CN218912969U - 一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平 - Google Patents

Abstract

一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，属于空气透平技术领域，本实用新型为了解决现有空气透平结构多为径流式，发电功率小的问题。包括前轴承箱、后轴承箱、气缸和转子，气缸的前端与前轴承箱通过前法兰连接，气缸的后端与后轴承箱通过后法兰连接，气缸内设有转子；气缸的内壁上通过隔板套安装有多级静叶片，轴肩结构的后部上安装有与多级静叶片相适配的多级动叶片；空气由气缸的进气口进入气缸后，流经各级多级静叶片和多级动叶片做功后由位于气缸侧部的主排气口流出。在保证能够支撑静子重量和传递轴向胀差的同时，又可以大大减小轴向尺寸。前气封、后气封防止空气外漏提高机组运行效率，结构简单，胀差小，启停灵活。

Description

一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平

技术领域

本实用新型属于空气透平技术领域，尤其涉及一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平。

背景技术

压缩空气储能是一种新型储能技术，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动空气透平发电的储能方式，目前压缩空气储能技术正处于蓬勃发展阶段，是目前唯一能与抽水蓄能相媲美的大规模长时物理储能技术，在功能、成本、寿命和效率等各方面具有显著优势。

空气透平是压缩空气储能系统的重要设备，它是压缩空气储能的核心动力部件，其结构形式、效率直接决定了电站的投资成本和经济性，此外现有普通空气透平，由于其结构设计，无法满足项目再热次数多的需求，导致其透平不能向大功率和高经济性方向发展。

空气透平根据气体流动方向分为径流式透平和轴流式透平，现有空气透平结构多为径流式，发电功率小。本低温高转速空气透平为自主研发轴流式空气透平，适用于低温空气作为介质，发电功率可达兆瓦级。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，以解决现有空气透平结构多为径流式，发电功率小的问题。本实用新型所采用的技术方案如下：

一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，包括前轴承箱、后轴承箱、气缸和转子，气缸的前端与前轴承箱通过前法兰连接，气缸的后端与后轴承箱通过后法兰连接，气缸内设有转子；

转子的中部设有柱形的轴肩结构，所述轴肩结构的前端设有前转轴，所述轴肩结构的后端设有后转轴，前转轴、轴肩结构和后转轴同轴设置；

前转轴与前轴承箱配合安装，后转轴与后轴承箱配合安装；

气缸的前端与前转轴之间设有前气封，气缸的后端与后转轴之间设有后气封，气缸与轴肩结构的前部之间设有分隔气封；

气缸的内壁上通过隔板套安装有多级静叶片，轴肩结构的后部上安装有与多级静叶片相适配的多级动叶片；

气缸包括上缸体和下缸体，下缸体上设有主进气口和主排气口，上缸体上设有两个前端平衡口和两个后端平衡口，主进气口位于分隔气封和多级静叶片之间，主排气口位于多级静叶片和后气封之间，两个前端平衡口均位于前气封和分隔气封之间，后端平衡口均位于多级静叶片和后气封之间，两个后端平衡口与两个前端平衡口通过气压平衡管一一对应连通。

进一步的，前气封、后气封和分隔气封的内周均设有梳齿密封结构。

进一步的，主排气口切向布置在气缸上。

进一步的，还包括机架底座，前轴承箱通过挠性支板支撑在机架底座上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、空气由气缸的进气口进入气缸后，流经各级多级静叶片和多级动叶片做功后由位于气缸侧部的主排气口流出。前气封、后气封防止空气外漏提高机组运行效率，结构简单，胀差小，启停灵活，本空气透平机组的绝对死点设计在后轴承箱上，以横键定位于机架底座上，为整个空气透平机组的膨胀绝对死点。本空气透平的转子的相对膨胀死点设计在前轴承箱推力轴承处，运行期间气缸向调端膨胀，气缸通过前法兰和后法兰固定在前轴承箱和后轴承箱上，采用法兰把紧的方式，在保证能够支撑静子重量和传递轴向胀差的同时，又可以大大减小轴向尺寸。是新型自主研发轴流式空气透平，发电功率可达兆瓦级。

2、本空气透平机组的多级静叶片采用预扭的装配安装形式固定在气缸上，多级动叶片采用预扭的装配安装形式固定在转子上，与传统的焊接隔板相比，装配式连接没有焊缝，避免焊接变形，更好地保证了通流精度。

3、本空气透平机组采用气缸加隔板套单排气布置，适应机组的工作环境特点，保证缸体强度好、刚度好、热应力小，气缸采用铸造毛坯，采用高窄法兰结构，同时结构简单，温度传导快，相对胀差小，可以适应机组快速启动的需要。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是本实用新型的主视图；

图4是本实用新型的俯视图；

图5是本实用新型的左视图；

图6是滑销系统图。

图中：1-前轴承箱、2-气缸、21-前气封、22-分隔气封、23-气压平衡管、24-隔板套、25-多级静叶片、26-前法兰、27-上缸体、28-下缸体、29-前端平衡口、210-后端平衡口、211-主进气口、212-主排气口、213-后法兰、214-后气封、3-后轴承箱、4-转子、41-前转轴、42-凸缘结构、43-后转轴、44-多级动叶片、5-机架底座、51-挠性支板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺栓连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认可在现有连接方式中找到至少一种连接方式实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择螺栓连接。

以下将结合附图，对本实用新型作进一步详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释，而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例：如图1-6所示，一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，包括前轴承箱1、后轴承箱3、气缸2和转子4，气缸2的前端与前轴承箱1通过前法兰26连接，气缸2的后端与后轴承箱3通过后法兰213连接，气缸2内设有转子4；

转子4的中部设有柱形的轴肩结构42，所述轴肩结构42的前端设有前转轴41，所述轴肩结构42的后端设有后转轴43，前转轴41、轴肩结构42和后转轴43同轴设置；

前转轴41与前轴承箱1配合安装，后转轴43与后轴承箱3配合安装；

气缸2的前端与前转轴41之间设有前气封21，气缸2的后端与后转轴43之间设有后气封214，气缸2与轴肩结构42的前部之间设有分隔气封22；

气缸2的内壁上通过隔板套24安装有多级静叶片25，轴肩结构42的后部上安装有与多级静叶片25相适配的多级动叶片44；

气缸2包括上缸体27和下缸体28，下缸体28上设有主进气口211和主排气口212，上缸体27上设有两个前端平衡口29和两个后端平衡口210，主进气口211位于分隔气封22和多级静叶片25之间，主排气口212位于多级静叶片25和后气封214之间，两个前端平衡口29均位于前气封21和分隔气封22之间，后端平衡口210均位于多级静叶片25和后气封214之间，两个后端平衡口210与两个前端平衡口29通过气压平衡管23一一对应连通。

前气封21、后气封214和分隔气封22的内周均设有梳齿密封结构。

主排气口212切向布置在气缸2上。

还包括机架底座5，前轴承箱1通过挠性支板51支撑在机架底座5上。

本空气透平机组通流采用多级小焓降反动式设计，在根本上提高通流效率，具有优良的热力性能和通流效率，较高的产品可靠性，机组启停灵活、运行安全可靠、检修维护简便，优化进气腔室、排气腔室型线，气动性能优越，将压损在合理范围内，能有效提高市场竞争力。

空气由气缸2的进气口进入气缸后，流经各级多级静叶片25和多级动叶片44做功后由位于气缸2侧部的主排气口212流出。前气封21、后气封214防止空气外漏提高机组运行效率，结构简单，胀差小，启停灵活。

本空气透平机组的多级静叶片25采用预扭的装配安装形式固定在气缸2上，多级动叶片44采用预扭的装配安装形式固定在转子4上，与传统的焊接隔板相比，装配式连接没有焊缝，避免焊接变形，更好地保证了通流精度。

前轴承箱1和后轴承箱3均采用落地结构支撑于机架底座5上，前轴承箱1通过挠性支板51支撑在机架底座5上，挠性支板51通过前、后倾变形吸收高压缸的膨胀。前轴承箱1和后轴承箱3均与气缸2之间采用推拉结构，使气缸2相对于轴承座可保持正确的轴向和横向位置。此种布置形式可实现机组在启、停机等各种运行工况中，轴承箱与气缸间的同步轴向移动，前轴承箱1可以随气缸2滑动。气缸2通过前法兰26和后法兰213固定在前轴承箱1和后轴承箱3上。隔板套24固定在气缸2上。多级静叶片25固定在隔板套24上。前气封21、后气封214固定在气缸2上。转子4的两端由前轴承箱1和后轴承箱3里的轴承支承。多级动叶片44固定在转子4上。

本空气透平机组采用气缸2加隔板套24单排气布置，适应机组的工作环境特点，保证缸体强度好、刚度好、热应力小，气缸采用铸造毛坯，采用高窄法兰结构，同时结构简单，温度传导快，相对胀差小，可以适应机组快速启动的需要。

本空气透平机组的绝对死点设计在后轴承箱3上，以横键定位于机架底座5上，为整个空气透平机组的膨胀绝对死点。本空气透平的转子4的相对膨胀死点设计在前轴承箱1推力轴承处，运行期间气缸2向调端膨胀，气缸2通过前法兰26和后法兰213固定在前轴承箱1和后轴承箱3上，采用法兰把紧的方式，在保证能够支撑静子重量和传递轴向胀差的同时，又可以大大减小轴向尺寸。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (4)

1.一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，包括前轴承箱(1)、后轴承箱(3)、气缸(2)和转子(4)，其特征在于：气缸(2)的前端与前轴承箱(1)通过前法兰(26)连接，气缸(2)的后端与后轴承箱(3)通过后法兰(213)连接，气缸(2)内设有转子(4)；

转子(4)的中部设有柱形的轴肩结构(42)，所述轴肩结构(42)的前端设有前转轴(41)，所述轴肩结构(42)的后端设有后转轴(43)，前转轴(41)、轴肩结构(42)和后转轴(43)同轴设置；

前转轴(41)与前轴承箱(1)配合安装，后转轴(43)与后轴承箱(3)配合安装；

气缸(2)的前端与前转轴(41)之间设有前气封(21)，气缸(2)的后端与后转轴(43)之间设有后气封(214)，气缸(2)与轴肩结构(42)的前部之间设有分隔气封(22)；

气缸(2)的内壁上通过隔板套(24)安装有多级静叶片(25)，轴肩结构(42)的后部上安装有与多级静叶片(25)相适配的多级动叶片(44)；

气缸(2)包括上缸体(27)和下缸体(28)，下缸体(28)上设有主进气口(211)和主排气口(212)，上缸体(27)上设有两个前端平衡口(29)和两个后端平衡口(210)，主进气口(211)位于分隔气封(22)和多级静叶片(25)之间，主排气口(212)位于多级静叶片(25)和后气封(214)之间，两个前端平衡口(29)均位于前气封(21)和分隔气封(22)之间，后端平衡口(210)均位于多级静叶片(25)和后气封(214)之间，两个后端平衡口(210)与两个前端平衡口(29)通过气压平衡管(23)一一对应连通。

2.根据权利要求1所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：前气封(21)、后气封(214)和分隔气封(22)的内周均设有梳齿密封结构。

3.根据权利要求1所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：主排气口(212)切向布置在气缸(2)上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：还包括机架底座(5)，前轴承箱(1)通过挠性支板(51)支撑在机架底座(5)上。

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