[發明專利]高轉速高爐煤氣能量回收透平的設計方法及高轉速透平

有效

• 申請號: 202010948249.0
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112096459B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 楊剛;李宏安;陳余平;鄭秀萍;陳紅梅;楊岐平;張小龍;袁志才;周根標;楊星;汪傳美;奚忠;強科;賈江平;嚴偉博
• 申請（專利權）人: 西安陜鼓動力股份有限公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D13/02;F01D21/00;F01D25/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發明涉及一種高轉速高爐煤氣能量回收透平的設計方法、高轉速高爐煤氣能量回收透平以及工業拖動同軸機組系統，以解決現有的高爐煤氣能量回收透平通過增速裝置連接拖動機組，傳遞效率低、傳遞能量損失大，透平機型較大，生產成本較高，而新的高轉速高爐煤氣能量回收透平設計過程較為復雜，且設計周期較長，無法滿足快速市場需求的問題。設計方法包括根據透平進排氣參數核算總理想焓降，并計算透平單級理想焓降h_s；根據透平單級理想焓降h_s確定透平輪轂直徑d；根據所選級數z，在輪轂直徑d的取值范圍內，核算高轉速高爐煤氣能量回收透平的最終輪轂直徑和其他設計參數。根據上述設計方法設計的透平能夠與拖動機組直連，且透平轉速范圍為3600～8300r/min。

技術領域

本發明涉及一種高轉速高爐煤氣能量回收透平的設計方法、高轉速高爐煤氣能量回收透平以及工業拖動同軸機組系統。

背景技術

高爐煤氣能量回收透平應用于工業拖動同軸機組中，因其轉速較拖動機組低，需要通過增速裝置與拖動機組連接。

現有的高爐煤氣能量回收透平轉速固定為3000r/min，通過增速裝置連接拖動機組，存在能量傳遞效率低、傳遞能量損失大等問題；此外，高爐煤氣能量回收透平轉速低會導致透平機型較大，生產成本較高。為進一步提高傳遞效率，降低機組成本，需要設計高轉速高爐煤氣能量回收透平，但目前尚無成熟的高轉速高爐煤氣能量回收透平方案，且針對新的高轉速高爐煤氣能量回收透平，一般傳統的設計方法需要根據設計條件進行多項參數同步調整，參數間相互影響、反復迭代，設計過程較為復雜，且設計周期較長，無法滿足快速市場需求。

發明內容

本發明的目的是解決現有的高爐煤氣能量回收透平通過增速裝置連接拖動機組，傳遞效率低、傳遞能量損失大，透平機型較大，生產成本較高，而新的高轉速高爐煤氣能量回收透平設計過程較為復雜，且設計周期較長，無法滿足快速市場需求的問題，而提供了一種高轉速高爐煤氣能量回收透平的設計方法、高轉速高爐煤氣能量回收透平以及工業拖動同軸機組系統。

本發明所采用的技術方案是：

一種高轉速高爐煤氣能量回收透平的設計方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

1)根據透平進排氣參數核算總理想焓降，并計算透平單級理想焓降h_s；

1.1)根據給定的透平進排氣參數，通過商業物性軟件查詢透平總理想焓降H_s；

1.2)選取透平級數z＝1或z＝2，并根據下式計算透平單級理想焓降h_s；

式中：

α為透平重熱系數，取值范圍為0～0.04；

H_s為步驟1.1)所得透平總理想焓降；

2)確定透平輪轂直徑d；

2.1)根據下式計算透平靜葉出口速度c₁；

式中：

h_s為步驟1.2)所得透平單級理想焓降；

Ω為葉型反動度，0≤Ω＜1；

為進口速度系數，取值范圍為0.9～1；

2.2)根據下式計算輪轂平均直徑d_m；

式中：

n為透平的設計轉速范圍，取值間隔為30～50r/min；

u為透平圓周速度，