專利名稱：渦輪發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種渦輪發電機，其能夠用于特別是熱電廠來產生電能。
背景技術：
渦輪發電機的主要部件通常包括用于產生機械能的燃氣渦輪，以及用來將機械能轉換為電能的發電機或交流發電機。
直接從機械能獲得的電能通常是交流電形式的電能。
基于渦輪的軸的旋轉，由此獲得交流電流，該交流電流的頻率直接取決于渦輪軸每分鐘的轉數。
換言之，渦輪軸旋轉速度越高，由軸所獲得的電流的頻率就越高。
具有中小容量的燃氣渦輪，只在軸的旋轉速度以每分鐘的轉數來表達高，通常范圍從5,000到20,000轉/分鐘的運行狀況下才具有高效率。
這意味著通過變換軸的機械能，將以較高的頻率獲得交流電流，因此其與常用于傳遞和分配能量的電力系統的頻率不相容。
根據某些國家使用的標準，電力系統實際上具有50Hz或60Hz頻率的交流電流。
因此，為了能夠在50Hz這個電力系統的典型頻率下獲得電能，具有低旋轉速度是必要的，例如在具有2個或4個極的交流發電機的情況下，旋轉速度分別范圍從3000到1500轉/分鐘。
這就需要將燃氣渦輪與轉數減速器相結合，從而適應渦輪的軸的旋轉速度，以便其能夠與交流發電機要求的轉數相容。
因此，在具有4或者5MW功率的燃氣渦輪的情況下，具有適當尺寸的轉數減速器是必要的，以便承受燃氣渦輪產生的機械能。
結果，轉數減速器具有大的尺寸，并還需要與其尺寸成比例的潤滑系統。
因此，缺點之一就是除了在成本和裝配方面不利之外，減速器還具有很高的負擔，從而增加了渦輪發電機的整體尺寸。
因此，除了需要大量的潤滑劑以外，潤滑系統也是負擔，因為它與減速器自身成比例。
而且，在預先設定數量的運行小時內，必須替換以及也必須處理潤滑劑，因此具有另外的成本。
此外，渦輪和電流發電機每個還具有用于運動中的部分的潤滑系統。
已知電力系統的另一個缺點是它們需要對于每個潤滑系統的維護成本，還需要對于供給導管的相當大量的潤滑劑。
潤滑系統的維護成本和潤滑劑的處理成本在一段時間周期表現為固定的成本，這因此影響生產的電能單元的價格。
現有產生電能的電力系統的另一個缺點是在某一工廠機車上實現的裝配通常是困難的，并且需要較長時間來精確校準渦輪和發電機，從而避免渦輪發電機自身在運行期間出現問題。
因此，已知電力系統的缺點之一是它們安裝成本高。
發明內容
一個目的是提供一種具有減少數量部件的渦輪發電機，從而增加可靠性和實用性。
另一個目的是能夠提供一種減小系統自身的安裝和維護成本的渦輪發電機。
還有一個目的是提供一種具有減少重量和負擔的渦輪發電機。
還有一個目的是提供一種減小移動機構的潤滑所必需的潤滑劑的量的渦輪發電機。
還有一個目的是提供一種緊湊且容易運輸的渦輪發電機。
還有一個目的是提供一種簡單且經濟的渦輪發電機。
通過提供如權利要求1中指定的渦輪發電機，來實現本發明的這些目的。
在從屬權利要求中顯示了本發明的其他特征。
通過以下說明性的、非限定性的描述，并參考附上的示意圖，根據本發明的渦輪發電機的特征和優勢將變得更明顯，其中圖1是根據現有技術的渦輪發電機的突出側視圖；圖2是根據現有技術的渦輪發電機的示意圖；圖3是根據本發明的渦輪發電機的第一優選實施例的示意圖；圖4是渦輪發電機的第二優選實施例的突出示意視圖；圖5是渦輪發電機的第三優選實施例的突出視圖；圖6是渦輪發電機的第四優選實施例的突出視圖；
圖7是渦輪發電機的第五優選實施例的突出視圖；圖8是渦輪發電機的第六優選實施例的突出視圖；圖9是渦輪發電機的第七優選實施例的突出視圖；具體實施方式
參考圖9，其顯示了根據本發明的渦輪發電機10，其包括渦輪20、直接連到所述渦輪20上的發電機30、連接到所述發電機30上并且與電力系統90相聯的靜態變頻器40。
所述渦輪發電機10包括用于所述渦輪20和所述電流發電機30的集成的潤滑設備75。
根據優選的實施例，所述潤滑設備75包括泵76，其將油泵入與其連接的輸出管77內，并包括回流管78，其收集從所述渦輪20以及從所述電流發電機30回流的油，回流管78也連接到泵76。
所述潤滑設備75還包括第一和第二油進給管79和80。
所述第一管79在第一端部連接到所述輸出管77上，并且在第二端部其連接到所述渦輪20上，從而用潤滑油對其進行潤滑。
所述第二管80在第一端部連接到所述輸出管77上，并且在第二端部其連接到所述電流發電機30上。
所述潤滑設備75最后包括第三和第四回流或收集油管，分別表示為81和82，以用來收集回流的油并且將其朝泵76傳送。
所述第三管81在第一端部連接到所述渦輪20上，并且在第二端部上其連接到所述回流管上，回流管又連接到所述油泵76上。
所述第四管82在第一端部連接到所述電流發電機30上，并且在第二端部上其連接到所述回流管78上。
渦輪20和發電機30共享同一潤滑設備75，這有利地降低了用來潤滑的油的需要，并且因此簡化了渦輪發電機10。
所述渦輪發電機10的維護操作也有利地簡化和變得容易了。
通過具有根據本發明的潤滑設備的渦輪發電機，有利地將正確運行渦輪發電機所必須的泵的數量減小到了最小。
維護成本以及還有必要的潤滑劑的量也有利地降低了。
參考如圖3，根據還有的優選實施例，所述渦輪20和所述發電機30約束到單個支撐基底50上，該基底優選為金屬的。
這樣，就避免了由于硬的水泥材料制成的剛性底座的缺點，從而獲得渦輪發電機隨時間推移的較高的可靠性。
換言之，所述渦輪20和所述發電機30的支撐基底被整合為單個金屬支撐基底50。
因此，還可以直接在制造階段實現所述渦輪20和所述發電機30的對中和對準，從而獲得預裝的渦輪發電機10。
所述變頻器40優選也約束到所述支撐基底50上。
因此大大有利地簡化了渦輪發電機10的移動和安裝操作。
所述渦輪發電機10優選包括單個隔音外殼12，用于所述渦輪20、所述電流發電機30以及優選也用于所述變頻器40。
換言之，所述渦輪發電機10具有單個隔音外殼12，將所述渦輪20和所述發電機30插入其中，而不是每一個部件具有各自的隔音外殼。
所述隔音外殼12優選與所述支撐基底50相連，并且具有降低由渦輪發電機10自身部件所產生聲音的功能。
所述變頻器40優選包括至少一個電壓和電流轉換器43。
所述渦輪發電機10優選包括高壓電路開關45，其連接在所述變頻器40和所述電力系統90之間。
所述發電機30的旋轉線圈優選裝配在所述渦輪20的旋轉軸上，或通過剛性或柔性連接與之相連。
因此，通過根據本發明的渦輪發電機大大有利地降低了整個渦輪發電機的負擔和重量，并且還獲得渦輪發電機自身的效率增加了1％。
因為其更緊湊，所以渦輪發電機更易于運輸。
所述渦輪發電機10優選約束到運輸裝置上，以便獲得移動的渦輪發電機10，在圖中并未示出運輸裝置。
因此渦輪發電機10能夠在電力系統的頻率下，將渦輪20所產生的機械能轉換成電能。
優選通過硬性或柔性連接將發電機30和渦輪20的轉子連接。
渦輪發電機10優選包括能夠吸收振動的絕緣元件，圖中未示，該元件插在所述變頻器40和所述支撐基底50之間。
作為另一種選擇，另一種能夠吸收振動的防振懸掛設備可插在所述變頻器40和所述基底50之間。
參考圖7，根據還有的優選實施例，所述渦輪發電機10優選包括集成的單個冷卻設備60，其用于所述渦輪20和所述電流發電機30以及優選也用于所述變頻器40。
所述冷卻設備60優選為空氣冷卻設備。
所述冷卻設備60包括連接到腔室63的吸入管62。
所述冷卻設備60也包括第一空氣進給管64，其將所述腔室63連接到所述渦輪20上，從而為燃燒器提供進給空氣，并冷卻渦輪20自身的最熱區域。
所述冷卻設備60還包括第二空氣進給管65，其優選將所述腔室63連接到所述電流發電機30上，或優選將所述第一空氣進給管64連接到所述電流發電機30上。
所述冷卻設備60優選包括用于吸入空氣的吸濾器67，優選容納于所述吸入管62內，以便過濾供給所述渦輪發電機10的部件的空氣。
所述冷卻設備60優選包括第三進給管66，其優選將所述腔室63連接到所述變頻器40上。
根據優選可選實施例，所述第三進給管66將所述第二進給管65連接到所述變頻器40上。
這樣，使用單個腔室63而不是使用兩個或三個腔室分別用于電流發電機30、變頻器40以及渦輪20是可能的。
只有一個空氣吸入管62和只有一個空氣過濾器67的事實，大大減少了渦輪發電機10的部件數量。
所述渦輪發電機10的維護操作也有利地減少和變得容易了。
發電機30和渦輪20以及優選還有變頻器40共享冷卻設備60，尤其共享同一空氣吸入管62、同一過濾器67和同一腔室63。
隨后，廢氣通過第一排氣管68分開地從發電機30分別排出，而對于渦輪，空氣通過渦輪配備的排放管排出。
空氣優選通過第二排氣管69分別從變頻器40排出。
根據本發明的另一個方面，提供了配有水冷卻設備60的渦輪發電機10。
換言之，用水來冷卻渦輪20和發電機30。
變頻器40優選也用水來冷卻。
所述冷卻設備60優選包括至少第一氣體/液體熱交換器32以及至少第二液體/氣體熱交換器34，用于冷卻所述渦輪20和/或所述電流發電機30。
所述至少第一氣體/液體熱交換器32和所述至少第二液體/氣體熱交換器34也冷卻所述變頻器40。
所述至少第一氣體/液體熱交換器32允許腔室63的空氣和第一冷卻回路31內所包含的液體之間進行熱交換。
特別的，所述至少第一氣體/液體熱交換器32允許所述第一進給管64的空氣和所述第二冷卻回路41的液體之間進行熱交換。
所述至少第二液體/氣體熱交換器34允許所述第一冷卻回路31內所包含的所述液體和空氣之間進行熱交換，這些空氣鄰近所述渦輪20和/或所述電流發電機30和/或優選所述變頻器40。
根據另一個實施例，所述冷卻設備60優選包括第三氣體/液體熱交換器42以及第四液體/氣體熱交換器44，用于所述變頻器40。
第三氣體/液體熱交換器42允許腔室63的空氣和第二冷卻回路41內所包含的液體之間進行熱交換。
特別的，第三氣體/液體熱交換器42允許在所述第二進給管65的空氣和所述第二冷卻回路41內所包含的液體之間進行熱交換。
類似地，所述第四液體/氣體熱交換器44允許在所述第二冷卻電路41內所包含的所述液體和鄰近所述變頻器40的空氣之間進行熱交換。
所述冷卻設備60優選包括至少一個用于所述吸入管62的通風機。
所述冷卻設備60優選包括至少一個泵，其用于循環所述第一冷卻回路31和/或所述第二液體冷卻回路41內的所述液體。
根據優選實施例，提供了渦輪發電機10，其優選包括如圖4中所示意的單個集成的控制和驅動設備85，用于所述渦輪20和所述電流發電機30。
所述控制和驅動設備85包括控制板和中央控制和驅動單元，其接收來自所述渦輪20和所述電流發電機30的信號，從而通過控制信號來控制它們運行并驅動它們的運行參數。
所述控制板顯示了從中央控制和驅動單元接收到的渦輪20以及電流發電機30的運行參數，并且也能夠通過用戶界面接收輸入控制信號。
所述控制信號傳遞到中央控制和驅動單元上，其修改渦輪和電流發電機30的運行參數。
這樣，對于所述渦輪20和所述電流發電機30，具有單個顯示單元和單個中央控制和驅動單元是可能的。
根據另一個實施例，參考圖5，用于所述渦輪20、所述電流發電機30和所述變頻器40的控制和驅動設備85是單個的，即各自的控制和驅動板集成在單個的控制和驅動設備內，也可能所述變頻器40具有單獨的用戶界面。
這樣有利地簡化了控制和驅動設備的結構，減少了部件數量以及其接線，同時降低了渦輪發電機自身的負擔。
根據一個優選實施例，所述渦輪20與所述電流發電機30成為一體。
根據還有一個優選實施例，所述渦輪20與所述電流發電機30以及所述變頻器40成為一體。
這有利地導致渦輪發電機的重量和負擔的進一步減小。
因此可以看出根據本發明的渦輪發電機實現了以上所述的目的。
據此設計的本發明的渦輪發電機可以經歷許多修改和變動，均包括在同一發明概念內。
此外，實際上，所使用的材料及尺寸和部件可以根據技術要求而變化。
權利要求
1.一種渦輪發電機(10)，其包括渦輪(20)、直接連接到所述渦輪(20)上的發電機(30)、連接到所述發電機(30)上并與電力系統(90)相聯的靜態變頻器(40)，其特征在于其包括用于所述渦輪(20)和所述發電機(30)的單個潤滑設備(75)。
2.根據權利要求1所述的渦輪發電機(10)，其特征在于所述潤滑設備(75)包括泵(76)、第一輸出管(77)、回流管(78)、第一進給管(79)、第二進給管(80)、第三收集管(81)和第四收集管(82)。
3.根據權利要求2所述的渦輪發電機(10)，其特征在于所述第一進給管(79)連接所述輸出管(77)與所述渦輪(20)，所述第二進給管(80)連接所述輸出管(77)與所述電流發電機(30)，所述第三收集管(81)連接所述渦輪(20)與所述回流管(78)，所述第四收集管(82)連接所述渦輪(20)與所述回流管(78)。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的渦輪發電機(10)，其特征在于所述潤滑設備(75)包括至少一個熱交換器(83)和至少一個過濾器(84)，用于冷卻和過濾所述潤滑設備(75)的潤滑劑。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的渦輪發電機(10)，其特征在于所述渦輪(20)與所述電流發電機(30)成為一體。
6.根據權利要求1至4中任意一項所述的渦輪發電機(10)，其特征在于所述燃氣渦輪(20)與所述電流發電機(30)以及所述變頻器(40)成為一體。
7.一種如先前所描述和說明的、并且出于以上指定目的的渦輪發電機。
全文摘要
渦輪發電機(10)包括渦輪(20)、直接連接到所述渦輪(20)上的發電機(30)、連接到所述發電機(30)上并與電力系統(90)相聯的靜態變頻器(40)，該渦輪發電機(10)包括用于渦輪(20)和發電機(30)的單個潤滑設備(75)。
文檔編號H02J3/00GK1831300SQ20051013584
公開日2006年9月13日 申請日期2005年12月23日 優先權日2004年12月23日
發明者G·弗羅西尼, G·D·默瑟, S·基亞里 申請人:諾沃皮尼奧內有限公司