本发明涉及发电机组领域,特别涉及永磁电磁磁悬浮汽轮发电机。
背景技术:
1、汽轮发电机组作为现代电力工业的核心装备,广泛应用于火力发电、核能发电、大型舰船动力等领域,其运行的可靠性、效率及维护成本直接关系到整个能源系统的经济性与安全性,在传统的汽轮发电机组中,转子系统是其心脏部件,高速旋转的转子通常由滑动轴承支撑,目前普遍采用的巴氏合金轴瓦,虽技术成熟,但在实际运行中存在一系列固有缺陷;
2、发电机组使用时,转子与轴瓦之间虽存在油膜,但尤其是在启动、停机及低转速工况下,难以避免金属表面的直接接触,产生显著的机械摩擦。这不仅造成了额外的功率损耗,降低了机组效率,还会导致轴瓦和轴颈的磨损;同时润滑油系统复杂且存在风险,为形成润滑油膜,必须配备一套极其复杂的顶轴油、润滑油及密封油系统,包括油泵、冷油器、过滤装置及庞大的输油管路,该系统不仅占地面积大、初投资高,更存在火灾隐患,一旦油系统发生泄漏,高温部件接触润滑油极易引发火灾,是发电厂重大安全事故的主要诱因之一;并且会出现振动与稳定性问题:滑动轴承的动力学特性复杂,在通过临界转速或受到外部扰动时,易发生油膜振荡等不稳定现象,导致机组振动加剧,威胁安全运行,同时,轴瓦的阻尼特性对振动的控制能力有限;整体维护成本高昂,轴瓦作为易损件,需要定期检查、刮研和更换。检修时需揭缸、吊装转子,工序繁琐,停机时间长,维护工作量大,成本高昂。为克服滑动轴承的上述缺点,业界也曾探索过一些新技术,例如磁悬浮轴承。磁悬浮轴承通过主动控制的电磁力将转子完全悬浮,实现了无接触支撑,从根本上消除了机械摩擦。然而,磁悬浮轴承技术本身存在显著不足:其一,系统极为复杂,需要多组电磁铁、高精度的位移传感器和高速数字控制器,成本昂贵;其二,其悬浮力完全依赖外部电能和控制系统维持,在断电或控制系统失效的极端情况下,必须有机械备用轴承承接转子,而备用轴承与高速坠落的转子之间可能发生剧烈冲击,存在安全隐患。
3、因此,现有技术中的滑动轴承存在摩擦损耗大、系统复杂、有火灾风险和维护成本高的问题;而先进的磁悬浮轴承又存在系统复杂、成本高昂及断电安全性不足的缺陷。业界亟需一种既能实现无接触运行、降低维护成本,又具备高可靠性和安全性的新型汽轮发电机转子支撑方案。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,可以有效解决背景技术提出的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
3、永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,包括放置底板、机组座、定子块、定子线圈、磁极绕组和端轴,所述机组座固定安装在放置底板的上端,所述定子块固定安装在机组座的内侧,所述定子线圈缠绕在定子块的内侧,两个所述端轴分别固定安装在磁极绕组的前端和后端,所述端轴固定安装在磁极绕组的中心,两个所述端轴的前端和后端均固定安装有联轴器,两个所述联轴器的前端和后端均固定安装有支撑轴杆,所述支撑轴杆的外侧固定安装有永磁圈套,所述放置底板的上端位于机组座的前方和后方均固定安装有支撑座,所述支撑座的上端固定安装有固定套环,所述支撑座和固定套环的内部固定安装有安装套,所述安装套的外部开设有调节槽,所述安装套的内壁开设有移动卡槽,所述安装套的内部前方和后方均螺纹安装有螺纹环,两个所述螺纹环的相反端均活动安装有调节环,所述调节环的内壁固定安装有多个螺杆座,所述螺杆座的内部螺纹安装有调节螺杆,所述安装套的内部位于两个螺纹环的中间活动安装有两个磁悬浮结构,两个所述磁悬浮结构之间固定安装有检测机构。
4、作为本发明的进一步方案,所述放置底板的上端位于支撑座的前方固定安装有支撑架,支撑架的内侧固定安装有安装板,所述安装板的中心活动安装有防脱套,防脱套贯穿安装板,前方支撑轴杆的前端焊接有防脱杆,后方支撑轴杆的后端固定安装有汽轮轴对接器,防脱套位于防脱杆的外侧。
5、作为本发明的进一步方案,所述放置底板的上端位于机组座与支撑座之间固定安装有转子磁性隔板,转子磁性隔板套在支撑轴杆的外侧。
6、作为本发明的进一步方案,所述螺纹环的内侧一体成型有旋转架,调节环位于安装套的内侧并围绕旋转架转动。
7、作为本发明的进一步方案,所述磁悬浮结构包括有支撑环、磁铁安装座、导电线圈、永磁块和卡接凸块,支撑环活动安装在安装套内,多个磁铁安装座固定安装在支撑环的内壁,永磁块固定安装在磁铁安装座的内侧,导电线圈套在磁铁安装座的外侧,卡接凸块一体成型在支撑环的外侧。
8、作为本发明的进一步方案,所述卡接凸块插入至移动卡槽内活动连接,多个磁铁安装座围绕支撑环的中心呈圆形排列,永磁块远离磁铁安装座的一面呈圆弧形设置。
9、作为本发明的进一步方案,所述调节螺杆贯穿螺杆座,调节螺杆的一端与支撑环活动连接。
10、作为本发明的进一步方案,所述检测机构包括有悬浮磁性隔板、连接块、传感器安装架、位移传感器、穿线调整杆和连接导线,两个悬浮磁性隔板位于前后两个支撑环之间,多个连接块固定安装在两个悬浮磁性隔板的前端和后端,四个传感器安装架固定安装在两个悬浮磁性隔板之间,位移传感器螺纹安装在传感器安装架内侧,穿线调整杆固定安装在位移传感器的一端,连接导线固定安装在穿线调整杆的一端。
11、作为本发明的进一步方案,所述悬浮磁性隔板位于安装套内,前方和后方的连接块与两个支撑环固定连接,四个位移传感器呈十字形排列,穿线调整杆穿至调节槽内侧。
12、作为本发明的进一步方案,所述支撑轴杆穿过安装套的中心,永磁圈套位于多个永磁块和四个位移传感器的中心,位移传感器的检测端头对准永磁圈套。
13、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:通过设置在支撑轴杆外侧的永磁圈套与磁悬浮结构中的永磁块之间的磁力作用,实现了转子系统的非接触式悬浮支撑,永磁块在导电线圈通电后产生可控磁场,与永磁圈套形成稳定的磁力平衡,使转子处于悬浮状态,彻底避免了传统转子轴承承压结构的机械摩擦,从而大幅降低能量损耗,提高发电效率,并延长设备使用寿命;
14、通过检测机构中十字排列的位移传感器实时监测永磁圈套的位置偏差,位移传感器端头通过调节槽对准永磁圈套,检测数据通过连接导线传输至控制系统,一旦检测到偏移,可通过调节螺杆微调磁悬浮结构的位置或改变导电线圈的电流,实时修正永磁块的磁场力,确保转子始终处于中心位置,有效防止振动和偏磨,提升机组运行稳定性;
15、通过旋转螺纹环带动调节环移动,实现磁悬浮结构的整体前后位移,进行悬浮结构的整体动态调整,确保转子偏心率满足发电要求,适应不同规格的永磁圈套或补偿长期运行后的磨损,调节螺杆与螺杆座的螺纹配合可独立调整支撑环的局部位置,实现永磁块对永磁圈套的包裹角度精确控制,进一步提升悬浮精度;
16、转子磁性隔板和悬浮磁性隔板分别隔离机组磁场与检测机构,避免相互干扰,确保发电与监测功能的独立性,防脱杆与防脱套的配合可在磁悬浮系统意外失效时提供临时机械支撑,防止支撑轴杆直接碰撞损坏,提高系统可靠性。
1.永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,包括放置底板(1)、机组座(2)、定子块(3)、定子线圈(4)、磁极绕组(5)和端轴(6),所述机组座(2)固定安装在放置底板(1)的上端,所述定子块(3)固定安装在机组座(2)的内侧,所述定子线圈(4)缠绕在定子块(3)的内侧,所述磁极绕组(5)活动安装在定子块(3)的内部中心,两个所述端轴(6)分别固定安装在磁极绕组(5)的前端和后端,其特征在于:两个所述端轴(6)的前端和后端均固定安装有联轴器(7),两个所述联轴器(7)的前端和后端均固定安装有支撑轴杆(8),所述支撑轴杆(8)的外侧固定安装有永磁圈套(9),所述放置底板(1)的上端位于机组座(2)的前方和后方均固定安装有支撑座(12),所述支撑座(12)的上端固定安装有固定套环(13),所述支撑座(12)和固定套环(13)的内部固定安装有安装套(14),所述安装套(14)的外部开设有调节槽(15),所述安装套(14)的内壁开设有移动卡槽(16),所述安装套(14)的内部前方和后方均螺纹安装有螺纹环(17),两个所述螺纹环(17)的相反端均活动安装有调节环(19),所述调节环(19)的内壁固定安装有多个螺杆座(20),所述螺杆座(20)的内部螺纹安装有调节螺杆(21),所述安装套(14)的内部位于两个螺纹环(17)的中间活动安装有两个磁悬浮结构(22),两个所述磁悬浮结构(22)之间固定安装有检测机构(28)。
2.根据权利要求1所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述放置底板(1)的上端位于支撑座(12)的前方固定安装有支撑架(36),支撑架(36)的内侧固定安装有安装板(37),所述安装板(37)的中心活动安装有防脱套(38),防脱套(38)贯穿安装板(37),前方支撑轴杆(8)的前端焊接有防脱杆(10),后方支撑轴杆(8)的后端固定安装有汽轮轴对接器(11),防脱套(38)位于防脱杆(10)的外侧。
3.根据权利要求1所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述放置底板(1)的上端位于机组座(2)与支撑座(12)之间固定安装有转子磁性隔板(35),转子磁性隔板(35)套在支撑轴杆(8)的外侧。
4.根据权利要求1所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述螺纹环(17)的内侧一体成型有旋转架(18),调节环(19)位于安装套(14)的内侧并围绕旋转架(18)转动。
5.根据权利要求1所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述磁悬浮结构(22)包括有支撑环(23)、磁铁安装座(24)、导电线圈(25)、永磁块(26)和卡接凸块(27),支撑环(23)活动安装在安装套(14)内,多个磁铁安装座(24)固定安装在支撑环(23)的内壁,永磁块(26)固定安装在磁铁安装座(24)的内侧,导电线圈(25)套在磁铁安装座(24)的外侧,卡接凸块(27)一体成型在支撑环(23)的外侧。
6.根据权利要求5所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述卡接凸块(27)插入至移动卡槽(16)内活动连接,多个磁铁安装座(24)围绕支撑环(23)的中心呈圆形排列,永磁块(26)远离磁铁安装座(24)的一面呈圆弧形设置。
7.根据权利要求5所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述调节螺杆(21)贯穿螺杆座(20),调节螺杆(21)的一端与支撑环(23)活动连接。
8.根据权利要求5所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述检测机构(28)包括有悬浮磁性隔板(29)、连接块(30)、传感器安装架(31)、位移传感器(32)、穿线调整杆(33)和连接导线(34),两个悬浮磁性隔板(29)位于前后两个支撑环(23)之间,多个连接块(30)固定安装在两个悬浮磁性隔板(29)的前端和后端,四个传感器安装架(31)固定安装在两个悬浮磁性隔板(29)之间,位移传感器(32)螺纹安装在传感器安装架(31)内侧,穿线调整杆(33)固定安装在位移传感器(32)的一端,连接导线(34)固定安装在穿线调整杆(33)的一端。
9.根据权利要求8所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述悬浮磁性隔板(29)位于安装套(14)内,前方和后方的连接块(30)与两个支撑环(23)固定连接,四个位移传感器(32)呈十字形排列,穿线调整杆(33)穿至调节槽(15)内侧。
10.根据权利要求8所述的永磁电磁磁悬浮汽轮发电机,其特征在于:所述支撑轴杆(8)穿过安装套(14)的中心,永磁圈套(9)位于多个永磁块(26)和四个位移传感器(32)的中心,位移传感器(32)的检测端头对准永磁圈套(9)。