动发电机(5)持续工作输出电能。

2.如权利要求1所述双轴微型燃气轮机，其特征在于，所述涡轮增压器叶轮(1)和涡轮增压器涡轮(2)未整体机械连接，涡轮增压器叶轮(1)和涡轮增压器涡轮(2)共用一根主轴，进行同步旋转。

3.如权利要求1或2所述双轴微型燃气轮机，其特征在于，其中涡轮增压器叶轮(1)、涡轮增压器涡轮(2)和增压器动力涡轮(3)均选自车用涡轮增压器和增压器涡轮。

4.如权利要求1或2所述双轴微型燃气轮机，其特征在于，所述燃烧室(4)包括小型单管燃烧室。

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