RU2323344C1

RU2323344C1 - Turbogenerator

Info

Publication number: RU2323344C1
Application number: RU2006127235/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-04-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; gas-turbine engines.

SUBSTANCE: according to invention, turbogenerator contains at least one electric machine built into turbine, rotor of turbine is installed on supports on active magnetic bearings, radial displacement pickups are mounted in supports being connected to control unit, electromagnets of active magnetic bearings are connected through control unit to power consumers. Active magnetic bearings are protected from both sides by magnetic seals. Station of turbine is made of magnetic soft material. Windings of electric motor are made on stator of compressor, and system of permanent magnets of compressor is secured on turbine rotor. Windings of electric generator are fitted on stator of turbine, and system of permanent magnets of electric generator is secured on turbine rotor. Windings of stator of electric generator are enclosed in one or several casings to which air or water cooling system is connected. Turbine can be made multistage, and windings of stator of electric generator are made, each, for independent connection to consumers through switch.

EFFECT: increased efficiency and reliability of turbogenerator.

6 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям ГТД.The invention relates to engine building, including aircraft and stationary engines of gas turbine engines.

Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель - ГТД, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной, и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 2189477, which contains a gas turbine engine - gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a free turbine, and a load in the form of an electric generator, the shaft of which is connected to the shaft of the free turbine through a coupling.

Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.The disadvantage of this power plant is that it has a low efficiency of about 20%, which is almost 2 times less than that of modern diesel plants.

Известна силовая установка газотурбовоза по патенту РФ №2272916, которая содержит газотурбинный двигатель с турбиной и свободную турбину, за которой установлен регенеративный теплообменник, выход из которого соединен с газотурбинным двигателем, конкретно с системой охлаждения турбины.A gas turbine locomotive power plant is known according to RF patent No. 2272916, which contains a gas turbine engine with a turbine and a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed, the outlet of which is connected to a gas turbine engine, specifically, a turbine cooling system.

Недостатком этого двигателя является низкий КПД силовой установки.The disadvantage of this engine is the low efficiency of the power plant.

Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ №2252316 (прототип), который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель), встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.Known gas turbine engine according to the patent of the Russian Federation No. 2252316 (prototype), which contains a turbocompressor consisting of a compressor, a combustion chamber and a turbine, and at least two electric machines (electric generator and electric motor) built into the turbocompressor. The system of permanent magnets is installed on the inner surface of the rotor of the turbocompressor, and the stator of the electric machine is installed on the housing of the bearing support, i.e. on a small diameter.

Недостатки этого двигателя: очень маленькая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре и имеют по одной ступени. Кроме того, возникают проблемы с охлаждением обмоток статора, размещенных внутри двигателя. Эта конструкция применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета.The disadvantages of this engine: the very small power of electric machines, due to the fact that they are placed on a small diameter and have one step. In addition, there are problems with cooling the stator windings located inside the motor. This design is applicable for using an electric machine as a starter or as an auxiliary electric generator to power the units of a gas turbine engine and aircraft.

Задачи создания изобретения: повышение КПД и мощности турбогенератора и машин, созданных на его базе, в том числе двигателей и силовых установок.Objectives of the invention: improving the efficiency and power of a turbogenerator and machines created on its basis, including engines and power plants.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что турбогенератор, содержащий не менее одной электрической машины, встроенной в турбину, отличающийся тем, что ротор турбины установлен в опорах на активных магнитных подшипниках, в опорах смонтированы датчики радиального перемещения, которые подключены к блоку управления, электромагниты активных магнитных подшипников подключены через блок управления к потребителям энергии. Активные магнитные подшипники с обеих сторон защищены магнитными уплотнениями. Статор турбины выполнен из магнитомягкого материала. Обмотки электродвигателя выполнены на статоре компрессора, а система постоянных магнитов компрессора закреплена на роторе турбины. Обмотки электрогенератора установлены на статоре турбины, а система постоянных магнитов электрогенератора закреплена на роторе турбины. Обмотки статора электрогенератора заключены в один или несколько кожухов, к которым подведена система воздушного или водяного охлаждения. Турбина может быть выполнена многоступенчатой, а обмотки статора электрогенератора каждая выполнена с возможностью независимого подключения к потребителям через коммутатор.The solution to these problems was achieved due to the fact that the turbine generator containing at least one electric machine built into the turbine, characterized in that the turbine rotor is mounted in supports on active magnetic bearings, radial displacement sensors are mounted in the supports, which are connected to the control unit, electromagnets active magnetic bearings are connected through the control unit to energy consumers. Active magnetic bearings are protected on both sides by magnetic seals. The turbine stator is made of soft magnetic material. The motor windings are made on the compressor stator, and the compressor permanent magnet system is mounted on the turbine rotor. The generator windings are installed on the turbine stator, and the system of permanent magnets of the generator is mounted on the turbine rotor. The stator windings of the electric generator are enclosed in one or more housings to which an air or water cooling system is connected. The turbine can be multi-stage, and the stator windings of the electric generator each are made with the possibility of independent connection to consumers through a switch.

Активный магнитный подшипник (АМП) - это управляемое электромеханическое устройство, в котором стабилизация положения ротора осуществляется силами магнитного притяжения, действующими на ротор со стороны электромагнитов, ток в которых регулируется системой автоматического управления по сигналам датчиков перемещений ротора. Полный неконтактный подвес ротора может быть осуществлен с помощью либо двух радиальных и одного осевого АМП, либо двух конических АМП. Поэтому система магнитного подвеса ротора включает в себя как сами подшипники, встроенные в корпус машины, так и электронный блок управления, соединенный проводами (электрическими связями) с обмотками электромагнитов и датчиками.An active magnetic bearing (AMP) is a controlled electromechanical device in which the rotor is stabilized by magnetic forces acting on the rotor from the side of electromagnets, the current in which is controlled by an automatic control system based on signals from rotor displacement sensors. Full non-contact suspension of the rotor can be carried out using either two radial and one axial AMP, or two conical AMP. Therefore, the rotor magnetic suspension system includes both the bearings themselves, integrated into the machine body, and an electronic control unit connected by wires (electrical connections) to the electromagnet windings and sensors.

В системе управления может использоваться как аналоговая, так и более современная цифровая обработка сигналов. Основные преимущества АМП - это отсутствие механического контакта и смазки позволяют использовать их при высоких скоростях вращения, в вакууме, высоких и низких температурах, стерильных технологиях и т.д. Исходя из преимуществ активных магнитных подшипников перед известными, можно считать, что их применение в ГТД чрезвычайно перспективно, особенно в ГТД, имеющих источник электроэнергии очень большой мощности, способный бесперебойно обеспечить электроэнергией любые потребители электроэнергии в течение всего цикла работы ГТД.The control system can use both analog and more modern digital signal processing. The main advantages of AMP are the absence of mechanical contact and lubrication that allow them to be used at high speeds of rotation, in vacuum, high and low temperatures, sterile technologies, etc. Based on the advantages of active magnetic bearings over the known ones, it can be considered that their use in gas turbine engines is extremely promising, especially in gas turbine engines, which have a very high power source, which is capable of uninterruptedly supplying electricity to any electricity consumers during the whole gas cycle operation cycle.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Для реализации изобретения достаточно применения известных узлов и деталей, ранее разработанных и реализованных в конструкции газотурбинных двигателей и в общем машиностроении, в том числе и в энергомашиностроении.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, as evidenced by patent research. To implement the invention, it is sufficient to use well-known components and parts previously developed and implemented in the design of gas turbine engines and in general engineering, including in power engineering.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1...10, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 10, where:

на фиг.1 приведена схема газотурбинного двигателя с применением предложенного турбогенератора,figure 1 shows a diagram of a gas turbine engine using the proposed turbogenerator,

на фиг.2 приведена схема турбогенератора,figure 2 shows a diagram of a turbogenerator,

на фиг.3 - схема магнитной муфты между ступенями турбины,figure 3 is a diagram of a magnetic coupling between the stages of the turbine,

на фиг.4 и 5 приведена схема установки магнитов в роторе турбогенератора,figure 4 and 5 shows a diagram of the installation of magnets in the rotor of a turbogenerator,

на фиг.6 приведена схема воздушного охлаждения статорных обмоток турбогенератора,figure 6 shows a diagram of the air cooling of the stator windings of a turbogenerator,

на фиг.7 приведена схема сборки статора турбогенератора из листов магнитомягкой стали,Fig.7 shows a diagram of the assembly of the stator of the turbogenerator from sheets of soft magnetic steel,

на фиг.8 приведена схема водяного охлаждения статорных обмоток электродвигателя и турбогенератора,Fig. 8 shows a diagram of water cooling of the stator windings of an electric motor and a turbogenerator,

на фиг.9 приведена конструкция опоры с активным магнитным подшипником и магнитными уплотнениями.figure 9 shows the design of the support with an active magnetic bearing and magnetic seals.

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит газогенератор 1, содержащий компрессор 2, камеру сгорания 3 и турбину 4, и выхлопное устройство 5. Газотурбинный двигатель содержит две электрические машины, встроенные в газогенератор 1, при этом в компрессор 2 встроен электродвигатель 6, в турбину 4 встроен электрогенератор 7. Турбина 4 выполнена свободной, т.е. ее вал не связан с валом компрессора.The proposed technical solution (Fig. 1) comprises a gas generator 1, comprising a compressor 2, a combustion chamber 3 and a turbine 4, and an exhaust device 5. The gas turbine engine contains two electric machines built into the gas generator 1, while the electric motor 6 is integrated into the compressor 2, an electric generator 7 is built in to the turbine 4. The turbine 4 is made free, i.e. its shaft is not connected to the compressor shaft.

Газотурбинный двигатель содержит систему топливоподачи с топливопроводом низкого давления 8, подключенным ко входу в топливный насос 9, имеющий привод 10, топливопровод высокого давления 11, вход которого соединен с топливным насосом 9, а выход соединен с кольцевым коллектором 13, кольцевой коллектор 12 соединен с форсунками 13 камеры сгорания 3.The gas turbine engine contains a fuel supply system with a low pressure fuel pipe 8 connected to the inlet of the fuel pump 9 having a drive 10, a high pressure fuel pipe 11, the input of which is connected to the fuel pump 9, and the output is connected to the annular manifold 13, the annular manifold 12 is connected to the nozzles 13 combustion chambers 3.

Компрессор 2 содержит статор компрессора 14 и ротор компрессора 15 с валом компрессора 16. Кроме того, компрессор 2 содержит направляющие лопатки компрессора 17 и рабочие лопатки компрессора 18.The compressor 2 comprises a compressor stator 14 and a compressor rotor 15 with a compressor shaft 16. In addition, the compressor 2 includes compressor guide vanes 17 and compressor 18 rotor blades.

Турбина 3 содержит статор турбины 19 и ротор турбины 20 с валом турбины 21, который кинематически не связан с валом компрессора 16, т.е. турбина 4 выполнена свободной. Кроме того, турбина 4 содержит сопловые аппараты турбины 22 и рабочие лопатки турбины 23 (количество ступеней свободной турбины может быть от одной до нескольких).The turbine 3 comprises a stator of the turbine 19 and a rotor of the turbine 20 with the shaft of the turbine 21, which is kinematically not connected with the shaft of the compressor 16, i.e. turbine 4 is made free. In addition, the turbine 4 includes nozzle apparatuses of the turbine 22 and rotor blades of the turbine 23 (the number of stages of a free turbine can be from one to several).

Ротор компрессора и ротор турбины установлены каждый на двух опорах 24.The compressor rotor and turbine rotor are each mounted on two supports 24.

Две электрические машины, а именно электродвигатель 25, совмещенный с компрессором 2 и электрогенератор 26, совмещенный с турбиной 4, т.е. турбогенератор. Электродвигатель 25 содержит статорные обмотки компрессора 27, выполненные на статоре компрессора 14, и систему постоянных магнитов электродвигателя 28, установленную на рабочих лопатках компрессора.Two electric machines, namely an electric motor 25, combined with a compressor 2 and an electric generator 26, combined with a turbine 4, i.e. turbogenerator. The electric motor 25 contains the stator windings of the compressor 27, made on the stator of the compressor 14, and a system of permanent magnets of the electric motor 28, mounted on the working blades of the compressor.

Электрогенератор 26 содержит статорные обмотки электродвигателя 29, установленные на статоре турбины 19, и систему постоянных магнитов электрогенератора 30, установленную на рабочих лопатках турбины 23 (фиг.4). Электродвигатель 25 соединен с электрогенератором 26 электрическими связями через коммутатор 37.The generator 26 contains the stator windings of the electric motor 29 mounted on the stator of the turbine 19, and a permanent magnet system of the electric generator 30 mounted on the working blades of the turbine 23 (Fig. 4). The electric motor 25 is connected to the electric generator 26 by electrical communication through the switch 37.

Статорные обмотки электродвигателя 27 заключены в кожух компрессора 32, а статорные обмотки электрогенератора 29 заключены в кожух турбины 33 (фиг.1 и 2). К внутренним полостям кожухов 32 и 33 соответственно «В» и «Г» подключена система охлаждения 34. Газотурбинный двигатель имеет блок управления 35, который электрическими связями 36 соединен со всеми приводами и датчиками (фиг.1). Если турбина многоступенчатая, то в линии электрических связей установлены коммутаторы 37, для поочередного подключения статорных обмоток турбин при работе на режиме малой мощности.The stator windings of the electric motor 27 are enclosed in the casing of the compressor 32, and the stator windings of the electric generator 29 are enclosed in the casing of the turbine 33 (FIGS. 1 and 2). A cooling system 34 is connected to the internal cavities of the casings 32 and 33, respectively “B” and “G”. The gas turbine engine has a control unit 35, which is connected by electrical connections 36 to all drives and sensors (Fig. 1). If the turbine is multi-stage, then the switches 37 are installed in the electric communication line for alternately connecting the stator windings of the turbines when operating at low power.

Если применены две или более ступеней турбины, то между ними устанавливают магнитные муфты 38 (фиг.3), которые содержат установленную на валу 21₂ ведущую полумуфту 39 с ведущими магнитами 40 и ведомую полумуфту 41 с ведомыми магнитами 42, соединенную с валом 21₁. Имеется упорный подшипник 39 для восприятия осевых нагрузок в магнитной муфте 38. Магниты 30 размещены в кольцевом бандаже 44 рабочих лопаток турбины 23 и могут быть установлены между ними под углом (фиг.5). Статорные обмотки турбины 29 (фиг.7) выполнены в пазах Д статорного железа (набора тонких платин из магнитомягкой стали).If two or more turbine stages applied between them establish magnetic coupling 38 (Figure 3), which comprise a shaft mounted on February ₂₁ leading the coupling half 39 with the leading magnet 40 and a driven clutch half 41 with the driven magnets 42 coupled to the shaft ₂₁ January. There is a thrust bearing 39 for absorbing axial loads in the magnetic coupling 38. Magnets 30 are placed in the annular band 44 of the working blades of the turbine 23 and can be installed between them at an angle (figure 5). The stator windings of the turbine 29 (Fig. 7) are made in the grooves D of the stator iron (a set of thin platinum from soft magnetic steel).

Возможны два варианта исполнения системы охлаждения. Воздушная (фиг.6) и водяная (фиг.8 и 9).Two versions of the cooling system are possible. Air (Fig.6) and water (Fig.8 and 9).

По первому варианту (фиг.6) предложено применить воздушное охлаждение.In the first embodiment (Fig.6) it is proposed to apply air cooling.

К кожуху компрессора 32 подключена система охлаждения 34, забирающая воздух из-за первых ступеней компрессора. Далее система охлаждения 34 подключена к кожуху турбины 33 и далее идет на выброс в атмосферу.A cooling system 34 is connected to the casing of the compressor 32, which draws air due to the first stages of the compressor. Next, the cooling system 34 is connected to the casing of the turbine 33 and then goes to the atmosphere.

По второму варианту (фиг.8 и 9) предложено применить систему водяного охлаждения 34, которая более эффективна, чем воздушная. В стационарных ГТД возможен сброс подогретой воды или пара, но в авиационных ГТД, где вес имеет первостепенное значение, целесообразно применить замкнутую схему охлаждения (фиг.8). Система водяного охлаждения 34 содержит следующие, последовательно соединенные агрегаты и детали: бак воды 45, к которому подсоединен трубопроводом низкого давления 46 водяной насос 47, далее трубопровод высокого давления 48 подсоединен к полости «Г» внутри кожуха турбины 33, далее подсоединен к полости «В» внутри кожуха компрессора 32 и далее паропровод 49 подсоединен к теплообменнику-конденсатору 50, который, например, установлен на входе в ГТД, выход из него трубопроводом рециркуляции 51 соединен с баком воды 45.According to the second embodiment (Figs. 8 and 9), it is proposed to use a water cooling system 34, which is more efficient than air. In stationary gas turbine engines, it is possible to discharge heated water or steam, but in aviation gas turbine engines, where weight is of paramount importance, it is advisable to use a closed cooling circuit (Fig. 8). The water cooling system 34 contains the following series-connected units and parts: a water tank 45 to which a water pump 47 is connected, a high pressure pipe 48 is connected to the cavity "G" inside the casing of the turbine 33, then connected to the cavity "B "Inside the casing of the compressor 32 and then the steam line 49 is connected to a heat exchanger-condenser 50, which, for example, is installed at the inlet of the gas turbine engine, the outlet from it by a recirculation pipe 51 is connected to the water tank 45.

Все опоры 24 (фиг.2 и 10) имеют одинаковую конструкцию и содержат активные магнитные подшипники 52, установленные в корпусах опор 53 и имеющие электромагниты 54 и постоянные магниты 55, которые установлены на валах 14 и 21 и обращенные одноименными полюсами друг относительно друга, т.е. все время отталкиваются.All bearings 24 (FIGS. 2 and 10) have the same design and contain active magnetic bearings 52 installed in the bodies of the bearings 53 and having electromagnets 54 and permanent magnets 55 that are mounted on shafts 14 and 21 and facing the same poles relative to each other, t .e. repel all the time.

Кроме того, в корпусах опор 53 установлены датчики радиального перемещения 56. Число датчиков радиального перемещения 56 должно быть не менее двух. Для примера показана система с двумя датчиками радиального перемещения 56 (верхний 56₁ и нижний 56₂). Датчики радиального перемещения 56 подключены к блоку управления 35 электрическими связями 36.In addition, radial displacement sensors 56 are installed in the supports 53. The number of radial displacement sensors 56 must be at least two. For example, a system with two radial displacement sensors 56 (upper 56 ₁ and lower 56 ₂ ) is shown. The radial displacement sensors 56 are connected to the control unit 35 by electrical connections 36.

Дополнительно по обе стороны от активных магнитных подшипников 52 могут быть выполнены магнитные уплотнения 57, т.е. полости, заполненные реологической жидкостью. Опоры могут иметь дополнительные подшипники качения 56, работающие на стоянке и при запуске и имеющие очень маленькие габариты по сравнению с традиционными подшипниками.Additionally, magnetic seals 57 may be formed on either side of the active magnetic bearings 52, i.e. cavities filled with rheological fluid. The bearings may have additional rolling bearings 56, which are parked and at startup and have very small dimensions compared to traditional bearings.

При работе ГТД осуществляют его запуск путем подачи электроэнергии на электродвигатель 25 от внешнего источника энергии (на фиг.1 и 2 не показано). Потом включают привод топливного насоса 10, и топливный насос 9 подает топливо в камеру сгорания, где оно воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1 и 2 электрозапальник не показан). Турбина 4 раскручивается и электрогенератор 26 вырабатывает электрический ток, который по электрическим линиям связи 36 подается на электродвигатель 25. Электродвигатель 25 в дальнейшем приводит в действие компрессор 2, а внешний источник тока отключается. Часть электрической энергии по электрическим линиям связи подается на электромагниты 54. Датчики радиального перемещения 56 определяют радиальные зазоры в опоре и через блок управления 35 осуществляют коррекцию радиального зазора путем изменения тока в обмотке электромагнитов 54.During operation of the gas turbine engine, it is started by supplying electricity to the electric motor 25 from an external energy source (not shown in Figs. 1 and 2). Then, the drive of the fuel pump 10 is turned on, and the fuel pump 9 delivers the fuel to the combustion chamber, where it is ignited using an electric igniter (not shown in FIGS. 1 and 2). The turbine 4 spins up and the electric generator 26 generates an electric current, which is supplied through the electric communication lines 36 to the electric motor 25. The electric motor 25 subsequently drives the compressor 2, and the external current source is switched off. A part of the electric energy is supplied through the electric communication lines to the electromagnets 54. The radial displacement sensors 56 determine the radial gaps in the support and, through the control unit 35, correct the radial clearance by changing the current in the winding of the electromagnets 54.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Повысить КПД турбины, а также силовой установки или газотурбинного двигателя, разработанного на его основе за счет более рациональной компоновки двигателя и отсутствия жесткой кинематической связи между компрессором и турбиной. Это позволило спроектировать оптимальные компрессор и турбину, например, на разные рабочие обороты (без редуктора и длинного вала, проходящего внутри камеры сгорания, т.е. в зоне чрезвычайно высоких температур) и оптимально согласовать их совместную работу.1. To increase the efficiency of the turbine, as well as the power plant or gas turbine engine, developed on its basis due to a more rational layout of the engine and the absence of a rigid kinematic connection between the compressor and the turbine. This made it possible to design the optimal compressor and turbine, for example, at different operating revolutions (without a gearbox and a long shaft passing inside the combustion chamber, i.e., in an extremely high temperature zone) and optimally coordinate their joint work.

2. Улучшить надежность силовой установки за счет:2. Improve the reliability of the power plant due to:

- отказа от вала, соединяющего компрессор и турбину,- failure of the shaft connecting the compressor and the turbine,

- размещения катушек электрических машин вне двигателя,- placement of coils of electrical machines outside the engine,

- создания идеальных уплотнений, не нуждающихся в смазке, охлаждении и ремонте и не подверженных износу,- creating ideal seals that do not need lubrication, cooling and repair and are not subject to wear,

- обеспечения бесперебойного питания электроэнергией всех потребителей энергии на ГТД,- ensuring uninterrupted power supply of electricity to all energy consumers at the gas turbine engine,

- наличия магнитных уплотнений, имеющих идеальные уплотняющие свойства.- the presence of magnetic seals having ideal sealing properties.

3. Обеспечить запуск газотурбинного двигателя или силовой установки, в зависимости от применения турбогенератора, и обеспечить питание электроэнергией очень энергоемких потребителей за счет практически неограниченной мощности электрогенератора, соответствующей мощности турбины.3. Ensure the start of the gas turbine engine or power plant, depending on the application of the turbogenerator, and provide power to very energy-intensive consumers due to the almost unlimited power of the generator, corresponding to the power of the turbine.

4. Уменьшить вес и габариты двигателя или силовой установки, или двигателя за счет:4. To reduce the weight and dimensions of the engine or power plant, or engine due to:

- создания оптимальных турбин потребителя мощности, например, компрессора или насоса, за счет выполнения проекта сопрягаемых узлов с расчетом их работы на различных оборотах за счет различного числа полюсов обмоток статора на электродвигателе и электрогенераторе,- creating optimal turbines for a power consumer, for example, a compressor or pump, due to the design of the mating units with the calculation of their work at different speeds due to the different number of poles of the stator windings on the electric motor and electric generator,

- отказа от громоздких опор с подшипниками, которые размещены в зоне высоких температур, систем смазки этих опор и систем охлаждения масла, применяющегося для смазки этих опор.- rejection of bulky bearings with bearings located in the high temperature zone, lubrication systems of these bearings and oil cooling systems used to lubricate these bearings.

5. Реально обеспечить модульность конструкции двигателя или силовой установки на основе турбогенератора за счет того, что каждый его основной узел может быть спроектирован независимо от характеристик сопрягаемого узла.5. It is realistic to ensure the modularity of the design of the engine or power plant based on a turbogenerator due to the fact that each of its main nodes can be designed regardless of the characteristics of the mating node.

Claims

1. A turbogenerator containing at least one electric machine integrated in the turbine, characterized in that the turbine rotor is mounted in supports on active magnetic bearings, radial displacement sensors are mounted in the supports, which are connected to the control unit, electromagnets of active magnetic bearings are connected through the control unit to the lines of energy consumers, and active magnetic bearings on both sides are protected by magnetic seals.

2. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that the turbine stator is made of soft magnetic material.

3. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that the motor windings are made on the compressor stator, and the compressor permanent magnet system is mounted on the turbine rotor.

4. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that the windings of the generator are installed on the turbine stator, and the system of permanent magnets of the generator is mounted on the turbine rotor.

5. The turbogenerator according to claim 1, or 2, 3, or 4, characterized in that the stator windings of the electric generator are enclosed in one or more housings to which an air cooling system is connected.

6. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that the turbine is multi-stage, and the stator windings of the electric generator each are made with the possibility of independent connection to consumers through a switch.