[发明专利]一种闭式循环涡轮发电系统内置锁紧气体浮动转子

说明书

本发明涉及一种闭式循环涡轮发电系统内置锁紧气体浮动转子，包括压气机叶轮、锁紧环、复合轴套、连接轴承、过渡轴套、电机轴、固定轴套、径向轴套和涡轮转子。所述压气机叶轮中心有螺纹孔，所述复合轴套上有同轴向止推轴承配合的环形端面，所述连接轴套有与压气机叶轮相装配的内圆柱面，所述电机轴由磁芯和电机轴套装配而成，所述电机轴的两端有装配内螺纹，所述径向轴套通过内孔装配在固定轴套上，所述涡轮转子上有锁紧环槽，所述锁紧环位于涡轮转子和压气机叶轮的锁紧环槽中。该转子结构能够显著增强转子连接强度，提高闭式循环径流涡轮发电系统转子的运转稳定性，同时可以防止转子在工作过程中发生松脱，提高转子的工作可靠性。

技术领域

本发明属于闭式循环径流式涡轮发电系统结构设计领域，具体涉及一种闭式循环涡轮发电系统内置锁紧气体浮动转子。

背景技术

闭式循环涡轮发电系统作为一种新型高效的热力转化形式，能够借助某种气体工作在闭式环境下通过吸收热量、膨胀做功、放热和压缩等热力过程实现热能向电能的转换。典型的闭式循环径流涡轮发电系统主要由涡轮、压气机、发电机、回热器等部件组成。

闭式循环径流涡轮发电系统的转子是闭式循环径流涡轮发电系统中最为核心的部件之一，包括涡轮与压气机转子和发电机转子两部分，对系统的稳定运行、热电转换效率、可靠性与寿命起着决定性的作用。闭式循环径流涡轮发电系统在运转过程中，转子处于高速旋转状态，其转速可达几万转/分，有的甚至十几万转/分，转子结构一旦发生故障，不仅会导致系统无法正常工作，而且还会引起系统的结构损坏。因此，转子的可靠性对于闭式涡轮发电系统的安全运行至关重要。

现有的闭式循环径流式涡轮发电系统转子主要由涡轮转子、主轴、压气机叶轮、电机轴、联轴器等零部件组成，借助联轴器通过过盈连接实现涡轮与压气机叶轮转子同电机转子之间的连接，具体为：主轴通过其两端内孔分别同涡轮转子轮背凸台和压气机叶轮轮背凸台过盈连接在一起形成动力转轴，然后通过联轴器的两端内孔分别同电机轴一端和压气机叶轮进口端轮毂之间的过盈装配，将动力转轴和电机轴连接在一起，形成完整的转子。现有闭式循环涡轮发电系统转子结构，虽然可以在一定程度上保证转子各部件之间的同轴度，但是由于过盈连接强度取决于各零部件之间的装配尺寸及其公差，对零件装配部位的加工精度提出了很高要求；加之转子受工作载荷的影响，连接部位的实际过盈量会减小，转子的连接强度和刚度得不到有效保证，转子组成零件之间易产生松脱，严重影响闭式循环涡轮发电系统的工作可靠性。

针对闭式循环径流涡轮发电系统转子和轴承的特点以及使用要求，合理设计转子结构和优化转子的制造工艺，是提高闭式循环径流涡轮发电系统运行稳定性和保证系统可靠性的关键。

发明内容

本发明针对闭式循环径流涡轮发电系统转子设计问题，提出了一种闭式循环涡轮发电系统内置锁紧气体浮动转子。根据闭式循环涡轮发电系统的涡轮叶轮、压气机叶轮和电机的尺寸参数，通过合理设计压气机叶轮、锁紧环、复合轴套、连接轴承、过渡轴套、电机轴、固定轴套、径向轴套和涡轮转子的结构尺寸以及装配拧紧力矩。在完成转子结构组成零部件加工的基础上，首先完成涡轮端径向轴套组件和电机轴的装配，其次完成涡轮端径向轴套组件、电机轴同涡轮转子之间的装配以及过渡轴套同电机轴之间的装配，然后完成压气机端复合轴套组件的装配以及压气机端复合轴套组件同过渡轴套的装配，最后完成压气机叶轮同压气机端复合轴套组件、涡轮转子和锁紧环的装配，实现转子结构的锁紧。该转子结构减少了支承点的数量，能够降低转子的制造难度，可以显著提高闭式循环径流涡轮发电系统的运行稳定性，同时可防止转子结构在工作过程中发生松脱，提高转子结构可靠性。

本发明的技术方案：