CN114483213B - 一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机 - Google Patents

Abstract

本发明属于膨胀机技术领域，用于解决现有的膨胀机外壳导热会使得膨胀机主轴温度降低，导致膨胀效率下降的问题，具体是一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，包括壳体，壳体中心位置的顶面与底面分别开设有轴承气进口与轴承气出口，壳体中心位置的内壁设置有两个相对称的支撑轴承，两个支撑轴承的内圈之间活动连接有主轴，主轴的两端分别安装有膨胀叶轮与压缩叶轮；本发明是通过设置的隔热密封板与壳体内壁形成的隔热密封腔将氦气与壳体内壁隔开，避免低温氦气直接与壳体内壁接触使壳体温度迅速下降，从而使主轴温度受低温氦气的影响降低，保证主轴可以正常转动，使膨胀叶轮正常转动对低温氦气进行膨胀。

Description

一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机

技术领域

本发明属于膨胀机技术领域，具体是一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机。

背景技术

膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得冷量的机械，膨胀机常用于深低温设备中，膨胀机按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类，活塞膨胀机主要适用于高压力比和小流量的中小型高、中压深低温设备；

低温氦气通过膨胀机进行膨胀时，在膨胀机的外壳导热情况下会使得膨胀机主轴温度降低，从而影响主轴与膨胀叶轮的转动速度，导致膨胀效率降低；另外，在膨胀效率不满足要求时，现有的膨胀机不具备对膨胀效率低下的原因进行检测排查的功能；

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，用于解决现有的膨胀机外壳导热会使得膨胀机主轴温度降低，导致膨胀效率下降的问题。

本发明需要解决的技术问题为：

如何提供一种可以对主轴进行隔温的大流量深冷气体轴承透平膨胀机。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，包括壳体，所述壳体中心位置的顶面与底面分别开设有轴承气进口与轴承气出口，所述壳体中心位置的内壁设置有两个相对称的支撑轴承，两个所述支撑轴承的内圈之间活动连接有主轴，所述主轴的两端分别安装有膨胀叶轮与压缩叶轮；

所述壳体靠近膨胀叶轮一侧的内侧壁设置有环形密封板，所述环形密封板内侧面设置有润滑密封环，所述环形密封板上开设有密封进气通道与密封出气通道，所述密封进气通道与密封出气通道的端部分别设置有密封气进口与密封气出口，密封进气通道与密封出气通道均贯穿润滑密封环，所述壳体靠近膨胀叶轮的一端开设置有氦气进口通道与氦气出口通道，膨胀叶轮设置在氦气进口通道与氦气出口通道之间；

所述壳体外表面设置有处理器，所述处理器通信连接有采集模块、膨胀检测模块、驱动检测模块、密封检测模块以及存储模块；

所述密封检测模块用于对密封气体的导热效率进行检测分析；

所述驱动检测模块用于对主轴的转速进行检测分析；

所述膨胀检测模块用于对氦气膨胀效率进行检测分析。

进一步地，所述主轴位于润滑密封环内部一端的外表面安装有迷宫密封齿，所述壳体靠近膨胀叶轮一侧的内侧壁设置有隔热密封板，所述隔热密封板与壳体内壁形成隔热密封腔，环形密封板设置在隔热密封腔内部，所述壳体靠近压缩叶轮的一侧设置有压缩进气通道与压缩出气通道，所述压缩叶轮设置在压缩进气通道与压缩出气通道之间，压缩出气通道的开口向上。

进一步地，密封检测模块对密封气体的导热效率进行检测分析的具体过程包括：实时获取密封气进口与密封气出口的温度表现值并分别标记为JWm与CWm，实时获取密封气进口与密封气出口的气体流速并分别标记为JSm与CSm，将JWm与CWm的差值标记为导热温差DW，将JSm与CSm的平均值标记为密封气流速ML，通过公式MD＝α1×DW+α2×ML得到密封导热系数MD，通过存储模块获取到密封导热阈值MDmin，将密封导热系数MD与密封导热阈值MDmin进行比较，通过比较结果对密封气体的导热效率是否满足要求。

进一步地，密封气进口的温度表现值JWm为密封进气口的气体温度值与密封进气通道内壁温度值的平均值，密封气出口的温度表现值CWm为密封出气口的气体温度值与密封出气通道内壁温度值的平均值。

进一步地，密封导热系数MD与密封导热阈值MDmin的比较过程包括：

若密封导热系数MD小于等于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率不满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热不合格信号；

若密封导热系数MD大于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热合格信号。

进一步地，驱动检测模块对主轴转速进行检测分析的具体过程包括：获取轴承气进口的气体流速值并标记为轴气值ZQ，通过存储模块获取到轴气阈值ZQmin，将轴气值ZQ与轴气阈值ZQmin进行比较：

若轴气值ZQ小于等于轴气阈值ZQmin，驱动检测模块向处理器发送加压信号；

若轴气值ZQ大于轴气阈值ZQmin，则获取主轴的转速并标记为轴转值ZZ，通过存储模块获取轴转阈值ZZmin，将轴转值ZZ与轴转阈值ZZmin进行比较：

若轴转值ZZ小于等于轴转阈值ZZmin，则判定主轴转速不合格，驱动检测模块向处理器发送转速不合格信号；

若轴转值ZZ大于轴转阈值ZZmin，则判定主轴转速合格，驱动检测模块向处理器发送转速合格信号。

进一步地，膨胀检测模块对氦气膨胀效率进行检测分析的具体过程包括：实时获取氦气进口通道与氦气出口通道的温度表现值并分别标记为JWh与JCh，实时获取氦气进口通道与氦气出口通道的气体流速并分别标记为JSh与CSh，将JWh与JCh的差值标记为膨胀温差PW，将JSh与CSh的差值标记为膨胀流速差PL，通过公式PZ＝β1×PW+β2×PL得到膨胀效率PZ，通过存储模块获取到膨胀阈值PZmin，将膨胀效率PZ与膨胀阈值PZmin进行比较：

若膨胀系数PZ小于等于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀不满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀不合格信号；

若膨胀系数PZ大于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀合格信号。

进一步地，氦气进口通道的温度表现值为氦气进口通道内气体温度值与氦气进口通道内壁温度值的平均值，氦气出口通道的温度表现值为氦气出口通道内气体温度值与氦气出口通道内壁温度值的平均值。

进一步地，处理器同时接收到导热合格信号、转速合格信号以及膨胀合格信号时生成运行正常信号，处理器将运行正常信号发送至管理人员的手机终端；

处理器同时接收到转速合格信号与膨胀不合格信号时生成膨胀检测信号，处理器将膨胀检测信号发送至管理人员的手机终端；

处理器同时接收到导热合格信号与转速不合格信号时生成机械检测信号，处理器将机械检测信号发送至管理人员的手机终端；

处理器接收到导热不合格信号时生成密封检测信号，处理器将密封检测信号发送至管理人员的手机终端。

进一步地，大流量深冷气体轴承透平膨胀机的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：在轴承气进口输入气体控制主轴转动，主轴转动时两侧的膨胀叶轮与压缩叶轮同步进行转动，低温氦气通过氦气进口通道进入到壳体内部，低温氦气经过膨胀叶轮时，低温氦气在不断变大的通道中流动，低温氦气的压力与速度下降使气体内能降低，气体温度降低；

步骤二：主轴转动的同时在密封气进口输入气体，气体与主轴完成热交换后通过密封出气通道与密封气出口排出壳体，通过密封进气通道中的气体对主轴进行换热升温；

步骤三：密封检测模块对密封气体的导热效率进行检测分析并得到密封导热系数，将密封导热系数与密封导热阈值进行比较并通过比较结果对密封气体导热效率是否满足要求进行判定；

步骤四：驱动检测模块用于对主轴的转速进行检测分析，对主轴的转速是否满足要求进行判定；

步骤五：膨胀检测模块对氦气膨胀效率进行检测分析并得到膨胀效率，将膨胀效率与膨胀阈值进行比较并通过比较结果对氦气膨胀是否满足要求进行判定。

本发明具备下述有益效果：

1、通过设置的隔热密封板与壳体内壁形成的隔热密封腔将氦气与壳体内壁隔开，避免低温氦气直接与壳体内壁接触使壳体温度迅速下降，从而使主轴温度受低温氦气的影响降低，保证主轴可以正常转动，使膨胀叶轮正常转动对低温氦气进行膨胀；

2、通过设置的密封进气通道与密封出气通道可以将换热气体输入环形密封板，换热气体在完成换热后通过密封出气通道排出壳体，从而进一步降低低温氦气对主轴温度的影响；

3、通过设置的驱动检测模块、密封检测模块以及膨胀检测模块分别对设备的主轴驱动、换热效率以及膨胀效率进行检测分析，膨胀效率检测为设备的输出结果检测，在膨胀效率检测结果不合格时通过换热效率检测与主轴驱动检测对故障原因进行排查，并且三个检测模块同时工作，在出现故障的第一时间即可查找出故障原因，从而加快故障后的检修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的结构主视剖视图；

图2为本发明图1中A处结构放大示意图；

图3为本发明实施例二的原理框图；

图4为本发明实施例三的方法流程图。

图中：1、壳体；2、轴承气进口；3、轴承气出口；4、支撑轴承；5、主轴；6、膨胀叶轮；7、压缩叶轮；8、隔热密封板；9、环形密封板；10、润滑密封环；11、迷宫密封齿；12、密封进气通道；13、密封出气通道；14、密封气进口；15、密封气出口；16、氦气进口通道；17、氦气出口通道；18、压缩进气通道；19、压缩出气通道。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-2所示，一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，包括壳体1，壳体1中心位置的顶面与底面分别开设有轴承气进口2与轴承气出口3，壳体1中心位置的内壁设置有两个相对称的支撑轴承4，两个支撑轴承4的内圈之间活动连接有主轴5，主轴5的两端分别安装有膨胀叶轮6与压缩叶轮7，壳体1靠近膨胀叶轮6一侧的内侧壁设置有隔热密封板8，隔热密封板8与壳体1内壁形成隔热密封腔，隔热密封腔内设置有环形密封板9，环形密封板9内侧面设置有润滑密封环10，润滑密封环10采用石墨复合材料制成，主轴5位于润滑密封环10内部一端的外表面安装有迷宫密封齿11，环形密封板9上开设有密封进气通道12与密封出气通道13，密封进气通道12与密封出气通道13的端部分别设置有密封气进口14与密封气出口15，密封进气通道12与密封出气通道13均贯穿润滑密封环10，壳体1靠近膨胀叶轮6的一端开设置有氦气进口通道16与氦气出口通道17，膨胀叶轮6设置在氦气进口通道16与氦气出口通道17之间。

壳体1靠近压缩叶轮7的一侧设置有压缩进气通道18与压缩出气通道19，压缩叶轮7设置在压缩进气通道18与压缩出气通道19之间，压缩出气通道19的开口向上。

实施例二

请参阅图3所示，壳体1外表面设置有处理器，处理器通信连接有采集模块、膨胀检测模块、驱动检测模块、密封检测模块以及存储模块。

采集模块包括温度传感器、空气流量传感器以及转速传感器。

密封检测模块用于对密封气体的导热效率进行检测分析：实时获取密封气进口14与密封气出口15的温度表现值并分别标记为JWm与CWm，密封气进口14的温度表现值JWm为密封进气口的气体温度值与密封进气通道12内壁温度值的平均值，气体温度值与内壁温度值均由温度传感器直接采集，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，密封气出口15的温度表现值CWm为密封出气口的气体温度值与密封出气通道13内壁温度值的平均值，实时获取密封气进口14与密封气出口15的气体流速并分别标记为JSm与CSm，气体流速由空气流量传感器直接采集获取，空气流量传感器是将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元的电气元件，将JWm与CWm的差值标记为导热温差DW，将JSm与CSm的平均值标记为密封气流速ML，通过公式MD＝α1×DW+α2×ML得到密封导热系数MD，需要说明的是，密封导热阈值是一个反应密封进气通道12内气体换热效率的数值，密封导热系数MD的数值越高则表示密封进气通道12内的气体导热效率越高，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；通过存储模块获取到密封导热阈值MDmin，将密封导热系数MD与密封导热阈值MDmin进行比较：若密封导热系数MD小于等于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率不满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热不合格信号；若密封导热系数MD大于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热合格信号，密封检测模块的检测结果是影响主轴5输出效率的重要因素。

驱动检测模块用于对主轴5的转速进行检测分析：获取轴承气进口2的气体流速值并标记为轴气值ZQ，通过存储模块获取到轴气阈值ZQmin，将轴气值ZQ与轴气阈值ZQmin进行比较：若轴气值ZQ小于等于轴气阈值ZQmin，则表示主轴5的驱动不足，轴承气进口2的气压过小，驱动检测模块向处理器发送加压信号；若轴气值ZQ大于轴气阈值ZQmin，则获取主轴5的转速并标记为轴转值ZZ，主轴5转速由转速传感器直接采集获取，转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器，转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。通过存储模块获取轴转阈值ZZmin，将轴转值ZZ与轴转阈值ZZmin进行比较：若轴转值ZZ小于等于轴转阈值ZZmin，则判定主轴5转速不满足要求，驱动检测模块向处理器发送转速不合格信号；若轴转值ZZ大于轴转阈值ZZmin，则判定主轴5转速满足要求，驱动检测模块向处理器发送转速合格信号，驱动检测模块的检测结果是影响膨胀剂能够对低温氦气进行正常膨胀的关键因素。

膨胀检测模块用于对氦气膨胀效率进行检测分析：实时获取氦气进口通道16与氦气出口通道17的温度表现值并分别标记为JWh与JCh，氦气进口通道16的温度表现值为氦气进口通道16内气体温度值与氦气进口通道16内壁温度值的平均值，氦气出口通道17的温度表现值为氦气出口通道17内气体温度值与氦气出口通道17内壁温度值的平均值，气体温度值与内壁温度值均由温度传感器直接采集，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，实时获取氦气进口通道16与氦气出口通道17的气体流速并分别标记为JSh与CSh，气体流速由空气流量传感器直接采集获取，空气流量传感器是将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元的电气元件，将JWh与JCh的差值标记为膨胀温差PW，将JSh与CSh的差值标记为膨胀流速差PL，通过公式PZ＝β1×PW+β2×PL得到膨胀效率PZ，需要说明的是，膨胀系数是一个反应膨胀机对低温氦气进行膨胀的效果好坏程度的数值，膨胀系数的数值越高则表示膨胀机对低温氦气的膨胀效果越好；其中β1与β2均为比例系数，且β1＞β2＞0；通过存储模块获取到膨胀阈值PZmin，将膨胀效率PZ与膨胀阈值PZmin进行比较：若膨胀系数PZ小于等于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀不满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀不合格信号；若膨胀系数PZ大于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀合格信号。

若处理器同时接收到导热合格信号、转速合格信号以及膨胀合格信号，则表示膨胀机的驱动、换热效率以及膨胀效率均满足要求，此时处理器生成运行正常信号并将运行正常信号发送至管理人员的手机终端；

若处理器同时接收到转速合格信号与膨胀不合格信号，则表示膨胀不合格原因不是由驱动不足引起，因此需要对膨胀机的膨胀部分进行检测维修，处理器生成膨胀检测信号并将膨胀检测信号发送至管理人员的手机终端；

若处理器同时接收到导热合格信号与转速不合格信号，则表示主轴5转速不合格原因不是由主轴5温度下降引起，此时需要对主轴5、支撑轴承4等部件进行机械检测，处理器生成机械检测信号并将机械检测信号发送至管理人员的手机终端；

若处理器接收到导热不合格信号，则表示密封进气通道12内的气体换热效率不足，处理器生成密封检测信号并将密封检测信号发送至管理人员的手机终端。

实施例三

请参阅图4所示，一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：在轴承气进口2输入气体控制主轴5转动，主轴5转动时两侧的膨胀叶轮6与压缩叶轮7同步进行转动，低温氦气通过氦气进口通道16进入到壳体1内部，低温氦气经过膨胀叶轮6时，低温氦气在不断变大的通道中流动，低温氦气的压力与速度下降使气体内能降低，气体温度降低；

步骤二：主轴5转动的同时在密封气进口14输入气体，气体与主轴5完成热交换后通过密封出气通道13与密封气出口15排出壳体1，通过密封进气通道12中的气体对主轴5进行换热升温；

步骤三：密封检测模块对密封气体的导热效率进行检测分析并得到密封导热系数，将密封导热系数与密封导热阈值进行比较并通过比较结果对密封气体导热效率是否满足要求进行判定；

步骤四：驱动检测模块用于对主轴5的转速进行检测分析，对主轴5的转速是否满足要求进行判定；

步骤五：膨胀检测模块对氦气膨胀效率进行检测分析并得到膨胀效率，将膨胀效率与膨胀阈值进行比较并通过比较结果对氦气膨胀是否满足要求进行判定。

一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，工作时，在轴承气进口2输入气体控制主轴5转动，主轴5转动的同时在密封气进口14输入气体，气体与主轴5完成热交换后通过密封出气通道13与密封气出口15排出壳体1，通过密封进气通道12中的气体对主轴5进行换热升温，主轴5转动时两侧的膨胀叶轮6与压缩叶轮7同步进行转动，低温氦气通过氦气进口通道16进入到壳体1内部，低温氦气经过膨胀叶轮6时，低温氦气在不断变大的通道中流动，低温氦气的压力与速度下降使气体内能降低，气体温度降低。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式MD＝α1×DW+α2×ML；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的密封导热系数；将设定的密封导热系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1与α2的取值分别为3.42和2.85；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的密封导热系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如密封导热系数与导热温差的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，包括壳体（1），其特征在于，所述壳体（1）中心位置的顶面与底面分别开设有轴承气进口（2）与轴承气出口（3），所述壳体（1）中心位置的内壁设置有两个相对称的支撑轴承（4），两个所述支撑轴承（4）的内圈之间活动连接有主轴（5），所述主轴（5）的两端分别安装有膨胀叶轮（6）与压缩叶轮（7）；

所述壳体（1）靠近膨胀叶轮（6）一侧的内侧壁设置有环形密封板（9），所述环形密封板（9）内侧面设置有润滑密封环（10），所述环形密封板（9）上开设有密封进气通道（12）与密封出气通道（13），所述密封进气通道（12）与密封出气通道（13）的端部分别设置有密封气进口（14）与密封气出口（15），密封进气通道（12）与密封出气通道（13）均贯穿润滑密封环（10），所述壳体（1）靠近膨胀叶轮（6）的一端开设置有氦气进口通道（16）与氦气出口通道（17），膨胀叶轮（6）设置在氦气进口通道（16）与氦气出口通道（17）之间；

所述主轴（5）位于润滑密封环（10）内部一端的外表面安装有迷宫密封齿（11），所述壳体（1）靠近膨胀叶轮（6）一侧的内侧壁设置有隔热密封板（8），所述隔热密封板（8）与壳体（1）内壁形成隔热密封腔，环形密封板（9）设置在隔热密封腔内部，所述壳体（1）靠近压缩叶轮（7）的一侧设置有压缩进气通道（18）与压缩出气通道（19），所述压缩叶轮（7）设置在压缩进气通道（18）与压缩出气通道（19）之间，压缩出气通道（19）的开口向上；

所述壳体（1）外表面设置有处理器，所述处理器通信连接有采集模块、膨胀检测模块、驱动检测模块、密封检测模块以及存储模块；

所述密封检测模块用于对密封气体的导热效率进行检测分析；

所述驱动检测模块用于对主轴（5）的转速进行检测分析；

所述膨胀检测模块用于对氦气膨胀效率进行检测分析。

2.根据权利要求1所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，密封检测模块对密封气体的导热效率进行检测分析的具体过程包括：实时获取密封气进口（14）与密封气出口（15）的温度表现值并分别标记为JWm与CWm，实时获取密封气进口（14）与密封气出口（15）的气体流速并分别标记为JSm与CSm，将JWm与CWm的差值标记为导热温差DW，将JSm与CSm的平均值标记为密封气流速ML，通过公式MD=α1×DW+α2×ML得到密封导热系数MD，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1，通过存储模块获取到密封导热阈值MDmin，将密封导热系数MD与密封导热阈值MDmin进行比较，通过比较结果对密封气体的导热效率是否满足要求；

密封气进口（14）的温度表现值JWm为密封进气口的气体温度值与密封进气通道（12）内壁温度值的平均值，密封气出口（15）的温度表现值CWm为密封出气口的气体温度值与密封出气通道（13）内壁温度值的平均值。

3.根据权利要求2所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，密封导热系数MD与密封导热阈值MDmin的比较过程包括：

若密封导热系数MD小于等于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率不满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热不合格信号；

若密封导热系数MD大于密封导热阈值MDmin，则判定密封气体的导热效率满足要求，密封检测模块向处理器发送密封导热合格信号。

4.根据权利要求3所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，驱动检测模块对主轴（5）转速进行检测分析的具体过程包括：获取轴承气进口（2）的气体流速值并标记为轴气值ZQ，通过存储模块获取到轴气阈值ZQmin，将轴气值ZQ与轴气阈值ZQmin进行比较：

若轴气值ZQ小于等于轴气阈值ZQmin，驱动检测模块向处理器发送加压信号；

若轴气值ZQ大于轴气阈值ZQmin，则获取主轴（5）的转速并标记为轴转值ZZ，通过存储模块获取轴转阈值ZZmin，将轴转值ZZ与轴转阈值ZZmin进行比较：

若轴转值ZZ小于等于轴转阈值ZZmin，则判定主轴（5）转速不合格，驱动检测模块向处理器发送转速不合格信号；

若轴转值ZZ大于轴转阈值ZZmin，则判定主轴（5）转速合格，驱动检测模块向处理器发送转速合格信号。

5.根据权利要求4所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，膨胀检测模块对氦气膨胀效率进行检测分析的具体过程包括：实时获取氦气进口通道（16）与氦气出口通道（17）的温度表现值并分别标记为JWh与JCh，实时获取氦气进口通道（16）与氦气出口通道（17）的气体流速并分别标记为JSh与CSh，将JWh与JCh的差值标记为膨胀温差PW，将JSh与CSh的差值标记为膨胀流速差PL，通过公式PZ=β1×PW+β2×PL得到膨胀效率PZ，其中β1与β2均为比例系数，且β1＞β2＞0，通过存储模块获取到膨胀阈值PZmin，将膨胀效率PZ与膨胀阈值PZmin进行比较：

若膨胀系数PZ小于等于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀不满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀不合格信号；

若膨胀系数PZ大于膨胀阈值PZmin，则判定氦气膨胀满足要求，膨胀检测模块向处理器发送膨胀合格信号。

6.根据权利要求5所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，氦气进口通道（16）的温度表现值为氦气进口通道（16）内气体温度值与氦气进口通道（16）内壁温度值的平均值，氦气出口通道（17）的温度表现值为氦气出口通道（17）内气体温度值与氦气出口通道（17）内壁温度值的平均值。

7.根据权利要求6所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，处理器同时接收到导热合格信号、转速合格信号以及膨胀合格信号时生成运行正常信号，处理器将运行正常信号发送至管理人员的手机终端；

处理器同时接收到转速合格信号与膨胀不合格信号时生成膨胀检测信号，处理器将膨胀检测信号发送至管理人员的手机终端；

处理器同时接收到导热合格信号与转速不合格信号时生成机械检测信号，处理器将机械检测信号发送至管理人员的手机终端；

处理器接收到导热不合格信号时生成密封检测信号，处理器将密封检测信号发送至管理人员的手机终端。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种大流量深冷气体轴承透平膨胀机，其特征在于，大流量深冷气体轴承透平膨胀机的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：在轴承气进口（2）输入气体控制主轴（5）转动，主轴（5）转动时两侧的膨胀叶轮（6）与压缩叶轮（7）同步进行转动，低温氦气通过氦气进口通道（16）进入到壳体（1）内部，低温氦气经过膨胀叶轮（6）时，低温氦气在不断变大的通道中流动，低温氦气的压力与速度下降使气体内能降低，气体温度降低；

步骤二：主轴（5）转动的同时在密封气进口（14）输入气体，气体与主轴（5）完成热交换后通过密封出气通道（13）与密封气出口（15）排出壳体（1），通过密封进气通道（12）中的气体对主轴（5）进行换热升温；

步骤三：密封检测模块对密封气体的导热效率进行检测分析并得到密封导热系数，将密封导热系数与密封导热阈值进行比较并通过比较结果对密封气体导热效率是否满足要求进行判定；

步骤四：驱动检测模块用于对主轴（5）的转速进行检测分析，对主轴（5）的转速是否满足要求进行判定；

步骤五：膨胀检测模块对氦气膨胀效率进行检测分析并得到膨胀效率，将膨胀效率与膨胀阈值进行比较并通过比较结果对氦气膨胀是否满足要求进行判定。

Images