[發明專利]大功率液力透平能量回收系統

有效

• 申請號: 201110211365.5
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102900477A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 吳玉珍;張楠
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F01D15/08
• 分類號: F01D15/08
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于能量回收或能量轉換技術領域，具體涉及一種大功率液力透平能量回收系統。

背景技術

自大型合成氨尿素裝置工藝引進以來，液力透平在我國石化裝置上的應用已有近40年歷史，隨著合成氨或合成尿素裝置大型化以及煉油加氫裝置壓力的不斷提高，特別是國家對節能降耗要求的進一步提高，能量回收裝置即液力透平的應用越來越普遍。

近年來，隨著國家節能減排的激勵政策的不斷出臺，企業節能意識的不斷增強，國內一些泵產品制造企業開始進行液力透平的研制。大連深藍泵業為大連西太平洋石化有限公司加氫進料機組進口高壓多級液力透平改造過程中提供了轉子系統，并成功在線運行；溫州嘉利特公司為用戶提供的高壓多級液力透平也已在現場應用；資料顯示上海第一水泵廠生產的液力透平最大回收功率350kW；還有其他企業在開展相關研制工作或已有相關技術。

液力透平與水力發電裝置的水力渦輪在介質、流量和揚程、被驅動設備、性能參數等方面有較大區別，液力透平的設計運行特點，決定了液力透平效率、特別是大功率液力透平效率將受到普遍關注。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大功率液力透平能量回收系統，可以實現將石油化工、煉油等工業裝置中存在的高壓能源轉換為機械驅動能源，解決了工業裝置余能利用問題，降低了工業裝置的能源消耗。

本發明的技術方案如下：一種大功率液力透平能量回收系統，包括液力透平、被驅動泵、高壓設備以及低壓設備，高壓設備的出口通過管線A與液力透平的入口相連接，液力透平的出口與低壓設備的入口相連接，液力透平通過聯軸器與被驅動泵相連接，且被驅動泵的入口與低壓設備的出口相連接，被驅動泵的出口與高壓設備的入口相連接。

所述的管線A上還設有流量調節閥C和壓力傳感器A。

所述的液力透平的軸頭上還設有轉速傳感器。

所述的管線D上還設有壓力傳感器B。

所述的高壓設備的出口與液力透平的出口之間還設有管線B以及在管線B上安裝的流量調節閥A。

所述的被驅動泵的出口與低壓設備的入口之間還設有管線F以及管線F上安裝的流量調節閥B。

所述的被驅動泵中的葉輪為單級葉輪。

所述的液力透平為單級葉輪。

所述的被驅動泵中的葉輪為多級葉輪，且多級葉輪為串聯安裝。

所述的被驅動泵中的葉輪為多級葉輪，且多級葉輪為背對背安裝。

本發明的顯著效果在于：本發明所述的一種大功率液力透平能量回收系統用于合成氨裝置的貧液能量回收中，每小時可回收1000kW以上的能力，直接用于驅動半貧液泵，可以節省半貧液泵循環系統一半的電力消耗；同時，該系統安全性高，可在石油化工及煉油工藝系統正常布置之外，很方便地成為新增功能部分。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種大功率液力透平能量回收系統框圖；

圖中：1、高壓設備；2、低壓設備；3、液力透平；4、被驅動泵；5、管線A；6、管線B；7、聯軸器；8、管線C；9、管線D；10、管線E；11、流量調節閥A；12、流量調節閥C；13、轉速傳感器；14、流量調節閥B；15、壓力傳感器A；16、壓力傳感器B；17、管線F。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，一種大功率液力透平能量回收系統，包括液力透平3、被驅動泵4、高壓設備1以及低壓設備2，其中，高壓設備1的一個出口通過管線A5與液力透平3的入口相連接、高壓設備1的另一個出口通過管線B6與液力透平3的出口相連接，且在管線A5上串行安裝有流量調節閥C12和壓力傳感器A15，管線B6上安裝有流量調節閥A11；液力透平3通過聯軸器7與被驅動泵4相連接，并在液力透平3的軸頭上安裝有轉速傳感器13，且聯軸器7可以在超速情況下將液力透平3與被驅動泵4脫離，其中，被驅動泵4由葉輪和擴壓器組成，葉輪為單級葉輪或多級葉輪，且多級葉輪是串聯安裝或背對背安裝，被驅動泵4的出口通過管線D9與高壓設備1的入口相連接，并在管線D9上安裝有壓力傳感器B16，被驅動泵4的入口通過管線C8與低壓設備2的出口相連接，低壓設備2的一個入口通過管線E10與液力透平3的出口端相連接，低壓設備2的另一個入口通過管線F17與被驅動泵4的出口相連接，并在管線F17上安裝有流量調節閥B14。

本發明所述的一種大功率液力透平能量回收系統的具體工作過程為：高壓設備1內攜帶高能量的液體介質通過管線A5進入液力透平3，介質在液力透平3殼體的導流下進入液力透平3的葉輪，并驅動葉輪旋轉做功，同時介質的壓力能降低，并通過管線E10回流到低壓設備2中；液力透平3通過聯軸器7與被驅動泵4相連接，因此，液力透平3葉輪的旋轉，可以驅動被驅動泵4葉輪的轉動；低壓設備2內的介質通過管線C8流入到被驅動泵4內，介質經過被驅動泵4中葉輪和擴壓器的共同作用下，將介質升高壓力，進入到被驅動泵4的出口處，并通過管線D9流入到高壓設備1中。安裝在液力透平3軸頭上的轉速傳感器13測得液力透平3的轉速達到穩定工況規定的高值，且管線D9上安裝的壓力傳感器B16測得被驅動泵4出口壓力明顯增加時，可以通過調節液力透平3進口端管線A5上安裝的流量調節閥C12的開度，減少流量，實現降低轉速的目的；當出現特殊情況，液力透平3轉速持續上升到聯軸器7脫口轉速時，可以將流量調節閥C12全關；當高壓設備1內介質較多，且液力透平3所需流量較少時，可以調節管線B6上安裝的流量調節閥A11，使高壓設備1內的部分介質直接通過管線B6和管線E10直接流入到低壓設備2中，被驅動泵4出口與低壓設備2入口直接的管線F17及其管線F17上安裝的流量調節閥B14可以在被驅動泵4啟動初期系統轉速較低時，保持最小流量，保證系統的運行。