[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于超臨界二氧化碳透平的雙閥控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210476366.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN114856724B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧德見;周東;文鑫;但光局;李揚(yáng);王亞;龔由春;張艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶江增船舶重工有限公司
• 主分類號(hào): F01D17/10
• 分類號(hào): F01D17/10;F01D11/00;F01D11/04;F01D21/00
• 代理公司: 重慶蘊(yùn)博君晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于超臨界二氧化碳透平的雙閥控制系統(tǒng)及方法，減少干氣密封進(jìn)氣及干氣密封殼體的預(yù)熱時(shí)間，降低透平低速啟動(dòng)時(shí)透平內(nèi)部氣流對(duì)轉(zhuǎn)子影響，維持轉(zhuǎn)子在緊急停機(jī)時(shí)軸向力的穩(wěn)定。干氣密封進(jìn)氣腔室上游端連接有干氣密封進(jìn)氣閥門，還包括碳環(huán)排空管道、透平排空管道，碳環(huán)排空管道與冷卻氣腔室連通，透平排空管道與排氣腔體連通，碳環(huán)排空管道下游端連接有碳環(huán)保護(hù)閥，透平排空管道下游端連接有透平排空閥，進(jìn)氣腔體上游端連接有調(diào)節(jié)閥，排氣腔體下游端連接有關(guān)斷閥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳透平技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于超臨界二氧化碳透平的雙閥控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

以超臨界二氧化碳為介質(zhì)的循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)效率高，可替代傳統(tǒng)發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)體積小，為提高效率，系統(tǒng)熱力循環(huán)的溫度(550℃以上)、壓力(15-32MPA)較高,由于其壓力較高，傳統(tǒng)的疏齒等密封已不能滿足該使用要求；為了更好地對(duì)機(jī)組進(jìn)行密封，提高機(jī)組效率，超臨界二氧化碳透平密封一般選取干氣密封作為密封組件。

超臨界二氧化碳透平介質(zhì)為處于超臨界的二氧化碳，在該狀態(tài)下的二氧化碳密度高，接近液體，但其流動(dòng)性又跟氣體相似，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且價(jià)格便宜，不污染環(huán)境，因此，干氣密封氣則選用透平一樣介質(zhì)的二氧化碳。二氧化碳在低溫高壓下會(huì)形成液體乃至固體，如果控制不好溫度和壓力，會(huì)對(duì)干氣密封造成損壞，為解決該問題，透平啟動(dòng)前會(huì)對(duì)干氣密封殼體及進(jìn)入的密封氣進(jìn)行預(yù)熱升溫，待溫度上升到安全值后，方可啟動(dòng)盤車，沖轉(zhuǎn)透平；但是溫度預(yù)熱過程中，起初干氣密封預(yù)熱壓力不能太高(溫度低、壓力高密封氣會(huì)形成液體或固體)，密封氣通過透平機(jī)組阻尼大，因此，起初干氣密封通入的流量非常小，在閥門、碳環(huán)密封等零部件的截流影響下，干氣密封氣溫度會(huì)進(jìn)一步降低，這樣一來，干氣密封進(jìn)氣及殼體預(yù)熱的時(shí)間會(huì)比較久，給企業(yè)帶來不同程度損失；在透平盤車啟動(dòng)時(shí)，由于透平為低轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子、軸承油膜形成還不穩(wěn)定，而且轉(zhuǎn)速低時(shí)推力軸承承受能力也較低，為了盡量減少氣流對(duì)轉(zhuǎn)子的影響，此時(shí)需保證透平內(nèi)部氣流穩(wěn)定；在透平緊急打閘停機(jī)時(shí)，透平進(jìn)、出口閥門瞬間關(guān)閉，阻止了透平氣流正向流動(dòng)，由于碳環(huán)密封間隙較小，阻尼較大，碳環(huán)密封前后建立壓力平衡需要一定時(shí)間，干氣密封氣一直在通入，碳環(huán)密封前后的壓差會(huì)瞬間增大，此時(shí)轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生較大軸向力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)，破壞機(jī)組。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于超臨界二氧化碳透平的雙閥控制系統(tǒng)及方法，減少干氣密封進(jìn)氣及干氣密封殼體的預(yù)熱時(shí)間，降低透平低速啟動(dòng)時(shí)透平內(nèi)部氣流對(duì)轉(zhuǎn)子影響，維持轉(zhuǎn)子在緊急停機(jī)時(shí)軸向力的穩(wěn)定。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種應(yīng)用于超臨界二氧化碳透平的雙閥控制系統(tǒng)，包括外缸體，所述外缸體具有進(jìn)氣腔體、排氣腔體，所述外缸體內(nèi)固定有內(nèi)缸體，所述內(nèi)缸體與進(jìn)氣腔體、排氣腔體連通，外缸體內(nèi)設(shè)有主軸，所述主軸與內(nèi)缸體之間設(shè)置葉片，所述葉片位于進(jìn)氣腔體、排氣腔體之間，所述外缸體的兩端固定有透平端蓋，所述主軸的第一端與對(duì)應(yīng)的透平端蓋之間從內(nèi)到外依次設(shè)有碳環(huán)密封、第一疏齒密封、第一干氣密封組件，所述碳環(huán)密封與內(nèi)缸體相鄰，透平端蓋、碳環(huán)密封與內(nèi)缸體之間具有間隙，主軸的第二端與對(duì)應(yīng)的透平端蓋之間從內(nèi)到外依次設(shè)有第二疏齒密封、第二干氣密封組件，主軸的第二端與外缸體之間設(shè)有密封件，主軸的兩端通過推力及徑向軸承支撐于透平架，其特征在于：

所述主軸的第一端設(shè)有臺(tái)階面一，所述主軸的第二端設(shè)有臺(tái)階面二，所述臺(tái)階面一與內(nèi)缸體配合軸向定位，所述臺(tái)階面二與第二疏齒密封之間形成容納腔，所述第一干氣密封組件、第一疏齒密封之間，以及第二疏齒密封、第二干氣密封組件之間留有干氣密封進(jìn)氣腔室，第一疏齒密封、碳環(huán)密封之間留有冷卻氣腔室，用于通入冷卻氣，所述冷卻氣腔室通過平衡管與容納腔連通，使冷卻氣腔室、容納腔壓力相等，碳環(huán)密封前壓力與臺(tái)階面二壓力相等，所述內(nèi)缸體和主軸之間具有間隙，內(nèi)缸體、主軸之間的間隙與碳環(huán)密封、內(nèi)缸體之間的間隙連通，使臺(tái)階面一、碳環(huán)密封后壓力相等；