一种透平发电机组的轴系支撑结构的制作方法

本技术属于海上船用燃机的轴系与基础支撑，具体涉及一种透平发电机组的轴系支撑结构，适用于陆地重型燃机改为海上船用燃机的轴系与基础支撑结构。

背景技术：

1、发电船是一种用于发电的船舶，主要服务于海洋上，目前也有用于内陆河流上的例子；一般的船舶利用燃料来提供自身的船用动力，从而完成一系列的任务；而发电船不同，它主要是为其它的船只，或其它需要用电的地方提供电力，甚至并入当地电网；发电船一般分为自身有动力和自身无动力两种形式，有动力的发电船与常规船舶类似，船体主要建筑是发电设备；而无动力的发电船一般称为发电驳船(power barge)，发电驳船上的发电设备一般安装在甲板上，因此又被成为“浮动发电站”；

2、发电船用的发电方式分为以下几种：

3、利用柴油发电机发电；

4、利用汽轮机发电；

5、利用燃气轮机发电；

6、联合循环发电；

7、发电船通常停泊在港口，船上可能设有升压变压器，可以与陆地上的变压器配合，将电力输送给用户；发电船相当于大容量可移动电源，可以快速移动到需要的地方；燃料可以通过海运提供，并存储在相邻的船只或发电船本身的仓位内；它具有起停迅速，出力调节变化范围较大的优势，对于边远地区或比较分散的城市周边用电峰谷差压力有一定的缓解作用；因此有着比较广阔的应用前景；

8、早期的发电船多使用中低速柴油机，出于成本和燃料来源考虑，发电船主要使用重油，发电功率为30-100mw；由于燃气轮机在单机功率和效率上相比柴油机或燃气内燃机更有优势，世界范围内陆续出现了一系列采用燃气轮机发电的发电船；

9、现阶段世界范围内采用燃气轮机的发电船项目多选用航改型燃气轮机，极少采用地面重型燃气轮机；

10、而重型燃机在单机容量、联合循环发电效率以及造价等方面相比航改型燃机均有明显的优势，若能将地面重型燃机应用在发电船上，将显著的提升发电船的单机容量和单位千瓦造价；

11、地面固定式重型燃机的运行工况与海上船用燃机存在很大差异，海上运行环境复杂，既要考虑船体刚度不足导致的变形，又要考虑外部冲击荷载如海浪冲击和强风，导致的船体纵横摇摆等问题，特别是海上的冲击载荷、横摇纵摆对燃机轴系可靠性产生较大影响，需要解决机组轴系的可靠性难题；

12、地面固定式燃机的钢筋混凝土结构的基础刚度好，基础静态挠度，一般小于0.25mm，动态挠度正常运行时，动态形变小于0.05mm；

13、刚性联轴器是为了尽量保持轴之间的刚性连接，不允许太多的变形；这样可以更有效地传递扭矩，但相刚性联轴器对振动和冲击的吸收能力较差；而且对轴线偏差和变形的容忍度较低，要求轴之间的对中性较高，以确保稳定的传递扭矩；

14、因此，采用刚性联轴器可满足地面重型燃气轮机安全运行要求，而发电船是船体甲板变形较大可达50mm以上，钢基础平台静态变形和动态变形也相对较大，数值可达1-2mm甚至更高达到5mm以上，传统的刚性联轴器，无法补偿动态变形产生的额外弯矩；

15、申请公开号：cn108180045a，公开了一种燃气-蒸汽联合循环调峰调相机组轴系支撑结构，实现调相运行时发电机轴系与燃气轮机轴系及汽轮机轴系的安全脱开，保证调相运行的安全可靠，从而保证燃气-蒸汽联合循环调峰调相机组能够实现调峰运行和调相运行，并在调峰运行模式和调相运行模式之间安全可靠地切换；但是依然没有解决将地面燃机技术移植到海上浮式发电的技术问题；

16、申请公开号：cn108286474a，公开了一种透平发电调相机组轴系支撑结构，通过在透平的转子上设有一推力轴承作为绝对死点，在离合器内部设置一相对死点，使得该透平发电调相机组在调相运行时发电机轴系与透平轴系可安全脱开，保证调相运行的安全可靠，从而保证该透平发电调相机组能够实现发电运行和调相运行，并在发电运行模式和调相运行模式之间安全可靠地切换；但是面临将地面燃机技术移植到海上浮式发电的需求，没有给出解决方案；

17、因此，传统的轴系布置已经无法满足海上运行环境，必须解决海上冲击荷载对轴系产生的影响，才能将地面燃机技术移植到海上浮式发电项目上。

技术实现思路

1、有鉴于此，面对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种透平发电机组的轴系支撑结构，尤其适用于地面重型燃气轮机改为海上浮式发电船用燃气轮机的支撑结构；

2、与传统的地面固定式燃机不同，采用挠性联轴器用于补偿基础的变形；燃机、减速箱如有、发电机各自设有一个推力轴承；轴承通过轴承座下面的地脚螺栓与钢结构基础刚性链接；钢结构基础采用带弹簧支座和阻尼器结构与甲板柔性链接；

3、本实用新型可显著的提升机组的轴系抗扰动能力，确保机组在一定的海浪冲击荷载作用下，安全可靠的运行。

4、为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种透平发电机组的轴系支撑结构，燃气轮机、发电机的转子通过联轴器连接，并构成一个轴系，轴系通过轴承支撑，轴承通过轴承座架与钢结构基础刚性连接，且燃气轮机、发电机之间设置至少一个挠性联轴器，挠性联轴器用于补偿钢结构基础的变形；钢结构基础通过至少4个弹簧支座与发电船甲板平台柔性连接。

5、本技术提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

6、优选的，推力轴承包括压气机推力轴承或压气机径向推力联合轴承、发电机推力轴承或发电机径向推力联合轴承；发电机和第一挠性联轴器之间设置发电机推力轴承或发电机径向推力联合轴承；燃气轮机、第一挠性联轴器之间设置压气机推力轴承或压气机径向推力联合轴承。

7、优选的，对于小f级燃气轮机、发电机之间设置有减速箱，燃气轮机和减速箱之间依次设置压气机推力轴承或压气机径向推力联合轴承、第一挠性联轴器，减速箱、发电机之间依次设置第二挠性联轴器和发电机推力轴承或发电机径向推力联合轴承；第一挠性联轴器与第二挠性联轴器用于补偿钢结构基础的变形。

8、优选的，轴系上设有三个死点；压气机推力轴承或压气机径向推力联合轴承为设置在轴系的第一死点，发电机推力轴承或发电机径向推力联合轴承设置在轴系的第三死点；第一死点位于燃机的压气机端，第三死点设置在发电机的燃机端；减速箱推力轴承为设置在轴系的第二死点，第二死点位于减速箱的减速箱低速轴的燃机端。

9、优选的，减速箱内设有减速箱高速轴燃机端轴承、减速箱高速轴、高速轴电机端轴承、减速箱推力轴承、减速箱低速轴燃机端轴承、减速箱低速轴、减速箱低速轴发电机端轴承；第一挠性联轴器连接减速箱高速轴的燃机端，第二挠性联轴器连接减速箱低速轴的发电机端。

10、优选的，轴系上设有二个死点，第一死点设置在燃气轮机的压气机端，位于压气机推力轴承或压气机径向推力联合轴承；第二死点设置在发电机的燃机端，位于发电机推力轴承处；第一挠性联轴器设置在第一死点和第二死点间，第一挠性联轴器用于补偿第一死点和第二死点间转子的热胀，且第一挠性联轴器用于补偿钢结构基础的变形。

11、优选的，轴系的轴承件由8个径向轴承支撑组成，燃机透平径向轴承、压气机轴承、减速箱高速轴燃机端轴承、高速轴电机端轴承、减速箱低速轴燃机端轴承、减速箱低速轴发电机端轴承、发电机燃机端径向轴承和发电机电机端径向轴承；或者轴系的轴承件由4个径向轴承支撑组成，燃机透平径向轴承、压气机轴承、发电机燃机端径向轴承和发电机电机端径向轴承。

12、优选的，钢结构基础在竖直方向上设置至少一个阻尼器，在钢结构基础和发电船甲板平台之间。

13、优选的，钢结构基础在横向两个方向上至少各设置一个侧向限位装置，限制钢结构基础在横向的最大位移量，在钢结构基础和发电船体之间。

14、优选的，钢结构基础上横向设置的侧向限位装置通过弹簧阻尼器与发电船体柔性连接。

15、优选的，钢结构基础的刚度满足在设备工作转速的±25％时，允许振动线位移为0.02mm；对于小于设备工作转速的75％时，其允许振动线位移小于0.03mm。

16、一种透平发电机组的轴系支撑方法，应用上述透平发电机组的轴系支撑结构，设置第一挠性联轴器，第一挠性联轴器补偿第一死点和第二死点间转子的热胀。

17、优选的，设置第二挠性联轴器，第二挠性联轴器补偿第二死点和第三死点间转子工作时产生的热胀位移，第二挠性联轴器和第一挠性联轴器同时补偿钢结构基础的变形。

18、优选的，推力轴承和钢结构基础刚性连接。

19、优选的，推力轴承通过轴承座下面的地脚螺栓和钢结构基础刚性连接。

20、本实用新型的有益效果在于：

21、1、本技术采用挠性联轴器，透平发电机组轴系支撑结构的技术方案中，采用刚性的联轴器满足机组安全运行要求；挠性联轴器具有一定的弹性，可以在一定程度上吸收和减缓轴之间的振动、冲击或轴线不对中引起的应力；而且具有较强的轴对中能力，可容忍一定程度的轴线偏差和变形，从而减少对相邻设备的影响，而且还吸收振动和冲击，安装相对较简单，而且在移植到浮式发电项目上，更容易适应轴线不对中，维护相对较为容易；

22、2、本技术的透平发电机组轴系支撑结构，给出了解决海上冲击荷载对轴系产生的影响的技术方案，提供一种将地面燃机技术移植到海上浮式发电的所需的支撑结构；尤其适用于地面重型燃气轮机改为海上浮式发电船用燃气轮机的支撑结构；与传统的地面固定式燃机不同，采用挠性联轴器用于补偿基础的变形；燃气轮机、发电机各自设有一个推力轴承，如果有减速箱也设置一个推力轴承；推力轴承及轴系的轴承支撑件通过轴承座下面的地脚螺栓与钢结构基础刚性链接；钢结构基础采用带弹簧支座和阻尼器结构与甲板柔性链接，弹簧支座和阻尼器结构能够有效的隔离和吸收海浪等冲击荷载对钢结构基础的影响，有效阻隔了冲击力直接传递给机组的轴系，弹簧支座和阻尼器起到了隔离冲击荷载的作用；另外，挠性联轴器能够进一步补偿和吸收冲击荷载对整个轴系产生的不利影响，从而提升整个机组轴系的抗海浪或风力冲击荷载的能力，轴系的可靠性大幅度提升；

23、3、本技术的可显著的提升机组的轴系抗扰动能力，通过挠性联轴器补偿死点之间的转子工作时产生的热胀位移，三个死点的位置设定尽可能靠近，实现了挠性联轴器补偿的轴向热胀位移值最小，根据挠性联轴器的固有特性，轴向补偿值越小，径向补偿能力就越大，从而实现了挠性联轴器对基础的变形的补偿能力进一步加强，确保机组在一定的海浪冲击荷载作用下，安全可靠的运行。