CN215761945U - 一种燃气轮机的转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃气轮机的转子结构，包括压气机转子、涡轮转子、前支撑轴承及后支撑轴承；所述前支撑轴承设于压气机转子轴的外端，所述后支撑轴承设于涡轮转子轴的外端；所述涡轮一级盘、涡轮二级盘均为实心涡轮盘。本实用新型通过将转子的后支撑设置在涡轮转子内侧，缩小了转子跨距，提高了整体结构的刚性，使整机振动得到改善，可靠性提高；采用实心涡轮盘，设计难度及加工降低，寿命提高；冷却系统设计简单，冷却气体用量减少，有利于提高机组效率。

Description

一种燃气轮机的转子结构

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机的转子结构。

背景技术

燃气涡轮发动机又称燃气轮机，作为继内燃机、汽轮机之后的新一代动力装置，燃气轮机具有体积小、重量轻、启动快等一系列优点，目前已在各个领域得到长足发展，如广泛应用于电厂发电、分布式能源、舰船动力、天然气、石油管道输送等领域。

提高燃气轮机的整体可靠性是十分重要的，而燃气轮机的转子结构是整个燃气轮机设计的重中之重，燃气轮机的转子由压气机转子、涡轮转子组成，传统燃气轮机的转子一般设有前、后两个支撑，分别设于压气机转子及涡轮转子的外端，其支撑跨度较大，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。同时，具有大跨度支撑的转子常采用长螺栓或端齿等连接方式，而长螺栓或端齿的加工均较为困难，且加工成本高。另外，常规燃气轮机的转子通常采用空心涡轮盘，盘心质量大、温度高、应力高，需要设计复杂的冷却系统以降低盘心温度、应力，以此提高使用寿命。

发明内容

本实用新型提供了一种燃气轮机的转子结构，将转子的后支撑设置在涡轮转子内侧，缩小了转子跨距，提高了整体结构的刚性，使整机振动得到改善，可靠性提高；采用实心涡轮盘，设计难度及加工降低，寿命提高；冷却系统设计简单，冷却气体用量减少，有利于提高机组效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种燃气轮机的转子结构，包括压气机转子、涡轮转子、前支撑轴承及后支撑轴承；所述压气机转子由压气机转子轴及沿轴向设于压气机转子轴上的多个转子叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转子轴、涡轮一级盘及涡轮二级盘组成，压气机转子轴、涡轮转子轴、涡轮一级盘、涡轮二级盘依次轴向连接；所述前支撑轴承设于压气机转子轴的外端，所述后支撑轴承设于涡轮转子轴的外端；所述压气机转子轴、涡轮转子轴均为空心轴，所述涡轮一级盘、涡轮二级盘均为实心涡轮盘。

所述压气机转子轴与涡轮转子轴之间可拆卸地连接。

所述压气机转子轴与涡轮转子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螺栓孔，且2个法兰之间设定位环，定位环上在对应螺栓孔的位置开设定位孔；定位环的两侧分别设定位台阶，用于与压气机转子轴、涡轮转子轴卡接固定；连接螺栓一依次穿过一侧法兰上的螺栓孔、定位环上的定位孔及另一侧法兰上的螺栓孔后用螺母锁紧固定；连接螺栓一与螺栓孔及定位孔之间还设有衬套，连接螺栓一的两端分别设定位轴肩，定位轴肩与衬套内孔之间为过盈配合。

所述涡轮转子轴外端的轴端孔内固设加强块，加强块、涡轮一级盘上对应开设多个螺栓孔，通过连接螺栓二固定连接。

所述加强块的内侧设压盖，压盖通过多个紧定螺钉与加强块固定连接，同时通过压盖上的轴肩将连接螺栓二的对应端压紧固定。

所述涡轮一级盘与涡轮二级盘平行设置，两者之间通过多个连接螺栓三固定连接。

所述涡轮一级盘上对应连接螺栓三开设的螺栓孔外侧设椭圆形凹槽，椭圆形凹槽的短轴长度大于对应螺栓孔直径、小于连接螺栓三配合螺母的外接圆直径。

所述涡轮一级盘上沿周向开设多个冷却气通道孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)现有燃气轮机的转子采用两端简支的支撑方式，转子跨距大，对转子刚性要求较高，增加了设计及加工难度，且加工成本高；本实用新型将转子后支撑设置在涡轮转子的内侧，缩小了转子跨距，提高了整体结构刚性，使整机振动得到改善，可靠性提高；

2)简支转子需配置空心涡轮盘，另外从压气机抽取压缩空气对空心涡轮盘的盘心进行冷却，冷却系统(包括冷却孔和冷却通道)设计复杂，加工难度大；从压气机抽取压缩空气还会降低燃气轮机的工作效率，提高生产成本；而本实用新型无需配置空心涡轮盘，可以采用实心涡轮盘，实心涡轮盘的设计难度明显降低，加工简单，成本低，使用寿命提高；另外冷却系统设计难度也大幅降低，冷却气用量减少，有利于提高机组效率。

附图说明

图1是本实用新型所述燃气轮机的转子结构示意图。

图2是图1中的A部放大图。

图3是图1中的B部放大图。

图4是图1中涡轮一级盘的右视图(局部)。

图中：1.前支撑轴承 2.压气机转子轴 3.后支撑轴承 4.涡轮一级盘 5.涡轮二级盘 6.连接螺栓三 7.连接螺栓二 8.加强块 9.压盖 10.紧定螺钉 11.涡轮转子轴 12.连接螺栓一 13.衬套 14.定位环 15.螺栓孔一 16.螺栓孔二 17.冷却气通道孔

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燃气轮机的转子结构，包括压气机转子、涡轮转子、前支撑轴承1及后支撑轴承3；所述压气机转子由压气机转子轴2及沿轴向设于压气机转子轴2上的多个转子叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转子轴11、涡轮一级盘4及涡轮二级盘5组成，压气机转子轴2、涡轮转子轴11、涡轮一级盘4、涡轮二级盘5依次轴向连接；所述前支撑轴承1设于压气机转子轴2的外端，所述后支撑轴承3设于涡轮转子轴11的外端；所述压气机转子轴2、涡轮转子轴11均为空心轴，所述涡轮一级盘4、涡轮二级盘5均为实心涡轮盘。

所述压气机转子轴2与涡轮转子轴11之间可拆卸地连接。

如图3所示，所述压气机转子轴2与涡轮转子轴11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螺栓孔，且2个法兰之间设定位环14，定位环14上在对应螺栓孔的位置开设定位孔；定位环14的两侧分别设定位台阶，用于与压气机转子轴2、涡轮转子轴11卡接固定；连接螺栓一12依次穿过一侧法兰上的螺栓孔、定位环14上的定位孔及另一侧法兰上的螺栓孔后用螺母锁紧固定；连接螺栓一12与螺栓孔及定位孔之间还设有衬套13，连接螺栓一12的两端分别设定位轴肩，定位轴肩与衬套13内孔之间为过盈配合。

所述涡轮转子轴11外端的轴端孔内固设加强块8，加强块8、涡轮一级盘4上对应开设多个螺栓孔，通过连接螺栓二7固定连接。

如图2所示，所述加强块8的内侧设压盖9，压盖9通过多个紧定螺钉与加强块8固定连接，同时通过压盖9上的轴肩将连接螺栓二7的对应端压紧固定。

所述涡轮一级盘4与涡轮二级盘5平行设置，两者之间通过多个连接螺栓三6固定连接。

如图4所示，所述涡轮一级盘4上对应连接螺栓三6开设的螺栓孔外侧设椭圆形凹槽，椭圆形凹槽的短轴长度大于对应螺栓孔直径、小于连接螺栓三6配合螺母的外接圆直径。

所述涡轮一级盘4上沿周向开设多个冷却气通道孔17。

本实用新型所述一种燃气轮机的转子结构中，燃气轮机的转子通过前支撑轴承1、后支撑轴承3支撑，后支撑轴承3设置在涡轮盘一级盘4及涡轮二级盘5的前面，因此与常规转子结构相比，2个支撑轴承之间的距离更短，即转子跨距变短，转子刚性提高，从而使燃气轮机的整机振动得到改善。

涡轮一级盘4、涡轮二级盘5置于后支撑轴承3的后端，因此无需采用空心涡轮盘结构。做为本实用新型的一个实施例，涡轮一级盘4和涡轮转子轴11通过8个连接螺栓二7连接(如图4所示，8个螺栓孔一15用于与连接螺栓二7配合连接)，涡轮一级盘4和涡轮二级盘5之间通过8个连接螺栓三6连接(如图4所示，8个螺栓孔二16用于与连接螺栓三6配合连接)。每个螺栓孔二16的外侧还设置了椭圆形凹槽，用于卡住与连接螺栓三6配合的螺母，防止因螺母转动使螺栓连接发生松动。

图4中，在多个螺栓孔二16之间、与螺栓孔二16同一圆周设置4个冷却气通道孔17，使冷却气能够穿过涡轮一级盘4到达涡轮二级盘5。

本实用新型中，涡轮一级盘4、涡轮二级盘5均采用实心涡轮盘，实心涡轮盘相比空心涡轮盘应力水平低，使用寿命长，可提高燃气轮机的维修间隔，同时需要的冷却气量少，因此有更多的压缩空气可以用于燃烧，从而提高了机组效率。

压气机转子轴2和涡轮转子轴11的连接精度要求高，做为本实用新型的一个实施例，两者通过36个连接螺栓一12连接，连接螺栓一12的外侧设衬套13用于承受剪力，保证螺栓连接的强度。通过设置定位环14，保证压气机转子轴2与涡轮转子轴11的精确定位安装。

加强块8用于提高涡轮转子轴11的刚性，做为本实用新型的一个实施例，加强块8通过8个连接螺栓二7与涡轮一级盘4连接；对应涡轮转子轴11一端的连接螺栓二7外侧设压盖9，压盖9与加强块8通过锁紧螺钉10连接，同时将连接螺栓二7的对应端压紧固定，防止连接螺栓二7的连接松动。

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 (8)

1.一种燃气轮机的转子结构，包括压气机转子、涡轮转子、前支撑轴承及后支撑轴承；所述压气机转子由压气机转子轴及沿轴向设于压气机转子轴上的多个转子叶片组成，所述涡轮转子由涡轮转子轴、涡轮一级盘及涡轮二级盘组成，压气机转子轴、涡轮转子轴、涡轮一级盘、涡轮二级盘依次轴向连接；其特征在于，所述前支撑轴承设于压气机转子轴的外端，所述后支撑轴承设于涡轮转子轴的外端；所述压气机转子轴、涡轮转子轴均为空心轴，所述涡轮一级盘、涡轮二级盘均为实心涡轮盘。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述压气机转子轴与涡轮转子轴之间可拆卸地连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述压气机转子轴与涡轮转子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螺栓孔，且2个法兰之间设定位环，定位环上在对应螺栓孔的位置开设定位孔；定位环的两侧分别设定位台阶，用于与压气机转子轴、涡轮转子轴卡接固定；连接螺栓一依次穿过一侧法兰上的螺栓孔、定位环上的定位孔及另一侧法兰上的螺栓孔后用螺母锁紧固定；连接螺栓一与螺栓孔及定位孔之间还设有衬套，连接螺栓一的两端分别设定位轴肩，定位轴肩与衬套内孔之间为过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述涡轮转子轴外端的轴端孔内固设加强块，加强块、涡轮一级盘上对应开设多个螺栓孔，通过连接螺栓二固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述加强块的内侧设压盖，压盖通过多个紧定螺钉与加强块固定连接，同时通过压盖上的轴肩将连接螺栓二的对应端压紧固定。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述涡轮一级盘与涡轮二级盘平行设置，两者之间通过多个连接螺栓三固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述涡轮一级盘上对应连接螺栓三开设的螺栓孔外侧设椭圆形凹槽，椭圆形凹槽的短轴长度大于对应螺栓孔直径、小于连接螺栓三配合螺母的外接圆直径。

8.根据权利要求1或6所述的一种燃气轮机的转子结构，其特征在于，所述涡轮一级盘上沿周向开设多个冷却气通道孔。

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