專利名稱：包括燃?xì)廨啓C(jī)和多模塊汽輪機(jī)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電機(jī)組。它由通過剛性聯(lián)接的，相繼沿同一軸線安裝的燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子、多模塊汽輪機(jī)的多個轉(zhuǎn)子，及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成。燃?xì)廨啓C(jī)安裝得可以作軸向平移運動。軸線上有一支座，它受限隨燃?xì)廨啓C(jī)或汽輪機(jī)的第一個模塊的非轉(zhuǎn)動部分作軸向平移運動。
在同一軸線上裝兩個軸流式汽輪機(jī)，并只需要一臺發(fā)電機(jī)，與每一臺汽輪機(jī)驅(qū)動各自的發(fā)電機(jī)的機(jī)組相比，可以減小機(jī)房的尺寸。
但是，這種結(jié)構(gòu)使得軸線很長，各轉(zhuǎn)子累加的軸向延伸明顯加大，并且必須在汽輪機(jī)的汽流段提供大的軸向距離。
這樣大的軸向距離明顯地影響發(fā)電機(jī)組的性能水平。
專利EP—A—0407132涉及一臺聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。它由通過剛性聯(lián)接的，相繼安裝在同一軸線上的燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子、多模塊汽輪機(jī)的多個轉(zhuǎn)子，及一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子組成。軸線上裝有一支座，固定到燃?xì)廨啓C(jī)的固定后軸承上。燃?xì)廨啓C(jī)的非轉(zhuǎn)動部分安裝得可平移運動。汽輪機(jī)的第一模塊的非轉(zhuǎn)動部分的前端固定到基礎(chǔ)上，使燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)第一模塊之間的軸向長度小。燃?xì)廨啓C(jī)的非轉(zhuǎn)動部分向支座前端延伸，如同軸線的組合部分，汽輪機(jī)的第一模塊的非轉(zhuǎn)動部分向支座的尾部延伸，也像軸線的組合部分。
這種結(jié)構(gòu)的一個缺點是輪機(jī)的轉(zhuǎn)動部分和非轉(zhuǎn)動部分之間的相對軸向延伸不好控制，使汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動部分和非轉(zhuǎn)動部分之間出現(xiàn)相對軸向偏差，這一偏差影響發(fā)電機(jī)組的性能水平。
專利US—A—5271217涉及一臺聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，它由通過剛性聯(lián)接的，在同一軸線上相繼安裝的燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)的多個轉(zhuǎn)子及一臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子組成，燃?xì)廨啓C(jī)的非轉(zhuǎn)動部分安裝得可軸向平移運動，汽輪機(jī)的非轉(zhuǎn)動部分，在其兩端處固定到基礎(chǔ)上。燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)的非轉(zhuǎn)動部分通過聯(lián)接部件連接在一起。這樣的結(jié)構(gòu)可以限制轉(zhuǎn)動部分和非轉(zhuǎn)動部分之間的相對位移。但是，也帶來一些其它缺點。特別是在聯(lián)接部件和軸線之間的相對軸向延伸，或和汽輪機(jī)非轉(zhuǎn)動部分的固定點的位置之間的相對軸向延伸。
本發(fā)明提供一臺聯(lián)合循環(huán)的發(fā)電機(jī)組，包括從其前端到其尾部，安裝在基礎(chǔ)上的一臺燃?xì)廨啓C(jī)，接下來是具有至少有一個熱模塊和一個冷模塊的汽輪機(jī)，接下來是一臺發(fā)電機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸節(jié)形成一個共同的軸線。燃?xì)廨啓C(jī)的定子安裝得可軸向平移運動，軸線上裝有一支座，它受限隨燃?xì)廨啓C(jī)的定子的尾部定子部分或隨汽輪機(jī)的熱模塊的定子的前部定子部分一道作軸向平移。燃?xì)廨啓C(jī)尾部定子部分和汽輪機(jī)的熱模塊的前部定子部分通過至少兩個聯(lián)接部件相連接。
根據(jù)本發(fā)明，聯(lián)接部件、燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子的后端和汽輪機(jī)熱模塊轉(zhuǎn)子的前端封在一個充以導(dǎo)熱流體的封閉箱內(nèi)。在冷模塊前面的汽輪機(jī)模塊的定子的尾部定子部分經(jīng)一個固定點連接到基礎(chǔ)上，冷模塊的定子通過另一固定點連接到基礎(chǔ)上。
用這種布置方法，燃?xì)廨啓C(jī)及汽輪機(jī)的熱模塊的氣(汽)流部分的距離大體上與有兩個軸線的發(fā)電機(jī)的距離相同。并且汽輪機(jī)的冷模塊的汽流部分的軸向距離稍有增加。
在另一個實施例，發(fā)電機(jī)組包括一臺在冷模塊和熱模塊之間有一個溫模塊的汽輪機(jī)。汽輪機(jī)溫模塊的定子的前部定子部分與熱模塊的定子的尾部定子部分通過至少兩個聯(lián)接部件連接在一起。并且，所述聯(lián)接部件、汽輪機(jī)熱模塊轉(zhuǎn)子的尾端、溫模塊轉(zhuǎn)子的前端封在一個充有導(dǎo)熱流體的封閉箱中。
這樣，在燃?xì)廨啓C(jī)的氣流部分和汽輪機(jī)的熱模塊的氣流部分仍與只有一個軸線的發(fā)電機(jī)的距離一樣。并且，汽輪機(jī)冷模塊的軸向距離和溫模塊軸向距離稍有增加。
上述封閉的箱子可以是金屬板的箱子，其中充有軸線相鄰軸承用的潤滑油。
本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點可以通過以下兩個實例的敘述并參考對應(yīng)的附圖得出，其中

圖1至圖5示出現(xiàn)有類型發(fā)電機(jī)組；圖6所示為本發(fā)明的由一臺燃?xì)廨啓C(jī)和一臺有兩個模塊的汽輪機(jī)組成的發(fā)電機(jī)組；圖7所示為本發(fā)明發(fā)電機(jī)組，由一臺燃?xì)廨啓C(jī)和一臺有三個模塊的汽輪機(jī)組成；圖8所示為圖7中一部分的放大視圖；在下面的敘述中，汽輪機(jī)的熱模塊對應(yīng)高壓(HP)或高壓/中壓(HP/MP)型、或一種等值型式；汽輪機(jī)的溫模塊對應(yīng)分區(qū)供熱型或一種等值型的模塊；汽輪機(jī)的冷模塊對應(yīng)低壓(LP)型模塊。
圖1示出帶有一臺燃?xì)廨啓C(jī)和一臺汽輪機(jī)的發(fā)電機(jī)組的圖，這種組合構(gòu)成一個可以用不同方法實現(xiàn)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站。
在圖1所示機(jī)組中，用了兩個分開的軸線，每個輪機(jī)驅(qū)動各自的發(fā)電機(jī)，例如一臺交流發(fā)電機(jī)。汽輪機(jī)通常由多個模塊組成，例如一個熱模塊1和一個冷模塊2，它們的轉(zhuǎn)動部分或轉(zhuǎn)子用一固定支座4，通過一剛性聯(lián)軸節(jié)3裝配在一起。這些模塊驅(qū)動一個第1交流發(fā)電機(jī)5。燃?xì)廨啓C(jī)6驅(qū)動一臺，用固定支座9，經(jīng)剛性聯(lián)軸節(jié)8與之連接的第二交流電機(jī)7。圖中符號“t”標(biāo)明在一臺電機(jī)的非轉(zhuǎn)動部分和安裝這些機(jī)器的水泥基礎(chǔ)之間的(固定點)聯(lián)接。字母t也表示固定支座和水泥基礎(chǔ)之間的聯(lián)接。
如圖1所示的機(jī)組需要一個大的機(jī)房及兩臺單獨的發(fā)電機(jī)。因此，機(jī)組設(shè)計成只有一個軸線。這種只有一個軸線的機(jī)組示于圖2。不同的機(jī)器，如燃?xì)廨啓C(jī)6、熱模塊1、冷模塊2、及交流發(fā)電機(jī)11沿著同一個軸線從頭(位于圖的左邊)到尾(在圖的右邊)相繼安裝；轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸節(jié)12、13和14裝配在一起，支座15受限隨燃?xì)廨啓C(jī)6的定子部分作軸向平移。燃?xì)廨啓C(jī)的定子固定到水泥基礎(chǔ)上；聯(lián)接t位于模塊的尾部。
采用單軸線的布置方法意味著，該軸線非常長；轉(zhuǎn)子過度延伸，因此必須在兩個輪機(jī)的氣(汽)流部分提供大的軸向距離。由于在噴嘴和葉片之間的偏移，而使效率降低。
圖3示出另外一種機(jī)組；交流發(fā)電機(jī)11布置在燃?xì)廨啓C(jī)6和汽輪機(jī)熱模塊1之間；交流發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸節(jié)16固定到燃?xì)廨啓C(jī)6的轉(zhuǎn)子，并通過柔性聯(lián)軸節(jié)18固定到汽輪機(jī)熱模塊1的轉(zhuǎn)子；交流發(fā)電機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子由燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)部支座17軸向定位。燃?xì)廨啓C(jī)的定子經(jīng)過裝于燃?xì)廨啓C(jī)尾部的連接裝置t固定到水泥基礎(chǔ)上。汽輪機(jī)的兩個模塊1和2的轉(zhuǎn)子經(jīng)過剛性軸節(jié)19裝到一起，帶有一個用固定在熱模塊1的轉(zhuǎn)子上的，相對水泥基礎(chǔ)固定的支座21。
這種布置可以使兩個輪機(jī)的氣(汽)流部分的軸向距離減小，但是它也造成發(fā)電機(jī)檢修方面的問題，特別是當(dāng)抽出交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子時。
圖4所示的機(jī)組采用兩個支座，并且在燃?xì)廨啓C(jī)6和熱模塊1之間有一個柔性聯(lián)軸節(jié)22；其它機(jī)組通過各自的剛性聯(lián)軸節(jié)23、24裝配在一起。第一支座25連到燃?xì)廨啓C(jī)6的定子，第二支座26相對于水泥基礎(chǔ)固定，它位于汽輪機(jī)的兩個模塊1和2之間；第二支座對應(yīng)圖3中的支座21。
在該機(jī)組中，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)的功率高時(例如大于200mW)柔性聯(lián)軸節(jié)22必須能承受高的暫態(tài)和不變的力矩，因此，該機(jī)組的功率受到限制。
另一種可能示于圖5燃?xì)廨啓C(jī)6安裝在鉸鏈b1和b2上，使得非轉(zhuǎn)動部分軸向位移；此外，通過固定到定子上的燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部的支座27，所述燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子沿模塊的軸向位移；所有機(jī)器的轉(zhuǎn)子，如燃?xì)廨啓C(jī)6、汽轉(zhuǎn)機(jī)的兩個模塊1和2，以及交流發(fā)電機(jī)11，用剛性聯(lián)軸節(jié)28、29和31，從頭到尾相繼安裝。有一個固定支座30用類似于圖3中所示固定支座21的固定方法，固定到熱模塊的軸上。
該機(jī)組有缺點，在支座上的受力是不定的。它們可能達(dá)到不能接受的程度?？梢苿又ё?7軸向定位質(zhì)量可達(dá)到400公噸的燃?xì)廨啓C(jī)(轉(zhuǎn)子和定子)；固定支座30軸向定位燃?xì)廨啓C(jī)和整個軸線。這些大的質(zhì)量可能使兩個支座受到破壞性的力，例如在發(fā)生地震時。
本發(fā)明的一個目的是提供一個聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，它有單一軸線，還裝有簡單耐用的裝置，可以限制在兩個輪機(jī)的氣(汽)流部分的軸向距離，因而得到高的效率。
第一個實施例示于圖6；機(jī)器的排列順序與圖5完全一致；轉(zhuǎn)子也由剛性聯(lián)軸節(jié)28、29和31裝配到一起。燃?xì)廨啓C(jī)6的定子安裝得可軸向平移運動。軸線上裝有一個支座27，它受限隨燃?xì)廨啓C(jī)的定子尾部定子部分作軸向平移。燃?xì)廨啓C(jī)6的尾部定子部分和汽輪機(jī)熱模塊1的前部定子部分通過均勻圍繞兩個機(jī)器的軸分布的聯(lián)接部件32連接到一起；至少有兩個這種聯(lián)接部件32，如圖所示相對軸線彼此相對。受限的支座27因此可以固定到燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)的熱模塊。
根據(jù)本發(fā)明，聯(lián)接裝置32、燃?xì)廨啓C(jī)6的轉(zhuǎn)子的尾端、及汽輪機(jī)熱模塊1的轉(zhuǎn)子前端被封在一個充有導(dǎo)熱流體的封閉箱33中。
這樣做便可以限制各種元件的溫度到一個數(shù)值，該值是低的，并且在轉(zhuǎn)子的端及聯(lián)接裝置之間是均勻的，例如60℃。因此，使得它們自身的延伸及不均勻延伸受到限制。對于長度為3米到4米的聯(lián)接裝置來說，這一點非常重要。
此外，位于汽輪機(jī)冷模塊2前面的汽輪機(jī)熱模塊1的定子尾部定子部分通過固定點34與基礎(chǔ)連接，冷模塊2的定子經(jīng)過另一個固定點35連到基礎(chǔ)上。
圖7示出本發(fā)明的第二實施例，其中的汽輪機(jī)由三個模塊組成，例如一個熱模塊41，一個溫模塊42，及一個冷模塊43，沿軸線從頭至尾相繼裝配到一起。機(jī)組的所有轉(zhuǎn)子用剛性聯(lián)軸節(jié)44到47裝配到一起；軸線裝有一個支座48，其受限隨燃?xì)廨啓C(jī)定子的尾部定子部分作軸向平移。燃?xì)廨啓C(jī)6的尾部定子部分及汽輪機(jī)熱模塊41的前部定子部分經(jīng)繞兩臺機(jī)器的軸等距離分布的聯(lián)接裝置51連接到一起。至少有兩個這樣的聯(lián)接裝置51相對于軸線相對放置。受到限制的支座48因此固定到燃?xì)廨啓C(jī)，并固定到汽輪機(jī)熱模塊41。
根據(jù)本發(fā)明，聯(lián)接裝置51，燃?xì)廨啓C(jī)6的轉(zhuǎn)子的尾端，及汽輪機(jī)熱模塊41轉(zhuǎn)子的前端被封在一個充有導(dǎo)熱流體的封閉箱52中。在汽輪機(jī)冷模塊43前面的汽輪機(jī)溫模塊42的定子尾部定子部分經(jīng)一固定點49連接到基礎(chǔ)上，冷模塊43的定子經(jīng)另一固定點50連接到基礎(chǔ)上。
在此不同的第二實施例中，溫模塊42的定子的前部定子部分及汽輪機(jī)熱模塊41定子的尾部定子部分經(jīng)聯(lián)接裝置53連接在一起。汽輪機(jī)熱模塊41轉(zhuǎn)子的尾端及溫模塊42的轉(zhuǎn)子的前端封在一個充有導(dǎo)熱流體的封閉箱54中。
不管是哪種實施例，選擇冷模塊2的固定點35、50的位置對所用冷模塊起作用，并且對它與冷凝器之間連結(jié)起作用。如果冷模塊為單流型，固定點選在冷模塊定子的前部是有利的。如果冷模塊為雙流型，固定點選在冷模塊的定子的中間更為有利。
此外，可以將可移動支座27、48固定到熱模塊1定子的前部定子部分，而不固定到燃?xì)廨啓C(jī)定子的尾部定子部分。
圖8更詳細(xì)的示出燃?xì)廨啓C(jī)6和熱模塊41之間的連接。圖8示出在機(jī)器的兩個軸之間的剛性聯(lián)軸節(jié)44，還示出兩個聯(lián)接裝置51，它們的每個端鉸接到與徑線方向垂直延伸的對應(yīng)點上。這兩個聯(lián)接裝置固定到燃?xì)廨啓C(jī)定子上以及汽輪機(jī)熱模塊的定子上。組成封閉箱52的箱子也固定到定子上。
可移動支座48經(jīng)與聯(lián)接裝置51相似的聯(lián)接裝置56固定到模塊6的定子上。封閉箱52為一金屬板箱，在它內(nèi)部潤滑油噴射到整個裝置，如聯(lián)接裝置51和56，兩個模塊的軸、可移動支座48及剛性聯(lián)軸節(jié)44。這樣，不同部件的溫度可以被限制在一個低值，并且，在聯(lián)接裝置和轉(zhuǎn)子的端部之間的溫度是相同的。例如60℃。從而可以限制它們自身的延伸及不均勻延伸。這對于長為3米到4米的聯(lián)接裝置來說特別重要。
用聯(lián)接裝置將燃?xì)廨啓C(jī)及汽輪機(jī)熱模塊，或者也可選汽輪機(jī)熱模塊和溫模塊裝配在一起，便有可能顯著降低兩臺機(jī)器的氣(汽)流部分的軸向距離。參考圖6，將作為絕對參考點的水泥基礎(chǔ)選做相對于水泥基礎(chǔ)的延伸的參考，并且首先假設(shè)熱模塊1延伸20mm，其次熱模塊1的轉(zhuǎn)子延伸22mm，對應(yīng)被參照的元件27和29之間的距離加長了22mm，則燃?xì)廨啓C(jī)6的定子由聯(lián)接裝置32被熱模塊向左推20mm，這是由于熱模塊1的定子的固定點在定子的尾部，因此，熱模塊定子的所有延伸的影響朝向前端。
這個位移使所有的轉(zhuǎn)子左移20mm，因為支座27是固定到燃?xì)廨啓C(jī)上的。
由于燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子被防止相對燃?xì)廨啓C(jī)的定子發(fā)生位移，燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向距離與示于圖1的布置是相同的。即它們是最佳的；類似地，由于熱模塊1的轉(zhuǎn)子是由可移動支座27定位，可以防止它相對熱模塊1的前部定子部分發(fā)生位移，因此，在熱模塊1中的軸向距離為最佳；聯(lián)軸節(jié)29相對于水泥基礎(chǔ)的移動為-20mm＋22mm＝2mm；并且冷模塊2的轉(zhuǎn)子在聯(lián)軸節(jié)29處移動2mm；冷模塊2的汽流部分的距離與在理想安裝下聯(lián)軸節(jié)29相對于水泥基礎(chǔ)不發(fā)生位移相比，只須增加2mm。
作為總結(jié)，可以說在圖6所示的布置中，熱模塊1轉(zhuǎn)子的部分熱脹伸長被所述熱模塊的定子的延伸補(bǔ)償?shù)簟＠缭谑居趫D2的布置中則不是這樣，在此布置中聯(lián)軸節(jié)13相對水泥基礎(chǔ)向右移動22mm。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，其組成從頭至尾安裝在基礎(chǔ)上的有一臺燃?xì)廨啓C(jī)(6)，接著一臺至少有一個熱模塊(1；41)和一個冷模塊(2；43)，接下來是一臺發(fā)電機(jī)(11)、燃?xì)廨啓C(jī)(6)的轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)(11)轉(zhuǎn)子，經(jīng)過剛性聯(lián)軸節(jié)(28、29、31、44—47)形成一共同的軸線，燃?xì)廨啓C(jī)(6)的定予安裝得可軸向平移運動，軸線上裝有一個支座(27；48)，它受限隨燃?xì)廨啓C(jī)的定子的尾部定子部分軸向平移，或受限隨汽輪機(jī)熱模塊(1；41)定子的前部定子部分軸向平移，燃?xì)廨啓C(jī)(6)的尾部定子部分和汽輪機(jī)熱模塊(1；41)的前部定子部分經(jīng)過至少兩個聯(lián)接裝置(32；51)，聯(lián)接到一起，所述發(fā)電機(jī)組的特征在于，所述的聯(lián)接裝置(32；51)，燃?xì)廨啓C(jī)(6)的轉(zhuǎn)子的尾端及汽輪機(jī)熱模塊(1；41)的轉(zhuǎn)子的前端被封在一個充有導(dǎo)熱流體的封閉箱(32；52)中，在冷模塊前面的汽輪機(jī)的模塊(1，42)的定子的尾部定子部分經(jīng)過一個固定點聯(lián)接到基礎(chǔ)上，冷模塊的定子經(jīng)另一個固定點聯(lián)接到基礎(chǔ)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)電機(jī)，包括有一個溫模塊(42)、置于冷模塊(43)和熱模塊(41)之間的汽輪機(jī)，所述發(fā)電機(jī)組的特征在于；汽輪機(jī)溫模塊(42)定子的前部定子部分和熱模塊(41)的定子的尾部定子部分經(jīng)過至少兩個聯(lián)接裝置(53)聯(lián)接到一起，并且，所述聯(lián)接裝置(53)，熱模塊(41)轉(zhuǎn)子的尾端及汽輪機(jī)溫模塊(42)轉(zhuǎn)子的前端被封在充以導(dǎo)熱流體的封閉箱中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的發(fā)電機(jī)組，其特征在于；該封閉箱(33，52，54)是一個金屬板制的箱子，充以潤滑油供鄰近軸線的軸承潤滑用。
全文摘要
一種聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，其組成為，沿同一軸線相繼安裝的經(jīng)剛性聯(lián)軸節(jié)(28、29、31)聯(lián)接的一臺燃?xì)廨啓C(jī)(6)、一臺有多個模塊(1，2)的汽輪機(jī)和一臺發(fā)電機(jī)(11)，燃?xì)廨啓C(jī)(6)被安裝得可軸向平移運動，并固定到一個可移動支座(27)上，所述發(fā)電機(jī)組的特征是燃?xì)廨啓C(jī)(6)的定子部分及汽輪機(jī)的第一模塊(1)的定子部分經(jīng)過至少兩個聯(lián)接裝置(32)連接到一起，所述聯(lián)接裝置(32)及燃?xì)廨啓C(jī)(6)的轉(zhuǎn)子的端、及汽輪機(jī)第一模塊(1)的轉(zhuǎn)子的端被封在一個充以導(dǎo)熱流體的封閉箱(33)，汽輪機(jī)的最后兩個模塊(1，2)的定子部分的每個相對的端連接到一相應(yīng)固定點(34，35)上。
文檔編號F01D25/00GK1128058SQ9519038
公開日1996年7月31日 申請日期1995年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月3日
發(fā)明者帕特里克·萊福特 申請人:Gec阿爾斯托姆機(jī)電公司