[实用新型]多功能氦气轮机实验系统

说明书

技术领域

本实用新型属于一种多功能闭式循环试验系统，特别是针对以氦气为工质的布雷顿循环中压气机及透平系统部件的试验测试平台。

背景技术

闭式布雷顿循环是实现热能——机械能——电能转换的高效热力循环，在余热发电及核电领域发挥着重要作用。在该循环中，氦气以其独特的物性(大比热、高气体常数、惰性气体)成为循环工质的首选。目前，高温气冷堆与氦气轮机相结合用以高效发电是国际上核电领域的发展热点，我国已将大力发展核电作为新能源发展战略的重要方向之一。

氦气轮机(压气机、透平)是闭式循环高温气冷堆的核心部件，其气动性能与结构尺寸是影响整个循环系统性能与稳定运行的关键所在。同传统压气机相比，氦气压气机因氦气的特殊热物性导致其具有级数多、叶片短的特点，从而加大了气动设计难度。另外，由于氦气轮机的工作压力较高，转速较大，其封严、振动及透平叶片冷却问题也比较突出。然而，到目前为止，我国对氦气轮机的研究才刚刚起步，尚缺乏较为完备的氦气轮机设计体系及相应的数据库，这就需要一套较为完善的氦气轮机试验测试平台，以实现对氦气轮机总体性能的检测与优化设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多功能氦气轮机实验系统，可以根据需要进行氦气轮机的多项性能测试。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的多功能氦气轮机实验系统，包括氦气压气机和氦气透平，所述氦气压气机由电机驱动，其输出端通过一号阀门与第一换热器的冷端进口相连，通过二号阀门与水冷却装置的输入端相连；所述第一换热器的热端出口通过一号阀门的联动阀门与水冷却装置的输入端相连，冷端出口通过加热器与第二换热器的冷端进口相连，第二换热器的冷端出口通过一号阀门的联动阀门与第三换热器的冷端进口相连；所述第三换热器还通过三号阀门与氦气气源相连，热端进口与燃油加热器相连，冷端出口连接至氦气透平的输入端上，热端出口通过一号阀门的联动阀门与第二换热器的热端进口相连；所述氦气透平的输出端通过一号阀门的联动阀门与第一换热器的热端进口相连，通过三号阀门的联动阀门与水冷却装置的输入端相连，且氦气透平与发电机相连。

进一步地，所述水冷却装置的输出端分别通过一号阀门的联动阀门、二号阀门的联动阀门连接至氦气压气机的输入端，通过三号阀门的联动阀门与氦气回收装置相连。

进一步地，所述第二换热器的热端出口通过一号阀门的联动阀门连接至余热回收装置上，所述第三换热器的热端出口通过三号阀门的联动阀门连接至余热回收装置上。

优选的，所述加热器为电加热器，发电机通过一号阀门的联动阀门输出电能至电加热器。

在上述结构中，所述一号阀门闭合时，其联动阀门同时闭合，二号阀门及其联动阀门、三号阀门及其联动阀门均打开；所述二号阀门闭合时，其联动阀门同时闭合，一号阀门及其联动阀门、三号阀门及其联动阀门均打开；所述三号阀门闭合时，其联动阀门同时闭合，一号阀门及其联动阀门、二号阀门及其联动阀门均打开。

在上述结构中，所述水冷却装置包括第四换热器、与第四换热器相连的水泵、与水泵和第四换热器相连的冷却塔，所述第四换热器输出换热后的水，通过水泵输入至冷却塔中，冷却塔将冷却水输入至第四换热器中。

其中，所述电机和氦气压气机之间设有齿轮增速箱。

本实用新型的有益效果在于，不但可以针对氦气压气机进行特性、效率和叶表压力分布的性能测试以及封严系统测试，而且可以针对氦气透平进行冷态/热态、特性和效率的性能测试以及气冷系统测试，此外还可以进行氦气压气机和透平共同工作特性测试，其结构简单、功能多样，能较为全面地服务于氦气轮机的设计及性能测试。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型的整体示意图；

图2是本实用新型进行氦气压气机性能测试的示意图；

图3是本实用新型进行氦气透平性能测试的示意图；

图4是本实用新型进行氦气压气机和透平共同工作特性的示意图。

其中附图标记说明如下：

1为电机；2为齿轮增速箱；3为氦气压气机；4为第一换热器；5为电加热器；6为第二换热器；7为第四换热器；8为水泵；9为冷却塔；10为第三换热器；11为氦气透平；12为发电机；13为燃油加热器；14为余热回收装置；15为氦气气源；16为氦气回收装置；K1为一号阀门；K10为一号阀门的联动阀门；K2为二号阀门；K20为二号阀门的联动阀门；K3为三号阀门；K30为三号阀门的联动阀门。

具体实施方式