专利名称：一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，适用于大型燃气发电机组之核心部件发电机内循环冷却系统。
背景技术：
燃气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组。天然气发电机组主要分为两种，一种是联合循环燃气轮机，一种是燃气内燃机。燃气轮机功率比较大，主要用在大、中型电站，燃气内燃机功率比较小，主要用在小型的分布式电站。它是取代 燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。转子带内循环冷却叶轮的发电机用于大、中型电站的燃气发电机组，其核心部件发电机在运行工作时，定子绕组和转子由于内部损耗产生大量的热量，需及时由冷却设备带走；安装在转子转轴上轴流叶轮同步运转。将发热部件产生的热空气输送至发电机空一空冷却器，热空气与外部冷空气热交换，冷却后空气再沿内循环通道输送到发电机内部发热部件，以此组成内循环冷却系统。轴流叶轮是内循环的核心部件，叶轮需具有高平衡精度、能承载大内应力的使用环境，轴流叶轮为内循环空气的流动提供了驱动力；按照传统的轴流叶轮设计，现有的轴流叶轮设计难以满足要求。
发明内容本实用新型的目的在于适应燃气发电机冷却的特殊环境与安装要求，堤供一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮；即机翼型轴流叶轮在燃气发电机内循环冷却中应用。本实用新型的技术方案一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，包括轮毂、轮体和叶片，其特征在于所述的该内循环冷却轴流叶轮为锻钢轮毂镶入铸铝轮体的整体结构；所述的轮毂采用锻钢材料制作的轮毂，承载过盈配所产生的内应力。轮毂外圈上有12个均布的凸出丁字形结构的镶块，该凸出丁字形结构的镶块厚度为22_，内部宽度为50 60mm，外部宽度为80 100mm，轮毂通过凸出丁字形结构的镶块镶入轮体中心；所述的轮体为高轮毂比轴流式叶轮结构，由于该轴流风机压力系数较高，轮体的轮毂比为O. 8，轮体两侧开有用于安装发电机转子平衡块的梯形燕尾槽，叶片采用标准的平底机翼型结构；与高轮毂比结合使之具有相对较高升力系数；所述的叶片数量为19片，与发电机转子4个磁极的数量互为质数，以减少出口气流的脉动和噪声；叶片各截面安装角度按气流的压力分布进行扭曲，从叶根到叶尖的安装角度扭曲变化到5° 6. 5°，叶根部位安装角度为17 18. 5°。轮毂和轮体表面精确加工，并校对动平衡，使叶轮平衡等级达到G2. 5。由于叶轮轮毂内圈通与发电机转轴为过盈配合，过盈量为O. 40mm ;过盈装配会造成轮毂部分产生160Mpa以上内应力，同时叶轮工作运转时离心力产生40MPa以上的内应力，轮毂采用锻造低碳钢加热处理的方式方可满足装配内应力和离心力叠加的要求，使其获得可靠的安全系数；采用锻钢材料同时可以避免制作过程中的材质缺陷，如铸钢。轮体部分采用铸铝材料可以尽量减小叶轮的重量，用于减少发电机转轴的载荷，并以此降低整体不平衡量的指标要求，满足叶轮高平衡精度的要求。轮毂外圈凸出丁字形结构的镶块能有效传递扭矩和承载离心力。本内循环冷却轴流叶轮针对较高效率的要求，采用高效机翼型叶片，摈弃该领域传统圆弧板型叶片，以此保证气动效率；经气动仿真计算确定叶轮为高轮毂比结构，有效提高了压力系数；使叶轮在满足气动性能的同时，保证其安全要求。
图I为本实用新型的主视结构示意图；图2为本实用新型的右视结构示意图；图3为本实用新型的A向视图； 图4为轮毂主视结构示意图；图5为轮毂左视结构示意图；图中1_轮毂，2-轮体，3-叶片，4-燕尾槽，5-镶块。
具体实施方式
参看上述附图，一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，包括轮毂I、轮体2和叶片3，其特征在于该内循环冷却轴流叶轮为锻钢轮毂镶入铸铝轮体的整体结构；所述的轮毂I采用锻钢材料制作的轮毂，锻钢件能承受过盈装配产生的高内应力；轮毂I外圈上有12个均布的凸出丁字形结构的镶块5，该凸出丁字形结构的镶块5厚度为22mm,内部宽度为50 60mm,外部宽度为80 100mm,轮毂I通过凸出丁字形结构的镶块5镶入轮体中心；凸出丁字形结构的镶块5镶入轮体2内部，能传递扭矩和承载离心力；所述的轮体2为高轮毂比轴流式叶轮结构，轮体2的轮毂比为O. 8，轮体2两侧开有梯形燕尾槽4，用于安装发电机转子平衡块，调节整个转子的动平衡，满足发电机系统要求。叶片3采用标准的平底机翼型结构，经计算确定为大轮毂比结构，结合叶片各截面合理扭度，使轴流叶轮具有相对较高压力系数和气动效率。所述叶片3的数量为19片，与发电机转子4个磁极的数量互为质数，以减少出口气流的脉动和噪声；叶片各截面安装角度按气流的压力分布进行扭曲，从叶根到叶尖的安装角度扭曲变化到5° 6. 5°，叶根部位安装角度为17 18. 5°为最佳。轮毂和轮体表面精确加工，并校对动平衡，使叶轮平衡等级达到G2. 5。叶轮采用了大轮毂比结构，轮毂比达到O. 8 ;两者结合能有效地提高压力系数，使得风机的有效静压达到1500Pa时，流量达到8m3/s，全压效率达70%以上。
权利要求1.一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，包括轮毂(I)、轮体(2 )和叶片(3 )，其特征在于所述的该内循环冷却轴流叶轮为锻钢轮毂镶入铸铝轮体的整体结构； 所述的轮毂(I)采用锻钢材料制作的轮毂，轮毂(I)外圈上有12个均布的凸出丁字形结构的镶块(5),该凸出丁字形结构的镶块(5)厚度为22mm,内部宽度为50 60mm,外部宽度为80 100mm，轮毂(I)通过凸出丁字形结构的镶块(5)镶入轮体中心； 所述的轮体(2)为高轮毂比轴流式叶轮结构，轮体(2)的轮毂比为O. 8，轮体(2)两侧开有用于安装发电机转子平衡块的梯形燕尾槽(4)，叶片(3)采用标准的平底机翼型结构。
2.如权利要求I所述的一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，其特征在于所述的叶片(3)的数量为19片，与发电机转子4个磁极的数量互为质数，叶片各截面安装角度按气流的压力分布进行扭曲，从叶根到叶尖的安装角度扭曲变化到5° 6. 5°，叶根部位安装角度为17° 18.5°。
专利摘要本实用新型涉及一种燃气发电机用内循环冷却轴流叶轮，叶轮通过轮毂安装在燃气发电机转子的轴上，由轮毂与轴的过盈配合传递扭矩；整体结构包括机翼型叶片、轮体和轮毂。轮毂采用锻钢件，能承受过盈配合产生的高内应力和运转产生的离心力；外圈上有凸出丁字形结构的镶块，用于传递扭矩和承载径向离心力。轮体两侧面加工有燕尾槽，用于安装平衡块，调节整个发电机转子的动平衡。叶片采用标准平底机翼型，径向各截面翼型安装角度按气流的压力分布进行扭曲，满足高效的要求；叶轮采用了大轮毂比结构，轮毂比达到0.8；两者结合能有效地提高压力系数，使得风机的有效静压达到1500Pa时，流量达到8m3/s，全压效率达70％以上。
文档编号F04D29/32GK202707609SQ201220386400
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者陈湘春, 颜建田, 罗克章 申请人:株洲联诚集团有限责任公司