CN106121743B - 一种液体向心透平能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液体向心透平能量回收装置，包括液体向心透平膨胀机（1）、齿轮减速器（2）、联轴器（3）、发电机（4）、撬装公共底座（5）、润滑油系统（6）、仪电控系统（7）及工艺管道（19）；所述的液体向心透平膨胀机（1）、齿轮减速器（2）、发电机（4）分别安装在撬装公共底座（5）上，三者之间通过联轴器（3）连接在一起；所述润滑油系统（6）单独成撬与液体向心透平膨胀机（1）并列安装，通过油管路向液体向心透平膨胀机（1）和齿轮减速器（2）供油。本发明的目的在于提供一种液体向心透平能量回收装置代替高压液体节流阀的液体向心透平能量回收装置。
Description
技术领域
本发明涉及深冷空分与石油、煤化工领域，特别涉及内压缩深冷空分和化工装置中高压液体节流减压的能量转化与回收技术领域，尤其涉及一种替代工业装置中高压液体节流阀的能量转化与回收的液体向心透平能量回收装置。
背景技术
随着我国煤化工工业的快速发展，在大型内压缩空分装置及煤制甲醇、煤制烯烃等工业装置中存在许多高压液体节流减压而能量没有得到有效回收利用的情况，不仅造成了能量浪费，而且在一些情况下还对整套装置运行的经济性带来不利影响。用液体向心透平能量回收装置代替高压液体节流阀，在实现液体节流减压满足工艺要求的前提下，还将高压液体节流降压过程中释放的机械能高效转化成方便利用的电能，经济效益十分显著。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的许多高压液体节流减压而能量没有得到有效回收利用的情况而提供了一种液体向心透平能量回收装置代替高压液体节流阀的液体向心透平能量回收装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种液体向心透平能量回收装置，包括液体向心透平膨胀机、齿轮减速器、联轴器、发电机、撬装公共底座、润滑油系统、仪电控系统及工艺管道，液体向心透平膨胀机进口管与工艺管道的高压侧连接，出口管与工艺管道的低压侧相连接；所述的液体向心透平膨胀机、齿轮减速器、发电机分别安装在撬装公共底座上，三者之间通过联轴器连接在一起，液体向心透平膨胀机驱动发电机发电；液体向心透平膨胀机的进、出口前后管道上分别设置有用于调节控制的阀门。
所述润滑油系统包括设置在齿轮减速器的低速轴上的主油泵、油箱以及设置在油箱上的电动辅助油泵、阀门及油管路；所述润滑油系统单独成撬与液体向心透平膨胀机并列安装，通过油管路向液体向心透平膨胀机和齿轮减速器供油。
液体向心透平膨胀机主要包括导流蜗壳、一组叶片可同步转动的喷嘴及其调节机构、在主轴两端分别安装向心涡轮和半联轴器、支撑转子的机体和轴承、阻止高压液体泄漏的组合密封以及轴向力低压平衡腔；由调节机构调节安装在液体向心透平膨胀机中的喷嘴实现负荷连续调节；蜗壳固定在支撑立板上，喷嘴及调节机构通过止口定位固定在蜗壳上，主轴与轴承、密封、机体组件通过止口定位与调节机构固定。
所述液体向心透平膨胀机与节流阀并联在工艺管道上，在空分设备开车的初期节流阀工作；液体向心透平膨胀机运行，节流阀处于关闭状态。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：
液体向心透平膨胀机、齿轮减速器、三相异步发电机安装在同一撬装公共底座上，它们之间通过联轴器连接在一起，高压液体流过蜗壳、喷嘴、向心涡轮后膨胀降压，工质液体的速度大幅提高，驱动向心涡轮带动主轴高速旋转，主轴通过装在其另一端的联轴器带动减速器驱动发电机发电，再经装有配电、控制、保护等器件组成的仪电控系统并网控制柜向公共电网输电；润滑油系统设置有装在减速器低速轴上的主油泵和装在油箱上的电动辅助油泵，装置在启动过程和停车后由电动辅助油泵向各润滑部位供油，装置正常运行时由主油泵供油，并且当主油泵出现故障时，电动辅助油泵可以联锁启动，维持润滑油正常供应，保护设备安全，二者按照仪电控系统设计的DCS控制逻辑实现自动切换。
附图说明
图1为本发明液体向心透平能量回收装置的俯视结构示意图。
图2为本发明液体向心透平能量回收装置的工作流程图。
图3为本发明液体向心透平膨胀机的结构示意图。
图4为图3中A的局部放大图。
图5为图3中B的局部放大图。
图6为图3中C的局部放大图。
具体实施方式
一种液体向心透平能量回收装置，如图1、2、3、4、5、6所示，包括液体向心透平膨胀机1、齿轮减速器2、联轴器3、发电机4、撬装公共底座5、润滑油系统6、仪电控系统7及工艺管道19；所述的液体向心透平膨胀机1、齿轮减速器2、发电机4分别安装在撬装公共底座5上，三者之间通过联轴器3连接在一起，液体向心透平膨胀机驱动发电机发电；所述润滑油系统包括设置在齿轮减速器的低速轴上的主油泵、油箱以及设置在油箱上的电动辅助油泵、阀门、油管路等，所述润滑油系统6单独成撬与液体向心透平膨胀机1并列安装，通过油管路向液体向心透平膨胀机1和齿轮减速器2供油。
液体向心透平膨胀机1主要包括导流蜗壳9、一组叶片可同步转动的喷嘴10及其调节机构11、在主轴12两端分别安装向心涡轮13和半联轴器、支撑转子的机体14和轴承15、阻止高压液体泄漏的组合密封16以及轴向力低压平衡腔17；由调节机构11调节安装在液体向心透平膨胀机1中的喷嘴10实现负荷连续调节；蜗壳9固定在支撑立板20上，喷嘴及调节机构通过止口定位固定在蜗壳9上，主轴12与轴承15、密封16、机体14组件通过止口定位与调节机构11固定。液体向心透平膨胀机采用一组叶片可同步转动的喷嘴及其调节机构，由调节机构11调节安装在透平膨胀机1中的喷嘴10实现负荷连续调节；蜗壳9固定在支撑立板20上，喷嘴及调节机构通过止口定位固定在蜗壳9上，转子与轴承、密封、机身组件通过止口定位与调节机构固定，可实现轴向装配，拆卸方便。
液体向心透平膨胀机1的作用是替代节流阀18，其与节流阀18并联在工艺管道上，见图1，在空分设备开车的初期节流阀18工作，液体向心透平膨胀机1一旦运行，节流阀18处于关闭状态。同时液体向心透平膨胀机1输出功用来带动发电机发电，回馈到电网以供使用，节约电能。
润滑油系统6设置有装在齿轮减速器2低速轴上的主油泵和装在油箱上的电动辅助油泵，装置启动过程和停车后由电动辅助油泵向各润滑部位供油，装置正常运行时由主油泵供油，二者按照控制逻辑实现自动切换。控制逻辑根据设定好的润滑油进油压力进行操作，当油压高于3bar（G）时，辅助油泵自动停止；当油压低于1.8bar（G）时，辅助油泵自动启动。
油箱中存储的润滑油在向心透平膨胀机1停止运行期间通过电动辅助油泵加压，经过油管路及调节阀门供给向心透平膨胀机1及齿轮减速器2。另外向心透平膨胀机1运行期间由齿轮减速器2的低速轴上的主油泵将油箱中的润滑油加压供给向心透平膨胀机1和齿轮减速器2。
仪电控系统7主要起到操作、监控向心透平膨胀机1运行状况、保护向心透平膨胀机1安全运行和控制发电机并网投切的作用。通过安装在向心透平膨胀机1上的温度、压力、转速、振动等监测元件将测量的信号传送给DCS系统，在DCS系统上观察向心透平膨胀机1的运行状况，同时如果设备出现异常情况，DCS系统按照仪电控系统7设计的控制联锁逻辑使其快速停止运转，从而起到对设备的保护。
本实施例的液体向心透平能量回收装置替代现有技术中的节流阀18或与节流阀18并联安装在工艺管路19系统中（液体向心透平膨胀机运行时节流阀关闭），在实现高压液体降压的同时回收能量。液体向心透平膨胀机进口管与工艺管道的高压侧连接，出口管与工艺管道的低压侧相连接，在膨胀机的进、出口前后管道上分别设置有用于调节控制的阀门8。润滑油系统6单独成撬与膨胀机组并列安装，通过油管路向膨胀机1和齿轮减速器2供油。发电机所发电力通过并网控制柜输送给电网，同时使用并网柜内电气保护装置保证设备安全和系统运行可靠稳定。
Claims (3)
1.一种液体向心透平能量回收装置，其特征在于：包括液体向心透平膨胀机（1）、齿轮减速器（2）、联轴器（3）、发电机（4）、撬装公共底座（5）、润滑油系统（6）、仪电控系统（7）及工艺管道（19），液体向心透平膨胀机（1）进口管与工艺管道（19）的高压侧连接，出口管与工艺管道（19）的低压侧相连接；所述的液体向心透平膨胀机（1）、齿轮减速器（2）、发电机（4）分别安装在撬装公共底座（5）上，三者之间通过联轴器（3）连接在一起，液体向心透平膨胀机（1）驱动发电机（4）发电；液体向心透平膨胀机（1）的进、出口前后管道上分别设置有用于调节控制的阀门（8）; 液体向心透平膨胀机（1）包括导流蜗壳（9）、一组叶片可同步转动的喷嘴（10）及其调节机构（11）、在主轴（12）两端分别安装向心涡轮（13）和半联轴器、支撑转子的机体（14）和轴承（15）、阻止高压液体泄漏的组合密封（16）以及轴向力低压平衡腔（17）；由调节机构（11）调节安装在液体向心透平膨胀机（1）中的喷嘴（10）实现负荷连续调节；蜗壳（9）固定在支撑立板（20）上，喷嘴及调节机构通过止口定位固定在蜗壳（9）上，主轴（12）与轴承（15）、密封（16）、机体（14）组件通过止口定位与调节机构（11）固定。
2.根据权利要求1所述的一种液体向心透平能量回收装置，其特征在于：所述润滑油系统（6）包括设置在齿轮减速器（2）的低速轴上的主油泵、油箱以及设置在油箱上的电动辅助油泵、阀门及油管路；所述润滑油系统（6）单独成撬与液体向心透平膨胀机（1）并列安装，通过油管路向液体向心透平膨胀机（1）和齿轮减速器（2）供油。
3.根据权利要求1所述的一种液体向心透平能量回收装置，其特征在于：所述液体向心透平膨胀机（1）与节流阀（18）并联在工艺管道（19）上，在空分设备开车的初期节流阀（18）工作；液体向心透平膨胀机（1）运行，节流阀（18）处于关闭状态。
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