[发明专利]超临界二氧化碳涡轮轴间冷却试验系统

说明书

本公开提出一种超临界二氧化碳涡轮轴间冷却试验系统，包括：转子，沿转子轴向方向的表面对称开设有微型槽道，微型槽道内均布有多个测温点；旋转冷却装置，两端具有开口，转子穿设在旋转冷却装置中与旋转冷却装置形成冷却腔；旋转冷却装置上沿周向分别设有供超临界二氧化碳进入和排出的接口；电磁加热装置，与旋转冷却装置的一端可拆卸连接，电磁加热装置的内表面设有加热腔，转子的头端靠近加热腔；密封和测温装置，与多个测温点电性连接；密封和测温装置的一端与旋转冷却装置的另一端可拆卸连接，另一端与转子的尾端配合以形成静密封。

技术领域

本公开涉及超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术领域，尤指一种超临界二氧化碳涡轮轴间冷却试验系统。

背景技术

超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环发电技术以SCO₂为工质，具有优良的环境友好性和较高的能源利用率。高温透平是SCO₂布雷顿循环发电系统的能量转换装置，高温透平的性能直接影响系统循环效率。对于高温透平，高速旋转时的高压动密封是直接影响透平效率的瓶颈。

相关技术中，SCO₂涡轮轴间冷却试验系统均采用干气密封作为SCO₂透平的轴端动密封，然而，由于干气密封耐温性能差，与高温透平结合容易因热量积累而超温，导致设备损坏，因此，需要在高温透平和密封之间进行高效冷却，迅速带走热量。

但是，目前尚没有可借鉴的试验系统用以研究SCO₂高温透平冷却技术。因此，需要针对SCO₂高温透平的冷却结构，设计适用的冷却试验系统，以验证冷却效果并研究冷却特性。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种超临界二氧化碳涡轮轴间冷却试验系统，包括：转子，沿转子轴向方向的表面对称开设有微型槽道，微型槽道内均布有多个测温点；旋转冷却装置，两端具有开口，转子穿设在旋转冷却装置中与旋转冷却装置形成冷却腔；旋转冷却装置上沿周向分别设有供超临界二氧化碳进入和排出的接口；电磁加热装置，与旋转冷却装置的一端可拆卸连接，电磁加热装置的内表面设有加热腔，转子的头端靠近加热腔；密封和测温装置，与多个测温点电性连接；密封和测温装置的一端与旋转冷却装置的另一端可拆卸连接，另一端与转子的尾端配合以形成静密封。

优选地，旋转冷却装置包括冷却内环和嵌套在冷却内环上的冷却外环，冷却外环的两端分别与电磁加热装置、密封和测温装置可拆卸连接，转子穿设在旋转冷却装置中与冷却内环围成冷却腔；冷却外环上沿周向设有多个进气口和排气口，以形成旋转冷却装置的对外接口；冷却内环的内表面设有进气腔和排气腔，在冷却内环的进气腔和排气腔的周向上均布有多个气孔，以形成冷却腔的入口和出口，冷却腔的入口和出口分别与冷却外环的进气口和排气口连通。

优选地，冷却外环中设置有分流槽道，分流槽道一端与冷却腔的入口连通，另一端与冷却外环的进气口连通。

优选地，密封和测温装置包括轴承座、滑环和磁性联轴器，其中：轴承座的两端分别与旋转冷却装置的另一端以及磁性联轴器可拆卸连接，磁性联轴器与转子的尾端配合以形成静密封；滑环安装在轴承座的前后轴承之间，并装设在转子上，与多个测温点电性连接。

优选地，轴承座中开设有多个冷却通道。

优选地，超临界二氧化碳涡轮轴间冷却试验系统还包括超临界二氧化碳供气循环装置，分别与旋转冷却装置上供超临界二氧化碳进入和排出的接口连接，以实现超临界二氧化碳循环流过冷却腔并对转子进行冷却。