CN213869975U - 同心轴双转子末级变速汽轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种同心轴双转子末级变速汽轮机，具有汽轮机转子，所述汽轮机转子由压力级转子和末级转子组成，所述末级转子设置在压力级转子后端，并与压力级转子呈同心圆套装结构，所述末级转子与压力级转子通过中介轴承相互连接，形成双转子。所述末级转子连接行星轮机构的行星轮，所述压力级转子连接行星轮机构的太阳轮。该汽轮机能够在大流量大负荷工况与小流量小负荷工况时改变末级的转速，而不改变之前压力级的转速，能够有效的避免低负荷工况下末几级鼓风现象的产生，以达到提高末几级叶片安全性、可靠性的目的。

Description

同心轴双转子末级变速汽轮机

技术领域

本实用新型适用于船舶动力装置及船载电站系统，将蒸汽热能转换为机械功并驱动发电机，并能够在不同负载工况下改变末级的转速。

背景技术

船舶发电用汽轮机为定速运行，且具有长期运行在低负荷工况的需求。通过高负荷条件设计的汽轮机在长时间在低负载尤其是空载工况下运行时存在较严重的末级鼓风问题，由于船用汽轮机排汽压力较高且维持不变，陆用机组常用的低负荷下降背压运行等解决鼓风问题的方法无法适用于船用机组。船舶汽轮机长期保持空载状态或低负荷工况运行会使得末几级叶片叶根位置产生鼓风现象。鼓风现象会使得叶片前方产生气流漩涡区，叶根位置产生较大的负仰角，叶顶位置到叶根位置将产生巨大的压力梯度，这都将给末几级叶片的安全稳定运行带来严峻的考验。

因此基于上述的问题，需要提出一种具有同心轴双转子结构能够进行末几级变速的汽轮机。该机组的采用能够在高负载工况下使得末几级与压力级保持相同转速，而在低负载工况及空载状态下降低末几级的转速，有效减小末几级叶顶线速度，避免鼓风现象的产生，提高大功率汽轮发电机组的安全性、可靠性。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是：提出一种能够实现末级变速的同心轴双转子末级变速汽轮机，该汽轮机能够在大流量大负荷工况与小流量小负荷工况时改变末级的转速，而不改变之前压力级的转速。这样的设计能够有效的避免低负荷工况下末几级鼓风现象的产生，以达到提高末几级叶片安全性、可靠性的目的。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种同心轴双转子末级变速汽轮机，具有汽轮机转子，所述汽轮机转子由压力级转子和末级转子组成，所述末级转子设置在压力级转子后端，并与压力级转子呈同心圆套装结构，所述末级转子与压力级转子通过中介轴承相互连接，形成双转子。

进一步，所述末级转子连接行星轮机构的行星轮，所述压力级转子连接行星轮机构的太阳轮。

进一步，所述行星轮与太阳轮之间的传动比为2。

进一步，所述行星轮机构的外侧装有带式制动器，所述带式制动器制动时能够对行星轮机构的齿圈进行制动，使行星轮机构保持静止。

进一步，所述末级转子内位于中介轴承与行星轮机构之间还连接有由油压控制的多片湿式离合器。

进一步，所述压力级转子连接压力级前轴承和压力级后轴承，所述末级转子与末级转子后轴承连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用同心轴双转子末级变速汽轮机结构具有以下好处：

1.汽轮机末叶片由于其叶片较长，离心应力非常高，且在一定的转速中具有固定的容积流量-损失特性曲线。当汽轮机处于低负载运行状态时，末几级内易产生鼓风现象，威胁末叶片的正常运行。采用同心轴双转子末级变速设计能够改善末几级叶片的鼓风现象。降低末几级叶顶的线速度，减小末叶片所受到的离心力作用，减小末级的高温蠕变。这对于提升汽轮机安全性，可靠性，提升装备性能具有十分重要的意义。

2.双转子结构的使用使得汽轮机既能够在高负载下通过提高末几级转速的方法以达到较高的负载输出。又能够在低负载下可以通过降低末几级转速的方法以达到较高的汽耗量，确保锅炉的稳定运行。

3.同心轴双转子汽轮机的采用能够改变机组的热备用工况，在空载不鼓风的情况下，由停机热备用改为空载热备用。这将进一步提高机组的快速反应能力。

附图说明

图1是本实用新型的同心轴双转子末级变速汽轮机结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的同心轴双转子末级变速汽轮机，包括压力级转子1、末级转子2、中介轴承3、多片湿式离合器4、末级转子后轴承5、带式制动器6、行星轮机构7、压力级转子后轴承8。

压力级转子1为机组压力级所在的转子，末级转子2则为机组的末几级所在的转子。末级转子2连接行星轮机构7的行星轮，压力级转子1连接行星轮机构7的太阳轮。末级转子2与压力级转子1呈现为同心圆套装结构，其之间通过中介轴承3相互连接。压力级转子1与压力级前轴承和压力级后轴承8进行连接。末级转子2末级转子后轴承5进行连接。多片湿式离合器4位于中介轴承3与行星轮机构7之间，通过油压控制。油压较高时多片湿式离合器4的离合器摩擦片被压紧，通过摩擦片能够传递力与扭矩，油压较低时摩擦片松开。带式制动器6位于行星轮机构7的外侧，带式制动器6制动时能够对行星轮机构7的齿圈进行制动，使其保持静止。

在高负荷工况下，多片湿式离合器受到较大的油压作用，在油压作用下，多片湿式离合器内的弹簧被压缩，摩擦片受到挤压并将末级转子与压力级转子锁死。而在行星轮机构位置，带式制动器呈松开状态，行星轮机构的太阳轮、行星轮以及齿圈因轮啮合而产生自连，整个行星轮排成一个刚体。此时压力级转子、末级转子以及行星轮保持相同转速共同旋转。

在低负载工况下，多片湿式离合器控制油松开，压力级转子与末级转子在该位置的连接脱开。同时带式制动器开始制动，行星轮机构的齿圈受到制动呈现为静止状态。行星轮与太阳轮之间的传动比被设计为2，太阳轮与行星轮共同输出功率。和行星轮连接的末级转子减速为压力级转子转速的1/2。

该同心轴双转子末级变速汽轮机的设计与传统汽轮机在轴系及支撑点设置上思路差异较大。差异主要表现在双转子结构、多轴承设计、中介轴承以及行星轮机构的采用。

同心轴双转子末级变速汽轮机能够在高负荷工况与低负荷工况下改变压力级与末级的转速。其在高负荷状态下能够使得末几级与压力级的转速比为1，而在低负荷状态下降低末几级的转速，使得末几级与压力级的转速比下降为0.5。

在进行安装时首先完成末级转子与压力级转子之间的相对位置的固定，随后将中介轴承、多片湿式离合器、末级转子后轴承、行星轮机构依次和末级转子以及压力级转子相互套装连接。并在行星轮机构外侧的齿圈上套装带式制动器。随后在安装完压力级转子后轴承后加装后轴承盖上盖封闭整个变速机构。

汽轮机其余部分，例如汽缸的安装、汽封体安装等步骤与普通汽轮机相同。

Claims (6)

1.一种同心轴双转子末级变速汽轮机，具有汽轮机转子，其特征在于：所述汽轮机转子由压力级转子和末级转子组成，所述末级转子设置在压力级转子后端，并与压力级转子呈同心圆套装结构，所述末级转子与压力级转子通过中介轴承相互连接，形成双转子。

2.根据权利要求1所述的同心轴双转子末级变速汽轮机，其特征在于：所述末级转子连接行星轮机构的行星轮，所述压力级转子连接行星轮机构的太阳轮。

3.根据权利要求2所述的同心轴双转子末级变速汽轮机，其特征在于：所述行星轮与太阳轮之间的传动比为2。

4.根据权利要求2所述的同心轴双转子末级变速汽轮机，其特征在于：所述行星轮机构的外侧装有带式制动器，所述带式制动器制动时能够对行星轮机构的齿圈进行制动，使行星轮机构保持静止。

5.根据权利要求2所述的同心轴双转子末级变速汽轮机，其特征在于：所述末级转子内位于中介轴承与行星轮机构之间还连接有由油压控制的多片湿式离合器。

6.根据权利要求1所述的同心轴双转子末级变速汽轮机，其特征在于：所述压力级转子连接压力级前轴承和压力级后轴承，所述末级转子与末级转子后轴承连接。

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