專利名稱：快啟動汽輪機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽輪機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，特別指含有雙汽輪機(jī)的快啟動汽輪機(jī)組。
背景技術(shù)：
我國目前生產(chǎn)的小功率汽輪機(jī)多為單純的軸流式汽輪機(jī)。分為兩種類型:第一種汽輪機(jī)，調(diào)節(jié)級為復(fù)數(shù)級，在同一根轉(zhuǎn)軸上安裝數(shù)只葉輪，第二種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級為單列級，一根轉(zhuǎn)軸上安裝一只葉輪；兩種機(jī)組的進(jìn)氣通道和出氣通道結(jié)構(gòu)簡單，通常都只能采用部分進(jìn)汽，進(jìn)汽損失較多，導(dǎo)致整個機(jī)組效率較低。而普通的軸流式汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低，其汽缸采用中分面法蘭連接形式，使得汽缸尺寸大、缸壁厚、重量重、導(dǎo)致啟動時間長。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)如果用于太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)就相當(dāng)于縮短了太陽能光熱發(fā)電的有效時間，整個系統(tǒng)效率的不夠高。專利申請?zhí)枮?00720128854.3的說明書公開了一種“以太陽能為動力來供汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電力的發(fā)電裝置”，主要是由數(shù)個的太陽能熱交換器在吸收熱溫后傳導(dǎo)給棒端的水管，使其水管不斷地受熱而形成蒸氣、再進(jìn)入高壓集結(jié)桶中貯存，而高壓集結(jié)桶則由管路連結(jié)至汽輪機(jī)周邊并對準(zhǔn)其輪葉片，而在管路中并由壓力控制閥做管控，該汽輪機(jī)心軸則連結(jié)至發(fā)電機(jī)中；如此，藉由壓力控制閥的開啟，使管路中的蒸氣沖擊汽輪機(jī)周邊的數(shù)輪葉片，使之圍繞心軸而運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)電來輸送供電使用，達(dá)到以太陽能為動力來供汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下而產(chǎn)生電力的目的。該專利中的汽輪機(jī)為普通單列級，運(yùn)行效力較低。專利申請?zhí)枮?00720110666.8的“單級雙流式汽輪機(jī)”，其轉(zhuǎn)子由主軸及與主軸成一體的整體葉輪組成，整體葉輪的周面上設(shè)有雙列向心轉(zhuǎn)軸流彎扭曲葉片，向心轉(zhuǎn)軸流彎扭曲葉片的進(jìn)口至出口與汽缸上殼體成V形整體式隔板面構(gòu)成汽輪機(jī)內(nèi)部氣流通道。該專利中的汽輪機(jī)的葉輪葉片為雙列，高速旋轉(zhuǎn)時強(qiáng)度大、剛性好，但是葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝較麻煩，運(yùn)行能力雖有提高，但是蒸汽散失仍較嚴(yán)重，蒸汽利用率并未提高。專利申請?zhí)枮?01210064005.1的“汽輪機(jī)用雙輸入高速齒輪變速箱”，用于
1.5麗太陽能雙缸凝汽式汽輪機(jī)，包括:高、低速輸入軸，高壓端高速輸入軸I的轉(zhuǎn)速在36000rpm，低壓端高速輸入軸II的轉(zhuǎn)速在7500rpm。所述高速輸入軸I與高壓葉輪直聯(lián)，汽輪機(jī)高壓葉輪懸臂支撐在高速輸入軸I上；所述高速輸入軸II與汽輪機(jī)低壓缸通過聯(lián)軸器聯(lián)接。根據(jù)本實用新型，大幅度減小大齒輪直徑，降低了齒輪的甩油功耗，提高了齒輪箱傳遞效率。高壓葉輪端支撐軸承及箱體各設(shè)置了冷卻腔，有效減少高溫蒸汽對該處軸承合金的影響。該申請文件中，給出的轉(zhuǎn)速、功率數(shù)值局限于某極限點(diǎn)，又未給出汽輪機(jī)的其它技術(shù)結(jié)構(gòu)特征和具體工藝過程，不能實際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容實用新型目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的各自缺陷，本實用新型提供了一種具有平行轉(zhuǎn)軸的雙汽輪機(jī)、蒸汽串聯(lián)流動、啟動迅速、發(fā)電效率高的快啟動汽輪機(jī)組。技術(shù)方案:[0008]本實用新型的快啟動汽輪機(jī)組包含有雙輸入單輸出的齒輪變速箱、蒸汽發(fā)生裝置、發(fā)電機(jī)或者其它動力輸出機(jī)械，另有向心渦輪式汽輪機(jī)(其高壓缸采用蝸殼式的整體結(jié)構(gòu)，沒有法蘭中分面)和軸流式汽輪機(jī)。齒輪變速箱含有齒輪組、高速輸入軸、低速輸入軸和輸出軸，三根轉(zhuǎn)軸相互平行(雙輸入軸相當(dāng)于并聯(lián))，輸出軸在高速輸入軸和低速輸入軸之間。向心渦輪式汽輪機(jī)連接在高速輸入軸上，軸流式汽輪機(jī)連接在低速輸入軸上，發(fā)電機(jī)連接在輸出軸上；向心潤輪式汽輪機(jī)和軸流式汽輪機(jī)置于同一側(cè)，發(fā)電機(jī)置于另一側(cè)。齒輪組的捏合轉(zhuǎn)動時，高速輸入軸的轉(zhuǎn)速高于低速輸入軸的轉(zhuǎn)速；高速輸入軸的轉(zhuǎn)速在9000rpm 35900rpm (轉(zhuǎn)/分鐘)，低速輸入軸的轉(zhuǎn)速在4500rpm IOOOOrpm (低速輸入軸的轉(zhuǎn)速可結(jié)合齒輪變速箱的齒輪級數(shù)比例等特性確定)。該汽輪機(jī)組中可以另包括有軸封系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)等外圍系統(tǒng)，使得該機(jī)組成為一個完整的汽輪發(fā)電機(jī)組。通過太陽能熱交換器(利用太陽能作為熱源產(chǎn)生熱水、蒸汽或者過熱蒸汽的裝置，或稱為太陽能集熱器)或者鍋爐的蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生蒸汽，蒸汽從蒸汽發(fā)生裝置的出口出來時，是過熱蒸汽；蒸汽出來后，先進(jìn)入向心渦輪式汽輪機(jī)擴(kuò)壓做功，產(chǎn)生動力驅(qū)動高速輸入軸，蒸汽排出向心渦輪式汽輪機(jī)后，再進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)進(jìn)一步擴(kuò)壓做功，繼續(xù)產(chǎn)生動力驅(qū)動低速輸入軸(即蒸汽相當(dāng)于串聯(lián)流動)。向心渦輪式汽輪機(jī)中蒸汽是高壓，軸流式汽輪機(jī)中蒸汽壓力稍低。最后，從軸流式汽輪機(jī)排出后的蒸汽可以經(jīng)過汽凝器凝結(jié)為液態(tài)水，但是溫度基本不變或稍有下降(比剛排出時下降不超過5°C)即可。液態(tài)水再從蒸汽發(fā)生裝置的入口回到蒸汽發(fā)生裝置中供水，實現(xiàn)水和蒸汽的循環(huán)利用。兩根輸入軸轉(zhuǎn)動時通過齒輪組變速驅(qū)動輸出軸，輸出軸輸出動力供發(fā)電機(jī)或者拖動其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械使用。蒸汽最好是采用過熱度50°C以上的過熱蒸汽。蒸汽排出向心渦輪式汽輪機(jī)后，因溫度有所下降，水汽管路中可以還連接有再熱器，經(jīng)過再熱器再熱后，保證蒸汽是過熱度40°C以上的過熱蒸汽，然后進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)。再熱器的熱源優(yōu)選來自于太陽能熱交換器。蒸汽發(fā)生裝置的水汽管路中還可以含有除氧器(采用加熱方式除氧或者化學(xué)藥劑除氧)，以便蒸汽進(jìn)入向心渦輪式汽輪機(jī)前，除去其中水和汽中的大部分氧氣，避免汽輪機(jī)的葉輪和管道長期使用后被氧化腐蝕。本實用新型中，所述的輸出軸優(yōu)選連接到輸出功率小于6000KW的發(fā)電機(jī)，尤其是太陽能發(fā)電的小功率發(fā)電機(jī)。有益效果:本實用新型中，采用高壓高速向心渦輪式汽輪機(jī)解決了軸流式汽輪機(jī)由于部分進(jìn)汽損失；而且，采用分缸分軸方式的汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，將兩種汽輪機(jī)的串聯(lián)連接，更加充分利用了蒸汽的熱能，進(jìn)一步減少了蒸汽的損失，有效提高了汽輪機(jī)的效率，效率由普通軸流式汽輪機(jī)的低于70%增加到大于78%。由于高壓缸采用蝸殼式的整體結(jié)構(gòu)，沒有法蘭中分面，結(jié)構(gòu)簡單小巧，轉(zhuǎn)速比常規(guī)機(jī)組高很多，有效縮短汽輪機(jī)的啟動時間；而且可以減小蝸殼的壁厚，減小前后缸的溫度應(yīng)力，延長使用壽命。本實用新型尤其適合小功率發(fā)電機(jī)使用。
圖1是本實用新型中向心渦輪式汽輪機(jī)的一個立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的一個局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型采用太陽能熱交換器時的一個蒸汽流程示意圖；圖中，1、向心渦輪式汽輪機(jī)；2、蝸殼式的整體結(jié)構(gòu)；3、向心渦輪進(jìn)汽口 ；4、向心渦輪出汽口 ；5、軸流進(jìn)汽口 ；6、軸流式汽輪機(jī)；7、軸流出汽口 ；8、齒輪變速箱；9、高速輸入軸；10、輸出軸；11、低速輸入軸；12、發(fā)電機(jī)；13、汽凝器；14、除氧器；15、蒸汽發(fā)生裝置(太陽能熱交換器)；16、再熱器。
具體實施方式
實施例:如圖1所示，為本實用新型采用的高壓高速向心渦輪式汽輪機(jī)I。如圖2所示，向心渦輪式汽輪機(jī)I連接在高速輸入軸9，軸流式汽輪機(jī)6連接在低速輸入軸11上，發(fā)電機(jī)12連接在輸出軸10上。通過齒輪變速箱8的齒輪組的捏合轉(zhuǎn)動時，高速輸入軸9的轉(zhuǎn)速高于低速輸入軸11的轉(zhuǎn)速；兩根輸入軸轉(zhuǎn)動時通過齒輪組變速驅(qū)動輸出軸10，輸出軸10輸出動力供發(fā)電機(jī)12使用。如圖3所示，蒸汽發(fā)生裝置(太陽能熱交換器)15的水汽管路中，連接有除氧器14，向心渦輪式汽輪機(jī)I后、軸流式汽輪機(jī)6前的水汽管路中連接有再熱器16，軸流式汽輪機(jī)6后連接有汽凝器13。本實用新型的裝置運(yùn)行時，蒸汽發(fā)生裝置(太陽能熱交換器)15中產(chǎn)生的蒸汽是過熱度60°C左右的過熱蒸汽。蒸汽沿附圖3中箭頭所示方向流動，從太陽能熱交換器15的出口出來，通過調(diào)節(jié)汽閥先進(jìn)入向心渦輪進(jìn)汽口 3，在向心渦輪式汽輪機(jī)I中擴(kuò)壓做功，產(chǎn)生動力驅(qū)動高速輸入軸9 ;蒸汽從向心渦輪出汽口 4排出向心渦輪式汽輪機(jī)I后，經(jīng)再熱器16再熱后從軸流進(jìn)汽口 5進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)6中進(jìn)一步擴(kuò)壓做功，繼續(xù)產(chǎn)生動力驅(qū)動低速輸入軸11。這兩臺汽輪機(jī)采用不同轉(zhuǎn)速，分別布置在平行的兩根軸系上，高速輸入軸9的轉(zhuǎn)速為ISOOOrpm，低速輸入軸11的轉(zhuǎn)速為5000rpm-7000rpm或者8000rpm-9000rpm。兩根輸入軸轉(zhuǎn)動時通過同一個齒輪變速箱8變速驅(qū)動輸出軸10，輸出軸10輸出動力供一臺發(fā)電機(jī)12使用。最后，軸流式汽輪機(jī)6的軸流出汽口 7排汽后，通過汽凝器13凝結(jié)為液態(tài)水，再回流入太陽能熱交換器15的低壓水汽管路中，進(jìn)行熱交換，往后繼的水汽管路中輸送，后繼的水汽管路的除氧器14啟動除去水汽中富余的氧氣，再由給水泵供水給蒸汽發(fā)生裝置15。這種分缸分軸方式有效地縮短了汽輪機(jī)的啟動時間，提高了汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。
權(quán)利要求1.一種快啟動汽輪機(jī)組，包含有雙輸入單輸出的齒輪變速箱(8)、蒸汽發(fā)生裝置(15)、發(fā)電機(jī)(12)或者其它動力輸出機(jī)械，齒輪變速箱(8)含有齒輪組、高速輸入軸(9)、低速輸入軸(11)和輸出軸(10)，其特征在于: 三根軸相互平行，位于同一平面，輸出軸(10)在高速輸入軸(9)和低速輸入軸(11)之間； 另有向心渦輪式汽輪機(jī)(I)連接在高速輸入軸(9 )上，軸流式汽輪機(jī)(6 )連接在低速輸入軸(11)上，發(fā)電機(jī)(12)連接在輸出軸(10)上；向心渦輪式汽輪機(jī)(I)和軸流式汽輪機(jī)(6)置于同一側(cè),發(fā)電機(jī)(12)置于另一側(cè)；向心潤輪式汽輪機(jī)(I)的高壓缸米用蝸殼式的整體結(jié)構(gòu)(2)； 齒輪組的捏合轉(zhuǎn)動時，高速輸入軸(9)的轉(zhuǎn)速高于低速輸入軸(11)的轉(zhuǎn)速； 蒸汽從蒸汽發(fā)生裝置(15)出來后，先進(jìn)入向心渦輪式汽輪機(jī)(I)擴(kuò)壓做功，產(chǎn)生動力驅(qū)動高速輸入軸(9 );蒸汽排出向心渦輪式汽輪機(jī)(I)后，再進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)(6 )進(jìn)一步擴(kuò)壓做功,繼續(xù)產(chǎn)生動力驅(qū)動低速輸入軸(11);兩根輸入軸轉(zhuǎn)動時通過齒輪組變速驅(qū)動輸出軸(10)，輸出軸(10)輸出動力供發(fā)電機(jī)(12)或者拖動其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械使用； 從所述的軸流式汽輪機(jī)(6)排出后的蒸汽經(jīng)過汽凝器(13)凝結(jié)為液態(tài)水，液態(tài)水再從蒸汽發(fā)生裝置(15)的入口回到蒸汽發(fā)生裝置(15)中供水，實現(xiàn)水和蒸汽的循環(huán)利用。
2.如權(quán)利要求1所述的快啟動汽輪機(jī)組，其特征在于:所述的蒸汽發(fā)生裝置(15)是太陽能熱交換器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的快啟動汽輪機(jī)組，其特征在于:所述的蒸汽排出向心渦輪式汽輪機(jī)(I)后的水汽管路中連接有再熱器(16)，經(jīng)過再熱器(16)再熱，然后進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)(6);所述的再熱器(16)的熱源來自于太陽能熱交換器或者鍋爐。
4.如權(quán)利要求1所述的快啟動汽輪機(jī)組，其特征在于:所述的蒸汽發(fā)生裝置(15)的水汽管路中連接有除氧器(14)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的快啟動汽輪機(jī)組，其特征在于:所述的輸出軸(10)連接到輸出功率小于6000KW的發(fā)電機(jī)(12)。
專利摘要本實用新型提供了一種快啟動汽輪機(jī)組，包含齒輪變速箱、蒸汽發(fā)生裝置、向心渦輪式汽輪機(jī)、軸流式汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。高速輸入軸、低速輸入軸和輸出軸相互平行，向心渦輪式汽輪機(jī)連接在高速輸入軸上，軸流式汽輪機(jī)連接在低速輸入軸上，發(fā)電機(jī)連接在輸出軸上。通過太陽能熱交換器或者鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽先進(jìn)入向心渦輪式汽輪機(jī)做功，排出后進(jìn)入軸流式汽輪機(jī)進(jìn)一步做功。蒸汽排出向心渦輪式汽輪機(jī)后可經(jīng)過再熱，排出的蒸汽可經(jīng)過汽凝器凝結(jié)為液態(tài)水后回到太陽能熱交換器中，實現(xiàn)水和蒸汽的循環(huán)利用。本實用新型能夠有效縮短汽輪機(jī)的啟動時間，提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，尤其適用于太陽能發(fā)電的小功率發(fā)電機(jī)組。
文檔編號F01K7/22GK202937317SQ201220596440
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者范長政, 馮明飛, 繆銀, 趙紅星, 王中軍, 陳邦龍, 任國濤, 郁盛楠 申請人:江蘇金通靈流體機(jī)械科技股份有限公司