[發(fā)明專利]一種多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010915239.7
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112253491A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張成義;張?zhí)觳?/a>;李振亞
• 申請（專利權(quán)）人: 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D29/28;F04D29/42;F04D29/66
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發(fā)明公開了一種多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機，該多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機包括機殼、主軸、軸間平衡盤、低壓級葉輪、高壓級葉輪和軸端平衡盤，主軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)在機殼內(nèi)，主軸沿軸向具有高壓端和低壓端；軸間平衡盤，軸間平衡盤套設(shè)在主軸上，低壓級葉輪套設(shè)在主軸上，且位于軸間平衡盤的朝向低壓端的一側(cè)，低壓級葉輪包括沿主軸的軸向分布的第一級葉輪和第二級葉輪，高壓級葉輪套設(shè)在主軸上，且位于軸間平衡盤的朝向高壓端的一側(cè)，第二級葉輪包括沿主軸的軸向分布的第三級葉輪和第四級葉輪，軸端平衡盤套設(shè)在主軸上，且位于第四級葉輪的進(jìn)氣口處。該多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機的可靠性較高，泄漏量較少，氣動效率較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機。

背景技術(shù)

超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電是一種以超臨界狀態(tài)的二氧化碳為工質(zhì)的布雷頓循環(huán)系統(tǒng)，其循環(huán)過程為：超臨界二氧化碳經(jīng)過壓縮機升壓，利用換熱器將工質(zhì)等壓加熱，隨后工質(zhì)進(jìn)入渦輪機，推動渦輪做功，渦輪帶動發(fā)電機發(fā)電，工質(zhì)進(jìn)入冷卻器恢復(fù)至初始狀態(tài)，再進(jìn)入壓縮機形成閉式循環(huán)。超臨界二氧化碳工質(zhì)的特性使其具有良好的應(yīng)用前景和研究價值。在超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，壓縮機是非常關(guān)鍵的部件，因超臨界二氧化碳物性關(guān)系，壓縮機的效率對循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)效率的影響極大。

超臨界二氧化碳工質(zhì)的物性比較特殊，其密度接近于水，粘性接近于空氣，在臨界點附近易于壓縮，能夠有效的降低壓縮機耗功，針對超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的多級離心式壓縮機的設(shè)計需充分考慮臨界點附近的工質(zhì)物性問題，避免因壓縮機進(jìn)口工質(zhì)狀態(tài)低于臨界點而發(fā)生冷凝現(xiàn)象，對壓縮機葉片造成沖蝕磨損。而現(xiàn)有工業(yè)用多級離心壓縮機因其氣動效率低、軸端泄漏流量大及系統(tǒng)穩(wěn)定性較差的缺點嚴(yán)重影響了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的效率，從而不能滿足超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機，該多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機的可靠性較高，泄漏量較少，氣動效率較高。

為實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明的多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機，包括：機殼；主軸，所述主軸可轉(zhuǎn)動地設(shè)在所述機殼內(nèi)，所述主軸沿軸向具有高壓端和低壓端；軸間平衡盤，所述軸間平衡盤套設(shè)在所述主軸上；低壓級葉輪，所述低壓級葉輪套設(shè)在所述主軸上，且位于所述軸間平衡盤的朝向所述低壓端的一側(cè)，所述低壓級葉輪包括沿所述主軸的軸向分布的第一級葉輪和第二級葉輪，所述第一級葉輪為開式葉輪，所述第二級葉輪為閉式葉輪；高壓級葉輪，所述高壓級葉輪套設(shè)在所述主軸上，且位于所述軸間平衡盤的朝向所述高壓端的一側(cè)，所述高壓級葉輪包括沿所述主軸的軸向分布的第三級葉輪和第四級葉輪，所述第三級葉輪和所述第四級葉輪均為閉式葉輪；軸端平衡盤，所述軸端平衡盤套設(shè)在所述主軸上，且位于第三級葉輪的進(jìn)氣口處。

在一些實施例中，所述第一級葉輪、所述第二級葉輪、所述第三級葉輪及所述第四級葉輪的葉片均為偶數(shù)個，且所述第一級葉輪、所述第二級葉輪、所述第三級葉輪及所述第四級葉輪的葉片均包括交叉分布的主葉片和分流葉片。

在一些實施例中，所述機殼上設(shè)有進(jìn)口管道、出口管道和連接彎管，所述進(jìn)口管道與所述第一級葉輪的進(jìn)氣口相連，所述出口管道與所述第四級葉輪的出氣口相連，所述連接彎管的一端與所述第二級葉輪的出氣口相連，另一端與所述第三級葉輪的進(jìn)氣口相連。

在一些具體的實施例中，所述多級離心式超臨界二氧化碳壓縮機還包括：第一回流組件，所述第一回流組件包括依次連通的第一擴壓器、第一彎道和第一回流器，所述第一擴壓器與所述第一級葉輪的出氣口相連，所述第一回流器與所述第二級葉輪的進(jìn)氣口相連；第二回流組件，所述第二回流組件包括依次連通的第二擴壓器、第二彎道和第二回流器，所述第二擴壓器與所述第三級葉輪的出氣口相連，所述第二回流器與所述第四級葉輪的進(jìn)氣口相連；其中：所述第一擴壓器和所述第二擴壓器均為無葉擴壓器；所述第一回流器和所述第二回流器均為葉片回流器。