RU72101U1 - TURBOELECTRIC INSTALLATION - Google Patents
TURBOELECTRIC INSTALLATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU72101U1 RU72101U1 RU2007145607/22U RU2007145607U RU72101U1 RU 72101 U1 RU72101 U1 RU 72101U1 RU 2007145607/22 U RU2007145607/22 U RU 2007145607/22U RU 2007145607 U RU2007145607 U RU 2007145607U RU 72101 U1 RU72101 U1 RU 72101U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- turboelectric
- rotor
- electric machine
- installation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
1. Турбоэлектрическая установка, содержащая турбоагрегат, например паровую турбину, турбодвигатель или турбокомпрессор и электрическую машину с ротором на постоянных магнитах, работающую в режиме генератора или двигателя, с размещением упомянутых агрегатов на едином вертикально расположенном валу и имеющих общий корпус, с которым указанный вал соединен через радиальные и опорные подшипниковые узлы, отличающаяся тем, что статор электрической машины смещен относительно ее ротора в сторону, противоположную действию осевых сил конструкции.2. Турбоэлектрическая установка по п.1, отличающаяся тем, что ротор электрической машины выполнен двухполюсным.3. Турбоэлектрическая установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что радиальные подшипники конструктивно выполнены допускающими осевое перемещение вала, например лепестковыми.1. A turboelectric installation containing a turbine unit, such as a steam turbine, turbo engine or turbocharger and an electric machine with a permanent magnet rotor, operating in the generator or engine mode, with the said units placed on a single vertically located shaft and having a common housing to which said shaft is connected through radial and support bearing units, characterized in that the stator of the electric machine is offset relative to its rotor in the direction opposite to the axial forces of the structure ii. 2. The turboelectric installation according to claim 1, characterized in that the rotor of the electric machine is made bipolar. Turboelectric installation according to claims 1 and 2, characterized in that the radial bearings are structurally designed to allow axial movement of the shaft, for example, lobed.
Description
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использовано в турбоэлектрических установках парогенераторных и газотурбинных электростанций, компрессорных агрегатов и других устройствах электроэнергетики.The utility model relates to the field of electric power and can be used in turboelectric plants of steam generating and gas turbine power plants, compressor units and other electric power devices.
Ресурсные, а отсюда и стоимостные характеристики всех этих устройств, в основном определяются износом их подшипниковых узлов. Причем, чем больше обороты агрегатов, тем меньше масса и габариты установок, но тем быстрее изнашиваются подшипниковые узлы.Resource, and hence the cost characteristics of all these devices are mainly determined by the wear of their bearing assemblies. Moreover, the greater the speed of the units, the smaller the mass and dimensions of the installations, but the faster the bearing assemblies wear out.
Известны турбоэлектрические установки с использованием магнитных подшипниковых узлов с регулируемым магнитным полем (1). Однако подшипники данного типа имеют сложную и дорогостоющую конструкцию.Known turboelectric installations using magnetic bearing units with an adjustable magnetic field (1). However, bearings of this type have a complex and expensive design.
Наиболее близким к полезной модели устройством является турбоэлектрическая установка фирмы «Capstone» (2).The device closest to the utility model is a Capstone turboelectric installation (2).
В этой установке газотурбинный двигатель и электрическая машина с ротором на постоянных магнитах имеют единый вал, закрепленный в газодинамических (лепестковых) подшипниках.In this installation, a gas turbine engine and an electric machine with a permanent magnet rotor have a single shaft fixed in gasdynamic (blade) bearings.
Однако и эта конструкция имеет существенный недостаток в том отношении, что существующие газодинамические подшипники допускают работу только при малой массе (до 1÷10 кг) вращающейся части и имеют существенные ограничения по числу пусков.However, this design also has a significant drawback in that the existing gas-dynamic bearings allow operation only with a small mass (up to 1 ÷ 10 kg) of the rotating part and have significant limitations on the number of starts.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является увеличение ресурса и улучшение стоимостных характеристик, за счет уменьшения нагрузок на подшипниковые узлы, вплоть до сведения их к нулю.The technical result that can be achieved using the utility model is to increase the resource and improve the cost characteristics, by reducing the load on the bearing assemblies, up to their reduction to zero.
Технический результат достигается за счет того, что в турбоэлектрической установке, содержащей турбоагрегат, например, паровую турбину, турбодвигатель или турбокомпрессор и электрическую машину с ротором на постоянных магнитах, работающую в режиме генератора или двигателя, с размещением этих агрегатов на едином, вертикально расположенном валу и имеющих общий корпус, с которым общий вал соединен через радиальные и упорные подшипниковые узлы, а статор электрической машины смещен относительно ее ротора в сторону противоположную действию сил, направленных по вертикальной оси вала установки, без учета возникающих при смещении статора магнитных сил.The technical result is achieved due to the fact that in a turboelectric installation containing a turbine unit, for example, a steam turbine, turbo engine or turbocharger and an electric machine with a permanent magnet rotor operating in the generator or engine mode, with the placement of these units on a single, vertically located shaft and having a common housing with which the common shaft is connected through radial and thrust bearing units, and the stator of the electric machine is offset relative to its rotor in the opposite direction forces directed along the vertical axis of the setting shaft, excluding arising during displacement of the stator magnetic forces.
Кроме того, для решения вопросов радиальной устойчивости конструкции электрическая машина выполняется с двухполюсным ротором.In addition, to solve the issues of radial stability of the structure, the electric machine is made with a bipolar rotor.
В ряде случаев применения предложенная установка способна работать без опорных подшипниковых узлов.In some applications, the proposed installation is able to work without support bearing units.
В патентных источниках информации не обнаружено сведений о технических решениях, направленных на обеспечение полной разгрузки подшипниковых опор в турбоэлектрической установке с вертикальным расположением силового вала, которая возможная только при осевом смещении статора электрической машины, относительно ротора на постоянных магнитах, из чего можно сделать вывод о соответствии данной полезной модели критериям «новизна» и «изобретательский уровень».No information was found in patent sources of information on technical solutions aimed at ensuring complete unloading of bearing bearings in a turboelectric installation with a vertical arrangement of the power shaft, which is possible only with axial displacement of the stator of the electric machine relative to the rotor with permanent magnets, from which it can be concluded that of this utility model, the criteria of "novelty" and "inventive step".
На фиг.1 представлен вариант конструктивной схемы установки.Figure 1 presents a variant of the structural scheme of the installation.
Установка содержит турбину 1, жестко закрепленную на силовом валу 2.The installation comprises a turbine 1, rigidly mounted on the power shaft 2.
Турбина 1 приводится во вращение рабочим телом (пар, газ и т.д.). В состав установки входит электрическая машина 3, ротор 4, который выполнен двухполюсным на постоянных магнитах и жестко закреплен на силовом валу 2.The turbine 1 is driven into rotation by a working fluid (steam, gas, etc.). The installation includes an electric machine 3, a rotor 4, which is made bipolar with permanent magnets and is rigidly fixed to the power shaft 2.
Статор 5 жестко закреплен в общем корпусе 6 установки по фиг.1.The stator 5 is rigidly fixed in the common housing 6 of the installation of figure 1.
При двухполюсном выполнении ротора 4 в магнитной системе радиальные усилия минимальны даже при не полной симметрии зазоров между ротором и статором, что обеспечивает устойчивость конструкции в радиальном направлении.With the bipolar embodiment of the rotor 4 in the magnetic system, the radial forces are minimal even with incomplete symmetry of the gaps between the rotor and the stator, which ensures structural stability in the radial direction.
Между корпусом 6 и силовым валом 2 установлены подшипники 7 и опорный подшипник 8. Все подшипниковые узлы жестко закреплены на валу 2 и корпусе 6. При спаренной турбине 1 вертикальные усилия скомпенсированы и по оси вала 2 действует осевая сила конструкции Fк соответствующая весу вала 2 и закрепленных на нем агрегатов установки.Between the housing 6 and the power shaft 2, bearings 7 and a support bearing 8 are installed. All bearing units are rigidly fixed on the shaft 2 and the housing 6. With a twin turbine 1, the vertical forces are compensated and the axial force of the structure F acts on the axis of the shaft 2 to the corresponding weight of the shaft 2 and mounted units of the installation.
Точка А является центром симметрии ротора 4, а точка В является центром симметрии статора 5.Point A is the center of symmetry of the rotor 4, and point B is the center of symmetry of the stator 5.
Магнитная сила Fм возникает за счет сдвига центра симметрии В относительно центра А.The magnetic force F m arises due to the shift of the center of symmetry B relative to the center A.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
До пуска установки, за счет вертикального (к горизонту) расположения вала 2 и симметричности закрепленных на нем узлов, радиальные усилия на подшипники практически отсутствуют. Осевые усилия по валу 2 определяются разностью суммарного веса вала и закрепленных на нем узлов, который обозначим как Fк и силой Fм с которой ротор 4 будет «втягиваться» в статор 5. Чем больше смещение между центрами ротора А с статора В, тем больше сила Fм. При равенстве сил Fк и Fм, усилие прикладываемое к опорному подшипнику 8 будет равно нулю.Before starting the installation, due to the vertical (to the horizontal) location of the shaft 2 and the symmetry of the nodes mounted on it, the radial forces on the bearings are practically absent. The axial forces on the shaft 2 are determined by the difference in the total weight of the shaft and the nodes fixed on it, which we denote by F k and the force F m with which the rotor 4 will be “drawn” into the stator 5. The greater the offset between the centers of the rotor A from the stator B, the greater force F m . In case of equal forces F and to F m, the force applied to the support bearing 8 is zero.
В рабочем режиме, под действием давления рабочего тела турбина 1 вращается, обеспечивая вращение вала 2 и ротора 4. При правильной балансировке вращающихся частей конструкции и вертикальном расположении вала 2, радиальные усилия на подшипники 7 практически отсутствуют. Если турбина 1 выполнена из противоположно ориентированных частей, то осевые усилия при их работе будут скомпенсированы, а усилие на опорный подшипник 8 будет близко к нулю.In the operating mode, under the influence of the pressure of the working fluid, the turbine 1 rotates, providing rotation of the shaft 2 and the rotor 4. With the correct balancing of the rotating parts of the structure and the vertical arrangement of the shaft 2, there are practically no radial forces on the bearings 7. If the turbine 1 is made of oppositely oriented parts, then the axial forces during their operation will be compensated, and the force on the support bearing 8 will be close to zero.
Для того, чтобы конструкция была устойчивой, ротор 4 следует выполнять двухполюсным, так как при четырехполюсном (и более) роторе при асимметрии зазоров между ротором и статором возникнут радиальные силы, которые могут привести к неустойчивости конструкции.In order for the structure to be stable, the rotor 4 should be bipolar, since with a four-pole (or more) rotor with asymmetry of the gaps between the rotor and the stator, radial forces will arise that can lead to instability of the structure.
В ряде применений, например, в газотурбинном двигателе не удается скомпенсировать до конца осевое усилие, создаваемое турбоагрегатом.In a number of applications, for example, in a gas turbine engine, it is not possible to fully compensate for the axial force created by the turbine unit.
В этом случае смещение между центрами А и В выбирается (по величине и вектору) исходя из максимального снижения усилия на опорный подшипник 8 в рабочем режиме турбины. В этом случае при остановке турбины усилие на опорный подшипник 8 увеличивается.In this case, the displacement between centers A and B is selected (in magnitude and vector) based on the maximum reduction in the force on the support bearing 8 in the operating mode of the turbine. In this case, when the turbine stops, the force on the support bearing 8 increases.
При выполнении конструкции так, что вал 2 может перемещаться вверх-вниз скользя по подшипникам 7 и достаточной магнитной силе Fм, подшипник 8 можно не устанавливать, так как система сама займет уравновешенное по вертикали положение. За счет смещения статора относительно ротора снижается мощность электрической машины на 5 - 10%, но резко увеличивается ресурс и улучшаются стоимостные характеристики.When designing so that the shaft 2 can move up and down sliding along the bearings 7 and a sufficient magnetic force F m , the bearing 8 can not be installed, since the system itself will occupy a vertically balanced position. Due to the displacement of the stator relative to the rotor, the power of the electric machine decreases by 5 - 10%, but the resource sharply increases and the cost characteristics improve.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:
1. СН 342893, 1973 г.1.CH 342893, 1973
2. Журнал «Нефтегазовая вертикаль» г.Москва, март-апрель 2003 г., с.58-60.2. The journal "Oil and Gas Vertical", Moscow, March-April 2003, S. 58-60.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145607/22U RU72101U1 (en) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | TURBOELECTRIC INSTALLATION |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145607/22U RU72101U1 (en) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | TURBOELECTRIC INSTALLATION |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU72101U1 true RU72101U1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=48238826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145607/22U RU72101U1 (en) | 2007-12-11 | 2007-12-11 | TURBOELECTRIC INSTALLATION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU72101U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757704C1 (en) * | 2018-01-12 | 2021-10-20 | Текнолоджис Занаду Оф Резонатори-Солар-Системд Ко., Лтд. | Rotary system and method for control |
-
2007
- 2007-12-11 RU RU2007145607/22U patent/RU72101U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2757704C1 (en) * | 2018-01-12 | 2021-10-20 | Текнолоджис Занаду Оф Резонатори-Солар-Системд Ко., Лтд. | Rotary system and method for control |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2475928C1 (en) | High-rate magnetoelectric machine with vertical shaft | |
| RU2009124398A (en) | TURBO MACHINE AND TURBINE INSTALLATION | |
| CN101302997B (en) | Magnetic suspension paddle distance self-adjusting vertical shaft wind power generator | |
| CN105736218A (en) | Horizontal water turbine generator set | |
| RU2013101590A (en) | NON-LUBRICATED DESIGN FOR TURBO ENGINE | |
| CN105477706A (en) | Double-stator hybrid supporting artificial heart pump | |
| US8203316B2 (en) | Eddy current torsional damper for generator | |
| CN104234935B (en) | Vertical-shaft maglev wind-driven power generator | |
| RU72101U1 (en) | TURBOELECTRIC INSTALLATION | |
| CN109488541A (en) | The double wind power generation plants of magnetic suspension bearing vertical axis | |
| JP2014214699A (en) | Gas-turbine generator | |
| RU195196U1 (en) | GAS TURBINE ROTARY ASSEMBLY | |
| Kim et al. | The rotordynamic analysis of the vibration considering the hydro-electric force supported by rolling elements in 500 kW Francis turbine | |
| CN104265571B (en) | Inner rotor five-freedom-degree magnetic suspension vertical axis wind turbine | |
| RU84645U1 (en) | TURBOELECTRIC INSTALLATION (OPTIONS) | |
| CN116336078A (en) | Natural electromagnetic magnetic suspension and pneumatic dynamic pressure suspension combined suspension shafting | |
| CN110030268A (en) | A kind of hydrostatic gas-lubricated bearing with magnetic suspension damping | |
| Neustroev et al. | Passive Magnet Bearing Development for Axial Flux Permanent Magnet Generator with Diamagnetic Armature | |
| CN214465074U (en) | Motor directly links centrifugal blower | |
| JP2003083232A (en) | Wind power generation device with no friction loss | |
| RU90131U1 (en) | TURBO-EXPANDER PLANT | |
| CN201420603Y (en) | Miniature gas turbine rotor system by adopting floating ring ball bearing | |
| CN205478078U (en) | Horizontal mixed flow hydroelectric set of no thrust is stretched to biax | |
| RU72103U1 (en) | TURBOELECTRIC INSTALLATION | |
| RU44148U1 (en) | GAS TURBINE ENGINE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161212 |