专利名称：涡轮发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮发电机，该涡轮发电机尤其可以用于热电厂的发电。
背景技术：
涡轮发电机通常包括用于产生机械能的燃气轮机，以及用于把机械能转化为电能的发电机或交流发电机。
从机械能直接得到的电能通常是由交流发电机产生的交流电形式的电能。
由涡轮机输出轴的旋转得到的是交流电流，该交流电流的频率直接取决于涡轮机旋转轴的每分钟转数。
换句话说，涡轮机旋转轴的转速越快，旋转轴旋转得到的电流频率就越高。
小功率或中等功率的燃气轮机在运行状态下只具有高的频率，所述运行状态中以每分钟转数表示的旋转轴的转速较高，通常其范围在5,000到20,000转/分钟。
这意味着由旋转轴的机械能转化得到的交流电流具有较高的频率，因此该电流与通常使用的电力系统不相容。
事实上，根据各国家采用的不同标准，电力系统的交流电频率为50Hz或60Hz。
因此，为了使电能的频率等于电力系统50Hz的标准频率，有必要采用低的旋转轴转速，例如在发电机为2极或4极的情况下，转速的范围分别为为3,000和1,500转/分钟。
为了使涡轮机旋转轴的转速适合要求，需要使燃气轮机与减速器相连接，从而使得旋转轴的转速与发电机需要的转数相适应。
在燃气轮机具有小功率和中等功率的情况下，有必要利用适当尺寸的减速器来承受燃气轮机产生的机械功率。
因此，减速器具有大的尺寸，同时需要与其相应的润滑系统。
因此，除了费用和装备方面的麻烦外，还有一个缺点是，减速器存在大的拖累，从而增大了涡轮发电机的整体尺寸。
如图1所示是现有技术中的涡轮发电机，其中涡轮机2通过减速器4与发电机3相连。
另外需要注意的是，涡轮机2处于支承基座上，而发电机3被安装在使该涡轮发电机安装就位的底座上。
如图2所示是现有技术中的另一种涡轮发电机，其中，涡轮机2与控制和驱动装置5相连，类似地，发电机3同样与第二控制和驱动装置6相连。
另外，燃气轮机2和发电机3都分别配备有第一支承基座和第二支承基座。
该装置受安装场所的影响，还受到涡轮机2的旋转轴与减速器4以及减速器4的输出轴与发电机或交流发电机3的轴的对齐并对中的影响。
目前用于发电的涡轮发电机还有一个缺点，即受某工厂现场场地影响的装配，常常很难并需要很多时间来使涡轮机与发电机精确对中，以避免涡轮发电机本身在运行中出现问题。
因此，已知的涡轮发电机的一个缺点是需要较高的安装成本和较多的安装时间。
目前的涡轮发电机的另一个缺点是，在其运行期间会产生振动，该振动持续一定的时间后会对发电机所处的底座产生损害。
另一个缺点是，在发电机底部由似水泥的材料制成刚性基座，随着时间的推移，该刚性基座会发生损坏、沉降和下沉，因此减速器的轴线和发电机的轴线将产生对不准的问题。
这将导致涡轮发电机的效率损失，部件的过早老化，并伴随着各部件和涡轮发电机自身使用寿命的减少。
本发明概述本发明的一个目的是提供一种具有较少的部件数量的涡轮发电机，从而提高其可靠性和可用性。
另一个目的是提供一种能显著地减少安装时间和安装成本的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种具有较小的重量和拖累作用的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种具有较高效率以及长期可靠的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种结构紧凑和易于运输的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种能避免涡轮机轴和发电机轴之间对不准的问题的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种能减少自身安装和养护成本的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种结构简单的涡轮发电机。
另一个目的是提供一种简单和经济的涡轮发电机。
本发明的这些目的通过提供这样一种涡轮发电机来实现，它包括一个涡轮机，一个直接与所述涡轮机连接的发电机，一个与所述发电机连接并与一电力系统联接的静止变频器，其中，所述涡轮发电机包括用于所述涡轮机和所述发电机的单个控制和驱动装置。
本发明的其它特征概括为所述控制和驱动装置包括用于所述涡轮机和所述发电机的单个显示单元以及单个中央控制驱动单元；所述控制和驱动装置包括一个显示单元以及一个中央控制驱动单元，后者接收来自所述涡轮机和所述发电机的信号，并用控制信号控制它们的运行并驱动这些运行参数；所述涡轮机与所述发电机被制成一体；所述涡轮机与所述发电机及所述变频器被制成一体。
参照附图并通过如下示意性而非限制性的描述，本发明中涡轮发电机的特征和优点将得到更明显的体现。
图1是现有技术中涡轮发电机的侧视图；图2是现有技术中涡轮发电机的示意图；图3是本发明涡轮发电机第一优选实施例的示意图；图4是本发明涡轮发电机第二优选实施例的示意图；图5是本发明涡轮发电机第三优选实施例的示意图；图6是本发明涡轮发电机第四优选实施例的示意图；图7是本发明涡轮发电机第五优选实施例的示意图；图8是本发明涡轮发电机第六优选实施例的示意图；图9是本发明涡轮发电机第七优选实施例的示意图。
参照图9，其所示的涡轮发电机10包括一个涡轮机20，一个直接与所述涡轮机20连接的发电机30，一个与所述发电机30连接并和电力系统90联接的静止变频器40。
按照一个优选实施例所提供一种涡轮发电机10，该涡轮发电机包括所述涡轮机20和所述发电机30的一个整体控制和驱动装置85，如图4所示。
所述控制和驱动装置85包括控制板和中央控制驱动单元，该中央控制驱动单元接收来自所述涡轮机20和所述发电机30的信号，并根据控制信号控制两者的运行以及控制两者的运行参数。
所述控制板使来自中央控制驱动单元的涡轮机20和发电机30的运行参数直观地显示出来，所述控制板还能够通过用户界面接收输入控制信号。
所述控制信号被传送给中央控制驱动单元，用于改变涡轮机20和发电机30的运行参数。
这样，可以给所述涡轮机20和所述发电机30提供单一显示单元和单一中央控制驱动单元。
参照图5所示的另一个实施例，可以给所述涡轮机20、所述发电机30和所述变频器40提供单一控制和驱动装置85，也就是说，各个控制和驱动面板被制成一单一控制驱动装置上，也可以给所述变频器40提供单独的用户界面。
有利的是，控制和驱动装置的结构变得简单了，同时减少了部件数量，简化了布线，也减小了涡轮发电机自身的大小。
参照图3所示的另一个优选实施例，所述涡轮机20和所述发电机30被安置在同一个支承基座50上，所述基座优选地由金属制成。
这样，避免了类似水泥的材料制成的刚性基座存在的缺陷，从而得到具有长期的较高可靠性的涡轮发电机。
换句话说，所述涡轮机20和所述发电机30的支承基座被制成整体金属支承基座50。
因此，在制造阶段就可直接对所述涡轮机20和所述发电机30的对中和对齐产生影响，能获得预先装配的涡轮发电机10。
优选地，所述变频器40也被安置在所述支承基座50上。
因此，有利的是，涡轮发电机10的搬移和安装都得到了极大的简化。
优选地，涡轮发电机10包括用于所述涡轮机20和所述发电机30的单一隔音罩12，该隔音罩12最好还用于所述变频器40。
换句话说，各个部件并不是采用各自独立的隔音罩，而是，所述涡轮发电机10具有单一的隔音罩12，在该隔音罩12中插入所述涡轮机20和所述发电机30。
优选地，所述隔音罩12与所述支承基座50连接，所述隔音罩12的作用是降低涡轮发电机10的各部件产生的噪音。
优选地，所述变频器40包括至少一个电流和电压互感器43。
优选地，所述涡轮发电机10包括连接于所述变频器40和所述电力系统90之间的高压电路开关45。
优选地，所述发电机30的旋转线圈安装在所述涡轮机20的旋转轴上，或者通过刚性或柔性联接的方式联接在所述涡轮机20的旋转轴上。
因此，本发明涡轮发电机的拖累和重量都得到了极大的减小，同时本发明的涡轮发电机效率能提高1％。
由于更加紧凑，本发明的涡轮发电机更易于运输。
优选地，所述涡轮发电机10安装在交通工具上，从而得到可移动的涡轮发电机10，这些没有示于图中。
因此，涡轮发电机10能够使由涡轮机20产生的机械能以该电力系统的频率转化成的电能。
优选地，发电机30和涡轮机20的转子通过刚性或柔性联接的方式互相联接。
优选地，涡轮发电机10包括插入所述变频器40和所述支承基座50之间的隔离装置，用于吸收振动，图中未示出该隔离装置。
可选地，可以在所述变频器40和所述基座50之间插入能够吸收振动的防振悬挂装置。
参照图7，按照另一个具体实施例，优选地，所述涡轮发电机10包括所述涡轮机20和所述发电机30的最好还包括所述变频器40的单个整体的冷却装置60。
优选地，所述冷却装置60是空冷装置。
所述冷却装置60包括与空腔63连接的吸入管62。
所述冷却装置60还包括第一空气供给管64，该第一空气供给管64将所述空腔63连接到所述涡轮机20上，从而给燃烧器提供空气，以及给涡轮机20自身最热部分的冷却提供空气。
所述冷却装置60还包括第二空气供给管65，优选地，该第二空气供给管65将所述空腔63连接到所述发电机30上，或者将所述第一空气供给管64连接到所述发电机30上。
优选地，所述冷却装置60包括用于吸入空气的吸气过滤器67，该吸气过滤器67优选位于所述吸入管62内，从而对供给所述涡轮发电机10各部件的空气进行过滤。
优选地，所述冷却装置60包括第三空气供给管66，该第三空气供给管66将所述空腔63连接到所述变频器40上。
按照一个可选的优选实施例，所述第三空气供给管66将所述第二空气供给管65连接到所述变频器40。
这样，可以只使用一个空腔63，而不是分别为发电机30，变频器40和涡轮机20使用两个或三个空腔。
只有一个吸入管62和一个空气吸气过滤器67这一事实，显著地减少了涡轮发电机10的部件数量。
有利的是，对所述涡轮发电机10的养护操作也会得到简化并变得容易。
发电机30和涡轮机20，最好还包括变频器40，这三者共用冷却装置60，特别地，三者还共用同一个空气吸入管62，同一个过滤器67和同一个空腔63。
接下来，排出空气通过第一排气管68从发电机30中单独排出，对于涡轮机来说，空气通过其所配备的排气管排出。
优选地，排出空气通过单独的第二排气管69从变频器40中被排出。
按照本发明的另一个方面，涡轮发电机10配备有水冷装置60。
换句话说，涡轮机20和发电机30由水冷却。
优选地，变频器40也由水冷却。
优选地，所述冷却装置60包括至少一个第一气体/液体热交换器32和至少一个第二液体/气体热交换器34，以冷却所述涡轮机20和/或所述发电机30。
所述至少第一气体/液体热交换器32和至少第二液体/气体热交换器34也用于冷却所述变频器40。
所述至少第一气体/液体热交换器32允许空腔63的空气和第一冷却管路31内的液体之间发生热交换。
特别地，所述至少第一气体/液体热交换器32允许所述第一空气供给管64的空气和所述第二冷却管路41的液体之间发生热交换。
所述至少第二液体/气体热交换器34允许所述第一冷却管路31内的所述液体和靠近所述涡轮机20和/或所述发电机30和/或优选地还包括所述变频器40的空气之间发生热交换。
按照另一个实施例，优选地，所述冷却装置60包括一个用于所述变频器40的第三气体/液体热交换器42和一个第四液体/气体热交换器44。
该第三气体/液体热交换器42允许空腔63的空气和第二冷却管路41内的液体之间发生热交换。
特别是，该第三气体/液体热交换器42允许所述第二空气供给管65的空气和第二冷却管路41内的液体之间发生热交换。
类似地，所述第四液体/气体热交换器44允许所述第二冷却管路41内的所述液体和靠近所述变频器40的空气之间发生热交换。
优选地，所述冷却装置60包括用于所述吸入管62的至少一个通风机。
优选地，所述冷却装置60包括用于使所述液体在所述第一冷却管路31和/或所述第二冷却管路41内循环流动的至少一个泵。
参照图6，按照另一个具体实施例，优选地，所述涡轮发电机10包括所述涡轮机20和所述发电机30的一个整体润滑装置75。
润滑装置75包括用于把润滑油泵入输出管77中的泵76，回送管78用于收集从所述涡轮机20和所述发电机30返回的润滑油，所述输出管77和回送管78都与泵76相连。
所述润滑装置75还包括第一和第二供油管79和80。
所述第一供油管79在第一端部与所述输出管77连接，在第二端部与所述涡轮机20连接，并利用润滑油润滑所述涡轮机20。
所述第二供油管80在第一端部与所述输出管77连接，在第二端部与所述发电机30连接。
所述润滑装置75还包括分别用附图标记81和82表示的第三和第四润滑油回送或收集管，用于收集返回的润滑油并将其输送给泵76。
所述第三回送管81在第一端部与所述涡轮机20连接，在第二端部与所述回送管78连接，并接着与所述润滑油泵76连接。
所述第四回送管82在第一端部与所述发电机30连接，在第二端部与所述回送管78连接。
涡轮机20和发电机30共用同一个润滑装置75，有利的是，减少了对它们进行润滑所需的润滑油，从而简化了涡轮发电机10。
有利的是，对所述涡轮发电机10的养护操作也会得到简化并变得容易。
对于具有本发明润滑装置的涡轮发电机，有利的是，涡轮发电机正常运行所需的泵的数量降低到最少。
有利的是，养护费用以及所需润滑剂的量都减少。
按照一个优选实施例，所述涡轮机20与所述发电机30被制成一体。
按照另一个优选实施例，所述涡轮机20与所述发电机30和所述变频器40被制成一体。
有利的是，这将使涡轮发电机的重量和拖累进一步减小。
因此可以看出，按照本发明的涡轮发电机能实现前面所述的目标。
可以对本发明的涡轮发电机进行各种改进和变化，这些都包括在同一个发明构思中。
另外，在实际应用中，可根据技术上的需要选用不同的材料、尺寸和组件。
权利要求
1.一种涡轮发电机(10)，包括一个涡轮机(20)，一个直接与所述涡轮机(20)连接的发电机(30)，一个与所述发电机(30)连接并与一电力系统(90)联接的静止变频器(40)，其特征在于，所述涡轮发电机(10)包括用于所述涡轮机(20)和所述发电机(30)的单个控制和驱动装置(85)。
2.如权利要求1所述的涡轮发电机(10)，其特征在于，所述控制和驱动装置(85)包括用于所述涡轮机(20)和所述发电机(30)的单个显示单元以及单个中央控制驱动单元。
3.如权利要求1或2所述的涡轮发电机(10)，其特征在于，所述控制和驱动装置(85)包括一个显示单元以及一个中央控制驱动单元，后者接收来自所述涡轮机(20)和所述发电机(30)的信号，并用控制信号控制它们的运行并驱动这些运行参数。
4.如权利要求1至3中任一个所述的涡轮发电机(10)，其特征在于，所述涡轮机(20)与所述发电机(30)被制成一体。
5.如权利要求1至4中任一个所述的涡轮发电机(10)，其特征在于，所述涡轮机(20)与所述发电机(30)及所述变频器(40)被制成一体。
6.一种如上所述和图示并用于上述特定用途的涡轮发电机。
全文摘要
一种涡轮发电机(10)，包括涡轮机(20)，直接与所述涡轮机(20)连接的发电机(30)，与所述发电机(30)和电力系统(90)都相连的静止变频器(40)，所述涡轮发电机(10)包括用于所述涡轮机(20)和所述发电机(30)的单个控制和驱动装置(85)。
文档编号H02P9/04GK1819392SQ200510138080
公开日2006年8月16日 申请日期2005年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者G·弗罗西尼, G·D·默瑟, S·基亚里 申请人:诺沃皮尼奥内有限公司