CN215761809U

CN215761809U - 一种磁悬浮燃气轮机转子

Info

Publication number: CN215761809U
Application number: CN202121991379.9U
Authority: CN
Inventors: 兰海强; 孟亮; 鲍丛; 张影; 代琳; 冯时; 房骏翌
Original assignee: Liaoning Fuan Gas Turbine Co ltd
Current assignee: Liaoning Fuan Gas Turbine Co ltd
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2031-08-23

Abstract

本实用新型涉及一种磁悬浮燃气轮机转子，包括压气机转子、涡轮转子及转子支撑系统；转子支撑系统由止推磁轴承、径向磁轴承一、安全轴承一、径向磁轴承二、安全轴承二组成；压气机转轴设置径向磁轴承一、安全轴承一及止推磁轴承；涡轮转轴由前端轴和后端轴组成，前端轴、多级涡轮盘及后端轴自内向外依次通过中心长螺栓相连，前端轴与对应涡轮盘之间、各级涡轮盘之间、后端轴与对应涡轮盘之间另外通过端齿相连；径向磁轴承二及安全轴承二设于后端轴上。本实用新型转动平稳，噪音小，无需润滑系统，整机工作可靠性高。

Description

一种磁悬浮燃气轮机转子

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种磁悬浮燃气轮机转子。

背景技术

燃气涡轮发动机又称燃汽轮机，作为继内燃机、汽轮机之后的新一代动力装置，燃汽轮机不仅具有体积小、重量轻、启动快等优点，同时还具有低碳、环保、安装灵活不受地域限制的优点，目前已在电厂发电、分布式能源、舰船动力、天然气、石油管道输送等领域得到长足发展，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。

燃汽轮机的整体工作可靠性十分重要，燃汽轮机中的转子结构是整个燃汽轮机设计的重中之重。燃汽轮机转子由压气机转子、涡轮转子组成，传统的燃汽轮机转子结构一般有前后两个支撑，通过采用润滑油润滑的轴承与气缸连接，轴承连接部位结构复杂、易磨损、故障率高，且在高转速下平衡性差，振动响应大，严重影响燃气轮机的整机可靠性及使用寿命。

另外，传统的燃气轮机转子普遍采用多级盘结构，各级涡轮盘之间采用螺栓相互连接，转子零部件数量多、故障率高、可靠性差。

发明内容

本实用新型提供了一种磁悬浮燃气轮机转子，采用磁轴承支撑转子，转动平稳，噪音小，转子与静子之间无机械磨损，无需润滑系统；另外，将压气机转子采用一体式盘鼓结构，涡轮转子采用端齿连接，减少螺栓连接数量，提高了整机工作可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种磁悬浮燃气轮机转子，包括压气机转子、涡轮转子及转子支撑系统；所述压气机转子由压气机转轴及多级压气机叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转轴及多级涡轮盘组成；压气机转轴与涡轮转轴之间轴向连接；所述转子支撑系统由止推磁轴承、径向磁轴承一、安全轴承一、径向磁轴承二、安全轴承二组成；所述压气机转轴的外端轴径上自内向外依次设置径向磁轴承一、安全轴承一及止推磁轴承；所述涡轮转轴由前端轴和后端轴组成，前端轴、多级涡轮盘及后端轴自内向外依次通过中心长螺栓相连，前端轴与对应涡轮盘之间、各级涡轮盘之间、后端轴与对应涡轮盘之间另外通过端齿相连；径向磁轴承二及安全轴承二自内向外设于后端轴上。

所述压气机转轴与多级压气机叶片为一体式盘鼓结构。

所述多级涡轮盘由涡轮一级盘、涡轮二级盘组成。

所述安全轴承一、安全轴承二均为滚珠轴承。

所述压气机转子上设动平衡配重螺栓。

所述安全轴承一与压气机转轴的单边空隙等于径向磁轴承一与压气机转轴单边空隙的1/3～2/3；所述安全轴承二与后端轴的单边空隙等于径向磁轴承二与后端轴单边空隙的1/3～2/3。

所述压气机转轴与涡轮转轴之间通过多个精密螺栓相连；精密螺栓由螺栓、螺母、衬套、紧定螺钉一、紧定螺钉二组成；压气机转子轴与前端轴在对应连接端分别设法兰，2个法兰上沿周向对应开设多个法兰孔；衬套穿设于2个法兰的法兰孔中，螺栓的尾部穿过衬套后通过螺母锁紧固定；螺栓的头部另外通过径向的紧定螺钉一锁紧固定，螺母另外通过径向的紧定螺钉二锁紧固定；螺栓设定位轴肩，定位轴肩与衬套内孔之间为过盈配合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)传统的燃汽轮机转子一般设有前后两个支撑，通过采用润滑油润滑的轴承与气缸连接，轴承连接部位结构复杂、易磨损、故障率高，且在高转速下平衡性差，振动响应大，严重影响整机可靠性及使用寿命；本实用新型采用磁轴承支撑转子，转动平稳、噪音小，转子与静子之间无机械磨损，磁轴承支撑刚度可灵活调节，整机振动明显改善，且无需润滑系统；

2)传统的燃气轮机转子普遍采用多级盘，各级涡轮盘之间采用螺栓相互连接，转子零部件数量多、故障率高、可靠性差；本实用新型中，压气机转子采用一体式盘鼓结构，涡轮转子采用端齿连接，减少了螺栓连接的数量，提高了整机工作可靠性。

附图说明

图1是本实用新型所述磁悬浮燃气轮机转子的结构示意图。

图2是图1中的A部放大图。

图中：1.安全轴承一 2.止推磁轴承 3.径向磁轴承一 4.动平衡配重螺栓 5.压气机转子 6.精密螺栓 61.螺栓 62.螺母 63.衬套 64.紧定螺钉一 65.紧定螺钉二 7.中心长螺栓 8.前端轴 9.涡轮一级盘 10.端齿 11.涡轮二级盘 12.端齿 13.端齿 14.径向磁轴承二 15.安全轴承二 16.后端轴

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种磁悬浮燃气轮机转子，包括压气机转子5、涡轮转子及转子支撑系统；所述压气机转子5由压气机转轴及多级压气机叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转轴及多级涡轮盘组成；压气机转轴与涡轮转轴之间轴向连接；所述转子支撑系统由止推磁轴承2、径向磁轴承一3、安全轴承一1、径向磁轴承二14、安全轴承二15组成；所述压气机转轴的外端轴径上自内向外依次设置径向磁轴承一3、安全轴承一1及止推磁轴承2；所述涡轮转轴由前端轴8和后端轴16组成，前端轴8、多级涡轮盘及后端轴16自内向外依次通过中心长螺栓7相连，前端轴8与对应涡轮盘之间、各级涡轮盘之间、后端轴16与对应涡轮盘之间另外通过端齿10、12、13相连；径向磁轴承二14及安全轴承二15自内向外设于后端轴16上。

所述压气机转轴与多级压气机叶片为一体式盘鼓结构。

所述多级涡轮盘由涡轮一级盘9、涡轮二级盘11组成。

所述安全轴承一1、安全轴承二15均为滚珠轴承。

所述压气机转子5上设动平衡配重螺栓4。

所述安全轴承一1与压气机转轴的单边空隙等于径向磁轴承一3与压气机转轴单边空隙的1/3～2/3；所述安全轴承二15与后端轴16的单边空隙等于径向磁轴承二14与后端轴16单边空隙的1/3～2/3。

所述压气机转轴与涡轮转轴之间通过多个精密螺栓6相连；如图2所示，精密螺栓6由螺栓61、螺母62、衬套63、紧定螺钉一64、紧定螺钉二65组成；压气机转轴5与前端轴8在对应连接端分别设法兰，2个法兰上沿周向对应开设多个法兰孔；衬套63穿设于2个法兰的法兰孔中，螺栓61的尾部穿过衬套63后通过螺母62锁紧固定；螺栓61的头部另外通过径向的紧定螺钉一64锁紧固定，螺母62另外通过径向的紧定螺钉二65锁紧固定；螺栓61设定位轴肩，定位轴肩与衬套63内孔之间为过盈配合。

本实用新型所述磁悬浮燃气轮机转子中设置了5个轴承，转子两端分别设1个安全轴承，用于当燃汽轮机处于停机状态或磁轴承系统发生故障的情况下支撑转子。当磁轴承系统正常运转的情况下，安全轴承固定不动，并且与压气机转轴、涡轮转轴不接触。

安全轴承一1安装在径向磁轴承一3与止推磁轴承2之间，安全轴承二15安装在径向磁轴承二14的外端；安全轴承一1与压气机转轴之间的单边空隙优选为径向磁轴承一3与压气机转轴之间单边空隙的一半，安全轴承二15与涡轮转轴之间的单边空隙优选为径向磁轴承二14与涡轮转轴之间单边间隙的一半。

燃气轮机工作时，径向磁轴承一3、径向磁轴承二14充电浮起，转子悬在磁轴承中间。止推磁轴承2用于消除转子的轴向位移，由于磁场的作用，止推磁轴承2保持在一定的轴向位置，转子不会发生轴向及径向移动，压气机转子5、涡轮转子的径向间隙保持不变，这对燃汽轮机的效率会产生积极的影响。

压气机转子5为一体式结构，具有固定轮毂直径，止推磁轴承2和径向磁轴承一3安装在压气机转轴的进气前端。压气机转子5上安装有用于调整转子动平衡的动平衡配重螺栓4。压气机转轴与前端轴8通过精密螺栓6连接。

中心长螺栓7用于将前端轴8、涡轮一级盘9、涡轮二级盘11、后端轴16等零件压紧在一起，各零件之间分别通过端齿10、12、13连接。利用端齿+中心长螺栓的结合，保证转子具有足够的弯曲刚度，确保扭矩的传递和各零件彼此之间位置不发生改变。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种磁悬浮燃气轮机转子，包括压气机转子、涡轮转子及转子支撑系统；所述压气机转子由压气机转轴及多级压气机叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转轴及多级涡轮盘组成；压气机转轴与涡轮转轴之间轴向连接；其特征在于，所述转子支撑系统由止推磁轴承、径向磁轴承一、安全轴承一、径向磁轴承二、安全轴承二组成；所述压气机转轴的外端轴径上自内向外依次设置径向磁轴承一、安全轴承一及止推磁轴承；所述涡轮转轴由前端轴和后端轴组成，前端轴、多级涡轮盘及后端轴自内向外依次通过中心长螺栓相连，前端轴与对应涡轮盘之间、各级涡轮盘之间、后端轴与对应涡轮盘之间另外通过端齿相连；径向磁轴承二及安全轴承二自内向外设于后端轴上。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述压气机转轴与多级压气机叶片为一体式盘鼓结构。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述多级涡轮盘由涡轮一级盘、涡轮二级盘组成。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述安全轴承一、安全轴承二均为滚珠轴承。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述压气机转子上设动平衡配重螺栓。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述安全轴承一与压气机转轴的单边空隙等于径向磁轴承一与压气机转轴单边空隙的1/3～2/3；所述安全轴承二与后端轴的单边空隙等于径向磁轴承二与后端轴单边空隙的1/3～2/3。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮燃气轮机转子，其特征在于，所述压气机转轴与涡轮转轴之间通过多个精密螺栓相连；精密螺栓由螺栓、螺母、衬套、紧定螺钉一、紧定螺钉二组成；压气机转子轴与前端轴在对应连接端分别设法兰，2个法兰上沿周向对应开设多个法兰孔；衬套穿设于2个法兰的法兰孔中，螺栓的尾部穿过衬套后通过螺母锁紧固定；螺栓的头部另外通过径向的紧定螺钉一锁紧固定，螺母另外通过径向的紧定螺钉二锁紧固定；螺栓设定位轴肩，定位轴肩与衬套内孔之间为过盈配合。