CN208669436U - 一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组、整流罩、减速齿轮箱、进气道、中介机匣、高压压气机、低压涡轮、排气主流管道和转弯式排气引射装置，所述进气道、中介机匣、高压压气机、低压涡轮、排气主流管道和转弯式排气引射装置依次连接，其中发电机组设置于进气道一侧并与中介机匣相对设置，所述进气道内腔设有整流罩，其中整流罩一端与发电机组的机壳连接，所述整流罩另一端固定于中介机匣内壁，其中整流罩内设有减速齿轮箱，所述减速齿轮箱一端与发电机组的轴连接，其中减速齿轮箱另一端与低压涡轮的轴连接。

Description

一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置

技术领域

本实用新型涉及改型燃气轮机技术领域，特别涉及一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置。

背景技术

燃气轮机是继蒸汽轮机和内燃机之后的新一代动力装置，具有功重比大、体积小、机动性好、污染小等优点，自20世纪40年代问世以来，获得了飞速发展，广泛应用于发电、石油天然气管道输送、舰船动力以及战车动力等。由于航空发动机技术的飞快进步，特别是热效率、可靠性和耐久性的提高，各航空发动机公司为满足市场需求，越来越多地将航空发动机技术向工业和舰船用燃气轮机移植，主要有两种方式：一种是直接将成熟的航空发动机改型派生出工业和舰船用轻型燃气轮机，称之为航改燃气轮机；第二种是航空发动机公司与燃气轮机公司合作，将航空发动机技术向重型燃气轮机移植，用于重型燃气轮机的开发研制。

航改燃气轮机是以涡扇发动机硬件和技术为基础改型研制的燃气轮机，在工作原理、核心部件及研究内容等方面与航空发动机相同或类似，因而在技术和资源方面具有明显的优势。

涡扇发动机是一种能兼顾推力与耗油率的双转子发动机。目前，国内外多采用涡扇发动机改型为燃气轮机，其中常用的方法有三类：

1、可称之为风扇切顶法，具体是将低压风扇部分切顶；去掉外涵道；由于效率原因，需要重新设计低压涡轮；新设计动力涡轮；新设计控制***和健康管理***；发动机燃油、滑油和起动***做适应性改进。

2、可称之为核心机直驱法，具体是保留高压压气机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮，利用低压转子轴直接驱动负载泵组。

3、可称之为核心机新设动力涡轮法，具体就是重新设计动力涡轮，将发电机置于发动机尾部，通过动力涡轮来驱动。

风扇切顶法，存在的问题：（1）设计与试验工作量大，由于低压风扇部分切顶后，特性变化很大，再加之低压涡轮也属于重新设计，必须要通过大量试验才能确定其性能与特性；（2）发动机部件结构改型复杂，改动量大；（3）热效率低，耗油率高。

核心机直驱法，存在的问题是热效率低，耗油率高，经济性差。

核心机新设动力涡轮法，存在的问题是重新设计动力涡轮改动量较大，设计难度较高，耗时长，经济效益差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，克服了现有技术中设计与试验工作量大、设计难度高、改动量大、热效率低、耗油率高、经济性差、耗时长等问题。

为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组、整流罩、减速齿轮箱、进气道、中介机匣、高压压气机、低压涡轮、排气主流管道和转弯式排气引射装置，所述进气道、中介机匣、高压压气机、低压涡轮、排气主流管道和转弯式排气引射装置依次连接，其中发电机组设置于进气道一侧并与中介机匣相对设置，所述进气道内腔设有整流罩，其中整流罩一端与发电机组的机壳连接，所述整流罩另一端固定于中介机匣内壁，其中整流罩内设有减速齿轮箱，所述减速齿轮箱一端与发电机组的轴连接，其中减速齿轮箱另一端与低压涡轮的轴连接。

优选的，所述进气道靠近发电机组的一侧设置有进气边，其中进气边为喇叭形结构。

优选的，所述减速齿轮箱一端通过连轴与发电机组连接，其中减速齿轮箱另一端通过动力输出轴与低压涡轮连接。

优选的，所述低压涡轮靠近排气主流管道的一端设有整流锥，其中整流锥端部与低压涡轮连接，所述整流锥的锥体延伸入排气主流管道中。

优选的，所述转弯式排气引射装置包括排气弯管、引射弯管和排气扩压段，其中排气弯管设置于引射弯管中，所述引射弯管一端与排气主流管道连接，其中引射弯管另一端与排气扩压段连接。

优选的，所述引射弯管的弯曲角度为90°，所述排气弯管设有多个关节，其中多个关节连接设置于弯曲角度为90°的引射弯管中。

优选的，所述排气扩压段的内腔为圆台形槽体，其中圆台形槽体的尺寸随着远离排气弯管的方向逐渐增大。

优选的，所述发电装置设有水泥底座，其中发电机组、中介机匣和排气主流管道下端分别与水泥底座连接。

优选的，所述发电机组的机壳为流线型结构，其中发电机组的机壳与整流罩平滑连接，所述发电机组的机壳上设置有通气孔。

相对于现有技术，本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型仅仅拆除了原有涡扇发动机的低压压气机内部元件、加力燃烧室以及尾喷管，加装了一个排气主流管道、转弯式排气引射装置以及喇叭状进气边，相较与其他设计的改动量大大减少，具有设计与试验工作量小、设计难度低、改动量小、热效率高、耗油率低、经济性好、耗时短的优点；

（2）本实用新型的发电机组机壳呈流线型且机壳上有无数通气孔，不仅有利于对空气进行导流，使气流能顺畅的进入进气道而不产生激变；另一方面，通气孔能对发电机组进行散热，大大提升发电机组的工作性能；

（3）本实用新型气流从喇叭状进气边与发电机组机壳之间进入进气道，由于空气流通通道呈流线型，空气流动损失大大降低，提升了引气的质量；在进气道加装整流罩，对进气流动进行优化；并且减少了轴的长度，直接减少了轴在转动过程中的振动；同时以低压涡轮作为动力涡轮，避免了重新设计动力涡轮，减少了改动量；拆除了低压压气机的内部结构，减少了负载；尾气排放装置采用转弯式排气引射装置，不仅降低了排气的温度，还降低了尾气排放装置对材料的要求，节省了成本。

附图说明

图1、本实用新型的结构示意图；

图2、涡扇发动机的结构示意图。

附图标记说明：

1-发电机组，2-进气边，3-连轴，4-整流罩，5-减速齿轮箱，6-进气道，7-中介机匣，8-高压压气机，9-动力输出轴，10-低压涡轮，11-转弯式排气引射装置，12-整流锥，13-排气主流管道，14-排气弯管，15-引射弯管，16-排气扩压段，17-水泥底座，18-通气孔，19-低压压气机，20-第一中介机匣，21-第一高压压气机，22-第一低压涡轮，23-加力燃烧室，24-尾喷管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组1、整流罩4、减速齿轮箱5、进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11，所述进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11依次连接，其中发电机组1设置于进气道6一侧并与中介机匣7相对设置，所述进气道6内腔设有整流罩4，其中整流罩4一端与发电机组1的机壳连接，所述整流罩4另一端固定于中介机匣7内壁，其中整流罩4内设有减速齿轮箱5，所述减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

实施例2

如图1所示，一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组1、整流罩4、减速齿轮箱5、进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11，所述进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11依次连接，其中发电机组1设置于进气道6一侧并与中介机匣7相对设置，所述进气道6内腔设有整流罩4，其中整流罩4一端与发电机组1的机壳连接，所述整流罩4另一端固定于中介机匣7内壁，其中整流罩4内设有减速齿轮箱5，所述减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

如图1所示，优选的，所述进气道6靠近发电机组1的一侧设置有进气边2，其中进气边2为喇叭形结构。

如图1所示，优选的，所述减速齿轮箱5一端通过连轴3与发电机组1连接，其中减速齿轮箱5另一端通过动力输出轴9与低压涡轮10连接。

如图1所示，优选的，所述低压涡轮10靠近排气主流管道13的一端设有整流锥12，其中整流锥12端部与低压涡轮10连接，所述整流锥12的锥体延伸入排气主流管道13中。

实施例3

如图1所示，一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组1、整流罩4、减速齿轮箱5、进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11，所述进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11依次连接，其中发电机组1设置于进气道6一侧并与中介机匣7相对设置，所述进气道6内腔设有整流罩4，其中整流罩4一端与发电机组1的机壳连接，所述整流罩4另一端固定于中介机匣7内壁，其中整流罩4内设有减速齿轮箱5，所述减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

如图1所示，优选的，所述进气道6靠近发电机组1的一侧设置有进气边2，其中进气边2为喇叭形结构。

如图1所示，优选的，所述减速齿轮箱5一端通过连轴3与发电机组1连接，其中减速齿轮箱5另一端通过动力输出轴9与低压涡轮10连接。

如图1所示，优选的，所述低压涡轮10靠近排气主流管道13的一端设有整流锥12，其中整流锥12端部与低压涡轮10连接，所述整流锥12的锥体延伸入排气主流管道13中。

如图1所示，优选的，所述转弯式排气引射装置11包括排气弯管14、引射弯管15和排气扩压段16，其中排气弯管14设置于引射弯管15中，所述引射弯管15一端与排气主流管道13连接，其中引射弯管15另一端与排气扩压段16连接。

如图1所示，优选的，所述引射弯管15的弯曲角度为90°，所述排气弯管14设有多个关节，其中多个关节连接设置于弯曲角度为90°的引射弯管15中。

如图1所示，优选的，所述排气扩压段16的内腔为圆台形槽体，其中圆台形槽体的尺寸随着远离排气弯管14的方向逐渐增大。

实施例4

如图1所示，一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组1、整流罩4、减速齿轮箱5、进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11，所述进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11依次连接，其中发电机组1设置于进气道6一侧并与中介机匣7相对设置，所述进气道6内腔设有整流罩4，其中整流罩4一端与发电机组1的机壳连接，所述整流罩4另一端固定于中介机匣7内壁，其中整流罩4内设有减速齿轮箱5，所述减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

如图1所示，优选的，所述进气道6靠近发电机组1的一侧设置有进气边2，其中进气边2为喇叭形结构。

如图1所示，优选的，所述减速齿轮箱5一端通过连轴3与发电机组1连接，其中减速齿轮箱5另一端通过动力输出轴9与低压涡轮10连接。

如图1所示，优选的，所述低压涡轮10靠近排气主流管道13的一端设有整流锥12，其中整流锥12端部与低压涡轮10连接，所述整流锥12的锥体延伸入排气主流管道13中。

如图1所示，优选的，所述转弯式排气引射装置11包括排气弯管14、引射弯管15和排气扩压段16，其中排气弯管14设置于引射弯管15中，所述引射弯管15一端与排气主流管道13连接，其中引射弯管15另一端与排气扩压段16连接。

如图1所示，优选的，所述引射弯管15的弯曲角度为90°，所述排气弯管14设有多个关节，其中多个关节连接设置于弯曲角度为90°的引射弯管15中。

如图1所示，优选的，所述排气扩压段16的内腔为圆台形槽体，其中圆台形槽体的尺寸随着远离排气弯管14的方向逐渐增大。

如图1所示，优选的，所述发电装置设有水泥底座17，其中发电机组1、中介机匣7和排气主流管道13下端分别与水泥底座17连接。

如图1所示，优选的，所述发电机组1的机壳为流线型结构，其中发电机组1的机壳与整流罩4平滑连接，所述发电机组1的机壳上设置有通气孔18。

实施例5

如图1所示，一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，包括发电机组1、整流罩4、减速齿轮箱5、进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11，所述进气道6、中介机匣7、高压压气机8、低压涡轮10、排气主流管道13和转弯式排气引射装置11依次连接，其中发电机组1设置于进气道6一侧并与中介机匣7相对设置，所述进气道6内腔设有整流罩4，其中整流罩4一端与发电机组1的机壳连接，所述整流罩4另一端固定于中介机匣7内壁，其中整流罩4内设有减速齿轮箱5，所述减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

如图1所示，优选的，所述进气道6靠近发电机组1的一侧设置有进气边2，其中进气边2为喇叭形结构。

如图1所示，优选的，所述减速齿轮箱5一端通过连轴3与发电机组1连接，其中减速齿轮箱5另一端通过动力输出轴9与低压涡轮10连接。

如图1所示，优选的，所述低压涡轮10靠近排气主流管道13的一端设有整流锥12，其中整流锥12端部与低压涡轮10连接，所述整流锥12的锥体延伸入排气主流管道13中。

如图1所示，优选的，所述转弯式排气引射装置11包括排气弯管14、引射弯管15和排气扩压段16，其中排气弯管14设置于引射弯管15中，所述引射弯管15一端与排气主流管道13连接，其中引射弯管15另一端与排气扩压段16连接。

如图1所示，优选的，所述引射弯管15的弯曲角度为90°，所述排气弯管14设有多个关节，其中多个关节连接设置于弯曲角度为90°的引射弯管15中。

如图1所示，优选的，所述排气扩压段16的内腔为圆台形槽体，其中圆台形槽体的尺寸随着远离排气弯管14的方向逐渐增大。

如图1所示，优选的，所述发电装置设有水泥底座17，其中发电机组1、中介机匣7和排气主流管道13下端分别与水泥底座17连接。

如图1所示，优选的，所述发电机组1的机壳为流线型结构，其中发电机组1的机壳与整流罩4平滑连接，所述发电机组1的机壳上设置有通气孔18。

如图1~2所示，一种如上任一项所述改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置的改型方法，所述改型燃气轮机由涡扇发动机改成，其中涡扇发动机包括低压压气机19、第一中介机匣20、第一高压压气机21、第一低压涡轮22、加力燃烧室23和尾喷管24，包括以下步骤：

步骤一：拆除低压压气机19的内部元件，将拆除内部元件的低压压气机19作为进气道6，在进气道6的前端增加进气边2；

步骤二：拆除加力燃烧室23及尾喷管24，新增一个排气主流管道13，并在排气主流管道13后端增加转弯式排气引射装置11；

步骤三：在步骤一中进气边2的一侧增加发电机组1，其中进气道6内腔增加有整流罩4，所述整流罩4中设置减速齿轮箱5，其中减速齿轮箱5一端与发电机组1的轴连接，其中减速齿轮箱5另一端与低压涡轮10的轴连接。

本实用新型的工作原理如下：

燃气轮机成功点火后低压涡轮10转动，其中低压涡轮10与动力输出轴9同轴同转速转动，动力输出轴9通过减速齿轮箱5将轴转速降低后通过连轴3传递给发电机组1，带动发电机组1转动从而达到发电的作用，燃气轮机进气道6通过进气边2的作用增加了引气量，空气进入燃气轮机的过程中流经发电机组1时通过发电机组1外壳表面的通气孔18不断对发电机组1进行散热，增加了发电机组1的持续发电时间，燃气轮机后端的转弯式排气引射装置11可以引入来自外界的冷空气，用以快速散热，降低了排气管道对材质的需求。

本实用新型改型方法仅仅拆除了原有涡扇发动机的低压压气机内部元件、加力燃烧室以及尾喷管，加装了一个排气主流管道、转弯式排气引射装置以及喇叭状进气边，相较与其他设计的改动量大大减少，具有设计与试验工作量小、设计难度低、改动量小、热效率高、耗油率低、经济性好、耗时短的优点。

本实用新型的发电机组机壳呈流线型且机壳上有无数通气孔，不仅有利于对空气进行导流，使气流能顺畅的进入进气道而不产生激变；另一方面，通气孔能对发电机组进行散热，大大提升发电机组的工作性能。

本实用新型气流从喇叭状进气边与发电机组机壳之间进入进气道，由于空气流通通道呈流线型，空气流动损失大大降低，提升了引气的质量；在进气道加装整流罩，对进气流动进行优化；并且减少了轴的长度，直接减少了轴在转动过程中的振动；同时以低压涡轮作为动力涡轮，避免了重新设计动力涡轮，减少了改动量；拆除了低压压气机的内部结构，减少了负载；尾气排放装置采用转弯式排气引射装置，不仅降低了排气的温度，还降低了尾气排放装置对材料的要求，节省了成本。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：包括发电机组（1）、整流罩（4）、减速齿轮箱（5）、进气道（6）、中介机匣（7）、高压压气机（8）、低压涡轮（10）、排气主流管道（13）和转弯式排气引射装置（11），所述进气道（6）、中介机匣（7）、高压压气机（8）、低压涡轮（10）、排气主流管道（13）和转弯式排气引射装置（11）依次连接，其中发电机组（1）设置于进气道（6）一侧并与中介机匣（7）相对设置，所述进气道（6）内腔设有整流罩（4），其中整流罩（4）一端与发电机组（1）的机壳连接，所述整流罩（4）另一端固定于中介机匣（7）内壁，其中整流罩（4）内设有减速齿轮箱（5），所述减速齿轮箱（5）一端与发电机组（1）的轴连接，其中减速齿轮箱（5）另一端与低压涡轮（10）的轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述进气道（6）靠近发电机组（1）的一侧设置有进气边（2），其中进气边（2）为喇叭形结构。

3.根据权利要求1所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述减速齿轮箱（5）一端通过连轴（3）与发电机组（1）连接，其中减速齿轮箱（5）另一端通过动力输出轴（9）与低压涡轮（10）连接。

4.根据权利要求3所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述低压涡轮（10）靠近排气主流管道（13）的一端设有整流锥（12），其中整流锥（12）端部与低压涡轮（10）连接，所述整流锥（12）的锥体延伸入排气主流管道（13）中。

5.根据权利要求1所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述转弯式排气引射装置（11）包括排气弯管（14）、引射弯管（15）和排气扩压段（16），其中排气弯管（14）设置于引射弯管（15）中，所述引射弯管（15）一端与排气主流管道（13）连接，其中引射弯管（15）另一端与排气扩压段（16）连接。

6.根据权利要求5所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述引射弯管（15）的弯曲角度为90°，所述排气弯管（14）设有多个关节，其中多个关节连接设置于弯曲角度为90°的引射弯管（15）中。

7.根据权利要求5所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述排气扩压段（16）的内腔为圆台形槽体，其中圆台形槽体的尺寸随着远离排气弯管（14）的方向逐渐增大。

8.根据权利要求1所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述发电装置设有水泥底座（17），其中发电机组（1）、中介机匣（7）和排气主流管道（13）下端分别与水泥底座（17）连接。

9.根据权利要求8所述的一种改型燃气轮机与发电机组一体的发电装置，其特征在于：所述发电机组（1）的机壳为流线型结构，其中发电机组（1）的机壳与整流罩（4）平滑连接，所述发电机组（1）的机壳上设置有通气孔（18）。