[发明专利]具有单型低损耗轴承和低密度材料的动力系体系

说明书

本发明提供具有单型低损耗轴承和低密度材料的动力系体系。在这些体系中使用的燃气涡轮机包括压缩机部段、涡轮机部段和燃烧器部段。耦联到转子轴的发电机由涡轮机部段驱动。压缩机部段、涡轮机部段和发电机包括旋转部件，压缩机部段、涡轮机部段和发电机中的一个中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。轴承在压缩机部段、涡轮机部段和发电机内支撑转子轴，其中轴承中的至少一个是单型低损耗轴承。

技术领域

本发明总体上涉及动力系体系，并且更特别地，涉及用作具有单型低损耗轴承和低密度材料的发电机组中的动力系的一部分的燃气涡轮机、蒸汽涡轮机和发电机。

背景技术

在一种类型的发电机组中，燃气涡轮机可以与发电机结合使用以大体上形成机组的动力系。在该机组中，具有旋转叶片和静止轮叶的排的压缩机压缩空气并且将它引导到燃烧器，所述燃烧器混合压缩空气和燃料。在燃烧器中，压缩空气和燃料燃烧以形成燃烧产物(即，热空气-燃料混合物)，所述燃烧产物通过涡轮机中的叶片膨胀。因此，叶片围绕涡轮机的轴或转子转动或旋转。转动或旋转的涡轮机转子驱动发电机，所述发电机将旋转能量转换成电力。

部署在发电机组的这样的动力系中的许多燃气涡轮机体系使用结合高粘度润滑剂(即，油)的滑动轴承来支撑涡轮机、压缩机和发电机的旋转部件。油轴承售价比较便宜，但是具有与它们的伴随油橇(即，用于泵、储存器、贮藏装置等)关联的成本。另外，油轴承具有高维护周期成本并且会导致动力系中的过度粘性损失，这又会不利地影响发电机组的总输出。

发明内容

在本发明的一方面，公开了一种具有第一燃气涡轮机的动力系体系。在该方面，所述第一燃气涡轮机包括压缩机部段，涡轮机部段，以及可操作地耦联到所述压缩机部段和所述涡轮机部段的燃烧器部段。第一转子轴延伸通过所述第一燃气涡轮机的所述压缩机部段和所述涡轮机部段。耦联到所述第一转子轴的第一发电机由所述第一燃气涡轮机的所述涡轮机部段驱动。多个轴承在所述第一燃气涡轮机的所述压缩机部段和所述涡轮机部段和所述第一发电机内支撑所述第一转子轴，其中所述轴承中的至少一个是单型低损耗轴承。另外，所述压缩机部段、所述涡轮机部段和所述发电机包括旋转部件，所述第一燃气涡轮机的所述压缩机部段、所述第一燃气涡轮机的所述涡轮机部段和所述第一发电机中的一个中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。

进一步地，所述第一转子轴包括具有压缩机转子轴部分和涡轮机转子轴部分的单轴装置。

进一步地，所述第一燃气涡轮机包括后端驱动燃气涡轮机。

进一步地，所述第一燃气涡轮机还包括沿着所述第一转子轴可操作地耦联到所述涡轮机部段的再加热部段，所述再加热部段具有再加热燃烧器部段和带有多个旋转部件的再加热涡轮机部段；并且其中所述压缩机部段、所述涡轮机部段、所述第一发电机和所述再加热涡轮机部段中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。

进一步地，所述动力系体系还包括具有高压部段和低压部段的蒸汽涡轮机；以及流体地耦联到所述第一燃气涡轮机和所述蒸汽涡轮机的第一热交换器；其中所述高压部段和所述低压部段的每一个包括多个旋转部件；并且其中所述第一燃气涡轮机的所述压缩机部段、所述第一燃气涡轮机的所述涡轮机部段、所述第一发电机、所述蒸汽涡轮机的所述高压部段和所述蒸汽涡轮机的所述低压部段中的至少一个中的旋转部件中的至少一个包括低密度材料。

进一步地，所述蒸汽涡轮机包括多个轴承以在所述高压部段和所述低压部段内支撑蒸汽涡轮机转子轴部分，其中所述轴承中的至少一个是单型低损耗轴承。

进一步地，所述动力系体系还包括用于沿着所述第一转子轴将所述蒸汽涡轮机的蒸汽涡轮机转子轴部分耦联到所述第一燃气涡轮机的负荷耦联元件。

进一步地，所述动力系体系还包括在所述第一转子轴上位于所述蒸汽涡轮机和所述第一燃气涡轮机之间的离合器。

进一步地，所述第一燃气涡轮机包括后端驱动燃气涡轮机。