CN114017138B - 一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构，可有效降低透平轴与缸体的热应力。包括透平缸体，透平缸体内设有透平主轴，透平缸体的两端分别与前轴承座、后轴承座连接，透平主轴的两端分别通过径向轴承支撑于前轴承座、后轴承座，前轴承座的外侧端通过螺栓固定有前轴承盖，用于封闭前轴承座，前轴承座、后轴承座的下端安装在基座上，后轴承座的下端通过螺栓固定在基座上，前轴承座与基座通过沿透平主轴轴向设置的轴向滑销连接，使前轴承座与基座之间形成滑动配合，透平主轴前端固定有推力盘，前轴承座上固定有内推力轴承，前轴承盖上固定有外推力轴承，内推力轴承、外推力轴承与推力盘的内端、外端配合，用于传递轴向力。

Description

一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳透平技术领域，特别是涉及一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构。

背景技术

由于超临界二氧化碳能量密度高，以超临界二氧化碳为介质的发电系统发电效率高，相对于传统的火力发电，超临界二氧化碳发电对环境无污染，且二氧化碳制取成本低，市场前景比较好。但是，为实现高效率，必须提高系统热力循环的温度、压力，要求超临界二氧化碳热力循环压力达(15～32MPa),温度达550℃以上。在高温情况下，超临界二氧化碳透平内部零部件受热膨胀比较大，如果不抵消其受热变形，缸体及转子等受热零部件会存在较大内应力，零部件容易损坏；另外，在高压力情况下，传统的疏齿密封泄漏量大，会降低机组效率；在超临界二氧化碳透平中，往往用干气密封进行密封，但干气密封对轴及壳体轴向热膨胀位移有一定限制，其价格昂贵，返修及加工时间长，所以对轴与缸体位移进行实时监测非常必要。因此，本发明设计了一种抵消超临界二氧化碳透平热膨胀应力的结构及监测轴向位移的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构，可有效降低透平轴与缸体的热应力。

本发明的目的是这样实现的：

一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构，包括透平缸体，所述透平缸体内设有透平主轴，所述透平缸体的两端分别与前轴承座、后轴承座连接，所述透平主轴的两端分别通过径向轴承支撑于前轴承座、后轴承座，所述前轴承座的外侧端通过螺栓固定有前轴承盖，用于封闭前轴承座，所述前轴承座、后轴承座的下端安装在基座上，所述后轴承座的下端通过螺栓固定在基座上，所述前轴承座与基座通过沿透平主轴轴向设置的轴向滑销连接，使前轴承座与基座之间形成滑动配合，所述透平主轴前端固定有推力盘，所述前轴承座上固定有内推力轴承，所述前轴承盖上固定有外推力轴承，所述内推力轴承、外推力轴承与推力盘的内端、外端配合，用于传递轴向力。

优选地，所述透平缸体与前轴承座、后轴承座之间通过竖向滑销、横向滑销连接，所述竖向滑销设置于透平缸体下端与前轴承座、后轴承座的内壁之间，用于抵消透平缸体的竖向膨胀热应力，所述横向滑销设置于透平缸体的两支撑臂与前轴承座、后轴承座的上壁之间，用于抵消透平缸体的横向膨胀热应力。

优选地，透平缸体的两支撑臂上分别设有竖向的压紧螺栓，用于与对应的轴承座配合，压紧透平缸体，所述压紧螺栓与支撑臂之间留有透平缸体膨胀移动的间隙。

优选地，所述透平主轴前端螺纹配合有锁紧轴，锁紧轴将推力盘压紧固定在主轴上，同时锁紧轴与透平主轴之间用紧定螺钉固定。

优选地，所述基座上固定有传感器支架，所述传感器支架安装有位移传感器，用于检测前轴承座的位移数据，并将监测数据远传至控制系统，控制系统根据位移传感器的监测数据控制超临界二氧化碳透平。

优选地，当前轴承座的位移达到或接近前干气密封与后干气密封允许的最大位移值时，控制系统进行机组降温或紧急停机。

由于采用了上述技术方案，本发明可有效降低透平轴与缸体的热应力，实时监测轴、与缸体的轴向热膨胀位移，防止干气密封等关键零部件损坏。

附图说明

图1为本发明的剖视示意图；

图2为本发明的外部结构示意图。

附图标记

附图中，前轴承座1、竖向滑销2、内推力轴承3、推力盘4、外推力轴承5、锁紧轴6、前轴承盖7、前油封8、前干气密封9、前透平端盖10、透平缸体11、后透平端盖12、后干气密封13、后油封14、径向轴承15、透平主轴16、后油封17、后轴承座18、竖向滑销19(与后轴承座配合)、基座20、传感器支架21、轴向滑销22、位移传感器23、横向滑销24、压紧螺栓25、位移传感器26、竖向滑销27(与前轴承座配合)、螺栓28。

具体实施方式

参见图1、图2，为一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构的实施例。前轴承座1与透平缸体11通过竖向滑销2、横向滑销24进行连接，压紧螺栓25将前轴承座1与透平缸体11压紧；锁紧轴6带有内螺纹，与透平主轴16外螺纹进行连接，将推力盘4压紧固定在主轴上，同时锁紧轴6与透平主轴16用紧定螺钉固定，防止螺纹松弛；推力盘4两边有内推力轴承3与外推力轴承5，推力轴承用来承受轴向推力；前轴承盖7与前轴承座1与螺栓紧固连接，前轴承座1与基座20通过轴向滑销22连接，受力可实现轴向相对滑动；基座20固定在地面上。

在正常运行时，透平腔体内充满了高于550℃超临界二氧化碳，透平主轴16受热轴向膨胀，驱动端通过联轴器与变速箱连接，该端固定，此时透平主轴16轴向膨胀后会通过推力盘4将轴向力传递给外推力轴承5，外推力轴承5将力传递给前轴承盖7，之后前轴承盖7将力传递给前轴承座1，前轴承座1受力相对基座20沿轴向滑销22轴向进行移动，从而消除透平主轴16受热膨胀的内应力；同理，透平缸体11受热膨胀，驱动端固定，受热膨胀所产生的力通过横向滑销24及压紧螺栓25传递给前轴承座1，前轴承座1受力相对基座22发生轴向方向位移，抵消缸体热膨胀所产生的力。

前轴承座1发生轴向方向位移，位移传感器23与位移传感器26监测到前轴承座1位移数据，并将监测数据远传至控制系统，如位移接近前干气密封9与后干气密封13允许的最大位移值，则控制系统报警，进行机组降温或紧急停机。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构，包括透平缸体，所述透平缸体内设有透平主轴，所述透平缸体的两端分别与前轴承座、后轴承座连接，所述透平主轴的两端分别通过径向轴承支撑于前轴承座、后轴承座，所述前轴承座的外侧端通过螺栓固定有前轴承盖，用于封闭前轴承座，所述前轴承座、后轴承座的下端安装在基座上，其特征在于：所述后轴承座的下端通过螺栓固定在基座上，所述前轴承座与基座通过沿透平主轴轴向设置的轴向滑销连接，使前轴承座与基座之间形成滑动配合，所述透平主轴前端固定有推力盘，所述前轴承座上固定有内推力轴承，所述前轴承盖上固定有外推力轴承，所述内推力轴承、外推力轴承与推力盘的内端、外端配合，用于传递轴向力；

所述透平缸体与前轴承座、后轴承座之间通过竖向滑销、横向滑销连接，所述竖向滑销设置于透平缸体下端与前轴承座、后轴承座的内壁之间，用于抵消透平缸体的竖向膨胀热应力，所述横向滑销设置于透平缸体的两支撑臂与前轴承座、后轴承座的上壁之间，用于抵消透平缸体的横向膨胀热应力；

透平缸体的两支撑臂上分别设有竖向的压紧螺栓，用于与对应的轴承座配合，压紧透平缸体，所述压紧螺栓与支撑臂之间留有透平缸体膨胀移动的间隙；

所述基座上固定有传感器支架，所述传感器支架安装有位移传感器，用于检测前轴承座的位移数据，并将监测数据远传至控制系统，控制系统根据位移传感器的监测数据控制超临界二氧化碳透平；

当前轴承座的位移达到前干气密封与后干气密封允许的最大位移值时，控制系统进行机组降温或紧急停机。

2.根据权利要求1所述的一种抵消超临界二氧化碳透平热应力的结构，其特征在于：所述透平主轴前端螺纹配合有锁紧轴，锁紧轴将推力盘压紧固定在主轴上，同时锁紧轴与透平主轴之间用紧定螺钉固定。