专利名称：多级喷气涡轮机发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可提高热量效率的使用多级轴流涡轮的喷气涡 轮发电系统。
背景技术：
通常，在热电厂或核电站中使用蒸汽机发电，必需增加蒸汽压力
到至少30kg/cm2或至少100kg/cm2 ，以便使用涡轮的旋转力量来经 济地发电。
但是，多数常规涡轮配置刀片型叶轮，所以涡轮会浪费过多的工 作流体能量，因此降低了工作流体运用效率，由于很难将叶轮刀片的 机械结构效率提高，也很难达到轮子平衡，因而增加了生产成本。此 外，常规涡轮的叶轮刀片容易损坏，因此造成涡轮的频繁故障，导致 维护和修理涡轮的费用增加，因而，在热发电系统中使用有刀片叶轮 的常规涡轮不够理想。
常规的中等容量或小容量锅炉，典型地被使用在一般工厂中，制 造的低压蒸汽不高过15kg/cm2,所以锅炉无法经济地使用昂贵的涡轮 发电结构。此外，低压蒸汽的能量由常规中等或小容量锅炉提供，无 法被利用作为动能，只有低压蒸汽热被运用，因此锅炉的能量运用效 率低。
还有，在许多场合使用了一个有多级轴流涡轮的发电系统，包括 为了利用由压力发生设备产生的工作流体，譬如由压縮机产生的被加 压的空气，或由锅炉产生的被加压的蒸汽或由一个水力设备产生的
被加压的油，作为运作的能量源；发电单元，包括-个多级轴流涡轮 和发电器，被结合到压力产生设备。但是，这种发电系统存在缺陷， 因为是单一发电单元被结合到压力发生设备，所以系统无法高效率地 运用蒸汽压力的能量驱动涡轮，大量能量依然未被使用，因此，能量被 浪费并且能量运用效率降低。所以，多级轴流涡轮的常规发电系统有 结构限制，因此发电量非常低。
此外，在常规发电系统中使用的涡轮有一个叶轮结构,如图6、 7 所示，造成以下问题
流体入口 61多数依照说明通过每个圆盘轮子60的众多之一在 偏锋形成，相对各个轮子60表面，有一个角度为45度的倾斜，有 一个中心通过孔。如图7,并且工作流体入口 61的入口表面出来，相 对入口表面角度为90度。工作流体抛出入口的入口表面，散在每个 方向上，因此，被引入流体入口 61的一部分的流体被用作引起扭矩， 同时残余的工作流体没有被使用便被驱散外面，因此增大了压力损 失。
涡轮的常规叶轮被配置作为一个被碾压的单一体，圆盘轮子60 多数被碾压和集成，如图6所显示。因而，即使在叶轮的一个无用 的零件，叶轮的厚度必须是常数，这样叶轮极其重，因此，重的叶轮 的圆盘轮子60导致扭矩损失。
叶轮作为一个被碾压的单一体，各个圆盘轮子的流体入口 61的多数与其它圆盘轮子的流体入口一起形成单一通道。入口工作流体留 在单一通道只停留一个短的时期，便从通道迅速被释放。因而，叶轮 无法在多个阶段高效率地运用入口工作流体能量，而是仅仅在一个 唯一阶段使用能量。换句话说，工作流体在有圆盘轮子的叶轮中无法 产生渴望的更大的与叶轮的摩擦力，所以叶轮的能量运用效率被减 少到了太低的程度。
此外，涡轮有一个叶轮装置处，作为一个预先设定的大小的联合
单一体被配置。因而，虽然涡轮增量能由增加圆盘轮子60的一个渴 望的数字到现有的叶轮来增加叶轮的厚度来容易地实现，但现有的 叶轮装置必须被更换以新的更加厚实的叶轮能装箱。这要求制造为形 成新叶轮装置的新结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多级喷气涡轮发电系统，它能驱动多 数发电单元同时使用单一压力发生设备，如此神奇地增加发电总量， 提高工作流体运用效率，高效率地增加涡轮容量，不需为增加旋转的 扭矩而需要改变涡轮结构。
本发明的多级喷气涡轮发电系统，包括至少一压力流体发生 器，具有高压流体出口；第一多级轴流涡轮发电单元，具有压力流体 入口与出口 ，压力流体入口连接到压力流体发生器的高压流体出口 ； 第二多级轴流涡轮发电单元，具有压力流体入口与出口，压力流体入 口连接到第一多级轴流涡轮发电单元的压力流体出口 ；该发电系统还 包括多数发电单元，依次系列连接到上一级多级轴流涡轮发电单元
与下一级多级轴流涡轮发电单元，形成多级发电单元；所述的每一多 级轴流涡轮发电单元包括多级轴流涡轮和发电器，发电器与轴流涡轮 的叶轮轴连接。
上述所述的每个多级轴流涡轮包括与发电器连接的叶轮轴，固 定设置在叶轮轴上的多数转子，每个转子上设置有多个流体的通道， 转子和流体通道表面设置有内凹，流体通道沿每个转子的外部边缘有 规则排列；多个叶轮装置，其包括转子外周表面，在一个转子的流体 通道附近，通过每个叶轮装置形成的众多可变的排斥孔，叶轮装置的 可变的排斥孔与流体通道同步转动； 一块流体供应喷管板材设置在一 个转子的叶轮装置上，被第一转子驱动，还有通过流体供应喷管板材 到转子的流体通道附近形成的众多可变的排斥孔，流体供应喷管板材 的可变的排斥孔与流体通道同步转动；二个轴承框，分别安装在流体 供应喷管板材和设置在最后面的叶轮装置之中，分别地给二轴承的 叶轮装置提供一个流体入口管子和一个流体出口管子。
所述每个流体通道包括:第一通道，通过每个转子的第一表面而 垂直于第一表面形成的；第二通道，通过每个转子的第二表面以45 度连接到第一通道。
叶轮装置的可变的排斥孔通过叶轮装置形成，垂直于第二通道。
流体应喷管板材的可变的排斥孔通过流体供应喷管板材形成，相 对第一通道倾斜45度。
本发明的结构为提高热量效率组装一个高级喷气涡轮发电系统， 在工作流体被使用转动涡轮叶轮之后，当工作流体通过工作流体涡轮出口被释放，作为二级发电能量源来再利用的工作流体，众多发电单 元通过连接管子连接到各自涡轮工作流体出口连续被互相结合成系 列。本发明的优势在于众多发电单元能连续操作同时使用一个单一压 力发生设备，如此神奇地增加发电总量和提高工作流体运用效率。此 外，发电系统包括配置的连续地安排好的多级转子，通过多级转子形 成的众多流体通道和通过叶轮装置的可变的众多排斥孔，所以入口工 作流体能连续地通过多级转子，以便作为独立旋转的力量被各个转子 利用，如此增加了节能和增长了旋转的扭矩。由于支持各自转子和叶 轮装置被划分成多级结构和装配入单一汇编，当前发明能高效率地 增加涡轮容量，而不需为达到旋转扭矩或容量为涡轮改变结构。
图1是本发明的二级涡轮发电系统的结构示意图； 图2是本发明的涡轮的剖面结构示意图； 图3是本发明的涡轮中的叶轮和叶轮装置结构示意图； 图4是发明的叶轮的一个工作过程；
图5是本发明的连接在喷管管口和流体通道之间的为引导作流
体的运动示意图6是现有技术的涡轮的常规叶轮结构的透视图； 图7是图6中现有技术的叶轮的剖面结构示意图。
具体实施例方式
本发明的发电系统包括压力发生设备1，譬如是一个空气压縮 机、 一个锅炉，或一个水力压力设备；第一多级轴流涡轮3，该涡轮
3的工作流体入口 3A,连接到压力发生设备1的一流体出口 1A;第--发电器4被结合到第一多级轴流涡轮3，构成第一发电单元2。所以 第一发电器4能把涡轮3的旋转的力量转换成电能。上述本发明的 结构依然是同一个常规发电系统一样。
但是不同于常规发电系统的是，连接管子6从第一多级轴流涡轮 3的工作流体出口 3B延伸出，连接到第二个多级轴流涡轮8的工作 流体入口 8A。第二个多级轴流涡轮8与第二台发电器9结合构成第 二个发电单元7。同样，连接管子6从第二个发电单元7的工作流体 出口 8B延伸出，系列的被连接到一个随后发电单元的工作流体入口， 所以本发明的发电系统形成了多级发电单元。本发明的发电系统有多 级发电单元，从各个发电单元工作流体出口被释放的工作流体能高效 率地作为发电能量源在一个随后发电单元中被重复利用。
此外，本发明的发电系统中的多级轴流涡轮3和8有同样的结 构，且发电器4和9也有同样结构。
多级轴流涡轮3和8的配置如图2至5所示，第一发电单元2 的多级轴流涡轮3包括一个连接到第一发电器4的叶轮轴10。多数 个转子20与叶轮轴10安全地装配好，以便与轴10 —起旋转，与为减 少重量而在每个转子表面形成的凹陷21的结构。多数个流体通道22 设置在每个转子20上，这样，流体通道22沿各个转子外部边缘设置， 并设置规律的间隔区间。每个流体通道22包括第一通道22A和第二 个通道22B，其中第一通道22A设置在每个转子20上的第一表面，并 且垂直于该第一表面。第二个通道22B设置在转子20上的第二表面，
以45度角连接到第一通道22A。
多数个叶轮装置30，其包括各个转子20的外面周围表面和通过 每个转子的里面的耳轮缘，在第二个通道22B附近叶轮装置30形成 多数个可变的排斥孔31。这样，可变的排斥孔31是垂直于第二个通 道22B的。
一块流体供应喷管板材40安全地连接到与一个转子20相关的 叶轮装置30，由第一转子20驱动，多数可变的排斥孔41通过在位的 流体供应喷管板材40形成在第一通道22A附近。这样，可变的排斥 孔41相对第一通道22A倾斜45度。
二个轴承框50和50'各自安全地与流体供应喷管板材40装在一 起，还有被安置在最后面的叶轮装置30， 一个流体入口管子51和一 个流体出口管子52各自被提供给二轴承50和50'。
本发明的上述结构的工作过程是这样的，为描述方便，假设显示 在图1中的的用在本发明的发电系统的压力发生设备1是锅炉，假设 由压力发生设备1产生的工作流体是预先设定的压力的蒸汽。
在图1中，多级发电单元被分为两阶段发电单元。但是，我们应 该了解，两阶段发电单元仅仅是当前发明的多级发电单元的一个例子, 并且三级或更多级的发电单元也能如渴望的一样可以实现。
蒸汽是由压力发生设备1锅炉产生的，从设备1的流体出口 1A通 过工作流体入口 3A被提供给第一发电单元2的第一多级轴流涡轮3。 在第一个多级轴流涡轮3中，蒸汽驱动被安装在涡轮3的叶轮，所以 叶轮轴10转动，尔后，蒸汽从第一多级轴流涡轮3通过工作流体出口 3B被释放。当叶轮轴10转动，连接到叶轮轴10的第一发电器4 被驱动转动,这样叶轮轴10的旋转的力量就转换成电能。
蒸汽从第一多级轴流涡轮3的出口 3B被释放，通过连接管子6 流入第二个发电单元7的第二个多级轴流涡轮8的入口 8A。在第二 个多级轴流涡轮8中，蒸汽的功能同描述的第一多级轴流涡轮3相 似。换句话说，蒸汽驱动被安装在涡轮3的叶轮，所以叶轮轴10被转 动。尔后，蒸汽通过工作流体出口 8B从第二个多级轴流涡轮8被释 放。当叶轮轴10转动时,连接到叶轮轴10的第二台发电器9被驱动， 把叶轮轴10的旋转的力量转换成电能。同理，从第二个发电单元7 释放的蒸汽，流入一个随后发电单元，在随后发电单元中被用作发电 源，同第一个和第二个发电单元2和7描述的相似。从最后发电单 元的释放的蒸汽，可以提供给一个渴望的地方，最后能用蒸汽热来加 热或预先加热东西。
如上所述，现有的涡轮发电系统只是由压力发生设备产生的蒸 汽被用只能驱动一个发电单元，无法释放到一个位置来运用蒸汽热加 热或预先加热东西，所以蒸汽的压力无法高效率地被用作能源发电。 而本发明驱动众多发电单元2和7,系列地被结合到单一压力发生设 备l，所以发电单元能独立地发电，提高蒸汽压力利用率而没有导致 蒸汽压力损失，如此，最大化提高了蒸汽的运用效率。
在发电系统的操作过程中，蒸汽开动第一个和第二个发电单元2 和7，连续地通过第一个和第二个多级轴流涡轮3和8，各自地构成第 一个和第二个发电单元2和7，转动被安装在第一个和第二个多级轴
流涡轮3和8的叶轮。
图2是本发明中的一个多级轴流涡轮的结构。如图所示,众多转 子20安全地安在叶轮轴]0上，这样，转子20与叶轮轴10是可一起 旋转的。叶轮装置30含盖各个转子20和二个轴承框50和50'，使 用众多锁螺栓分开装配入单一汇编，这样，叶轮装置和轴承框能如渴 望的一样被拆卸。
蒸汽在被预先设定的压力下，由压力发生设备l产生，被引入可 变的分庭53到里面一个多级轴流涡轮的第一轴承框50，通过流体入 口管子51。尔后，在可变的分庭53的蒸汽被引入暴露于可变的分庭 53的流体供应喷管板材40的倾斜的可变的排斥孔41。之后，蒸汽从 流体供应喷管板材40的排斥孔41释放，进入第一转子20的流体通 道22 ，是在流体供应喷管板材40附近。在上述状态下，蒸汽使用由 可变的排斥造成的压力和摩擦转动第一转子20。蒸汽从第一转子20 的流体通道22被释放，流入倾斜的与相关第一转子20的叶轮装置 30的可变的排斥钻孔31,尔后，流入被安置在第一转子20之后的 第二个转子20的流体通道22，如此使用由可变的排斥造成的压力和 摩擦转动第二个转子20。蒸汽重覆上述功能直到蒸汽完全地通过最 后面的转子20。完全地通过最后面的转子20后的蒸汽，通过第二个 轴承框50'的流体出口管子52从多级轴流涡轮被释放，流入一个随 后多级轴流涡轮，开动被安装在随后多级轴流涡轮的叶轮，象上面描 述的那样。
在上述操作过程中，转子20在各个阶段能高效率地生产增加的
旋转的力量，同时蒸汽通过转子20的流体通道22。
如图4所示，从流体供应喷管板材40的倾斜的可变的排斥孔41 出来的蒸汽，当蒸汽主要被加压时，被引入第一转子20的流体通道 22的第一通道22A。在上述状态下，蒸汽通道相对第一通道22A倾斜 的角度为45度，所以使转子20引起旋转的扭矩。蒸汽从流体供应喷 管板材40出来到转子20,被转动到与蒸汽抛出方向相同的方向，所 以多数蒸汽在与转子20倾斜的45度的联系下能高效率地被引入第 一通道22A而没有导致压力损失。被引了入第一通道22A的蒸汽，流 入第二个通道22B，以45度角被连接到第一通道22A。如此再次被 加压，给转子20增加额外的旋转的力量。
简而言之，当蒸汽通过一个转子，蒸汽能两次适用于它的压力到 转子，因此，蒸汽压力能更优地被转换成旋转的力量。
此外，每个转子20有个表面凹陷21，目的是减少转子的重量。 因此高效率地减少叶轮的 一个无用的零件的厚度，节省最初地操作叶 轮必需的能量，减少叶轮的扭矩损失。转子20不是联入一个单-体， 而是转子被彼此分离装入多级转子，所以入口蒸汽能在转子待一段很 长的时期，因此，转子能高效率地运用蒸汽能量。
此外，叶轮装置30可拆分地与各自转子20装配入多级结构，并 且多级结构装配入一个可拆的汇编。因而，本发明能高效率地通过简 单地增加转子的一个渴望的数字和叶轮装置30的一个渴望的数字增 加涡轮容量，而不为达到渴望旋转的扭矩或渴望的容量为涡轮要求新 结构。本发明能很容易地改变各个涡轮容量。
虽然为了达到说明目的，已经描述了当前发明的更好的描述，但 在本发明的基础上还会有各种各样的修正，增加和减少某些东西都是 可能的，都没有离开发明的范围和精神。
如上所述，本发明为增加热量效率提供一个组装高级喷气涡轮 发电系统。发电系统提供的优势在于众多发电单元能连续被操作，同 时只使用单一压力发生设备，如此神奇地增加发电总量和提高工作 流体运用效率。此外，发电系统包括被配置为连续安排的多级转子的 众多转子，通过多级转子形成的流体通道和通过叶轮装置形成的众 多可变的排斥孔。所以入口工作流体能连续地通过多级转子在各自转 子中作为独立旋转的力量被利用，这样提高了节能和增长了旋转的 扭矩。
权利要求
1.一种多级喷气涡轮发电系统，包括至少一压力流体发生器，具有高压流体出口；第一多级轴流涡轮发电单元，具有压力流体入口与出口，压力流体入口连接到压力流体发生器的高压流体出口；第二多级轴流涡轮发电单元，具有压力流体入口与出口，压力流体入口连接到第一多级轴流涡轮发电单元的压力流体出口；该发电系统还包括多数发电单元，依次系列连接到上一级多级轴流涡轮发电单元与下一级多级轴流涡轮发电单元，形成多级发电单元；所述的每一多级轴流涡轮发电单元包括多级轴流涡轮和发电器，发电器与轴流涡轮的叶轮轴连接。
2.根据权利要求1所述的多级喷气涡轮发电系统，其特征在于: 每个多级轴流涡轮包括与发电器连接的叶轮轴，固定设置在叶轮轴 上的多数转子，每个转子上设置有多个流体的通道，转子和流体通道 表面设置有内凹，流体通道沿每个转子的外部边缘有规则排列；多个 叶轮装置，其包括转子外周表面，在一个转子的流体通道附近，通过 每个叶轮装置形成的众多可变的排斥孔，叶轮装置的可变的排斥孔与 流体通道同步转动； 一块流体供应喷管板材设置在一个转子的叶轮装 置上，被第一转子驱动，还有通过流体供应喷管板材到转子的流体通 道附近形成的众多可变的排斥孔，流体供应喷管板材的可变的排斥孔 与流体通道同步转动；二个轴承框，分别安装在流体供应喷管板材和 设置在最后面的叶轮装置之中，分别地给二轴承的叶轮装置提供一 个流体入口管子和一个流体出口管子。
3、 根据权利要求2所述的多级喷气涡轮发电系统，其特征在于:所述每个流体通道包括:第一通道，通过每个转子的第一表面而垂直 于第一表面形成的；第二通道，通过每个转子的第二表面以45度连 接到第一通道。
4、 根据权利要求3所述的多级喷气涡轮发电系统，其特征在于:叶轮装置的可变的排斥孔通过叶轮装置形成，垂直于第二通道。
5、 根据权利要求3所述的多级喷气涡轮发电系统，其特征在于流体应喷管板材的可变的排斥孔通过流体供应喷管板材形成，相对第一通道倾斜45度。
全文摘要
本发明公开了一种多级喷气涡轮发电系统，工作流体由压力发生设备产生，譬如由压缩机发动的被加压的空气、由锅炉发动的被加压的蒸汽或由一个水力设备引起的被加压的油，作为运作的能量源。众多发电单元，每个发电单元包括一个多级轴流涡轮和发电器，被结合到压力发动设备。这样，发电单元通过连接管子连接到工作流体各个涡轮出口连续彼此被结合。当工作流体通过工作流体出口释放时，工作流体能高效率地作为二级发电能量源被重复利用。发电系统能连续驱动众多发电单元，同时仅使用单一压力发生设备，如此神奇地增加发电总量，提高工作流体的运用效率，和高效率地增加涡轮容量而没有为达到渴望旋转的扭矩或渴望的容量给涡轮要求结构。
文档编号F01D15/00GK101109293SQ20061009893
公开日2008年1月23日 申请日期2006年7月17日 优先权日2006年7月17日
发明者李永范 申请人:青岛丕体乐重工业有限公司