[发明专利]一种长寿命闭式循环涡轮发电系统转子结构与工艺

说明书

本发明涉及一种长寿命闭式循环涡轮发电系统转子结构与工艺，包括压气机叶轮、弹性锁紧环、轴径向复合轴套、压气机端固定轴套、电机轴、径向轴套、涡轮端固定轴套和涡轮转子。在完成转子零部件加工的基础上，首先进行涡轮端轴套组件、压气机端轴套组件以及电机轴的装配，其次进行涡轮转子同涡轮端轴套组件和电机轴的装配，然后进行压气机端轴套组件同电机轴的装配，最后完成压气机叶轮同压气机端固定轴套、涡轮转子和弹性锁紧环的装配，形成完整的转子结构。该转子具有结构紧凑、零部件之间连接强度高、转子与轴承之间摩擦力矩效等特点，有助于提高闭式循环径流涡轮发电系统的结构可靠性与工作寿命。

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，具体涉及一种长寿命闭式循环涡轮发电系统转子结构与工艺。

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质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在结构上主要由径流涡轮、径流压气机、发电机、回热器等部件组成。

转子是闭式循环径流涡轮发电系统中最为核心的部件，主要包括涡轮与压气机转子以及发电机转子两部分。转子结构的设计与制造质量，直接影响着系统的稳定运行、热电转换效率、可靠性与寿命等。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/分钟，有的甚至可达到十几万转/分钟以上，转子结构一旦发生故障，不仅会导致闭式循环系统无法正常工作，而且还会引起闭式循环涡轮发电系统的结构损坏。因此，合理设计转子的结构对于保障闭式涡轮发电系统的安全可靠运行至关重要。

现有的闭式循环径流式涡轮发电系统转子主要包括涡轮转子、主轴、压气机叶轮、电机轴、联轴器等零部件，并借助联轴器通过机械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。转子组成零部件之间采用过盈连接方式，虽然可以在一定程度上保证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；此外，转子在工作过程中连接部位的实际过盈量会减小，连接强度和刚度得不到有效保证，转子零部件之间易产生松脱，严重影响闭式循环涡轮发电系统的工作可靠性。

长寿命与高可靠性是闭式循环径流涡轮发电系统的普遍要求，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，提高转子运转的稳定性，降低启停过程中转子与轴承之间的磨损，是保证闭式循环涡轮发电系统高可靠性与长寿命的关键。

发明内容

本发明针对闭式循环径流涡轮发电系统长寿命与高可靠性需求，提出一种长寿命闭式循环涡轮发电系统转子结构与成型工艺。根据闭式循环涡轮发电系统的涡轮、压气机和电机的结构尺寸参数，通过合理设计压气机叶轮、弹性锁紧环、轴径向复合轴套、压气机端固定轴套、电机轴、径向轴套、涡轮端固定轴套和涡轮转子的结构参数以及工艺参数。在完成转子结构组成零部件加工的基础上，首先进行涡轮端轴套组件、压气机端轴套组件和电机轴的装配，其次进行涡轮转子同涡轮端轴套组件和电机轴的装配，然后进行压气机端轴套组件同电机轴的装配，最后完成压气机叶轮同压气机端固定轴套、涡轮转子和弹性锁紧环的装配。该转子实现了涡轮和压气机转轴同电机轴的一体化结构，可以显著提高闭式循环径流涡轮发电系统的运行稳定性，防止转子结构在工作过程中发生松脱，提高转子的工作可靠性，同时还可降低涡轮发电系统在启停过程中轴承与转子接触部位的磨损量，提高系统的工作寿命。

本发明的技术方案：