[发明专利]一种径流涡轮发电系统集成转子及其制造工艺

说明书

本发明涉及一种径流涡轮发电系统集成转子及其制造工艺，包括压气机叶轮、弹性锁紧环、复合轴套、连接轴套、过渡轴套、电机轴、固定轴套、径向轴套和涡轮转子。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、电机轴同涡轮转子的装配，然后完成过渡轴套同电机轴之间、连接轴套与过渡轴套之间和复合轴套与连接轴套之间的装配，最后，完成压气机叶轮同涡轮转子和弹性锁紧环的装配，使弹性锁紧环置于压气机叶轮锁紧环槽中，实现锁紧。该转子结构能够增强转子刚性，防止转子发生松脱，提高闭式循环径流涡轮发电系统的转子的结构可靠性。

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，具体涉及一种径流涡轮发电系统集成转子及其制造工艺。

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由径流涡轮转子、压气机、轴承、发电机、回热器、联轴器等部件组成。

闭式循环径流涡轮发电系统转子包括涡轮与压气机叶轮转子和发电机转子两部分，是闭式循环径流涡轮发电系统中最为核心的部件之一，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/分钟，有的甚至达到十几万转/分钟，转子一旦发生失效，不仅会导致闭式循环涡轮发电系统的故障，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证闭式涡轮发电系统的可靠性至关重要。

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。采用过盈连接的装配方式，虽然可以在一定程度上保证转子各部件之间的同轴度，但是由于转子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；加之转子在工作过程中实际过盈量会减小，转子的连接强度得不到保证，转子组成零件间易产生松脱，严重影响闭式循环涡轮发电系统的工作可靠性。此外，这类转子的加工质量要求高、装配难度大。

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，提高转子零部件的连接强度和降低装配难度，是提高转子运转稳定性和保证闭式循环涡轮发电系统可靠性的有效技术途径。

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，提出一种径流涡轮发电系统集成转子及其制造工艺。根据闭式循环涡轮发电系统涡轮、压气机和电机的尺寸参数，通过合理设计压气机叶轮、弹性锁紧环、复合轴套、连接轴套、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螺纹装配拧紧力矩。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、电机轴同涡轮转子的装配，然后完成过渡轴套同电机轴之间、连接轴套与过渡轴套之间和复合轴套与连接轴套之间的装配，最后，完成压气机叶轮同涡轮转子和弹性锁紧环的装配，使弹性锁紧环置于压气机叶轮锁紧环槽中，实现锁紧。该集成转子结构将涡轮和压气机转轴同电机轴集成在一起，能够增大转子的刚度，提高闭式循环径流涡轮发电系统的运行稳定性；采用锁紧结构可以有效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。

本发明的技术方案：