一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平的制作方法

本技术属于空气透平，尤其涉及一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平。

背景技术：

1、压缩空气储能是一种新型储能技术，是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动空气透平发电的储能方式，目前压缩空气储能技术正处于蓬勃发展阶段，是目前唯一能与抽水蓄能相媲美的大规模长时物理储能技术，在功能、成本、寿命和效率等各方面具有显著优势。

2、空气透平是压缩空气储能系统的重要设备，它是压缩空气储能的核心动力部件，其结构形式、效率直接决定了电站的投资成本和经济性，此外现有普通空气透平，由于其结构设计，无法满足项目再热次数多的需求，导致其透平不能向大功率和高经济性方向发展。

3、空气透平根据气体流动方向分为径流式透平和轴流式透平，现有空气透平结构多为径流式，发电功率小。本低温高转速空气透平为自主研发轴流式空气透平，适用于低温空气作为介质，发电功率可达兆瓦级。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，以解决现有空气透平结构多为径流式，发电功率小的问题。本实用新型所采用的技术方案如下：

2、一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，包括前轴承箱、后轴承箱、气缸和转子，气缸的前端与前轴承箱通过前法兰连接，气缸的后端与后轴承箱通过后法兰连接，气缸内设有转子；

3、转子的中部设有柱形的轴肩结构，所述轴肩结构的前端设有前转轴，所述轴肩结构的后端设有后转轴，前转轴、轴肩结构和后转轴同轴设置；

4、前转轴与前轴承箱配合安装，后转轴与后轴承箱配合安装；

5、气缸的前端与前转轴之间设有前气封，气缸的后端与后转轴之间设有后气封，气缸与轴肩结构的前部之间设有分隔气封；

6、气缸的内壁上通过隔板套安装有多级静叶片，轴肩结构的后部上安装有与多级静叶片相适配的多级动叶片；

7、气缸包括上缸体和下缸体，下缸体上设有主进气口和主排气口，上缸体上设有两个前端平衡口和两个后端平衡口，主进气口位于分隔气封和多级静叶片之间，主排气口位于多级静叶片和后气封之间，两个前端平衡口均位于前气封和分隔气封之间，后端平衡口均位于多级静叶片和后气封之间，两个后端平衡口与两个前端平衡口通过气压平衡管一一对应连通。

8、进一步的，前气封、后气封和分隔气封的内周均设有梳齿密封结构。

9、进一步的，主排气口切向布置在气缸上。

10、进一步的，还包括机架底座，前轴承箱通过挠性支板支撑在机架底座上。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

12、1、空气由气缸的进气口进入气缸后，流经各级多级静叶片和多级动叶片做功后由位于气缸侧部的主排气口流出。前气封、后气封防止空气外漏提高机组运行效率，结构简单，胀差小，启停灵活，本空气透平机组的绝对死点设计在后轴承箱上，以横键定位于机架底座上，为整个空气透平机组的膨胀绝对死点。本空气透平的转子的相对膨胀死点设计在前轴承箱推力轴承处，运行期间气缸向调端膨胀，气缸通过前法兰和后法兰固定在前轴承箱和后轴承箱上，采用法兰把紧的方式，在保证能够支撑静子重量和传递轴向胀差的同时，又可以大大减小轴向尺寸。是新型自主研发轴流式空气透平，发电功率可达兆瓦级。

13、2、本空气透平机组的多级静叶片采用预扭的装配安装形式固定在气缸上，多级动叶片采用预扭的装配安装形式固定在转子上，与传统的焊接隔板相比，装配式连接没有焊缝，避免焊接变形，更好地保证了通流精度。

14、3、本空气透平机组采用气缸加隔板套单排气布置，适应机组的工作环境特点，保证缸体强度好、刚度好、热应力小，气缸采用铸造毛坯，采用高窄法兰结构，同时结构简单，温度传导快，相对胀差小，可以适应机组快速启动的需要。

技术特征：

1.一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，包括前轴承箱(1)、后轴承箱(3)、气缸(2)和转子(4)，其特征在于：气缸(2)的前端与前轴承箱(1)通过前法兰(26)连接，气缸(2)的后端与后轴承箱(3)通过后法兰(213)连接，气缸(2)内设有转子(4)；

2.根据权利要求1所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：前气封(21)、后气封(214)和分隔气封(22)的内周均设有梳齿密封结构。

3.根据权利要求1所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：主排气口(212)切向布置在气缸(2)上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，其特征在于：还包括机架底座(5)，前轴承箱(1)通过挠性支板(51)支撑在机架底座(5)上。

技术总结
一种低温高转速兆瓦级轴流背压式空气透平，属于空气透平技术领域，本技术为了解决现有空气透平结构多为径流式，发电功率小的问题。包括前轴承箱、后轴承箱、气缸和转子，气缸的前端与前轴承箱通过前法兰连接，气缸的后端与后轴承箱通过后法兰连接，气缸内设有转子；气缸的内壁上通过隔板套安装有多级静叶片，轴肩结构的后部上安装有与多级静叶片相适配的多级动叶片；空气由气缸的进气口进入气缸后，流经各级多级静叶片和多级动叶片做功后由位于气缸侧部的主排气口流出。在保证能够支撑静子重量和传递轴向胀差的同时，又可以大大减小轴向尺寸。前气封、后气封防止空气外漏提高机组运行效率，结构简单，胀差小，启停灵活。

技术研发人员：张健,徐鹏,徐殿吉,潘春雨,邢冠一,王成佳,刘阳,翟彦恺,郭庆丰,李佳鹏,景禹祺
受保护的技术使用者：哈电发电设备国家工程研究中心有限公司
技术研发日：20230106
技术公布日：2024/1/11