CN115306485B - 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统 - Google Patents

一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115306485B
CN115306485B CN202211242076.6A CN202211242076A CN115306485B CN 115306485 B CN115306485 B CN 115306485B CN 202211242076 A CN202211242076 A CN 202211242076A CN 115306485 B CN115306485 B CN 115306485B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotating wheel
carbon dioxide
supercritical carbon
static part
flow section
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.)
Active
Application number
CN202211242076.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115306485A (zh
Inventor
陈尧兴
叶绿
黄彦平
刘光旭
臧金光
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.)
Nuclear Power Institute of China
Original Assignee
Nuclear Power Institute of China
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 Nuclear Power Institute of China filed Critical Nuclear Power Institute of China
Priority to CN202211242076.6A priority Critical patent/CN115306485B/zh
Publication of CN115306485A publication Critical patent/CN115306485A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115306485B publication Critical patent/CN115306485B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
    • F01D1/08Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F01K25/103Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/32Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本申请提供一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统,向心透平包括转轮和间隔套设于转轮的静态件,转轮中的主体部和顶层之间形成泄漏通道,静态件和转轮之间的泄漏通道中设有弹性刷丝,弹性刷丝一端连接于静态件靠近转轮的表面,另一端始终保持抵持于顶层,静态件上设有与泄漏通道连通的调温腔,能减小起机和停机阶段转轮和静态件之间因升降温速率引发的热膨胀,进而使密封间隙处于良好的设计间隙左右从而实现良好的密封封严和避免间隙过小引发的碰磨;弹性刷丝能实现转轮和静态件之间的良好导热,减小转轮和静态件之间的热膨胀差异和引发的密封间隙变化,使该超临界二氧化碳向心透平能够在起机和停机过程中保持较高的运行效率以及安全稳定运行。

Description

一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统
技术领域
本申请涉及叶轮机械技术领域,尤其涉及一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统。
背景技术
透平作为能够将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器,被广泛应用于发电系统。
超临界二氧化碳循环发电技术以二氧化碳为循环工质,具有热电转换效率高、动力设备和系统体积小、灵活性好等显著优势,受到广泛关注。但是,在超临界二氧化碳循环发电系统中,目前使用的透平在停机和起机过程中,透平中存在升温和降温的过程,由于透平内部转动部件的温度响应速度大于气缸等静态件的温度响应速度,使得转静部件由于热膨胀差异存在轴向窜动,使得升温过程中转轮和静态件之间的间隙低于设计间隙容易引发转静部件碰磨,降温过程中转轮和静态件之间的间隙远超过设计间隙使得密封泄漏通道增加从而增加泄漏损失、降低透平运行效率。
发明内容
本申请的目的是提供一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统,该超临界二氧化碳向心透平能够在起机过程中避免转静部件碰磨和停机过程中降低密封间隙变化从而保持较高的运行效率。
第一方面,本申请提供一种超临界二氧化碳向心透平,其包括转轮和静态件,转轮包括主体部和顶层,主体部和顶层之间形成有流道;静态件间隔套设于转轮,静态件与转轮形成泄漏通道,所述静态件上设有与所述泄漏通道连通的调温腔,所述调温腔用于容纳起机阶段温度高于静态件温度的气流和停机阶段温度低于静态件温度的气流从而使提高静态件的温度响应速度、降低转轮和静态件的热膨胀差异以缩小密封间隙变化、实现良好的封严和避免间隙过小引发的碰磨;泄漏通道中设有弹性刷丝,弹性刷丝的一端连接于静态件靠近转轮的表面,弹性刷丝的另一端保持抵持于顶层靠近泄漏通道的侧面,顶层靠近泄漏通道的侧面上设有凹槽。
在上述技术方案中,由于弹性刷丝自身具有弹性,当向心透平在起机、停机过程中会因热膨胀量不同导致转轮和静态件之间的泄漏通道变大或变小时,弹性刷丝会相应伸直或压弯,从而伸长或缩短,弹性刷丝靠近转轮的一端保持抵持于转轮,实现对转轮和静态件之间良好的导热,减小了转静部件的热膨胀差异引发的密封间隙变化,从而使该向心透平能够在起机阶段避免转静部件碰磨和停机阶段保持较高的运行效率;同时,顶层靠近泄漏通道的侧面上设有凹槽,工质从泄漏通道泄漏时发生紊流,流动换热得到了强化,降低了转静部件的热膨胀差异,有利于降低泄漏通道的变化,有利于使该向心透平在起机阶段安全避免碰磨和停机过程中保持较高的运行效率。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,凹槽的长度方向与泄漏通道的中心线垂直。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,凹槽设有多个,多个凹槽沿泄漏通道中心线的布置方向间隔设置。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,凹槽的截面形状包括矩形、半圆形、半椭圆形的至少一种。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,泄漏通道的中心线与流道的中心线平行间隔设置,泄漏通道包括相互连通的第一流段和第二流段,第一流段的中心线设置于沿转轮径向布置的平面上,第二流段的中心线沿转轮的轴向布置。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,弹性刷丝包括第一刷丝,第一刷丝布置于第二流段,第一刷丝的长度沿转轮径向设置,第一刷丝的长度大于泄漏通道的宽度。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,静态件靠近转轮的表面上设有迷宫密封齿,多个迷宫密封齿沿泄漏通道的布置方向间隔设置。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,迷宫密封齿包括第一迷宫齿和第二迷宫齿,第一迷宫齿布置于第一流段,第二迷宫齿布置于第二流段,第一迷宫齿的长度方向与第一流段的中心线垂直,第二迷宫齿的长度方向与第二流段的中心线垂直。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,弹性刷丝还包括第二刷丝,第二刷丝布置于第一流段,第二刷丝的长度沿转轮轴向设置,第二刷丝的长度大于泄漏通道的宽度。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,泄漏通道还包括第三流段,第三流段呈弧形连通于第一流段和第二流段之间。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,主体部包括支撑部和叶片部,叶片部形成于支撑部和顶层之间,支撑部、叶片部和顶层围成流道。
在本申请具体实施方式所提供的超临界二氧化碳向心透平中,超临界二氧化碳向心透平还包括转轴,转轴与转轮同轴连接。
第二方面,本申请提供一种发电系统,该发电系统包括发电机组和上述任一技术方案所提供的超临界二氧化碳向心透平,超临界二氧化碳向心透平的转轮与发电机组输入端传动连接。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果:
本申请提供一种超临界二氧化碳向心透平,该超临界二氧化碳向心透平包括转轮和间隔套设于转轮上的静态件,转轮中的主体部和顶层之间形成有流道,静态件和转轮之间的泄漏通道中设有弹性刷丝,弹性刷丝的一端连接于静态件靠近转轮的表面,另一端保持抵持于顶层。超临界二氧化碳向心透平在起机、停机过程中会因热膨胀量不同导致转轮和静态件之间的泄漏通道变大或变小,由于弹性刷丝自身具有弹性,当泄漏通道变大或变小时,弹性刷丝会相应伸直或压弯,从而伸长或缩短,弹性刷丝靠近转轮的一端保持抵持于转轮,实现对转轮和静态件之间的泄漏通道良好的导热,减小转静部件的热膨胀差异从而降低密封间隙变化,从而使该向心透平能够在起机阶段避免转静部件碰磨和停机过程中保持较高的运行效率;顶层靠近泄漏通道侧面上开设的凹槽有利于强化泄漏通道内的流动换热从而缩小转静部件的热膨胀差异;同时,静态件上设有与泄漏通道连通的调温腔,向心透平在起机升温过程中高温气流通过泄漏通道进入位于静态件的调温腔、停机降温时低温气流通过泄漏通道进入调温腔,从而提高静态件的温度响应速度,有利于使转轮和静态件在起机和停机时温度尽可能同步变化,减小了两者之间的温差,降低了转静部件的热膨胀差异,减小了泄漏通道的变化,有利于使该向心透平在起机阶段避免转静部件碰磨和停机过程中保持较高的运行效率。
本申请还提供一种发电系统,由于该发电系统包括上述技术方案所提供的超临界二氧化碳向心透平,该发电系统具有较高的运行效率,具有较好的用户体验。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本申请具体实施方式所提供的一种超临界二氧化碳向心透平的结构示意图
图2是本申请具体实施方式所提供的一种凹槽结构示意图;
图3是本申请具体实施方式所提供的再一凹槽结构示意图;
图4是本申请具体实施方式所提供的另一凹槽结构示意图。
在附图中,相同的符号标示相同的元件,其中,1、转轴;2、支撑部;3、静态件;31、调温腔;4、第一迷宫齿;5、第二迷宫齿;6、第二刷丝;7、叶片部;8、第一刷丝;9、流道;91、第一流段;92、第二流段;93、第三流段;10、转轮;11、顶层;12、凹槽;13、泄漏通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理,但不能用来限制本申请的范围,即本申请不限于所描述的优选实施例,本申请的范围由权利要求书限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“若干”的含义是一个或者一个以上;“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了更好地理解本申请,下面通过附图对根据本申请实施例所提供的超临界二氧化碳向心透平和发电系统进行进一步描述。
如图1所示,本申请实施例提供一种超临界二氧化碳向心透平,该超临界二氧化碳向心透平包括转轮10和静态件3,转轮包括主体部和顶层11,主体部和顶层11之间形成有流道9,静态件3间隔套设于转轮10,静态件3与转轮10之间形成泄漏通道13,静态件3上设有与泄漏通道13连通的调温腔31,调温腔31用于容纳起机阶段温度高于静态件温度的气流和停机阶段温度低于静态件温度的气流从而使提高静态件3的温度响应速度、降低转轮10和静态件3的热膨胀差异以缩小密封间隙变化、实现停机降温时良好的封严和起机升温时避免间隙过小引发的碰磨;泄漏通道13中设有弹性刷丝,弹性刷丝的一端连接于静态件3,弹性刷丝的另一端保持抵持于顶层11,顶层11靠近泄漏通道13的侧面上设有凹槽12。
向心透平是指工质在其中做径向流动的透平。其中,转轮10是指能够在工质的驱动下发生的旋转的器件,其作为向心透平工作时的转子。顶层11是指转轮10中包覆于流道9外侧的结构,其将流道9与泄漏通道13隔离开,有利于提高流道9中流过的工质的流动特性。凹槽12是指开设于顶层11上的槽型结构,其设置于靠近泄漏通道13的侧面,通过在顶层11上去除材料形成,凹槽12能够使工质流过泄漏通道13时发生紊流,强化气流换热从而缩小静态件3和转轮10的热膨胀差异。
静态件3是指位于转轮10外围的部件,其在该向心透平工作时不转动,作为定子,静态件3能够和转轮10共同形成工质泄漏的泄漏通道13。
静态件3中的调温腔31可以指形成于静态件3中的腔体,其与泄漏通道13连通。在起机升温过程中高温气流通过泄漏通道13进入位于静态件3的调温腔31、停机降温时低温气流通过泄漏通道13进入调温腔31,从而提高静态件3的温度响应速度,有利于使转轮10和静态件3在起机和停机时温度尽可能同步变化,减小了两者之间的温差,降低了转静部件的热膨胀差异,减小了泄漏通道13的变化,有利于使该向心透平在起机阶段避免转静部件碰磨和停机过程中保持较高的运行效率。
在一些实施例中,工质可以是超临界二氧化碳,使得发电系统具有热电转换效率高、动力设备和系统体积小、灵活性好等优势。可以理解的是,向心透平中流过的工质还可以为其他流体。
静态件3间隔套设于转轮10可以指,静态件3设有中心孔,转轮10置于中心孔中,且静态件3与中心孔的内壁面之间存在有泄漏通道13。
刷丝是指能够与被作用物体接触的细丝状器件。弹性刷丝是指具有弹性的刷丝,弹性刷丝位于静态件3和转轮10之间的泄漏通道13中,起到对静态件3和转轮10进行导热的作用,用于减小静态件3和转轮10的热膨胀差异。
在一些实施例中,弹性刷丝采用具有传热性能的材料制成,使得弹性刷丝具有良好的传热能力,由于弹性刷丝与静态件和转轮均相互接触,这使得弹性刷丝能够在静态件和转轮之间进行热量传递,实现了转轮和静态件之间的良好传热,有利于减小两者之间的温差,降低转轮和静态件之间的热膨胀差异。在本申请中,刷丝采用弹性材料制成,能够在外力作用下发生弹性变形,当受到外力作用时会被压弯,外力作用消失时又会伸直,从而使弹性刷丝的长度发生适应性变化,从而使得弹性刷丝远离静态件3的一端能够保持抵持于转轮10,使得弹性刷丝充盈于静态件3和转轮10之间的泄漏通道13中,实现静态件3和转轮10之间良好的导热。
在一些实施例中,弹性刷丝采用金属材料制成,这使得弹性刷丝既具有良好的导热能力,又具有良好的弹性,使得弹性刷丝既能够实现静态件和转轮之间的高效传热。
在一些实施例中,弹性刷丝设有多个,用以提高弹性刷丝对静态件和转轮之间的传热效果,可选地,弹性刷丝的数量范围设置为4至10,本领域技术人员可以根据实际情况确定弹性刷丝的数量。
虽然,向心透平在起机、停机过程中会因热膨胀量不同导致转轮10和静态件3之间的泄漏通道13变大或变小,但是由于弹性刷丝自身具有弹性,当泄漏通道13变大或变小时,弹性刷丝会相应伸直或压弯,从而伸长或缩短,使得弹性刷丝靠近转轮10的一端能够始终保持抵持于转轮10,实现对转轮10和静态件3之间良好的导热,从而减少转轮10与静态件3之间的热膨胀差异进而降低泄漏通道13的变化差异,从而使该向心透平能够在起机和停机过程中保持良好的泄漏间隙从而保持较高的运行效率和避免转静部件碰磨。
顶层11靠近泄漏通道13的侧面上设有凹槽12,工质从泄漏通道13泄漏时发生紊流,流动换热得到了强化,降低了转静部件的热膨胀差异,有利于降低泄漏通道13的变化从而使该向心透平在起机和停机过程中保持较高的运行效率和避免转静部件碰磨。
在本申请所提供的一些实施例中,凹槽12的长度方向与泄漏通道13的中心线垂直。
凹槽12的长度方向设置为与泄漏通道13的中心线垂直,使得凹槽12与流过泄漏通道13的工质的流动方向垂直,当工质流过泄漏通道13时,凹槽12会对工质的平稳流动造成影响,使工质发生紊流。
在本申请所提供的一些实施例中,凹槽12设有多个,多个凹槽12沿泄漏通道13中心线的布置方向间隔设置。
多个凹槽12沿泄漏通道13中心线的布置方向间隔设置,能够使工质在泄漏通道13的多个位置发生紊流,使得顶层11沿着泄漏通道13布置方向的多个位置发生紊流,增强这些位置处的流动换热,降低了多个位置处的转静部件的热膨胀差异。
在本申请所提供的一些实施例中,如图2至图4所示,凹槽12的截面形状包括矩形、半圆形、半椭圆形的至少一种。
在本申请所提供的一些实施例中,泄漏通道13的中心线与流道9的中心线平行间隔设置,泄漏通道13包括相互连通的第一流段91和第二流段92,第一流段91的中心线设置于沿转轮10径向布置的平面上,第二流段92的中心线设置于沿转轮10轴向布置的平面上。
泄漏通道13的中心线与流道9的中心线平行间隔设置,使得泄漏通道13与流道9之间的顶层11厚度能够保持一致,使得顶层11对工质热量传递一致,有利于使得转轮10各部分受到工质的热量一致,使转轮10各部分热膨胀保持一致。第一流段91可以是指泄漏通道13中的部分区域。第一流段91的中心线设置于沿转轮10径向布置的平面上,使得第一流段91的中心线设置于同一平面中。
在本申请的一些实施例中,泄漏通道13还包括第三流段93,第三流段93呈弧形连通于第一流段91和第二流段92之间。
第三流段93可以是指泄漏通道13中的部分区域。第三流段93连通于第一流段91和第二流段92之间,指的是第三流段93的一端连通于第一流段91,第三流段93的另一端连通于第二流段92,使得工质能够在第一流段91和第二流段92之间顺畅流动。
在本申请的一些实施例中,主体部和顶层11之间形成的流道9设有多条,多条流道9以转轮10的中心轴线为轴心等间隔圆周分布,使得工质通过流道9对转轮10的作用能够以转轮10的中心轴线为轴心均匀分布,有利于提高该向心透平的工作稳定性。
在本申请的一些实施例中,弹性刷丝包括第一刷丝8,第一刷丝8布置于第二流段92,第一刷丝8的长度沿转轮10径向设置,第一刷丝8的长度大于静态件3与转轮10之间泄漏通道13的宽度。
第一刷丝8布置于第二流段92指的是,第一刷丝8的一端连接于静态件3,且第一刷丝8位于第二流段92中。
由于第二流段92沿转轮10的轴向设置,与第二流段92对应的静态件3和转轮10之间的泄漏通道13沿转轮10的轴向设置,第一刷丝8的长度沿转轮10径向设置使得第一刷丝8的长度方向与第二流段92中工质流动的方向垂直,第一刷丝8能够较好的对转轮10与静态件3进行热量传递。
第一刷丝8的长度大于静态件3与转轮10之间泄漏通道13的宽度,使得第一刷丝8在泄漏通道13中受到转轮10顶部的作用,被压弯置于静态件3与转轮10之间泄漏通道13中,使得弹性刷丝靠近的静态件3的端部始终保持抵持于转轮10顶部。优选地,第一刷丝8的长度为静态件3与转轮10之间泄漏通道13的宽度的1.3倍,本领域技术人员可以根据实际情况设置第一刷丝8的长度。
在本申请的一些实施例中,弹性刷丝包括第二刷丝6,第二刷丝6布置于第一流段91,第二刷丝6的长度沿转轮10轴向设置,第二刷丝6的长度大于静态件3与转轮10之间的泄漏通道13。
第二刷丝6布置于第一流段91指的是,第二刷丝6的一端连接于静态件3,且第二刷丝6位于第一流段91中。
由于第一流段91沿转轮10的径向设置,与第一流段91对应的静态件3和转轮10之间的泄漏通道13沿转轮10的径向设置,第二刷丝6的长度沿转轮10轴向设置使得第二刷丝6的长度方向与第一流段91中工质流动的方向垂直,第二刷丝6能够较好地对转轮10和静态件3进行热量传递。
第二刷丝6的长度大于静态件3与转轮10之间泄漏通道13的宽度,使得第二刷丝6在泄漏通道13中受到转轮10顶部的作用,被压弯置于静态件3与转轮10之间泄漏通道13中,使得弹性刷丝靠近的静态件3的端部始终保持抵持于转轮10顶部。优选地,第二刷丝6的长度为静态件3与转轮10之间泄漏通道13的宽度的1.3倍,本领域技术人员可以根据实际情况设置第二刷丝6的长度。
在本申请的一些实施例中,静态件3靠近转轮10的表面上设有迷宫密封齿,多个迷宫密封齿沿泄漏通道13的布置方向间隔设置。
迷宫密封齿是指凸出设置于静态件3靠近转轮10的表面上的构件,其位于静态件3和转轮10之间的泄漏通道13中,能够对静态件3和转轮10之间的泄漏通道13起到密封作用。
多个迷宫密封齿沿泄漏通道13的布置方向间隔设置,使得迷宫密封齿能够对静态件3和转轮10之间的泄漏通道13起到较好的密封作用。
在本申请的一些实施例中,迷宫密封齿包括第一迷宫齿4和第二迷宫齿5,第一迷宫齿4布置于第一流段91,第二迷宫齿5布置于第二流段92,第一迷宫齿4的长度方向与第一流段91的中心线垂直,第二迷宫齿5的长度方向与第二流段92的中心线垂直。
通过将第一迷宫齿4的长度方向设置为与第一流段91的中心线垂直,使得第一迷宫齿4能够更好地起到对第一流段91对应泄漏通道13的阻挡作用,有利于提高第一迷宫齿4对第一流段91对应泄漏通道13的密封作用;通过将第二迷宫齿5的长度方向设置为与第二流段92的中心线垂直,使得第二迷宫齿5能够更好地起到对第二流段92对应泄漏通道13的阻挡作用,有利于提高第二迷宫齿5对第二流段92对应泄漏通道13的密封作用。
优选地,第一迷宫齿4设有多个,多个第一迷宫齿4沿着第一流段91的布置方向间隔设置,多个间隔设置的第一迷宫齿4能够对第一流段91对应泄漏通道13起到较好的密封作用,有利于提高向心透平的工作效率。在一些实施例中,第二刷丝6设置于第一迷宫齿4之间的泄漏通道13中,第二刷丝6和第一迷宫齿4共同组成对第一流段91对应泄漏通道13的密封结构。
在一些实施例中,第二迷宫齿5设有多个,多个第二迷宫齿5沿着第二流段92的布置方向间隔设置,多个间隔设置的第二迷宫齿5能够对第二流段92对应泄漏通道13起到较好的密封作用,有利于提高向心透平的工作效率。优选地,第一刷丝8设置于第二迷宫齿5之间的泄漏通道13中,第一刷丝8和第二迷宫齿5共同组成对第一流段91对应泄漏通道13的密封结构。
在本申请的一些实施例中,主体部包括支撑部2和叶片部7,叶片部7形成于支撑部2和顶层11之间,支撑部2、叶片部7和顶层11围成流道9。
叶片部7为设置于转轮10中呈叶片状的结构,其设置于支撑部2和顶层11之间,使得形成的流道9位于转轮10的内部。
叶片部7、支撑部2和顶层11为一体成型结构。也就是说,叶片部7、支撑部2和顶层11采用一体成型工艺制成。叶片部7、支撑部2和顶层11可以采用铸造工艺一体成型制成,通过铸造工艺一体成型制造该转轮10可以极大地提高转轮10制造的便利性,提高生产效率。叶片部7、支撑部2和顶层11还可以通过利用整块坯料采用车削、铣削等去除材料的加工方式形成一个整体结构,本领域技术人员可以根据实际情况选择叶片部7、支撑部2和顶层11一体成型的方式。
在本申请的一些实施例中,向心透平还包括转轴1,转轴1与转轮10同轴连接。
转轴1可以是指能够传递扭矩的部件,其与转轮10同轴连接,能够随转轮10同轴转动,转轴1能够将转轮10传递来的扭矩向外传递,使该向心透平向外输出动力。
在一些实施例中,转轴1可以通过焊接与转轮10连接,还可以通过键连接的方式与转轮10连接,本领域技术人员可以根据实际情况具体确定转轴1与转轮10的连接方式。
本申请还提供一种发电系统,该发电系统包括发电机组和上述技术方案所提供的超临界二氧化碳向心透平,超临界二氧化碳向心透平的转轮10与发电机组输入端传动连接。由于该发电系统包括上述技术方案所提供的向心透平,该发电系统启停机阶段具有较高的运行效率和运行安全性,具有较好的用户体验。
本申请所描述和说明的实施例对于本申请所保护的内容是说明性的而非限制性的,因此应当理解为,上述实施例仅示出和描述了本申请的优选方案,在权利要求书所限定的范围内的所有修改例和等同配置均属于本申请所保护的内容。而说明书中使用“更好的”、“优选的”、“优选地”或者“更优选的”等词语说明的技术特征并非本申请的必要技术特征,当实施例中缺少该技术特征时,该实施例所保护的内容也属于本申请所保护的范围。

Claims (13)

1.一种超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,包括:
转轮,包括主体部和顶层,所述主体部和所述顶层之间形成有流道;
静态件,所述静态件间隔套设于所述转轮,所述静态件与所述转轮形成泄漏通道,所述静态件上设有与所述泄漏通道连通的调温腔,所述调温腔用于容纳起机阶段温度高于所述静态件温度的气流和停机阶段温度低于所述静态件温度的气流从而使提高静态件的温度响应速度、降低转轮和静态件的热膨胀差异以缩小密封间隙变化、实现良好的封严和避免间隙过小引发的碰磨;所述泄漏通道中设有弹性刷丝,所述弹性刷丝的一端连接于所述静态件靠近所述转轮的表面,所述弹性刷丝的另一端保持抵持于所述顶层靠近所述泄漏通道的侧面,所述顶层靠近所述泄漏通道的侧面上设有凹槽。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述凹槽的长度方向与所述泄漏通道的中心线垂直。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述凹槽设有多个,多个所述凹槽沿所述泄漏通道中心线的布置方向间隔设置。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述凹槽的截面形状包括矩形、半圆形、半椭圆形的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述泄漏通道的中心线与所述流道的中心线平行间隔设置,所述泄漏通道包括相互连通的第一流段和第二流段,所述第一流段的中心线设置于沿所述转轮径向布置的平面上,所述第二流段的中心线沿所述转轮的轴向布置。
6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述弹性刷丝包括第一刷丝,所述第一刷丝布置于所述第二流段,所述第一刷丝的长度沿所述转轮径向设置,所述第一刷丝的长度大于所述泄漏通道的宽度。
7.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述静态件靠近所述转轮的表面上设有迷宫密封齿,多个所述迷宫密封齿沿所述泄漏通道的布置方向间隔设置。
8.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述迷宫密封齿包括第一迷宫齿和第二迷宫齿,所述第一迷宫齿布置于所述第一流段,所述第二迷宫齿布置于所述第二流段,所述第一迷宫齿的长度方向与所述第一流段的中心线垂直,所述第二迷宫齿的长度方向与所述第二流段的中心线垂直。
9.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述弹性刷丝还包括第二刷丝,所述第二刷丝布置于所述第一流段,所述第二刷丝的长度沿所述转轮轴向设置,所述第二刷丝的长度大于所述泄漏通道的宽度。
10.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述泄漏通道还包括第三流段,所述第三流段呈弧形连通于所述第一流段和所述第二流段之间。
11.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述主体部包括支撑部和叶片部,所述叶片部形成于所述支撑部和所述顶层之间,所述支撑部、所述叶片部和所述顶层围成所述流道。
12.根据权利要求11所述的超临界二氧化碳向心透平,其特征在于,所述超临界二氧化碳向心透平还包括转轴,所述转轴与所述转轮同轴连接。
13.一种发电系统,其特征在于,包括发电机组和如权利要求1至12任一项所述的超临界二氧化碳向心透平,所述超临界二氧化碳向心透平的转轮与所述发电机组输入端传动连接。
CN202211242076.6A 2022-10-11 2022-10-11 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统 Active CN115306485B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211242076.6A CN115306485B (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211242076.6A CN115306485B (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115306485A CN115306485A (zh) 2022-11-08
CN115306485B true CN115306485B (zh) 2022-12-02

Family

ID=83868134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211242076.6A Active CN115306485B (zh) 2022-10-11 2022-10-11 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115306485B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115559788B (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 中国核动力研究设计院 超临界二氧化碳透平机
CN117432782B (zh) * 2023-12-19 2024-03-19 中国核动力研究设计院 一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2280791A1 (fr) * 1974-07-31 1976-02-27 Snecma Perfectionnements au reglage du jeu entre les aubes et le stator d'une turbine
GB2090333B (en) * 1980-12-18 1984-04-26 Rolls Royce Gas turbine engine shroud/blade tip control
CN85102135A (zh) * 1985-04-01 1987-01-10 联合工艺公司 有效间隙的控制装置
DE3815679A1 (de) * 1988-05-07 1989-11-16 Kuehnle Kopp Kausch Ag Radialturbine
JP4982476B2 (ja) * 2008-12-26 2012-07-25 株式会社日立製作所 半径流形流体機械
ITMI20131637A1 (it) * 2013-10-03 2015-04-04 Exergy Spa Turbina di espansione
WO2015170230A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-12 Exergy S.P.A. Radial turbomachine
CN104863643B (zh) * 2015-04-22 2017-03-08 上海理工大学 径向离心透平
CN106014509A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 中国核动力研究设计院 一种以超临界二氧化碳为工质的透平发电机组
CN107605545B (zh) * 2017-11-02 2019-07-02 南京航空航天大学 一种刷式与篦齿复合封严结构
CN210003336U (zh) * 2019-07-02 2020-01-31 哈尔滨电气股份有限公司 一种兆瓦级超临界二氧化碳向心透平密封结构
CN112392561B (zh) * 2019-08-13 2022-08-19 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 一种用于透平膨胀机的磁气组合轴承结构
CN111577400A (zh) * 2020-04-29 2020-08-25 中国核动力研究设计院 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
US11473506B2 (en) * 2020-11-18 2022-10-18 Rolls -Royce North American Technologies Inc. Electromagnetic carbon seal system
CN113394638B (zh) * 2021-06-16 2022-05-20 深圳市默孚龙科技有限公司 滑环刷丝焊接固定装置、滑环刷架及滑环
CN114295235A (zh) * 2021-12-24 2022-04-08 西安交通大学 一种接触式刷式密封刷丝尖端温度测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115306485A (zh) 2022-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115306485B (zh) 一种超临界二氧化碳向心透平及发电系统
KR100389990B1 (ko) 가스터빈
CN106481567B (zh) 电动液泵
CN103003526B (zh) 具有内部冷却装置的汽轮机
CN105598477B (zh) 一种基于轴芯热管冷却的高速高精度电主轴
JP2014531553A (ja) 回転機械用シール
CN208924029U (zh) 一种防尘散热微型电机
CN210660229U (zh) 一种膨胀发电一体式高速膨胀机
CN110594170B (zh) 离心式压缩机和氢燃料电池系统
CN114102254A (zh) 一种五轴摆头的冷却系统
CN209402312U (zh) 一种电机
EP1985805B1 (en) Rotary machine
CN110671165A (zh) 一种膨胀发电一体式高速膨胀机
CN216767570U (zh) 燃气轮机
CN111042923A (zh) 一种转子系统及微型燃气轮机发电机组
CN110714803A (zh) 一种冷却隔热盘及涡轮机隔热结构
CN114320608A (zh) 燃气轮机
CN115370594A (zh) 自吸冷却式气浮直驱离心鼓风机及工作方法
CN210435960U (zh) 一种芯轴抗倾覆单元
CN110340727A (zh) 一种电主轴用冷却水套
CN214403682U (zh) 一种新型汽轮机
CN115313709B (zh) 定子结构、电机及涡轮机组
CN215419870U (zh) 一种高散热性能的磁悬浮电机外壳
KR20060010427A (ko) 냉각성능이 개선된 가스터빈 장치
CN112039262B (zh) 一种电机以及应用该电机的空气悬浮离心风机

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