CN109356674A - 一种可调喷嘴数量的有机工质透平 - Google Patents

一种可调喷嘴数量的有机工质透平 Download PDF

Info

Publication number
CN109356674A
CN109356674A CN201811587861.9A CN201811587861A CN109356674A CN 109356674 A CN109356674 A CN 109356674A CN 201811587861 A CN201811587861 A CN 201811587861A CN 109356674 A CN109356674 A CN 109356674A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
nozzle
bearing
working medium
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811587861.9A
Other languages
English (en)
Inventor
孙红闯
秦健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daqing Tebo Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Daqing Tebo Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daqing Tebo Technology Development Co Ltd filed Critical Daqing Tebo Technology Development Co Ltd
Priority to CN201811587861.9A priority Critical patent/CN109356674A/zh
Publication of CN109356674A publication Critical patent/CN109356674A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/24—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical electrical

Abstract

本发明涉及有机朗肯循环余热回收领域，特别是涉及一种可调喷嘴数量的有机工质透平，包括转子、轴封盖、轴承、轴封、转子端盖、轴承、静子、喷嘴进口管路、电控阀、高压气腔出口、高压气腔、轮盘、叶片、喷嘴流道和低压气腔，所述转子的两端分别过渡配合连接在第一轴承的内圈和第二轴承的内圈；所述轴承固定连接在转子端盖上；所述轴承固定连接在静子上；所述转子端盖和转子之间设有轴封；所述轴封盖固定连接在转子端盖的一侧；本发明可以解决解决有机工质透平变工况效率低、工作范围窄的技术问题，通过控制电动阀实现进气喷嘴流道数量的控制，从而确保透平在流量变化时有适当的膨胀比，使透平能够在宽流量范围内都具有高效率。

Description

一种可调喷嘴数量的有机工质透平
技术领域
本发明涉及有机朗肯循环余热回收领域，特别是涉及一种可调喷嘴数量的有机工质透平。
背景技术
能源危机和环境保护是当今世界的两大主题，中低温余热利用对提高能源利用率和开发利用新能源具有长远的意义。中低温余热能源种类繁多，包括太阳能、地热能、工业余热、发动机废热等。中低温余热的共同点是，热源温度在300℃以下，采用常规的蒸汽动力循环利用，效率低、成本高；同时，中低温热源分布广泛，可开发总量非常巨大。
有机朗肯循环利用有机工质沸点低这一特点能够成功利用低温余热产生高温高压有机蒸汽，从而推动膨胀器做功。有机朗肯循环经过了多年的研究，在工质筛选、循环优化方面已经取得了巨大的突破。混合工质、回热循环、再热循环等已有众多的理论基础和实验论证。
基本有机朗肯循环包含四大主要部件：工质泵、蒸发器、膨胀器、冷凝器。膨胀器作为热功转换的主要部件，有透平膨胀器和容积型膨胀器两大类。容积型膨胀器主要有螺杆膨胀器、涡卷膨胀器、活塞膨胀器等等，螺杆膨胀器需要大量的润滑油，因此要求热源温度不能过高，否则容易润滑失效。涡卷膨胀器通常由涡卷压缩机改造而成，功率等级较低。柱塞膨胀器则面临十分严峻的密封问题。透平膨胀器以往被认为只能用于50kW以上的机组，而近几年的研究表明，提高转速，采用特殊的设计方法，透平膨胀器同样可应用于50kW以下的中小型有机朗肯机组。
透平膨胀器的优点在于润滑要求低，温度适应性强，寿命长，但透平膨胀器通常的使用工况较窄，因为其变工况性能很差。特别是有机工质透平，由于有机工质声速较低，因此在透平中很容易加速成为超声速气流，激波与附面层干涉，透平流道内流动十分复杂。拓宽透平膨胀器的使用范围，使得透平能够承受余热源的波动，对透平膨胀器在有机朗肯循环应用具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可调喷嘴数量的有机工质透平，可以解决解决有机工质透平变工况效率低、工作范围窄的技术问题，通过控制电动阀实现进气喷嘴流道数量的控制，从而确保透平在流量变化时有适当的膨胀比，使透平能够在宽流量范围内都具有高效率，实现有机工质透平在宽流量范围内高效率工作。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种可调喷嘴数量的有机工质透平，包括转子、轴封盖、轴承、轴封、转子端盖、轴承、静子、喷嘴进口管路、电控阀、高压气腔出口、高压气腔、轮盘、叶片、喷嘴流道和低压气腔，所述转子的两端分别过渡配合连接在第一轴承的内圈和第二轴承的内圈；所述第一轴承的外圈固定连接在转子端盖上；所述第二轴承的外圈固定连接在静子上；所述转子端盖和转子之间设有轴封；所述轴封盖固定连接在转子端盖的一侧；所述转子端盖的另一侧与静子密封连接；所述轮盘的内侧固定连接在转子上；所述叶片的内侧固定连接在轮盘上；所述叶片和轮盘转动配合连接在静子和转子端盖之间构成的低压气腔内；所述静子的外侧面上均匀环绕固定连接多根喷嘴进口管路，静子的内侧面上均匀环绕设置多个喷嘴流道，多个喷嘴流道的一端分别与多个喷嘴进口管路连通，多个喷嘴流道的出口对准叶片的流道进口设置，准叶片的流道进口连通低压腔室；多个喷嘴进口管路的另一端分别与多个电控阀的一端连接，多个电控阀的另一端分别与高压气腔上的多个高压气腔出口连接并连通，通过电控阀的开关，可实现通流喷嘴流道数目的调节。
所述叶片采用冲动式直叶片。
所述喷嘴流道采用渐缩型喷嘴。
所述喷嘴流道的数量为六个。
所述高压气腔上设有高温高压工质蒸汽进口。
所述低压腔室与外部管路连通。
所述转子、轮盘和叶片为一体式结构。
本发明的有益效果为：本发明利用渐缩喷嘴与冲动式透平的流动特性，通过控制电控阀的开启和关闭，实现通流喷渐缩喷嘴的调节，从而根据不同的工作条件，调整适当的渐缩喷嘴数量，保证透平有适当的膨胀比，实现透平的宽流量范围内高效率的工作，适应波动的低温热源；本发明基于冲动式透平自身特性，设计独立且可控开关的渐缩喷嘴，实现有机工质透平在宽流量范围内高效率工作。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明内部静子的左视图；
图3是本发明内部静子的右视图；
图4是本发明内部静子的剖视图。
图中：转子1；轴封盖2；第一轴承3；轴封4；转子端盖5；第二轴承6；静子7；喷嘴进口管路8；电控阀9；高压气腔出口10；高压气腔11；轮盘12；叶片13；喷嘴流道14；低压气腔15。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
如图1-4所示，一种可调喷嘴数量的有机工质透平，包括转子1、轴封盖2、第一轴承3、轴封4、转子端盖5、第二轴承6、静子7、喷嘴进口管路8、电控阀9、高压气腔出口10、高压气腔11、轮盘12、叶片13、喷嘴流道14和低压气腔15，所述转子1的两端分别过渡配合连接在第一轴承3的内圈和第二轴承6的内圈；所述第一轴承3的外圈固定连接在转子端盖5上；所述第二轴承6的外圈固定连接在静子7上；所述转子端盖5和转子1之间设有轴封4；所述轴封盖2固定连接在转子端盖5的一侧；所述转子端盖5的另一侧与静子7密封连接，转子端盖5与静子7采用带密封的连接方式进行连接；所述轮盘12的内侧固定连接在转子1上；所述叶片13的内侧固定连接在轮盘12上；所述叶片13和轮盘12转动配合连接在静子7和转子端盖5之间构成的低压气腔15内；所述静子7的外侧面上均匀环绕固定连接多根喷嘴进口管路8，静子7的内侧面上均匀环绕设置多个喷嘴流道14，多个喷嘴流道14的一端分别与多个喷嘴进口管路8连通，多个喷嘴流道14的出口对准叶片13的流道进口设置，准叶片13的流道进口连通低压腔室15；多个喷嘴进口管路8的另一端分别与多个电控阀9的一端连接，多个电控阀9的另一端分别与高压气腔11上的多个高压气腔出口10连接并连通。
本发明的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，在使用时，高温高压有机工质蒸汽在高压气腔11中通过高压气腔出口10分配给各个喷嘴流道14，高压气流在喷嘴流道14中经过膨胀加速后，推动叶片13运动，从而使得叶片13通过轮盘12带动转子1转动；叶片13采用冲动式设计，喷嘴流道14采用渐缩型流道，当给定透平进出口压力及进口温度或者透平膨胀比大于临界膨胀比时，流量仅仅与喷嘴流道14的数量相关，通过电控阀9的开启和关闭可以调整不同工况下通流的喷嘴流道14的数量，适用不同的工况，使透平能够在更宽的流量范围内高效率工作。
具体实施方式二：
如图1-4所示，所述叶片13采用冲动式直叶片。
所述喷嘴流道14采用渐缩型喷嘴。叶片13和喷嘴流道14的结构设计，能够实现透平正常工作时，透平流量只受喷嘴流道14数量的影响。
具体实施方式三：
如图1-4所示，所述喷嘴流道14的的数量为六个。
具体实施方式四：
如图1-4所示，所述高压气腔11上设有高温高压工质蒸汽进口。
具体实施方式五：
如图1-4所示，所述低压腔室15与外部管路连通。
具体实施方式六：
如图1-4所示，所述转子1、轮盘12和叶片13为一体式结构。
具体实施方式七：
如图1-4所示，所述第二轴承6采用固体润滑剂进行润滑；第一轴承3与轴封4共用润滑油进行润滑，润滑油兼顾对轴封4进行冷却。
具体实施方式八：
如图1-4所示，所述喷嘴进口管路8与高压腔室出口10一一对应，并分别连接电控阀9。
本发明的工作原理为：
本发明的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，在工作时，高温高压有机工质蒸汽在高压气腔11中通过高压气腔出口10分配给各个喷嘴流道14，高压气流在喷嘴流道14中经过膨胀加速后，推动叶片13运动，从而使得叶片13通过轮盘12带动转子1转动；叶片13采用冲动式设计，喷嘴流道14采用渐缩型流道，当给定透平进出口压力及进口温度或者透平膨胀比大于临界膨胀比时，流量仅仅与喷嘴流道14的数量相关，通过电控阀9的开启和关闭可以调整不同工况下通流的喷嘴流道14的数量，适用不同的工况，使透平能够在更宽的流量范围内高效率工作。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可调喷嘴数量的有机工质透平，包括转子(1)、轴封盖(2)、第一轴承(3)、轴封(4)、转子端盖(5)、第二轴承(6)、静子(7)、喷嘴进口管路(8)、电控阀(9)、高压气腔出口(10)、高压气腔(11)、轮盘(12)、叶片(13)、喷嘴流道(14)和低压气腔(15)，其特征在于：所述转子(1)的两端分别过渡配合连接在第一轴承(3)的内圈和第二轴承(6)的内圈；所述第一轴承(3)的外圈固定连接在转子端盖(5)上；所述第二轴承(6)的外圈固定连接在静子(7)上；所述转子端盖(5)和转子(1)之间设有轴封(4)；所述轴封盖(2)固定连接在转子端盖(5)的一侧；所述转子端盖(5)的另一侧与静子(7)密封连接；所述轮盘(12)的内侧固定连接在转子(1)上；所述叶片(13)的内侧固定连接在轮盘(12)上；所述叶片(13)和轮盘(12)转动配合连接在静子(7)和转子端盖(5)之间构成的低压气腔(15)内；所述静子(7)的外侧面上均匀环绕固定连接多根喷嘴进口管路(8)，静子(7)的内侧面上均匀环绕设置多个喷嘴流道(14)，多个喷嘴流道(14)的一端分别与多个喷嘴进口管路(8)连通，多个喷嘴流道(14)的出口对准叶片(13)的流道进口设置，准叶片(13)的流道进口连通低压腔室(15)；多个喷嘴进口管路(8)的另一端分别与多个电控阀(9)的一端连接，多个电控阀(9)的另一端分别与高压气腔(11)上的多个高压气腔出口(10)连接并连通。
2.根据权利要求1所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述叶片(13)采用冲动式直叶片。
3.根据权利要求3所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述喷嘴流道(14)采用渐缩型喷嘴。
4.根据权利要求1所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述喷嘴流道(14)的数量为六个。
5.根据权利要求1所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述高压气腔(11)上设有高温高压工质蒸汽进口。
6.根据权利要求1所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述低压腔室(15)与外部管路连通。
7.根据权利要求1所述的一种可调喷嘴数量的有机工质透平，其特征在于：所述转子(1)、轮盘(12)和叶片(13)为一体式结构。
CN201811587861.9A 2018-12-25 2018-12-25 一种可调喷嘴数量的有机工质透平 Pending CN109356674A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811587861.9A CN109356674A (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种可调喷嘴数量的有机工质透平

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811587861.9A CN109356674A (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种可调喷嘴数量的有机工质透平

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109356674A true CN109356674A (zh) 2019-02-19

Family

ID=65329375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811587861.9A Pending CN109356674A (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种可调喷嘴数量的有机工质透平

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109356674A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177387A (en) * 1978-01-06 1979-12-04 General Electric Company Method and apparatus for controlled-temperature valve mode transfers in a steam turbine
CN1461374A (zh) * 2000-09-20 2003-12-10 西门子公司 蒸汽涡轮机的调节方法和蒸汽涡轮机
CN102808661A (zh) * 2012-08-20 2012-12-05 陕西博尔能源科技有限公司 利用有机工质郎肯循环的轴流式发电机组
US20140238023A1 (en) * 2011-10-19 2014-08-28 Fuji Electric Co., Ltd. Mixed air removal device and power generator including the same
CN104870757A (zh) * 2012-12-28 2015-08-26 三菱重工业株式会社 发电系统、发电方法
CN205779031U (zh) * 2016-05-31 2016-12-07 西安索能动力科技有限公司 一种有机朗肯循环系统用轴向排气轴流式透平膨胀机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177387A (en) * 1978-01-06 1979-12-04 General Electric Company Method and apparatus for controlled-temperature valve mode transfers in a steam turbine
CN1461374A (zh) * 2000-09-20 2003-12-10 西门子公司 蒸汽涡轮机的调节方法和蒸汽涡轮机
US20140238023A1 (en) * 2011-10-19 2014-08-28 Fuji Electric Co., Ltd. Mixed air removal device and power generator including the same
CN102808661A (zh) * 2012-08-20 2012-12-05 陕西博尔能源科技有限公司 利用有机工质郎肯循环的轴流式发电机组
CN104870757A (zh) * 2012-12-28 2015-08-26 三菱重工业株式会社 发电系统、发电方法
CN205779031U (zh) * 2016-05-31 2016-12-07 西安索能动力科技有限公司 一种有机朗肯循环系统用轴向排气轴流式透平膨胀机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Weiß Volumetric expander versus turbine–which is the better choice for small ORC plants
CA2193393A1 (en) Non-contact rotary vane gas expanding apparatus
CN1062578A (zh) 汽轮机的进汽壳
CN106382258A (zh) 离心对转冲压压气机
Shin et al. Partial admission, axial impulse type turbine design and partial admission radial turbine test for SCO2 cycle
CN110486217A (zh) 一种对旋式双向轴流水泵水轮机
WO2021098542A1 (zh) 一种摆动叶片液气动力装置
CN104196579B (zh) 一种具有三级可调喷嘴的废气涡轮增压器系统
CN108678810B (zh) 平面回转式膨胀机
CN104100301B (zh) 能够调节喷嘴环开度的多级差压径流涡轮
CN202645646U (zh) 增压透平膨胀机
CN109356674A (zh) 一种可调喷嘴数量的有机工质透平
CN102661174A (zh) 增压透平膨胀机
CN205172639U (zh) 天然气门站降压系统
CN101644170B (zh) 一种液体膨胀机
CN104405457B (zh) 一种背压式汽轮机供热的能源梯级利用系统
CN103277146A (zh) 对称式侧齿汽封结构
CN202597133U (zh) 一种高速小流量离心式压缩机机组
CN210599121U (zh) 一种蒸汽涡轮增压器
CN1436918A (zh) 带有高压和低压区段的流体机械
CN104863640B (zh) 转子膨胀机
CN209145650U (zh) 一种速度式膨胀机及有机朗肯循环发电系统
CN208669358U (zh) 紧凑型小容积流量大压比混流式工业透平
CN207161146U (zh) 一种集成滑阀的单螺杆膨胀机
CN114198158B (zh) 一种两级透平磁悬浮orc发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190219