[發明專利]一種超臨界二氧化碳透平殼體壓力試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011307350.4
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112304775A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 但光局;周東;李揚;王偉曉;何曉燕;王亞
• 申請（專利權）人: 重慶江增船舶重工有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發明公開了一種超臨界二氧化碳透平殼體壓力試驗裝置及方法，可保障殼體耐壓試驗安全可靠性。包括粗加工殼體件，所述粗加工殼體件具有大軸向開口、小軸向開口、進口、出口，大軸向開口的端面高于殼體件成品的對應端面，形成凸臺，小軸向開口、進口、出口的口徑小于殼體件成品的對應口徑；所述小軸向開口、進口、出口內分別軸向定位安裝有堵頭，堵頭外側通過螺栓固定有固定板；大軸向開口內設有卡槽，大軸向開口內裝有端面封板和分段式擋環，所述分段式擋環具有凸緣，凸緣卡入卡槽內，分段式擋環的外側設有連接板，連接板與端面封板通過螺栓固定；殼體端面封板上開有注液孔、壓力表安裝孔。

技術領域

本發明涉及透平技術領域，特別是涉及一種超臨界二氧化碳透平殼體壓力試驗裝置及方法。

背景技術

臨界二氧化碳發電系統效率高、體積小、熱源適應性廣，被認為是未來電力系統的最佳解決方案，因此成為全世界的研究熱點。其中超臨界二氧化碳透平是系統中的核心動力部件，工作在高溫高壓工況下，為了達到較高效率，現在開展的驗證系統透平進口壓力20～30MPa，溫度500～600℃，未來將進行更高壓力和溫度參數的系統驗證。透平的殼體在制造過程中須進行壓力試驗，以驗證殼體強度，試驗壓力：P＝1.5ηP₀

其中：P—試驗壓力；

P₀—工作壓力；

η—材料高溫許用應力與常溫許用應力的比值，最大取1.8；

以6MW透平機組為例，進口溫度壓力20MPa，600℃，殼體采用耐熱鋼，其試驗壓力可達54MPa。

透平殼體采用非徑向剖分結構，有兩端軸向大開口和進出兩個小開口，其中兩端大軸向開口設有一圈螺紋孔，用于與法蘭相連，進出口無螺紋孔，通過焊接與進出口管道相連。壓力試驗前，將殼體毛坯進行粗加工，保留一定加工余量，試驗完成后再精加工到位，為了形成封閉腔體，傳統方法是在兩端軸向大開口和進、出口從外側加裝封板，封板與殼體間裝有密封圈，通過擰緊緊固件將封板壓緊在殼體上，通過控制緊固件預緊力保證工作狀態下密封圈的壓縮量符合許用值，從而保證密封。傳統方法完全依靠緊固件的預緊力及封板厚度保證密封圈的壓縮量，確保試驗時不發生泄露。

傳統方法存在三個問題：

(1)試驗壓力高，單個螺栓承受工作拉力大；

(2)封板變形大，封板與殼體間密封面張開較多，密封圈易失效；

(3)進出口為了加工出螺紋孔需延伸出較長距離，增加毛坯成本，并且加工量大，緊固件數量多，擰緊工作操作繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種超臨界二氧化碳透平殼體壓力試驗裝置及方法，可保障殼體耐壓試驗安全可靠性，操作簡便，減小毛坯成本和加工工作量，以及大直徑緊固件用量。

本發明的目的是這樣實現的：

一種超臨界二氧化碳透平殼體壓力試驗裝置，

包括粗加工殼體件，所述粗加工殼體件具有大軸向開口、小軸向開口、進口、出口，大軸向開口的端面高于殼體件成品的對應端面，形成凸臺，小軸向開口、進口、出口的口徑小于殼體件成品的對應口徑；

所述小軸向開口、進口、出口內分別裝有堵頭，所述堵頭呈階梯狀，堵頭的大端位于粗加工殼體件內，堵頭大端的直徑小于大軸向開口的口徑，所述小軸向開口、進口、出口內對應設置止口與堵頭的臺階面配合定位，臺階面上設置軸向密封圈進行密封，堵頭外側通過螺栓固定有固定板，固定板壓在粗加工殼體件上，形成堵頭的密封、定位；