[发明专利]一种低温有机工质膨胀机平衡气及轴承座保温系统

说明书

本发明涉及透平膨胀机领域，具体涉及一种低温有机工质膨胀机平衡气及轴承座保温系统，进气壳的进气口中进气，然后通过多级涡轮膨胀，压力逐渐降低，进气口侧的高压工质可以经过减压后通过平衡气封进入前平衡腔，并在压力的作用下通过平衡气孔进入后平衡腔，再经隔离件上的通气孔进入到隔离腔，隔离腔将排气流道与轴承座隔离，减小了轴承座热量散失，随后经隔离腔出口进入主流道并与主流混合。多级涡轮后与前平衡腔之间压差产生的轴向力与涡轮盘方向相反，平衡了大部轴向推力，降低了轴承功耗，减小推力轴承设计难度。前平衡腔与后平衡腔压差较小，减小了第一机械密封的密封压力，降低了泄漏风险。

技术领域

本发明涉及透平膨胀机领域，尤其涉及一种低温有机工质膨胀机平衡气及轴承座保温系统。

背景技术

采用有机朗肯循环发电系统是高效利用LNG冷能的方式之一，有机工质低温膨胀机是有机朗肯循环发电系统核心设备。通过提高反动度来提升轴流涡轮等熵效率可能会导致转子轴向力过大的问题，采用引气的方式可以平衡轴向力。现有平衡气引气方式通常为外部平衡气管引气，这导致机组外围管路十分复杂，且增加了泄漏的风险。由于LNG冷能温度极低，相应降低了有机朗肯循环系统的冷凝温度。在一种系统中，膨胀机进口温度为20～30℃，膨胀机出口温度约为-80～-60℃，膨胀比达到55，膨胀机出口温度远低于机械密封使用温度，传统结构布置形式无法满足效率要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温有机工质膨胀机平衡气及轴承座保温系统，旨在平衡轴向推力，降低轴承功耗以及减小前平衡腔与后平衡腔压差，降低泄漏风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种低温有机工质膨胀机平衡气及轴承座保温系统，包括进气壳，所述进气壳具有进气口，排气壳具有排气口，所述进气口与所述排气口连通，多级涡轮转动设置在所述进气口和所述排气口之间，所述多级涡轮根部具有平衡气孔，主轴与所述多级涡轮固定连接，并穿过所述进气壳和所述排气壳，在所述多级涡轮的两侧设置第一密封件和第二密封件，所述第一密封件与所述主轴之间形成前平衡腔，所述前平衡腔与所述进气口连通，所述第二密封件与所述主轴之间形成后平衡腔，所述平衡气孔与所述前平衡腔和所述后平衡腔连通，在所述第二密封件上设置有隔离件，所述隔离件具有通气孔，所述通气孔与所述后平衡腔连通，所述隔离件外侧设置有隔离板，所述隔离板与所述隔离件之间形成隔离腔，所述隔离腔与所述通气孔连通。

其中，所述多级涡轮包括多级涡轮本体、喷嘴环座、喷嘴环和锁紧环，所述喷嘴环座固定设置在所述进气壳内，所述喷嘴环固定设置在所述喷嘴环座上，所述多级涡轮本体转动设置在喷嘴环内，并与所述主轴固定，所述锁紧环设置在主轴靠近所述多级涡轮的一侧。

其中，所述第一密封件包括轴承座、第一隔离密封和第一机械密封，所述轴承座固定在所述进气壳上，所述第一机械密封设置在所述轴承座和所述主轴之间，所述第一隔离密封设置在所述第一机械密封靠近所述多级涡轮的一侧。

其中，所述第二密封件包括第二机械密封、密封端轴承和盖板，所述第二机械密封设置在所述排气壳与所述主轴之间，所述密封端轴承设置在所述第二机械密封的一侧，所述盖板设置固定在所述排气壳内靠近所述主轴的一侧。

其中，所述隔离板包括前隔离板、后隔离板和锁紧螺钉，所述前隔离板设置在所述隔离件外侧，所述后隔离板设置在所述盖板的一侧，所述锁紧螺钉穿过所述前隔离板和所述后隔离板，并与所述盖板螺纹连接。

其中，所述隔离板还包括定位环，所述定位环设置在所述锁紧螺钉和所述盖板之间。