大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构专利背景

参见图1：传统火电低压模块落地方式为低压轴承座落于低压外缸1，低压内缸2支撑在低压外缸台板1-1上，低压外缸1直接落于汽机运行平台基础6。该落地方式对于尺寸相对较小的全转速低压模块来说布置比较紧凑，外形小、受力情况相对简单，便于结构的设计。

但是，对于大功率半转速汽轮机组，尤其是半转速核电汽轮机低压模块，其尺寸和重量远远大于常规火电汽轮机的低压模块，低压内缸2的支撑刚性不容易保证，变形较大，低压外缸1结构复杂，给轴系的对中、径向间隙的调整增加了难度；且汽机运行平台基础6除了承受整个低压模块的静载外，还需承受比静载还大的真空载荷，整个低压模块的基座支撑载荷巨大，给汽轮发电机组混凝土基座的设计带来较大的难度。

大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构专利目的

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》的目的在于：提供一种内、外缸相对独立的大功率半转速汽轮机组低压模块的落地布置结构。

大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构技术方案

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》所采用的技术方案是：

一种大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，所述低压模块静子部件包括低压外缸、低压内缸和低压轴承座，所述低压内缸通过一对对称设置在低压内缸的横向两侧的支撑装置刚性连接、并独立支撑于汽机运行平台基础上，所述支撑装置一端固定连接低压内缸侧壁，另一端穿过低压外缸侧壁上对应设置的安装孔、固定连接汽机运行平台基础；所述低压外缸底部的排汽口与凝汽器喉部刚性连接。

所述支撑装置包括相互连接的连接块和曲臂两部分，连接块固定连接在低压内缸外壁上，曲臂的一端固定在汽机运行平台基础的上，另一端穿过低压外缸侧壁上对应设置的安装孔、与连接块固定连接。

所述曲臂的弯曲角度为90°-150°。

所述低压内缸汽机侧横向两侧相向的两个曲臂与连接块的连接处分别设置有横向导向键；低压内缸底部汽机侧及电机侧分别反向延伸出一段连接杆，该连接杆对应轴向中心线，汽机运行平台基础预埋件上装焊有限位杆，连接杆和限位杆槽块配合构成轴向导向键，轴向导向键连线与横向导向键连线的交点即为低压内缸的死点。

所述低压内缸外表面、支撑装置的安装面上装焊有加强箍筋。

所述支撑装置与低压外缸上安装孔的结合部内设置有膨胀节。

所述低压轴承座直接坐落在汽机运行平台基础上。

大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构改善效果

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》所产生的有益效果是：

整个低压模块轴向较短，横向较长，控制了汽轮发电机组总长；一方面通过优化低压内缸筒体、隔板、导流环结构控制其整体重量，另一方面根据有限元分析软件计算结果，设置低压内缸加强箍筋，优化支撑装置结构，增加低压内缸刚性，将低压内缸天地方向变形量控制在有效范围内，便于隔板汽封、叶顶汽封径向间隙的设计和现场机组动静部件的安装；低压轴承座单独落地，转子标高不受汽机运行工况的改变而发生改变，保证了机组径向间隙，增加机组稳定性和安全性；低压内缸穿过低压外缸，横向独立支撑于汽机运行平台的低压模块结构方案，使低压内缸和汽机运行平台基础免受真空载荷，便于机组轴系的对中、径向间隙的调整和设计院汽机运行平台基础的设计。《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》通过布置于低压模块汽机侧的低压内缸死点，控制低压内缸热膨胀方向，保证机组动静间隙，提高机组运行可靠性、安全性。

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》在基本不改变内、外缸的结构的情况下，使得内、外缸相对独立，在低压内缸的支撑刚性能够得到保证的情况下，使低压内缸和汽机运行平台基础免受真空载荷，便于机组轴系的对中、径向间隙的调整和设计院汽机运行平台基础的设计，提高机组运行安全性。

图1为截至2011年3月22日上午技术低压内缸的落地结构示意图；

图2为《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》的低压模块落地结构横向示意图；

图3为《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》的低压模块落地结构轴向示意图；

图4为《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》的低压内缸死点示意图；

图中标号表示：1低压外缸，1-1低压外缸台板，2低压内缸，2-1低压内缸上半，2-2低压内缸下半，3连接块，4支撑臂，5加强箍筋，6汽机运行平台基础，7凝汽器，8横向导向键，9轴向导向键，10死点，11低压轴承座。

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》设计汽轮机低压模块的结构设计领域，具体是一种大功率半转速汽轮机组低压模块的落地布置结构设计。

1.一种大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，所述低压模块静子部件包括低压外缸、低压内缸和低压轴承座，其特征在于：所述低压内缸通过一对对称设置在低压内缸的横向两侧的支撑装置刚性连接、并独立支撑于汽机运行平台基础上，所述支撑装置一端固定连接低压内缸侧壁，另一端穿过低压外缸侧壁上对应设置的安装孔、固定连接汽机运行平台基础；所述低压外缸底部的排汽口与凝汽器喉部刚性连接；所述支撑装置包括相互连接的连接块和曲臂两部分，连接块固定连接在低压内缸外壁上，曲臂的一端固定在汽机运行平台基础的上，另一端穿过低压外缸侧壁上对应设置的安装孔、与连接块固定连接。

2.根据权利要求1所述的大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，其特征在于：所述曲臂的弯曲角度为90°-150°。

3.根据权利要求1所述的大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，其特征在于：所述低压内缸汽机侧横向两侧相向的两个曲臂与连接块的连接处分别设置有横向导向键；低压内缸底部汽机侧及电机侧分别反向延伸出一段连接杆，该连接杆对应轴向中心线，汽机运行平台基础预埋件上装焊有限位杆，连接杆和限位杆槽块配合构成轴向导向键，轴向导向键连线与横向导向键连线的交点即为低压内缸的死点。

4.根据权利要求1所述的大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，其特征在于：所述低压内缸外表面、支撑装置的安装面上装焊有加强箍筋。

5.根据权利要求1所述的大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，其特征在于：所述支撑装置与低压外缸上安装孔的结合部内设置有膨胀节。

6.根据权利要求1所述的大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，其特征在于：所述低压轴承座直接坐落在汽机运行平台基础上。

《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》定义轴向为平行于汽轮发电机组转子中心线，横向为垂直于汽轮发电机组转子中心线。

参见图2、图3：《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》是一种大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构，低压模块的轴向两侧分别为汽机侧和电机侧，低压模块静子主要包括低压外缸1、低压内缸2和低压轴承座11。低压外缸1底部与凝汽器7喉部刚性连接、凝汽器7支撑于汽轮机厂房基础上，如此支撑低压外缸1。低压内缸2通过一对对称设置在低压内缸2的横向两侧的支撑装置刚性连接、并独立支撑于汽机运行平台基础6上。支撑装置一端固定连接低压内缸2侧壁，另一端穿过低压外缸1侧壁上对应设置的安装孔、固定连接汽机运行平台基础6。低压轴承座11单独落地，直接坐落在汽机运行平台基础6上。

支撑装置是一个刚性连接体，垂直于汽轮机转子中心线、即横向对称设置在低压内缸2的两侧。该支撑装置包括相互连接的连接块3和支撑臂4两部分。支撑臂4是一个曲臂，该曲臂的弯曲度可以设计为90°-150°，本实施例采用90°的曲臂。该支撑臂4一端垂直于汽机运行平台基础6的上表面固定连接，另一端穿过低压外缸1侧壁上对应设置的安装孔、垂直于连接块3侧端面固定连接，对应地，连接块3的另一个侧端面固定连接在低压内缸2侧壁上。

该具体实施方式采用四个支撑装置，两两对称设置在低压内缸2的轴向两侧，使得低压内缸2横向落地。其安装方法如下所述：首先，在低压内缸2筒体上装焊有四个加强箍筋5，四个加强箍筋5分别位于筒体的弧面上，相对于筒体的截面上、下、左、右对称布置。加强箍筋5在加强低压内缸2筒体的刚性的同时，下半的加强箍筋5还起到了支撑固定连接块3的作用。从低压内缸2水平中分面法兰和加强箍筋5下半引出四个连接块3，四个连接块3相对于低压内缸2轴向和横向中心线两两对称布置。然后，通过连接块3的端面将低压内缸2整体支撑于四个支撑臂4上，支撑臂4一端固定连接在汽机运行平台基础6，另一端穿过低压外缸1侧端板伸入低压外缸1、与连接块3固定连接。支撑臂4与低压外缸1上安装孔的结合部内设置有膨胀节，起到密封的作用。如此，达到将低压内缸2直接落在汽机运行平台基础6的目的。

参见图4：由于采用上述的低压内缸2横向落地的结构，因此，低压内缸2内的死点10布置也需要进行适应性的设计，从而控制低压内缸2的热膨胀方向。在低压内缸2底部的汽机侧及电机侧分别反向延伸出一段连接杆，该连接杆对应轴向中心线，构成轴向两侧的轴向键，汽机运行平台基础6预埋件上装焊有限位杆，与焊接在汽机运行平台基础6预埋件的轴向键槽通过“L”型垫片现场调整间隙，连接杆和限位杆槽块配合构成低压内缸2的轴向导向键9。在低压内缸2的支撑装置的支撑面上，低压内缸2的汽机侧横向两侧相向的两个支撑臂4与连接块3的连接处分别设置有横向导向键8，通过“L”型垫片现场调整间隙，形成低压内缸2的横向导向键8。轴向导向键9连线与横向导向键8连线的交点即为低压内缸2死点10。

2018年12月20日，《大功率半转速汽轮机组低压模块落地结构》获得第二十届中国专利优秀奖。

一种大功率半导体激光器光纤耦合模块专利目的

《一种大功率半导体激光器光纤耦合模块》的目的是提供一种大功率半导体激光器光纤耦合模块，其焊接简易，调试方便，散热性好，寿命长，耦合效率高。

一种大功率半导体激光器光纤耦合模块技术方案

《一种大功率半导体激光器光纤耦合模块》包括数个热沉、数个单管半导体激光器、数个光束准直透镜和聚焦器件，热沉、单管半导体激光器和光束准直透镜三者一一对应放置，单管半导体激光器焊接在热沉上，光束准直透镜设置在单管半导体激光器的出射端，其特征在于，在该模块的光路中放置有玻璃平板，其上面安放数个反射棱镜，数个单管半导体激光器除第二单管半导体激光器之外均呈阶梯状排列，每个单管半导体激光器与其正对面的单管半导体激光器位于同一水平高度，与其左右相邻的单管半导体激光器在水平高度上相差间距为d；反射棱镜和单管半导体激光器一一对应放置，反射棱镜和其对应的单管半导体激光器位于同一水平高度；第二单管半导体激光器垂直于单管半导体激光器放置，其出射的光束通过各反射棱镜中间的间隙直接传输至聚焦器件；聚焦器件平行于单管半导体激光器放置。

一种大功率半导体激光器光纤耦合模块有益效果

《一种大功率半导体激光器光纤耦合模块》通过使用反射棱镜对其相对应的单管半导体激光器发出的光进行反射，反射后的光束相互平行传输，密集地排列在一起，无需再将单管半导体激光器焊接成阵列的形式，这样可以使每个激光器有更充足的焊接位置和散热空间，使焊接变容易，调试更方便，散热性更好，寿命延长；通过反射棱镜及单管半导体激光器的适当排列，可以使反射过来的光束排列成近圆形，这样聚焦后可以使聚焦光斑呈圆形，更符合光纤端面形状的分布，可以提高耦合效率。

图1是2010年5月前技术以单管阵列及微透镜阵列实现的耦合输出的大功率半导体激光器的装置示意图。

图2是《一种大功率半导体激光器光纤耦合模块》大功率半导体激光器光纤耦合模块的结构示意图。

图3是图2中所示的多路单管半导体激光器位置高度示意图。

图4是该发明多路单管半导体激光器发出的光束经过反射合束后的光斑示意图。

图中：1、热沉，2、单管半导体激光器，3、光束准直透镜，4、玻璃平板，5、第一反射棱镜，6、第二反射棱镜，7、第三反射棱镜，8、快轴聚焦柱面镜，9、慢轴聚焦柱面镜，10、第二单管半导体激光器，11、热沉块，12、空隙，13、单管半导体激光器的光斑，14、第二单管半导体激光器的光斑，15、单管激光器阵列，16、准直透镜阵列，17、阶梯状热沉。

1.《一种大功率半导体激光器光纤耦合模块》包括数个热沉（1）、数个单管半导体激光器（2）、数个光束准直透镜（3）和聚焦器件，热沉（1）、单管半导体激光器（2）和光束准直透镜（3）三者一一对应放置，单管半导体激光器（2）焊接在热沉（1）上，光束准直透镜（3）设置在单管半导体激光器（2）的出射端，其特征在于，在该模块的光路中放置有玻璃平板（4），其上面安放数个反射棱镜，数个单管半导体激光器（2）除第二单管半导体激光器（10）之外呈阶梯状排列，每个单管半导体激光器（2）与其正对面的单管半导体激光器位于同一水平高度，与其左右相邻的单管半导体激光器在水平高度上相差间距为d；反射棱镜和单管半导体激光器（2）一一对应放置，反射棱镜和其对应的单管半导体激光器（2）位于同一水平高度；第二单管半导体激光器（10）垂直于单管半导体激光器（2）放置，其出射的光束通过各反射棱镜中间的间隙直接传输至聚焦器件；聚焦器件平行于单管半导体激光器（2）放置。

2.如权利要求1所述的大功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述数个单管半导体激光器（2）发出的光束经过不同位置排列的反射棱镜后相互平行传输，使光束密集排列形成近圆形，经过聚焦器件后形成的光斑呈圆形分布。

3.如权利要求1所述的大功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述单管半导体激光器（2）和第二单管半导体激光器（10）为同一波长相同偏振态的单管半导体激光器。

4.如权利要求1所述的大功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述光束准直透镜（3）采用球面透镜或非球面透镜对光束进行准直，或者采用两个分离的非球面柱面镜分别对单管半导体激光器的快慢轴光束进行准直。

5.如权利要求1所述的大功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述聚焦器件由沿耦合后光束传输方向依次设置的快轴聚焦柱面镜（8）和慢轴聚焦柱面镜（9）组成。

6.如权利要求5所述的大功率半导体激光器光纤耦合模块，其特征在于，所述快轴聚焦柱面镜（8）和慢轴聚焦柱面镜（9）均采用球面柱面聚焦镜或者非球面圆形聚焦镜或者消像差透镜组。