專利名稱：一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，適用于大型燃氣發電機組之核心部件發電機內循環冷卻系統。
背景技術：
燃氣發電機組是適應世界環保要求和市場新環境而開發的新型發電機組。天然氣發電機組主要分為兩種，一種是聯合循環燃氣輪機，一種是燃氣內燃機。燃氣輪機功率比較大，主要用在大、中型電站，燃氣內燃機功率比較小，主要用在小型的分布式電站。它是取代 燃油、燃煤機組的新型綠色環保動力。轉子帶內循環冷卻葉輪的發電機用于大、中型電站的燃氣發電機組，其核心部件發電機在運行工作時，定子繞組和轉子由于內部損耗產生大量的熱量，需及時由冷卻設備帶走；安裝在轉子轉軸上軸流葉輪同步運轉。將發熱部件產生的熱空氣輸送至發電機空一空冷卻器，熱空氣與外部冷空氣熱交換，冷卻后空氣再沿內循環通道輸送到發電機內部發熱部件，以此組成內循環冷卻系統。軸流葉輪是內循環的核心部件，葉輪需具有高平衡精度、能承載大內應力的使用環境，軸流葉輪為內循環空氣的流動提供了驅動力；按照傳統的軸流葉輪設計，現有的軸流葉輪設計難以滿足要求。
發明內容本實用新型的目的在于適應燃氣發電機冷卻的特殊環境與安裝要求，堤供一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪；即機翼型軸流葉輪在燃氣發電機內循環冷卻中應用。本實用新型的技術方案一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，包括輪轂、輪體和葉片，其特征在于所述的該內循環冷卻軸流葉輪為鍛鋼輪轂鑲入鑄鋁輪體的整體結構；所述的輪轂采用鍛鋼材料制作的輪轂，承載過盈配所產生的內應力。輪轂外圈上有12個均布的凸出丁字形結構的鑲塊，該凸出丁字形結構的鑲塊厚度為22_，內部寬度為50 60mm，外部寬度為80 100mm，輪轂通過凸出丁字形結構的鑲塊鑲入輪體中心；所述的輪體為高輪轂比軸流式葉輪結構，由于該軸流風機壓力系數較高，輪體的輪轂比為O. 8，輪體兩側開有用于安裝發電機轉子平衡塊的梯形燕尾槽，葉片采用標準的平底機翼型結構；與高輪轂比結合使之具有相對較高升力系數；所述的葉片數量為19片，與發電機轉子4個磁極的數量互為質數，以減少出口氣流的脈動和噪聲；葉片各截面安裝角度按氣流的壓力分布進行扭曲，從葉根到葉尖的安裝角度扭曲變化到5° 6. 5°，葉根部位安裝角度為17 18. 5°。輪轂和輪體表面精確加工，并校對動平衡，使葉輪平衡等級達到G2. 5。由于葉輪輪轂內圈通與發電機轉軸為過盈配合，過盈量為O. 40mm ;過盈裝配會造成輪轂部分產生160Mpa以上內應力，同時葉輪工作運轉時離心力產生40MPa以上的內應力，輪轂采用鍛造低碳鋼加熱處理的方式方可滿足裝配內應力和離心力疊加的要求，使其獲得可靠的安全系數；采用鍛鋼材料同時可以避免制作過程中的材質缺陷，如鑄鋼。輪體部分采用鑄鋁材料可以盡量減小葉輪的重量，用于減少發電機轉軸的載荷，并以此降低整體不平衡量的指標要求，滿足葉輪高平衡精度的要求。輪轂外圈凸出丁字形結構的鑲塊能有效傳遞扭矩和承載離心力。本內循環冷卻軸流葉輪針對較高效率的要求，采用高效機翼型葉片，擯棄該領域傳統圓弧板型葉片，以此保證氣動效率；經氣動仿真計算確定葉輪為高輪轂比結構，有效提高了壓力系數；使葉輪在滿足氣動性能的同時，保證其安全要求。

圖I為本實用新型的主視結構示意圖；圖2為本實用新型的右視結構示意圖；圖3為本實用新型的A向視圖； 圖4為輪轂主視結構示意圖；圖5為輪轂左視結構示意圖；圖中1_輪轂，2-輪體，3-葉片，4-燕尾槽，5-鑲塊。
具體實施方式
參看上述附圖，一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，包括輪轂I、輪體2和葉片3，其特征在于該內循環冷卻軸流葉輪為鍛鋼輪轂鑲入鑄鋁輪體的整體結構；所述的輪轂I采用鍛鋼材料制作的輪轂，鍛鋼件能承受過盈裝配產生的高內應力；輪轂I外圈上有12個均布的凸出丁字形結構的鑲塊5，該凸出丁字形結構的鑲塊5厚度為22mm,內部寬度為50 60mm,外部寬度為80 100mm,輪轂I通過凸出丁字形結構的鑲塊5鑲入輪體中心；凸出丁字形結構的鑲塊5鑲入輪體2內部，能傳遞扭矩和承載離心力；所述的輪體2為高輪轂比軸流式葉輪結構，輪體2的輪轂比為O. 8，輪體2兩側開有梯形燕尾槽4，用于安裝發電機轉子平衡塊，調節整個轉子的動平衡，滿足發電機系統要求。葉片3采用標準的平底機翼型結構，經計算確定為大輪轂比結構，結合葉片各截面合理扭度，使軸流葉輪具有相對較高壓力系數和氣動效率。所述葉片3的數量為19片，與發電機轉子4個磁極的數量互為質數，以減少出口氣流的脈動和噪聲；葉片各截面安裝角度按氣流的壓力分布進行扭曲，從葉根到葉尖的安裝角度扭曲變化到5° 6. 5°，葉根部位安裝角度為17 18. 5°為最佳。輪轂和輪體表面精確加工，并校對動平衡，使葉輪平衡等級達到G2. 5。葉輪采用了大輪轂比結構，輪轂比達到O. 8 ;兩者結合能有效地提高壓力系數，使得風機的有效靜壓達到1500Pa時，流量達到8m3/s，全壓效率達70%以上。
權利要求1.一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，包括輪轂(I)、輪體(2 )和葉片(3 )，其特征在于所述的該內循環冷卻軸流葉輪為鍛鋼輪轂鑲入鑄鋁輪體的整體結構； 所述的輪轂(I)采用鍛鋼材料制作的輪轂，輪轂(I)外圈上有12個均布的凸出丁字形結構的鑲塊(5),該凸出丁字形結構的鑲塊(5)厚度為22mm,內部寬度為50 60mm,外部寬度為80 100mm，輪轂(I)通過凸出丁字形結構的鑲塊(5)鑲入輪體中心； 所述的輪體(2)為高輪轂比軸流式葉輪結構，輪體(2)的輪轂比為O. 8，輪體(2)兩側開有用于安裝發電機轉子平衡塊的梯形燕尾槽(4)，葉片(3)采用標準的平底機翼型結構。
2.如權利要求I所述的一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，其特征在于所述的葉片(3)的數量為19片，與發電機轉子4個磁極的數量互為質數，葉片各截面安裝角度按氣流的壓力分布進行扭曲，從葉根到葉尖的安裝角度扭曲變化到5° 6. 5°，葉根部位安裝角度為17° 18.5°。
專利摘要本實用新型涉及一種燃氣發電機用內循環冷卻軸流葉輪，葉輪通過輪轂安裝在燃氣發電機轉子的軸上，由輪轂與軸的過盈配合傳遞扭矩；整體結構包括機翼型葉片、輪體和輪轂。輪轂采用鍛鋼件，能承受過盈配合產生的高內應力和運轉產生的離心力；外圈上有凸出丁字形結構的鑲塊，用于傳遞扭矩和承載徑向離心力。輪體兩側面加工有燕尾槽，用于安裝平衡塊，調節整個發電機轉子的動平衡。葉片采用標準平底機翼型，徑向各截面翼型安裝角度按氣流的壓力分布進行扭曲，滿足高效的要求；葉輪采用了大輪轂比結構，輪轂比達到0.8；兩者結合能有效地提高壓力系數，使得風機的有效靜壓達到1500Pa時，流量達到8m3/s，全壓效率達70％以上。
文檔編號F04D29/32GK202707609SQ201220386400
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月6日 優先權日2012年8月6日
發明者陳湘春, 顏建田, 羅克章 申請人:株洲聯誠集團有限責任公司