[發明專利]工業流體高余壓回收超低比轉速多級水輪機

無效

• 申請號: 201410408215.7
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104131942A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 陳德新;龐輝春;戴健;李延頻
• 申請（專利權）人: 河南新飛紀元科技有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/00;F03B3/16;F03B3/12
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 童冠章

技術領域

本發明涉及工業流體余壓回收領域，特別是一種工業流體高余壓回收超低比轉速多級水輪機。

背景技術

在石油、化工生產的脫碳、脫硫工藝及海水淡化過程中，存在大量的工業余壓，其特點是余壓高，范圍在100m～1500m水頭之間，余壓能量大，一套化工生產線的余壓能量可達數百千瓦至數千千瓦。在提倡節能、低碳和環保的時代，有效回收工業余壓是減少產品能耗和碳排放、增加企業效益的必須之舉。

流體余壓回收一般使用水力透平（一種反擊式水輪機）。由于工業流體余壓一般具有余壓高、流量小的特點，用于這種能量回收的水力透平又有轉速的限制，必然具有超低比轉速的的特征?，F有的水力發電用的反擊式水輪機的比轉速較高，不適合工業流體高余壓條件。目前我國已有的流體余壓回收技術主要是采用反轉水泵作為水力透平，或基于泵設計原理開發的余壓回收水力透平，這些技術主要存在三個問題，其一是以反轉泵作為透平運行，其效率低下，且穩定性差。其二是基于泵的模式設計開發的水力透平在性能上與工業高余壓利用的技術條件并不符合。其三是沒有按照超低比轉速進行高余壓流體專用水力透平的設計。由此造成水力透平尺寸大、級數多，或者其轉速過高，與發電機不匹配，需要采用減速機與發電機聯結。因此，其改進和創新勢在必行。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種工業流體高余壓回收超低比轉速多級水輪機，可有效解決工業流體余壓回收效率低下，穩定性差的問題。

本發明解決的技術方案是，包括機殼、轉輪和導葉，機殼內經軸承豎直裝有上端伸出機殼上部的主軸，機殼內的主軸上自上而下依次裝有首級水力透平級和至少一個次級水力透平級，首級水力透平級上方的機殼上設置有與其進水端相連通的進水管，最底端的一個次級水力透平級的下方在機殼上設置有與其出水端相連通的尾水管，所述的首級水力透平級包括上、下并排裝在主軸上的首級導葉和首級轉輪，所述的次級水力透平級包括上、下并排裝在主軸上的次級導葉和與首級轉輪結構相同的次級轉輪，首級轉輪和次級轉輪的轉輪進口直徑D₁與轉輪出口直徑D₂比值為1.5～2.0，轉輪進口邊高度b1與轉輪進口直徑D1比值為0.05～0.08，單級轉輪的比轉速為50～70m.kW，從工業減壓系統高壓測來的高壓流體通過進水管進入首級導葉，流體在首級導葉中形成必要的環量后，流入首級轉輪做功，做功后的流體以軸向從首級轉輪的出液口流出，繼續進入次級水力透平級的第一級，首先進入第一級次級水力透平級的次級導葉，所述的次級導葉為空間導葉，即從上一級來的流體以軸向進入導葉流道，在流道中逐漸改變方向，在導葉出口處以一定的環量從徑向流出，流體經過次級導葉形成必要的環量后進入次級轉輪做功，做功后的流體以軸向繼續進入次級水力透平級的下一級，以此類推；從最后一級的次級轉輪流出的流體經尾水管排入工業流體減壓系統的低壓管道；各級轉輪做功所產生的旋轉機械能由主軸輸出，主軸的轉速為1500～3000r/min，與常用的三相交流同步發電機的轉速相匹配，主軸伸出機殼的一端可以實現與發電機的無減速機直聯，提高了裝置效率及可靠性。

本發明結構新穎獨特，單級水力透平具有較高的流體比能，單級轉輪的比轉速在50～70m.kW之間，可利用100～200m水頭，實現與發電機的無減速機直聯，提高了裝置效率及可靠性，回收效率高，安全可靠，使用方便，效果好，有良好的社會和經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明的剖面主視圖。

圖2為本發明次級水力的剖面主視圖。

圖3為本發明次級導葉的俯視圖。

圖4為本發明首級轉輪和次級轉輪的俯視圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。