CN211343126U - 一种微型燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微型燃气轮机，包括：高压机、低压机与回热器；其中，所述高压机包括压气机、高压涡轮、燃烧室、高压转子***；所述低压机包括低压涡轮、电机、低压转子***和烟气室；所述压气机的进气端与外界连通，排气端与回热器第一入口连通，所述回热器第一出口与所述燃烧室的入口连通，所述燃烧室的排气端与高压涡轮的进气端连通，高压涡轮的排气端与低压涡轮的进气端连通，低压涡轮排气端与烟气室入口连通，烟气室出口与回热器第二入口连通，回热器第二出口与外界连通。本实用新型通过对回热器的合理化匹配设置，形成一种紧凑结构的微型燃气轮机，能够充分提高热效率。

Description

一种微型燃气轮机

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机领域，尤其涉及一种微型燃气轮机。

背景技术

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。现有技术中燃气轮机电机组存在如下缺陷：

微型燃气轮机回热器是提高微型燃气轮机热效率的最关键的部件之一，回热器是一个压缩空气与高温燃气进行热交换的热交换器，它的采用使微型燃气轮机热效率的提高变得最直接、最有效和最可靠。微型燃气轮机之所以拥有30％以上的热效率，其关键技术就是使用了回热器，若不采用回热器，微型燃气轮机的热效率最高只能达到17％左右。现有技术中，回热器与微型燃气轮机的组合配置方式不同，会较大的影响微型燃气轮机的热效率，不合理的组合方式会造成不必要的沿程热损耗。

同时，现有技术中将微型燃气轮机高速转子与电机转子进行连接进而发电，微型燃气轮机转子***的转速超过14万RPM(转/分钟)，工作温度为950-1000℃，工作线速度极高，压气机与透平叶轮承载离心力高达100MPa，对于轴承强度要求极高。高速状态下，由于存在同轴度偏差导致微型燃气轮机电机组转子***稳定性差，随着转子转速的提高，转子受到的轴向力会进一步提高，在微型燃气轮机高转速的工作状态下，联轴器上承受的转子轴向力较大，容易导致联轴器损坏。

此外，对于转子***而言，推力轴承设置在压气机和透平之间的传统安装方式对于整个转子***而言，其为悬臂轴式结构，重心偏向透平侧，导致整个转子***的稳定性差；同时，由于透平涡轮热端部件在工作时经受的高温会传递到推力轴承，导致轴承工作温度升高，容易造成轴系膨胀磨损从而卡死转子***的后果；此外，采用传统安装方式，如果将推力轴承安装在联轴器与压气机之间，大直径的推力盘存在挡住微型燃气轮机进气口的可能；如果将推力轴承安装在联轴器朝向电机一则，则微型燃气轮机转子的轴向力全部作用到联轴器上，导致联轴器损坏，会出现推力轴承无安装位置的问题。由此可见，传统微型燃气轮机***布局结构限制了微型燃气轮机转速的进一步提升。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种微型燃气轮机。

本实用新型的技术方案如下：

一种微型燃气轮机，包括：

高压机、低压机与回热器；

其中，所述高压机包括压气机、高压涡轮、燃烧室、高压转子***，所述压气机与高压涡轮背对背同轴固定安装于高压转子***；

所述低压机包括低压涡轮、电机、低压转子***和烟气室；所述低压涡轮、电机依次同轴固定安装于低压转子***；

所述压气机的进气端与外界连通，排气端与回热器第一入口连通，所述回热器第一出口与所述燃烧室的入口连通，所述燃烧室的排气端与高压涡轮的进气端连通，高压涡轮的排气端与低压涡轮的进气端连通，低压涡轮排气端与烟气室入口连通，烟气室出口与回热器第二入口连通，回热器第二出口与外界连通。

进一步的，所述压气机为离心式压气机，压气机前端设置有启动电机。

进一步的，所述低压涡轮为离心式或向心式或轴流式涡轮；

当低压涡轮为离心式涡轮时，低压涡轮小端与高压涡轮小端相对反向非连接设置；

当低压涡轮为向心式涡轮时，低压涡轮大端与高压涡轮小端相对同向非连接设置。

进一步的，所述燃烧室为回转的回流燃烧室或轴流燃烧室，燃烧室轴心与压气机和高压涡轮的安装轴同轴；

所述燃烧室设置在高压涡轮远离压气机的一侧，或者，所述燃烧室设置在高压涡轮和压气机之间。

进一步的，所述回热器环绕设置在燃烧室外；

回热器为环形或者方形箱体；

回热器一体式或分体式布置，当分体式布置时，为多个，均匀或者非均匀布置；

回热器第一入口、第二出口为冷端，第一出口、第二入口为热端，其中，第一入口、第一出口组成第一通道，第二入口、第二出口组成第二通道，第一通道、第二通道不连通。

进一步的，所述回热器还设置有第三入口、第三出口；

高压涡轮的排气端还与回热器第三入口连通，回热器第三出口与低压涡轮的进气端连通。

进一步的，所述回热器环绕设置在燃烧室外；

回热器为环形或者方形箱体；

回热器一体式或分体式布置，当分体式布置时，为多个，均匀或者非均匀布置；

回热器第一入口、第二出口、第三出口为冷端，第一出口、第二入口、第三入口为热端，其中，第一入口、第一出口组成第一通道，第二入口、第二出口组成第二通道，第三入口、第三出口组成第三通道，第一通道、第二通道、第三通道均不连通。

进一步的，所述低压转子***包括用于安装低压涡轮的涡轮轴、用于安装电机的电机轴，涡轮轴和电机轴之间通过联轴器连接；

在低压涡轮与联轴器之间设置第一轴承、第二轴承，电机轴与电机本体之间通过第三轴承、第四轴承转动连接。

进一步的，所述低压转子***还包括第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣通过联轴器连接，其中，第一轴承、第二轴承、低压涡轮设置于第一机匣内，电机、第三轴承和第四轴承设置于第二机匣内。

进一步的，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，所述推力轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第二径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第三径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧；

或者，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承和第三径向轴承；

所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述推力轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第二径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第三径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧。

进一步的，所述推力轴承、第一径向轴承为非接触式轴承，第二径向轴承、第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，所述推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承；第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承和第三径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

进一步的，所述推力轴承、第一径向轴承设置为一体式轴承；

所述一体式轴承包括：

推力盘，所述推力盘与涡轮轴固定连接或一体成型；

以及，套设于涡轮轴并位于推力盘两侧的第一轴承本体、第二轴承本体；

其中，所述第一轴承本体具有一体成型的径向轴承部和推力轴承部，所述径向轴承部与涡轮轴在径向上具有预定的径向间隙从而形成所述第一径向轴承；

所述推力轴承部与推力盘在轴向上对置安装且具有预定的第一轴向间隙，第二轴承本体与推力盘在轴向上对置安装且具有预定的第二轴向间隙，从而形成所述的推力轴承。

进一步的，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承和第四径向轴承，所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述第二径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第三径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第四径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧。

进一步的，所述第一径向轴承、第二径向轴承均为接触式轴承，第三径向轴承、第四径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，所述第一径向轴承、第二径向轴承均采用滚珠轴承，第三径向轴承和第四径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

进一步的，所述低压转子***包括低压转轴，所述低压转轴为一体式转轴，所述低压涡轮与电机安装于所述低压转轴，所述低压涡轮与电机之间设置有第一轴承、第二轴承，所述电机远离低压涡轮一侧设置有第三轴承。

进一步的，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承；

或者，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承。

进一步的，所述推力轴承、第一径向轴承均为非接触式轴承，第二径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，所述推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

进一步的，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承。

进一步的，所述第一径向轴承、第二径向轴承均为接触式轴承，第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，所述第一径向轴承、第二径向轴承均采用滚珠轴承，第三径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型通过对回热器的合理化匹配设置，充分提高了热效率，沿程热损失小，结构紧凑，与燃气轮机集成度高；且在本实用新型中，高压转子***与低压转子***轴系均比较短，对两个轴系的转子动力学要求比较低。

2、本实用新型所提供的低压转子***结构中，能够保证燃气轮机的稳定运行；轴承巅值(转速×直径)要求降低，对轴承的选择自由度大，滚珠轴承和空气轴承的自由组合，均能满足工作。

3、本实用新型将高压机和低压机采用可以模块化的拼接与拆装，对于两个模块之间的组装配合关系，要求比较低，方便损坏零部件(比如轴承，密封部件)的维修与更换，保养维护比较方便，灵活性好。

4、本实用新型所提供的微型燃气轮机通过高压机和低压机能够实现发电供电，通过回热器能够实现供热，整体能够实现热电联供/冷电联供，各个功能之间切换稳定可靠，工作模式可以随意组合，应用场景的优势明显。

附图说明

图1为实施例一中微型燃气轮机的整体框架图。

图2为实施例一中微型燃气轮机的整体结构图。

图3为实施例一中高压机结构示意图。

图4为实施例一中低压机结构示意图。

图5为实施例二中回热器结构示意图。

图6为实施例三中低压转子***示意图一。

图7为实施例三中低压转子***示意图二。

图8为本实用新型的一体式气体轴承结构图。

图9为本实用新型的第一轴承本体主视图。

图10为本实用新型的第一轴承本体左视图。

图11为实施例三中低压转子***示意图三。

图12为实施例四中低压转子***示意图一。

图13为实施例四中低压转子***示意图二。

图14为实施例四中低压转子***示意图三。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1、2、3、4所示，本实施例提供一种带回热器的微型燃气轮机，具有高压机1、低压机2与回热器3，高压机1包括压气机11、高压涡轮12、燃烧室13、第一转轴14、高压轴承组15，低压机2包括低压涡轮21、电机22、低压轴承组24、第二转轴23、烟气室25，回热器3具有第一入口31、第一出口32、第二入口33、第二出口34。

在本实施例中，压气机11与高压涡轮12同轴背对背固定安装在第一转轴14上，压气机11的进气端与外界连通，排气端与回热器第一入口31连通，回热器第一出口32与所述燃烧室13的入口连通，所述燃烧室13的排气端与高压涡轮12的进气端连通，高压涡轮12的排气端与低压涡轮21的进气端连通，高压压气机11排出的气进入回热器3，进行热交换升温后进入燃烧室13。烟气室25设置于低压涡轮21一侧，烟气室25入口与低压涡轮21排气端连通，烟气室25出口与回热器第二入口33对接连通，回热器第二出口34与外界连通，烟气室25出口气体进行热交换降温后排出外界，烟气室25出口可以为方形或者其他形状，回热器第二出口34与外界连通。

在本实施例中，回热器第一入口31、第二出口34为冷端，第一出口32、第二入口33为热端，第一入口31、第一出口32组成第一通道，第二入口33、第二出口34组成第二通道，第一通道、第二通道之间均不连通。

本实施例中，微型燃气轮机通流方向为：气体首先进入压气机11，经压气机11增压后进入回热器3热端入口，在回热器3内通过热交换被加热为高温高压的气体，之后进入燃烧室13入口，在燃烧室13内燃烧生成高温燃气，高温燃气从燃烧室13出口喷出推动高压涡轮12旋转膨胀做功，由于高压涡轮12与压气机11同轴连接，故高压涡轮12旋转进一步带动压气机11旋转进气扩压，同时高温的尾气进入烟气室25入口，直接推动烟气室25内的低压涡轮21高速旋转，低压涡轮21轴驱动电机22发电，尾气经过低压涡轮21另一端的烟气室25出口进入回热器3冷端，热交换之后排出微型燃气轮机。

作为优选，高压压气机11为离心式压气机，压气机11前端设置有启动电机。

作为优选，低压涡轮21与电机22依次同轴固定安装在第二转轴23上，低压涡轮21为离心式或向心式或轴流式涡轮，当低压涡轮21为离心式涡轮时，低压涡轮21小端与高压涡轮12小端相对反向非连接设置，低压涡轮21小端与高压机1端相邻设置，低压涡轮21大端与电机22端相邻设置，当低压涡轮21为向心式涡轮时，低压涡轮21大端与高压涡轮12小端相对同向非连接设置，低压涡轮21大端与高压机1端相邻设置，低压涡轮21小端与电机22端相邻设置。高压机1排气端排出的高温高压的气体进入低压涡轮21的进气端，推动低压涡轮21转动，进而带动电机22发电，低压涡轮21排气端与与烟气室25连通。

作为优选，所述燃烧室13为回转的回流燃烧室或轴流燃烧室，燃烧室13轴心与压气机11和高压涡轮12的安装轴同轴，燃烧室13设置在高压涡轮12远离压气机11的一侧，或者所述燃烧室13设置在高压涡轮12和压气机11之间，燃烧室13与燃料混合燃烧产生的高温高压燃气在高压涡轮中膨胀做功。

作为优选，回热器3环绕设置在燃烧室13外，回热器3为环形或者方形箱体，回热器3一体式或分体式布置，当分体式布置时，为一个或多个，均匀或者非均匀布置。

在本实施例中，回热器3的热交换进气方式与进气位置仅需要设置一个多层流回热器3，多级整体换热，节约了空间和成本，结构紧凑合理，适合应用在空间有限的如新能源车、小区分布式能源等位置。

作为优选，电机22连接有AC-DC模块，电机22设置为被动整流或者主动整流。

实施例二

本实施例与实施例一区别在于，如图5所示，本实施例中的回热器3还设置有第三入口35、第三出口36，第三入口35、第三出口36组成第三通道，且第三通道与第一通道、第二通道均不连通。

在本实施例中，高压涡轮12的排气端还与回热器第三入口35连通，回热器第三出口36与低压涡轮21的进气端连通，高压涡轮12的排气端气体进行热交换降温后进入低压涡轮21。

本实施例中，由于低压涡轮21具有的高转化率，因而可以使燃烧室13出口的高温燃气先进入回热器3换热，再从回热器3另一出口喷出推动高压涡轮12旋转膨胀做功，从而提高热能吸收率，高温燃气推动高压涡轮12旋转膨胀做功后的尾气进入烟气室25入口，进一步推动烟气室25内的低压涡轮21高速旋转，低压涡轮21轴驱动电机22发电。虽然高温燃气进入回热器3造成了气体速率的损失，但剩余速率仍然能够推动低压涡轮21工作以进行能量转换，提高了微型燃气轮机整体的转化效率。

实施例三

本实施例中，提供了一种用于上述燃气轮机低压机2的转子***。

本转子***中，包括用于安装低压涡轮21的涡轮轴、用于安装电机22的电机轴，涡轮轴和电机轴之间通过联轴器连接，共同组成第二转轴23，在低压涡轮21与联轴器之间设置第一轴承241、第二轴承242，电机轴与电机本体之间通过第三轴承243、第四轴承244转动连接。

低压涡轮21具有较长的轴距，并且低压涡轮21与电机轴通过联轴器连接，通过这种方式可以隔离低压涡轮21端的热量，可以承担低压涡轮21端较大的轴向推力，同时便于低压涡轮21端烟道空间的设置，相较于通过一根整体轴连接低压涡轮21与电机22，轴系结构的具有更高的稳定性，此外该连接方式方便轴承零部件的更换维修。

本实施例结构中，还可以设置第一第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣通过联轴器连接，其中，第一轴承241、第二轴承242、低压涡轮21设置于第一机匣内，电机22、第三轴承243和第四轴承244设置于第二机匣内。

在本实施例提供的一种具体结构中，如图6所示，转子***包括依次设置于第二转轴23上的推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，推力轴承设置于低压涡轮21和联轴器之间靠近低压涡轮21的位置，第一径向轴承设置于低压涡轮21与联轴器之间靠近联轴器的位置，第二径向轴承设置于电机22靠近低压涡轮21一侧，第三径向轴承设置于电机22远离低压涡轮21的另一侧。

在本实施例提供的另一种具体结构中，如图7所示，转子***包括依次设置于第二转轴23上的第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，第一径向轴承设置于低压涡轮21与联轴器之间靠近低压涡轮21的位置，推力轴承设置于低压涡轮21与联轴器之间靠近联轴器的位置，第二径向轴承设置于电机22靠近低压涡轮21一侧，第三径向轴承设置于电机22远离低压涡轮21的另一侧。

此处，可进一步设置第三、第四轴承为推力轴承，并设置相应的轴承类型，在此不再详述。

作为上述结构的优选，推力轴承、第一径向轴承为非接触式轴承，第二径向轴承、第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承，

进一步的，推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承和第三径向轴承均可以采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

由于低压涡轮21通过第二转轴23设置于烟气室25内，故需要在涡轮轴上设置非接触轴承以有效的隔离烟气室25内热量，防止热量传导至电机轴造成电机的损坏，提高了燃气轮机发电***的可靠性和安全性；涡轮轴与电机轴分别传递动力，并通过联轴器连接，方便低压机2拆装维护的同时，可有效分解每个轴的承载力，防止由于轴距过长而造成的转轴变形。

作为上述结构的优选，推力轴承和第一径向轴承可以设置为一体式轴承，其既具有径向支撑作用，同时也有轴向的支撑作用。

其中如图8、9所示，一体式轴承200包括：第一轴承本体2200、推力盘2300、第二轴承本体2400；推力盘2300与涡轮轴100固定连接或者一体成型；第一轴承本体2200和第二轴承本体2400均套设于涡轮轴100并位于推力盘2300的两侧；第一轴承本体2200具有一体成型的径向轴承部2210和推力轴承部2220，径向轴承部2210与涡轮轴100在径向上具有预定的径向间隙S1，推力轴承部2220与推力盘2300在轴向上对置安装且具有预定的第一轴向间隙S2；第二轴承本体2400与推力盘2300在轴向上对置安装且具有预定的第二轴向间隙S3；一体式轴承200还包括第一轴承壳体2500以及第一轴承端盖2600，第一轴承壳体2500罩设于第一轴承本体2200、推力盘2300和第二轴承本体2400的外周，第一轴承端盖2600安装于涡轮轴100的第二轴承本体2400的一端，在轴向上固定第二轴承本体2400，并与第一轴承壳体2500过渡配合。

具体的，本实施例的一体式气体轴承可以是静压气体轴承、动压气体轴承或者动静压混合气体轴承中的任一种。

当其设置为静压气体轴承时，第一轴承本体2200的径向轴承部2210的外周与第一轴承壳体2500之间设置有第一环形气腔2230，第一环形气腔2230的底部设置有贯通第一环形气腔2230与径向间隙S1的第一通孔2240；

第一轴承本体2200的推力轴承部2220与第一轴承壳体2500之间设置有第二环形气腔2250，第二环形气腔2250的底部设置有贯通第二环形气腔2250与第一轴向间隙S2的第二通孔2260；

第二轴承本体2400与第一轴承端盖2600之间设置有第三环形气腔2270，第三环形气腔2270的底部设置有贯通第三环形气腔2270与第二轴向间隙S3的第三通孔2280；

同时第一轴承壳体2500上也设置有将第一环形气腔2230、第二环形气腔2250与外接气源连通的第一进气孔2510、第二进气孔2520，第一轴承端盖2600上设置有将第三环形气腔2270与外接气源连通的第三进气孔2610。

作为优选，如图9所示，本实施例中，第一通孔2240、第二通孔2260、第三通孔2280均设置为台阶孔，具体是：该台阶孔远离间隙的一侧的直径大，靠近间隙的一侧的直径小，同时台阶孔的变径部位截面可以为漏斗状或者圆锥状。这样既便于加工，同时不影响间隙内的气体压力。因为为了满足间隙内的气体压力，进气孔的孔径需要小于一定的数值，而对于直径很小的进气孔，不仅很难加工，同时容易发生堵塞。

作为优选，本实施例的第一通孔2240设置为多个，沿径向轴承部2210的周向均布，以在涡轮轴100的周向形成稳定的压力气膜，更平稳地在周向上支撑涡轮轴100。

作为优选，本实施例的第一通孔2240设置为多个，沿径向轴承部2210的轴向均布，以在涡轮轴100的轴向上形成稳定的压力气膜，更平稳地轴向上支撑涡轮轴100。

作为优选，本实施例的第二通孔2260设置为多个，以涡轮轴100的轴线为中心，在推力轴承部2220的端面上均布，以在轴向上，更平稳地支撑涡轮轴100及转子***。如图10所示。图10为第一轴承本体2200的左视图。

作为优选，本实施例的第三通孔2280设置为多个，以涡轮轴100的轴线为中心，在第二轴承本体2400的端面上均布，以在轴向上，更平稳地支撑涡轮轴100及转子***。

当本实施例的一体式气体轴承设置为动压轴承时，在第一轴承本体2200的径向轴承部2210的内径面或者涡轮轴100的安装径向轴承部2210的部位设置有动压发生槽；在第一轴承本体2200的推力轴承部2220朝向推力盘2300的端面或者推力盘面2300向推力轴承部2220的端面设置有动压发生槽；在第二轴承本体2400的朝向推力盘2300的端面或者推力盘2300朝向第二轴承本体2400的端面设置有动压发生槽。

当本实施例的一体式气体轴承设置为动静压混合轴承时，其同时具有静压轴承和动压轴承的特征。

本一体式气体轴承中，第一轴承本体2200同时具有径向轴承部2210和推力轴承部2220，因此只要在加工过程中，以轴向为基准加工推力轴承部2220，保证轴向与推力轴承部2220的作用面之间的垂直度或者以推力轴承部2220的作用面为基准加工径向轴承部2210的内径，保证推力轴承部2220的作用面与轴向的垂直度即可。加工工艺简单易操作，加工精度高，同时装配过程中不用考虑组合装配的精度，装配工艺简单。

在本实施例提供的另一种具体结构中，如图11所示，第二转轴23上依次设置的为第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承和第四径向轴承，第一径向轴承设置于低压涡轮21与联轴器之间靠近低压涡轮21的位置，第二径向轴承设置于低压涡轮21与联轴器之间靠近联轴器的位置，第三径向轴承设置于电机22靠近低压涡轮21一侧，第四径向轴承设置于电机22远离低压涡轮21的另一侧。

作为上述结构的优选，第一径向轴承、第二径向轴承为接触式轴承，第三径向轴承、第四径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承，进一步的，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承，第三径向轴承和第四径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承可以抵消轴向力，同时起到径向轴承与推力轴承的作用，

此处，可进一步设置第三、第四轴承为推力轴承，并设置相应的轴承类型，在此不再详述。

实施例四

本实施例中，提供了另一种用于上述燃气轮机低压机2的转子***。

本转子***水平设置，第二转轴23为一体式转轴，第二转轴23上设置有低压涡轮21与电机22，低压涡轮21与电机22之间设置有第一轴承241、第二轴承242，电机22远离低压涡轮21一侧设置有第三轴承243。

在本实施例提供的一种具体结构中，如图12所示，转子***包括依次设置于第二转轴23上的推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承。

在本实施例提供的另一种具体结构中，参见图13，转子***包括依次设置于第二转轴23上的第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承。

作为优选，推力轴承、第一径向轴承为非接触式轴承，第二径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

进一步的，推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承均可以采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

在本实施例提供的另一种具体结构中，参见图14，转子***包括依次设置于第二转轴23上的第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承。

作为优选，第一径向轴承、第二径向轴承为接触式轴承，第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承，

进一步的，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承，第三径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承，第一径向轴承、第二径向轴承采用滚珠轴承可以抵消轴向力，同时起到径向轴承与推力轴承的作用。

本实施例的转子***中，低压涡轮21轴转速低，转轴径向载荷、轴向推力与常规一体式高速微型燃气轮机相比，均有较大幅度减小，对于转轴强度要求也降低，故可使用一体式转轴连接低压涡轮21与电机22，减少零部件的数量，提高了设计可靠性。

本实用新型的微型燃气轮机结构简单且十分紧凑，节省了安装空间，便于快速安装和搬运，可以很好地满足分布式供电的小规模、分散式需求；运动部件少，结构简单紧凑，因而其可靠性好、制造成本与维护成本低；环境适应性好、供电品质高的优点。

整套***运行可靠率高达99.996％，平均每年停机检修时间不超过2小时。本实用新型的微型燃气轮机单机功率为10～100KW，微型燃气轮机可以以梯级功率、梯级转速运行，最高转速达140000RPM；燃料用量少。

作为优选，15KW带回热器的微燃机转速为0～140000RPM，燃料为煤油时，油耗量为50g/kWh～600g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.15m³/kWh～0.5m³/kWh。15KW不带回热器的微燃机转速为0～140000RPM，燃料为煤油时，油耗量为400g/kWh～1000g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.4m³/kWh～1m³/kWh。

作为优选，45KW带回热器的微燃机转速为0～80000RPM，燃料为煤油时，油耗量为200g/kWh～500g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.2m³/kWh～0.5m³/kWh。45KW不带回热器的微燃机转速为0～80000RPM，燃料为煤油时，油耗量为400g/kWh～900g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.5m³/kWh～1m³/kWh。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (23)

1.一种微型燃气轮机，其特征在于，包括：

高压机、低压机与回热器；

其中，所述高压机包括压气机、高压涡轮、燃烧室、高压转子***，所述压气机与高压涡轮背对背同轴固定安装于高压转子***；

所述低压机包括低压涡轮、电机、低压转子***和烟气室；所述低压涡轮、电机依次同轴固定安装于低压转子***；

所述压气机的进气端与外界连通，排气端与回热器第一入口连通，所述回热器第一出口与所述燃烧室的入口连通，所述燃烧室的排气端与高压涡轮的进气端连通，高压涡轮的排气端与低压涡轮的进气端连通，低压涡轮排气端与烟气室入口连通，烟气室出口与回热器第二入口连通，回热器第二出口与外界连通。

2.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述压气机为离心式压气机，压气机前端设置有启动电机。

3.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述低压涡轮为离心式或向心式或轴流式涡轮；

当低压涡轮为离心式涡轮时，低压涡轮小端与高压涡轮小端相对反向非连接设置；

当低压涡轮为向心式涡轮时，低压涡轮大端与高压涡轮小端相对同向非连接设置。

4.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述燃烧室为回转的回流燃烧室或轴流燃烧室，燃烧室轴心与压气机和高压涡轮的安装轴同轴；

所述燃烧室设置在高压涡轮远离压气机的一侧，或者，所述燃烧室设置在高压涡轮和压气机之间。

5.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述回热器环绕设置在燃烧室外；

回热器为环形或者方形箱体；

回热器一体式或分体式布置，当分体式布置时，为多个，均匀或者非均匀布置；

回热器第一入口、第二出口为冷端，第一出口、第二入口为热端，其中，第一入口、第一出口组成第一通道，第二入口、第二出口组成第二通道，第一通道、第二通道不连通。

6.根据权利要求1所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述回热器还设置有第三入口、第三出口；

高压涡轮的排气端还与回热器第三入口连通，回热器第三出口与低压涡轮的进气端连通。

7.根据权利要求6所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述回热器环绕设置在燃烧室外；

回热器为环形或者方形箱体；

回热器一体式或分体式布置，当分体式布置时，为多个，均匀或者非均匀布置；

回热器第一入口、第二出口、第三出口为冷端，第一出口、第二入口、第三入口为热端，其中，第一入口、第一出口组成第一通道，第二入口、第二出口组成第二通道，第三入口、第三出口组成第三通道，第一通道、第二通道、第三通道均不连通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述低压转子***包括用于安装低压涡轮的涡轮轴、用于安装电机的电机轴，涡轮轴和电机轴之间通过联轴器连接；

在低压涡轮与联轴器之间设置第一轴承、第二轴承，电机轴与电机本体之间通过第三轴承、第四轴承转动连接。

9.根据权利要求8所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述低压转子***还包括第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣通过联轴器连接，其中，第一轴承、第二轴承、低压涡轮设置于第一机匣内，电机、第三轴承和第四轴承设置于第二机匣内。

10.根据权利要求8所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承和第三径向轴承，所述推力轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第二径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第三径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧；

或者，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承和第三径向轴承；

所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述推力轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第二径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第三径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧。

11.根据权利要求10所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述推力轴承、第一径向轴承为非接触式轴承，第二径向轴承、第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

12.根据权利要求11所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承；第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承和第三径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

13.根据权利要求12所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述推力轴承、第一径向轴承设置为一体式轴承；

所述一体式轴承包括：

推力盘，所述推力盘与涡轮轴固定连接或一体成型；

以及，套设于涡轮轴并位于推力盘两侧的第一轴承本体、第二轴承本体；

其中，所述第一轴承本体具有一体成型的径向轴承部和推力轴承部，所述径向轴承部与涡轮轴在径向上具有预定的径向间隙从而形成所述第一径向轴承；

所述推力轴承部与推力盘在轴向上对置安装且具有预定的第一轴向间隙，第二轴承本体与推力盘在轴向上对置安装且具有预定的第二轴向间隙，从而形成所述的推力轴承。

14.根据权利要求8所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承分别是第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承和第四径向轴承，所述第一径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近低压涡轮的位置，所述第二径向轴承设置于低压涡轮与联轴器之间靠近联轴器的位置，所述第三径向轴承设置于电机靠近低压涡轮一侧，所述第四径向轴承设置于电机远离低压涡轮的另一侧。

15.根据权利要求14所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一径向轴承、第二径向轴承均为接触式轴承，第三径向轴承、第四径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

16.根据权利要求15所述的一种微型燃气轮机，其特征在于，所述第一径向轴承、第二径向轴承均采用滚珠轴承，第三径向轴承和第四径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

17.根据权利要求1-7任一项所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述低压转子***包括低压转轴，所述低压转轴为一体式转轴，所述低压涡轮与电机安装于所述低压转轴，所述低压涡轮与电机之间设置有第一轴承、第二轴承，所述电机远离低压涡轮一侧设置有第三轴承。

18.根据权利要求17所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是推力轴承、第一径向轴承、第二径向轴承；

或者，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是第一径向轴承、推力轴承、第二径向轴承。

19.根据权利要求18所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述推力轴承、第一径向轴承均为非接触式轴承，第二径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

20.根据权利要求19所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述推力轴承采用气磁混合推力轴承或者空气推力轴承或者磁轴承，第一径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承，第二径向轴承均采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

21.根据权利要求17所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承、第三轴承分别是第一径向轴承、第二径向轴承、第三径向轴承。

22.根据权利要求21所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一径向轴承、第二径向轴承均为接触式轴承，第三径向轴承为非接触式轴承或者接触式轴承。

23.根据权利要求22所述的微型燃气轮机，其特征在于，所述第一径向轴承、第二径向轴承均采用滚珠轴承，第三径向轴承采用气体动静压混合径向轴承或者气磁混合径向轴承或者滚珠轴承。

Images