[发明专利]超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统及控制方法

权利要求书

1.一种超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于，包括：

电机，所述电机具有电机轴；

涡轮机及压缩机，在所述电机轴沿轴向的两端分别共轴设置，且涡轮机叶轮与压缩机叶轮相对而设；

推力平衡单元，设于所述涡轮机和所述压缩机之间；所述推力平衡单元包括设于所述涡轮机与电机之间的第一平衡腔室、设于所述压缩机与电机之间的第二平衡腔室，通过引气调节结构向第一平衡腔室与第二平衡腔室内引入工质并调节气量，且工质在第一平衡腔室和第二平衡腔室内分别形成对电机轴方向相反的推力，实现对电机轴上合力的调节；

其中：

所述电机靠近涡轮机及压缩机的两端分别设置第一轴承及第二轴承，且第一轴承及第二轴承分别置于第一轴承座、第二轴承座内；

所述第一轴承座与涡轮机之间形成第一平衡腔室，所述第二轴承座与压缩机之间形成第二平衡腔室；

所述第一轴承座通过第一密封匣与涡轮机的外壳固定连接为一体，所述第一密封匣与电机轴之间通过第一干气密封元件固定连接，所述电机轴上在靠近涡轮机叶轮朝向电机的外表面套设有第一隔板，且所述第一隔板远离电机轴的末端与涡轮机外壳密封连接，所述第一隔板、第一干气密封元件、涡轮机外壳、第一密封匣之间围成第一平衡腔室；

所述第二轴承座通过第二密封匣与压缩机的外壳固定连接为一体，所述第二密封匣与电机轴之间通过第二干气密封元件固定连接，所述电机轴上在靠近压缩机叶轮朝向电机的外表面套设有第二隔板，且所述第二隔板远离电机轴的末端与压缩机外壳密封连接，所述第二隔板、第二干气密封元件、压缩机外壳、第二密封匣之间围成第二平衡腔室；

且所述第一干气密封元件受第一平衡腔室中工质载荷的方向与所述第二干气密封元件受第二平衡腔室中工质载荷的方向相反，通过引气调节机构调节第一干气密封元件、第二干气密封元件沿轴向的合力。

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

所述引气调节结构包括分别设于第一密封匣、第二密封匣上的第一引气通道、第二引气通道，所述第一引气通道、第二引气通道分别通过第一调压阀、第二调压阀与压缩机的工质出口连通；

通过第一引气通道、第二引气通道调节第一平衡腔室、第二平衡腔室内的工质压力，且工质作用在第一干气密封元件、第二干气密封元件上的载荷方向相反，实现对电机轴上合力的调节。

3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

还包括气罐，所述第一引气通道、第二引气通道还分别通过第三调压阀、第四调压阀与用于储存工质的气罐连通。

4.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

所述第一引气通道、第二引气通道分别设为若干个；

和/或；

所述第一引气通道、第二引气通道设为折弯型腔或设为与电机轴形成夹角的倾斜腔。

5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

所述第一轴承朝向涡轮机的一侧设有封油环，所述第二轴承朝向压缩机的一侧设有封油环；

和/或；

所述第一干气密封元件、第二干气密封元件分别套设在电机轴两端部，所述第一干气密封元件包括第一干气密封动环、第一干气密封静环；所述第二干气密封元件包括第二干气密封动环、第二干气密封静环，所述第一干气密封动环、第二干气密封动环通过电机轴的轴肩定位，且所述第一干气密封静环与第一干气密封动环之间、第二干气密封静环与第二干气密封动环之间形成密封端面。

6.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

所述第一轴承、第二轴承沿轴向的两侧推力盘上分别设置推力传感器。

7.根据权利要求6所述的超临界二氧化碳TAC机组推力平衡系统，其特征在于：

还包括控制器，所述推力传感器与控制器电连接。

8.一种超临界二氧化碳TAC机组推力平衡控制方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的推力平衡系统，进行如下步骤：

压缩机出口的工质一路进入涡轮机侧的第一平衡腔室，通过引气调节机构控制流量，调节第一平衡腔室内的工质作用于电机轴的推力；另一路进入压缩机侧的第二平衡腔室，通过引气调节机构控制流量，调节第二平衡腔室内的工质作用于电机轴的推力；其中，压缩机与涡轮机在电机轴的两端共轴设置，且涡轮机叶轮与压缩机叶轮相对而设；第一平衡腔室内的工质作用于电机轴的推力与第二平衡腔室内的工质作用于电机轴的推力相反，从而调节电机轴上的合力。