CN114856724A - 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法 - Google Patents

一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114856724A
CN114856724A CN202210476366.0A CN202210476366A CN114856724A CN 114856724 A CN114856724 A CN 114856724A CN 202210476366 A CN202210476366 A CN 202210476366A CN 114856724 A CN114856724 A CN 114856724A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
valve
dry gas
seal
carbon ring
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.)
Granted
Application number
CN202210476366.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114856724B (zh
Inventor
邓德见
周东
文鑫
但光局
李扬
王亚
龚由春
张艳
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.)
Chongqing Jiangjin Shipbuilding Industry Co Ltd
Original Assignee
Chongqing Jiangjin Shipbuilding Industry 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 Chongqing Jiangjin Shipbuilding Industry Co Ltd filed Critical Chongqing Jiangjin Shipbuilding Industry Co Ltd
Priority to CN202210476366.0A priority Critical patent/CN114856724B/zh
Publication of CN114856724A publication Critical patent/CN114856724A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114856724B publication Critical patent/CN114856724B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • 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
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法，减少干气密封进气及干气密封壳体的预热时间，降低透平低速启动时透平内部气流对转子影响，维持转子在紧急停机时轴向力的稳定。干气密封进气腔室上游端连接有干气密封进气阀门，还包括碳环排空管道、透平排空管道，碳环排空管道与冷却气腔室连通，透平排空管道与排气腔体连通，碳环排空管道下游端连接有碳环保护阀，透平排空管道下游端连接有透平排空阀，进气腔体上游端连接有调节阀，排气腔体下游端连接有关断阀。

Description

一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法
技术领域
本发明涉及超临界二氧化碳透平技术领域，特别是涉及一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法。
背景技术
以超临界二氧化碳为介质的循环发电系统效率高，可替代传统发电循环系统，并且系统体积小，为提高效率，系统热力循环的温度(550℃以上)、压力(15-32MPA)较高,由于其压力较高，传统的疏齿等密封已不能满足该使用要求；为了更好地对机组进行密封，提高机组效率，超临界二氧化碳透平密封一般选取干气密封作为密封组件。
超临界二氧化碳透平介质为处于超临界的二氧化碳，在该状态下的二氧化碳密度高，接近液体，但其流动性又跟气体相似，化学性质稳定且价格便宜，不污染环境，因此，干气密封气则选用透平一样介质的二氧化碳。二氧化碳在低温高压下会形成液体乃至固体，如果控制不好温度和压力，会对干气密封造成损坏，为解决该问题，透平启动前会对干气密封壳体及进入的密封气进行预热升温，待温度上升到安全值后，方可启动盘车，冲转透平；但是温度预热过程中，起初干气密封预热压力不能太高(温度低、压力高密封气会形成液体或固体)，密封气通过透平机组阻尼大，因此，起初干气密封通入的流量非常小，在阀门、碳环密封等零部件的截流影响下，干气密封气温度会进一步降低，这样一来，干气密封进气及壳体预热的时间会比较久，给企业带来不同程度损失；在透平盘车启动时，由于透平为低转速，转子、轴承油膜形成还不稳定，而且转速低时推力轴承承受能力也较低，为了尽量减少气流对转子的影响，此时需保证透平内部气流稳定；在透平紧急打闸停机时，透平进、出口阀门瞬间关闭，阻止了透平气流正向流动，由于碳环密封间隙较小，阻尼较大，碳环密封前后建立压力平衡需要一定时间，干气密封气一直在通入，碳环密封前后的压差会瞬间增大，此时转子容易产生较大轴向力，导致转子轴向窜动，破坏机组。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法，减少干气密封进气及干气密封壳体的预热时间，降低透平低速启动时透平内部气流对转子影响，维持转子在紧急停机时轴向力的稳定。
本发明的目的是这样实现的：
一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统，包括外缸体，所述外缸体具有进气腔体、排气腔体，所述外缸体内固定有内缸体，所述内缸体与进气腔体、排气腔体连通，外缸体内设有主轴，所述主轴与内缸体之间设置叶片，所述叶片位于进气腔体、排气腔体之间，所述外缸体的两端固定有透平端盖，所述主轴的第一端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有碳环密封、第一疏齿密封、第一干气密封组件，所述碳环密封与内缸体相邻，透平端盖、碳环密封与内缸体之间具有间隙，主轴的第二端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有第二疏齿密封、第二干气密封组件，主轴的第二端与外缸体之间设有密封件，主轴的两端通过推力及径向轴承支撑于透平架，其特征在于：
所述主轴的第一端设有台阶面一，所述主轴的第二端设有台阶面二，所述台阶面一与内缸体配合轴向定位，所述台阶面二与第二疏齿密封之间形成容纳腔，所述第一干气密封组件、第一疏齿密封之间，以及第二疏齿密封、第二干气密封组件之间留有干气密封进气腔室，第一疏齿密封、碳环密封之间留有冷却气腔室，用于通入冷却气，所述冷却气腔室通过平衡管与容纳腔连通，使冷却气腔室、容纳腔压力相等，碳环密封前压力与台阶面二压力相等，所述内缸体和主轴之间具有间隙，内缸体、主轴之间的间隙与碳环密封、内缸体之间的间隙连通，使台阶面一、碳环密封后压力相等；
干气密封进气腔室上游端连接有干气密封进气阀门，还包括碳环排空管道、透平排空管道，碳环排空管道与冷却气腔室连通，透平排空管道与排气腔体连通，碳环排空管道下游端连接有碳环保护阀，透平排空管道下游端连接有透平排空阀，进气腔体上游端连接有调节阀，排气腔体下游端连接有关断阀。
优选地，所述透平端盖上设有前气压检测通道、后气压检测通道，前气压检测通道与冷却气腔室连通，前气压检测通道端部安装前压力传感器，后气压检测通道与透平端盖、内缸体之间的间隙连通，后气压检测通道端部安装后压力传感器；
干气密封气进入干气密封进气腔室，冷却气进入冷却气腔室，干气密封气的压力大于冷却气腔室的压力，冷却气腔室的压力大于透平内部介质压力，干气密封气的一部分透过第一疏齿密封与冷却气腔室内的冷却气混合，混合后冷却气的一部分再透过碳环密封、内缸体与主轴之间的间隙进入透平内部，混合后冷却气的另一部分通过平衡管进入容纳腔，再通过密封件、主轴之间的间隙进入透平内部，混合气体经过的部位均得到冷却作用。
优选地，所述碳环保护阀采用气动调节阀，气动调节阀能够从开度0到开度100进行调节，所述透平排空阀采用气动关断阀。
优选地，干气密封组件的壳体表面、干气密封进气管道上分别安装有温度传感器。
一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制方法，在透平未启动时，干气密封组件通入干气密封气，此时全开碳环保护阀及透平排空阀，逐渐增加干气密封进气阀门开度，将干气密封进气量逐渐增大，干气密封进气量增大过程中需保证干气密封进气压力低于二氧化碳液化及固化压力，干气密封进气及干气密封壳体逐渐升温，当干气密封进气温度大于80℃且干气密封壳体表面温度大于60℃时，此时关闭透平排空阀，逐渐关闭碳环保护阀，观察干气密封进气压力,当压力在1.6MPa-2MPa之间时，停止关闭碳环保护阀，并维持其开度，再启动透平盘车电机，使透平达到稳定转速900RPM，并稳定10min，此时逐渐关闭透平排空阀，直至透平内部压力维持在6MPa，再次维持碳环保护阀开度，打开透平出口关断阀，逐渐增加透平进口调节阀开度，使二氧化碳介质进入透平，冲转透平，此时将碳环保护阀全关，调节干气密封进气阀门开度，维持干气密封运行时所需流量。
优选地，在紧急停机时，将透平进出口的关断阀及调节阀关闭，由于透平停机时存在惯性，在转子未完全停止下来前，干气密封一直通入干气密封气，并将碳环保护阀打开，将其开度维持在25％，保证碳环前压力与碳环后压力差值小于0.8MPa,如果该压力差有上升趋势，将碳环排空阀开度逐渐增大，直至其压差小于0.8MPa，同时开启透平排空阀，排出透平二氧化碳介质，逐渐降低透平内部压力至大气压。
由于采用了上述技术方案，本发明能够减少干气密封进气及干气密封壳体的预热时间，降低透平低速启动时透平内部气流对转子影响，维持转子在紧急停机时轴向力的稳定。
附图说明
图1为本发明的内部组成剖视图；
图2为一级静叶组件与主轴局部放大图；
图3为本发明的外部结构图；
图4为闭式循环冷却系统流向图。
附图标记
附图中，推力及径向轴承1、第一干气密封组件2、第一疏齿密封3、第一透平端盖4、碳环密封5、内缸体6、一级静叶7、主轴8、密封件9、第二透平端盖10、第二疏齿密封11、第二干气密封组件12、径向轴承13、碳环排空管道14、平衡管15、透平排空管道16。
具体实施方式
一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统的实施例：
参见图1，主要由推力及径向轴承，干气密封、疏齿密封、碳环密封、主轴、内缸体、外缸体、动静叶、主轴、端盖等组成，其中推力轴承主要承受主轴的轴向推力，干气密封为透平主要密封部件，干气密封壳体表面安装有温度传感器，干气密封进气管道上安装有调节阀及温度传感器，正常运行时，干气密封通入高压密封气，阻止透平内部介质外漏；透平内部气流通过对动静叶做工，驱动主轴旋转，碳环密封5前后有压力传感器，会对碳环密封前后的压力进行实时监测，碳环密封后压力与主轴台阶面一的压力相同，碳环密封前压力与主轴台阶面二相同(通过平衡管连通)。
参见图2，静叶组件与主轴之间有1.5mm间隙，正常运行时该间隙有高压气体流过，主轴台阶面一与台阶面二形成压力平衡，保证转子轴向力稳定。
参见图3，其中平衡管15将透平前后进行连接，保证主轴台阶面一与台阶面二的压力稳定，平衡轴向推力；碳环排空管道14下游端连接有碳环保护阀，该碳环保护阀采用气动调节阀，该气动调节阀可从开度0到开度100进行调节，透平排空管道16下游端连接有透平排空阀，该透平排空阀采用气动关断阀，响应时间较快，进气腔体上游端连接有调节阀，排气腔体下游端有关断阀。其中，碳环排空管道14及管道上的碳环保护阀，透平排空管道16及管道上的透平排空阀是本发明增加的管道及阀门，用于减少干气密封进气预热时间，消除透平低速启动时透平内部气流对转子影响，降低转子在紧急停机时的轴向力。
一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制方法的实施例：
在透平未启动时，干气密封组件通入干气密封气，此时全开碳环保护阀及透平排空阀，逐渐增加干气密封进气阀门开度，将干气密封进气量逐渐增大(由于此时干气密封进气温度及干气密封本体温度较低，为防止二氧化碳液态及固态化，流量增大过程中需保证干气密封进气压力低于1MPa,接近1MPa时需停止增加干气密封进气阀门开度)。对干气密封进气及壳体逐渐升温，当干气密封进气温度大于80℃且干气密封壳体表面温度大于60℃时，此时关闭透平排空阀(如果排空阀开着，干气密封会通过疏齿密封、碳环密封进入透平，然后通过透平排空阀流出，此时透平内部有气流流动，会产生一定轴向力对低速启动时的转子影响较大)，逐渐关闭碳环保护阀，观察干气密封进气压力,当压力在1.6MPa-2MPa之间时(轴低速启动旋转时，干气密封有压力要求，一般需高于1.6MPa)，停止关闭碳环保护阀，并维持其开度，即可启动透平盘车电机，透平达到盘车时稳定转速900RPM，稳定10min，此时缓慢关闭透平排空阀，直至透平内部压力维持在6MPa左右(该压力可根据实际冲转时进行调整)，再次维持碳环保护阀开度，打开透平出口关断阀，逐渐增加透平进口调节阀开度，使二氧化碳介质进入透平，冲转透平，此时将碳环保护阀全关，调节干气密封进气阀门开度，维持干气密封运行时的正常流量(不同机组，不同轴颈的透平干气密封流量要求不一样)
在紧急停机时，为了保护机组与系统其余设备，此时会将透平进出口的关断阀及调节阀瞬间关闭。由于透平停机时存在惯性，转子完全停下来需要一定时间，在转子未完全停止下来前，干气密封需要一直通入干气密封气(转子在运行时，如果干气密封气断了，会造成干气密封动静环摩擦，损坏干气密封)，此时需瞬间将碳环保护阀打开，将其开度维持在25％，保证碳环前压力与碳环后压力差值小于0.8MPa,如果该压力差有上升趋势，将碳环排空阀开度逐渐增大，直至其压差小于0.8MPa，同时开启透平排空阀，排出透平二氧化碳介质，逐渐降低透平内部压力至大气压。
参见图4为本发明组成的闭式循环冷却系统，包括外缸体，所述外缸体具有进气腔体、排气腔体，所述外缸体内固定有内缸体，所述内缸体与进气腔体、排气腔体连通，外缸体内设有主轴，所述主轴与内缸体之间设置涡轮叶片，所述涡轮叶片位于进气腔体、排气腔体之间，所述外缸体的两端固定有透平端盖，所述主轴的第一端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有碳环密封、第一疏齿密封、第一干气密封组件，所述碳环密封与内缸体相邻，透平端盖、碳环密封与内缸体之间具有间隙，主轴的第二端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有第二疏齿密封、第二干气密封组件，主轴的第二端与外缸体之间设有密封件，
所述主轴的第一端设有台阶面一，所述主轴的第二端设有台阶面二，所述台阶面一与内缸体配合轴向定位，所述台阶面二与第二疏齿密封之间形成容纳腔，所述第一干气密封组件、第一疏齿密封之间，以及第二疏齿密封、第二干气密封组件之间留有干气密封进气腔室，第一疏齿密封、碳环密封之间留有冷却气腔室，用于通入冷却气，所述冷却气腔室通过平衡管与容纳腔连通，使冷却气腔室、容纳腔压力相等，碳环密封前压力与台阶面二压力相等，所述内缸体和主轴之间具有间隙，内缸体、主轴之间的间隙与碳环密封、内缸体之间的间隙连通，使台阶面一、碳环密封后压力相等，所述透平端盖上设有前气压检测通道、后气压检测通道，前气压检测通道与冷却气腔室连通，前气压检测通道端部安装前压力传感器，后气压检测通道与透平端盖、内缸体之间的间隙连通，后气压检测通道端部安装后压力传感器；
干气密封气进入干气密封进气腔室，冷却气进入冷却气腔室，干气密封气的压力大于冷却气腔室的压力，冷却气腔室的压力大于透平内部介质压力，干气密封气的一部分透过第一疏齿密封与冷却气腔室内的冷却气混合，混合后冷却气的一部分再透过碳环密封、内缸体与主轴之间的间隙进入透平内部，混合后冷却气的另一部分通过平衡管进入容纳腔，再通过密封件、主轴之间的间隙进入透平内部，混合气体经过的部位均得到冷却作用。
所述外缸体的排气腔体通过管道连接压缩机进气端，压缩机排气端通过管道连接高压储气罐进气端，高压储气罐排气端分别连接第一支管路、第二支管路，所述第一支管路上并联有调节阀、旁路阀，所述第一支管路连接冷却气腔室，用于输入冷却气，所述第二支管路上设有加热器，第二支管路连接干气密封进气腔室，用于对第一干气密封组件提供密封气；
后压力传感器和前压力传感器分别对碳环密封的前压力、后压力进行监测，通过冷却气调节台阶面一和台阶面二的压力差，使主轴轴向受力平衡。
所述第一干气密封组件、第二干气密封组件的壳体表面上安装有温度传感器，用于监测壳体表面温度。
闭式循环冷却系统的调节方法，
正常运行时，使各干气密封组件的密封气处于正常范围值，调节旁路阀开度，使调节阀开度小于50％，观察温度传感器的显示值，当温度为130℃-170℃时，保持调节阀开度不变；
当温度小于130℃时，将调节阀开度减小，此时观察碳环密封的前后压差，因为冷却气流量在减小，碳环密封前后的压差会逐渐降低，保持该差值始终大于0.1MPa；
当干气密封组件壳体温度大于170℃时，此时需要将冷却气管路上的调节阀开度增大，由于此时冷却气流量会增大，碳环密封前后的压差会逐渐增大，缓慢增加该调节阀开度，保持该压差值始终小于0.8MPa。
如果碳环密封的前后压差值小于0.1MPa且干气密封壳体温度仍小于130℃时，此时说明内缸体、密封件与主轴的设计配合间隙较大，需减小该处设计值。
如果碳环密封的前后压差值大于0.8MPa时，干气密封壳体表面温度仍大于170℃时，说明内缸体、密封件与主轴的设计配合间隙较小，需增大该处设计值。
内缸体、密封件与主轴的初始设计配合间隙值由流体软件仿真计算得到。
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 (6)

1.一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统，包括外缸体，所述外缸体具有进气腔体、排气腔体，所述外缸体内固定有内缸体，所述内缸体与进气腔体、排气腔体连通，外缸体内设有主轴，所述主轴与内缸体之间设置叶片，所述叶片位于进气腔体、排气腔体之间，所述外缸体的两端固定有透平端盖，所述主轴的第一端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有碳环密封、第一疏齿密封、第一干气密封组件，所述碳环密封与内缸体相邻，透平端盖、碳环密封与内缸体之间具有间隙，主轴的第二端与对应的透平端盖之间从内到外依次设有第二疏齿密封、第二干气密封组件，主轴的第二端与外缸体之间设有密封件，主轴的两端通过推力及径向轴承支撑于透平架，其特征在于：
所述主轴的第一端设有台阶面一，所述主轴的第二端设有台阶面二，所述台阶面一与内缸体配合轴向定位，所述台阶面二与第二疏齿密封之间形成容纳腔，所述第一干气密封组件、第一疏齿密封之间，以及第二疏齿密封、第二干气密封组件之间留有干气密封进气腔室，第一疏齿密封、碳环密封之间留有冷却气腔室，用于通入冷却气，所述冷却气腔室通过平衡管与容纳腔连通，使冷却气腔室、容纳腔压力相等，碳环密封前压力与台阶面二压力相等，所述内缸体和主轴之间具有间隙，内缸体、主轴之间的间隙与碳环密封、内缸体之间的间隙连通，使台阶面一、碳环密封后压力相等；
干气密封进气腔室上游端连接有干气密封进气阀门，还包括碳环排空管道、透平排空管道，碳环排空管道与冷却气腔室连通，透平排空管道与排气腔体连通，碳环排空管道下游端连接有碳环保护阀，透平排空管道下游端连接有透平排空阀，进气腔体上游端连接有调节阀，排气腔体下游端连接有关断阀。
2.根据权利要求1所述的一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统，其特征在于：所述透平端盖上设有前气压检测通道、后气压检测通道，前气压检测通道与冷却气腔室连通，前气压检测通道端部安装前压力传感器，后气压检测通道与透平端盖、内缸体之间的间隙连通，后气压检测通道端部安装后压力传感器；
干气密封气进入干气密封进气腔室，冷却气进入冷却气腔室，干气密封气的压力大于冷却气腔室的压力，冷却气腔室的压力大于透平内部介质压力，干气密封气的一部分透过第一疏齿密封与冷却气腔室内的冷却气混合，混合后冷却气的一部分再透过碳环密封、内缸体与主轴之间的间隙进入透平内部，混合后冷却气的另一部分通过平衡管进入容纳腔，再通过密封件、主轴之间的间隙进入透平内部，混合气体经过的部位均得到冷却作用。
3.根据权利要求1所述的一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统，其特征在于：所述碳环保护阀采用气动调节阀，气动调节阀能够从开度0到开度100进行调节，所述透平排空阀采用气动关断阀。
4.根据权利要求1所述的一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统，其特征在于：干气密封组件的壳体表面、干气密封进气管道上分别安装有温度传感器。
5.一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制方法，其特征在于：在透平未启动时，干气密封组件通入干气密封气，此时全开碳环保护阀及透平排空阀，逐渐增加干气密封进气阀门开度，将干气密封进气量逐渐增大，干气密封进气量增大过程中需保证干气密封进气压力低于二氧化碳液化及固化压力，干气密封进气及干气密封壳体逐渐升温，当干气密封进气温度大于80℃且干气密封壳体表面温度大于60℃时，此时关闭透平排空阀，逐渐关闭碳环保护阀，观察干气密封进气压力,当压力在1.6MPa-2MPa之间时，停止关闭碳环保护阀，并维持其开度，再启动透平盘车电机，使透平达到稳定转速900RPM，并稳定10min，此时逐渐关闭透平排空阀，直至透平内部压力维持在6MPa，再次维持碳环保护阀开度，打开透平出口关断阀，逐渐增加透平进口调节阀开度，使二氧化碳介质进入透平，冲转透平，此时将碳环保护阀全关，调节干气密封进气阀门开度，维持干气密封运行时所需流量。
6.根据权利要求5所述的一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制方法，其特征在于：在紧急停机时，将透平进出口的关断阀及调节阀关闭，由于透平停机时存在惯性，在转子未完全停止下来前，干气密封一直通入干气密封气，并将碳环保护阀打开，将其开度维持在25％，保证碳环前压力与碳环后压力差值小于0.8MPa,如果该压力差有上升趋势，将碳环排空阀开度逐渐增大，直至其压差小于0.8MPa，同时开启透平排空阀，排出透平二氧化碳介质，逐渐降低透平内部压力至大气压。
CN202210476366.0A 2022-04-29 2022-04-29 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法 Active CN114856724B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210476366.0A CN114856724B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210476366.0A CN114856724B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114856724A true CN114856724A (zh) 2022-08-05
CN114856724B CN114856724B (zh) 2023-10-24

Family

ID=82635307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210476366.0A Active CN114856724B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114856724B (zh)

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1032410A (en) * 1961-04-24 1966-06-08 Richardsons Westgarth & Co Improvements in or relating to shaft seals
US4214436A (en) * 1977-06-24 1980-07-29 Bbc Brown, Boveri & Co., Ltd. Thrust compensation and cooling system for gas turbines
EP0128850A2 (en) * 1983-05-31 1984-12-19 United Technologies Corporation Thrust balancing and cooling system
US4969796A (en) * 1989-10-30 1990-11-13 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for cooling shaft seals
US4993917A (en) * 1988-09-30 1991-02-19 Nova Corporation Of Alberta Gas compressor having dry gas seals
JPH06174106A (ja) * 1992-12-11 1994-06-24 Kobe Steel Ltd 無給油式圧縮機の軸封装置
CN203335230U (zh) * 2013-01-09 2013-12-11 黄荣嵘 涡轮转子节能发动机
WO2014165053A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-09 Echogen Power Systems, L.L.C. Turbine dry gas seal system and shutdown process
CN108194151A (zh) * 2018-02-06 2018-06-22 湛江电力有限公司 一种汽轮机轴封供汽调节装置和方法
US20180252163A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Apparatus and method for controlling a pressure differential across a seal of a bearing chamber
US20190323351A1 (en) * 2016-12-12 2019-10-24 Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation Turbine and turbine system
CN111058906A (zh) * 2020-01-19 2020-04-24 重庆江增船舶重工有限公司 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构、方法
CN211422717U (zh) * 2020-01-19 2020-09-04 重庆江增船舶重工有限公司 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构
CN112502796A (zh) * 2020-11-26 2021-03-16 中国科学院工程热物理研究所 Sco2膨胀机的运行控制系统及运行控制方法
US20210404483A1 (en) * 2018-11-21 2021-12-30 Thermodyn Sas Balancing and sealing piston, and associated cooling circuit and method

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1032410A (en) * 1961-04-24 1966-06-08 Richardsons Westgarth & Co Improvements in or relating to shaft seals
US4214436A (en) * 1977-06-24 1980-07-29 Bbc Brown, Boveri & Co., Ltd. Thrust compensation and cooling system for gas turbines
EP0128850A2 (en) * 1983-05-31 1984-12-19 United Technologies Corporation Thrust balancing and cooling system
US4993917A (en) * 1988-09-30 1991-02-19 Nova Corporation Of Alberta Gas compressor having dry gas seals
US4969796A (en) * 1989-10-30 1990-11-13 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for cooling shaft seals
JPH06174106A (ja) * 1992-12-11 1994-06-24 Kobe Steel Ltd 無給油式圧縮機の軸封装置
CN203335230U (zh) * 2013-01-09 2013-12-11 黄荣嵘 涡轮转子节能发动机
WO2014165053A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-09 Echogen Power Systems, L.L.C. Turbine dry gas seal system and shutdown process
US20190323351A1 (en) * 2016-12-12 2019-10-24 Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation Turbine and turbine system
US20180252163A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Apparatus and method for controlling a pressure differential across a seal of a bearing chamber
CN108194151A (zh) * 2018-02-06 2018-06-22 湛江电力有限公司 一种汽轮机轴封供汽调节装置和方法
US20210404483A1 (en) * 2018-11-21 2021-12-30 Thermodyn Sas Balancing and sealing piston, and associated cooling circuit and method
CN111058906A (zh) * 2020-01-19 2020-04-24 重庆江增船舶重工有限公司 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构、方法
CN211422717U (zh) * 2020-01-19 2020-09-04 重庆江增船舶重工有限公司 一种应用于超临界二氧化碳透平的冷却结构
CN112502796A (zh) * 2020-11-26 2021-03-16 中国科学院工程热物理研究所 Sco2膨胀机的运行控制系统及运行控制方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘孝峰;: "超超临界汽轮机轴封系统设计与运行要求", 热力透平, no. 04 *
张锡德;邵士铭;张中亚;石鑫;李莉;: "串联式干气密封在合成气压缩机上的运用", 石油化工设备技术, no. 04 *
曹长云;: "轴封系统异常分析与处理", 科技视界, no. 04 *
马润梅;朱鑫磊;张楠楠;李双喜;: "超临界二氧化碳气体端面密封阻塞效应研究", 润滑与密封, no. 01 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114856724B (zh) 2023-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10787907B2 (en) Turbine and turbine system
US8061971B2 (en) Apparatus and method for cooling a turbine
CN109695588B (zh) 一种超临界二氧化碳压缩机实验循环系统
US20090212501A1 (en) Self-Balancing Face Seals and Gas Turbine Engine Systems Involving Such Seals
CN111502865B (zh) 一种开式循环液氧煤油发动机系统的试车方法
US9429037B2 (en) Turbine including seal air valve system
US20180347398A1 (en) System and method for use of intercooler cooled fluid as bearing pressurization fluid source
CN111577400A (zh) 干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置
US20180258862A1 (en) High temperature disk conditioning system
CN112502796B (zh) Sco2膨胀机的运行控制系统及运行控制方法
KR20130004403A (ko) 증기 터빈 및 증기 터빈의 스러스트 조정 방법
CN112627913B (zh) 径流透平轴向力自适应调控系统
CN114856724A (zh) 一种应用于超临界二氧化碳透平的双阀控制系统及方法
CN114856730A (zh) 一种超临界二氧化碳透平的闭式循环冷却系统及调节方法
CN115726846A (zh) 一种超临界二氧化碳透平发电机自循环干式密封装置
JP7362664B2 (ja) 軸荷重管理システム
CN113153455B (zh) 径流透平轴向力自适应调控方法
CN114087038A (zh) 一种超临界二氧化碳透平停机时缸体的冷却结构和方法
JP2890907B2 (ja) 蒸気タービン
CN106640202A (zh) 高温蒸汽螺杆机的轴封装置及其压力控制方法
CN109356858B (zh) 离心式低温液体泵
CN115949469A (zh) 一种超临界二氧化碳涡轮机推力自平衡系统及监控方法
CN117052685A (zh) 一种低温高速屏蔽泵测试系统及方法
CN114753890A (zh) 一种超临界二氧化碳透平的干气密封及其泄漏量监测方法
KR20240068343A (ko) 압축기 리그 시험장치 및 베어링 씰링 공기 공급 제어방법

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant