CN117432782A - 一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置 - Google Patents

一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，包括防护罩，所述防护罩上设置有分离腔和集油腔，其中所述分离腔的两端开口设置，便于油气的进入和排出；所述集油腔与所述分离腔相互独立，同时在所述防护罩上还设置有若干漏油孔，所述漏油孔将所述分离腔和所述集油腔连通；本申请的防护装置安装于齿轮箱和电机定子之间，其两端分别与齿轮箱和电机定子抵紧，齿轮箱的低速轴和电机转子分别从分离腔两端的连接口插入并动力相连；本申请在不影响设备运行的前提下，实现了对齿轮箱泄漏点位的封闭，从而避免了工质气体的泄漏；不但解决了因工质气体泄漏导致的油污染问题，也不再需要对设备进行定期补气作业，满足了零泄漏的工况要求。

Description

一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置
技术领域
本申请涉及电力设备技术领域，具体涉及一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置。
背景技术
超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统具有结构紧凑、发电效率高、机动性能优良等特点，吸引了众多国内外的科研院所单位的关注。但是超临界二氧化碳布雷顿发电系统中涡轮设备不可避免的存在轴端泄漏气流，泄漏气流沿涡轮设备的气缸流入齿轮箱中，然后与齿轮箱内部的润滑油进行掺混，齿轮箱内部掺混的气流沿着齿轮箱低速转轴流出齿轮箱从而造成工质气体泄漏；
上述泄漏不但导致发电系统需要定期补气，同时泄漏的掺混油气会在齿轮箱附近沉积，造成油污染，影响设备的长期稳定运行。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，旨在解决现有技术中存在的工质气体泄漏的缺陷。
本申请通过以下技术方案实现上述目的：
一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，包括防护罩；
分离腔，所述分离腔设置于防护罩上，所述分离腔的两端均设置有连接口；
集油腔，所述集油腔设置于所述防护罩上，所述集油腔与所述分离腔相互独立；
若干漏油孔，各所述漏油孔设置于所述防护罩上，所述漏油孔将所述分离腔与所述集油腔连通。
可选的，防护罩包括内衬环和外衬环，所述外衬环同轴套接于所述内衬环上；分离腔位于所述内衬环内，各所述漏油孔设置于所述内衬环的周面上；所述集油腔设置于所述内衬环与所述外衬环之间。
可选的，内衬环包括衬体、第一支撑环和第二支撑环；所述衬体为筒状结构，所述第一支撑环与所述第二支撑环分置于所述衬体的两端。
可选的，衬体分别与第一支撑环和第二支撑环一体相连。
可选的，防护装置还包括两个密封板，所述密封板上设置有密封槽，所述防护罩的两端分别插入到两所述密封槽内。
可选的，沿所述外衬环的轴向方向，所述外衬环的内壁上设置有若干导油槽，所述外衬环底部还设置有聚油槽，所述聚油槽底部设置有排油孔。
可选的，防护罩包括罩体和密封环，所述罩体呈筒状结构，所述罩体中部设置有分离腔，罩体上设置有与分离腔同轴的集油腔；所述集油腔的一端开口，所述密封环与所述罩体相连，将所述集油腔的开口端密封。
可选的，罩体上还设置有若干漏油孔，所述漏油孔将所述分离腔与所述集油腔连通；所述罩体底部还设置有与所述集油腔连通的排油孔。
可选的，漏油孔为圆形或正六边形；所述漏油孔与孔深的比值为1.2-1.8。
可选的，密封环上设置有两个同心设置的插接凸缘，两所述插接凸缘插入到所述集油腔内，分别与所述集油腔的两侧壁贴合。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请包括防护罩，所述防护罩上设置有分离腔和集油腔，其中所述分离腔的两端开口设置，便于油气的进入和排出；所述集油腔与所述分离腔相互独立，同时在所述防护罩上还设置有若干漏油孔，所述漏油孔将所述分离腔和所述集油腔连通；
本申请所述防护装置使用时安装于齿轮箱和电机定子之间，且两端分别与齿轮箱和电机定子抵紧，齿轮箱的低速轴和电机转子分别从所述分离腔两端的连接口插入并动力相连；
通过上述安装连接，所述防护罩将齿轮箱的低速轴和电机转子的连接部完全封闭，即在不影响设备运行的前提下，本装置实现了对齿轮箱泄漏点位的全面封闭，因此泄漏的混杂油气不再被排入到大气环境中，从而避免了工质气体的泄漏；其不但解决了因工质气体泄漏导致的有污染问题，同时也不再需要对设备进行定期补气作业，降低了补油作业的频率，进而降低了设备的维护难度；
其次，设备运行过程中产生的油气将进入到分离腔内，由于齿轮箱低速轴和电机转子的旋转将带动油气旋转，离心力将导致重量较重的油滴被甩出并附着到所述分离腔内壁，并最终通过漏油孔进入到所述集油腔内，从而实现泄漏油的回收再利用，同时也进一步避免了油污染，降低了设备的运营成本；与此同时，分离腔与集油腔的设置能够将含油气体中油雾、二氧化碳气体进行有效的隔离，将大多数的油雾隔离在集油腔，相对纯净的二氧化碳隔离在分离腔，这样能够有效降低低速旋转轴附近的混合气体工质密度从而降低低速轴的风摩损耗从而降低转子耗功。综合以上两点，该技术为超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统零泄漏场景的使用提供了有效的技术保障。
附图说明
图1为本申请实施方式1提供的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置的结构示意图；
图2为本申请实施方式2提供的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置的结构示意图；
图3为防护装置的安装示意图；
附图标记：1-防护罩，2-分离腔，3-集油腔，4-漏油孔，5-排油孔，101-内衬环，102-外衬环，103-密封板，104-密封槽，105-罩体，106-密封环，1011-衬体，1012-第一支撑环，1013-第二支撑环，1021-导油槽，1022-聚油槽，1061-插接凸缘，201-变速箱，202-电机。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施方式1
参照图1和图3，本实施方式作为本申请一可选的实施方式，其公开了一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，包括防护罩1，所述防护罩1包括内衬环101和外衬环102，其中所述内衬环101包括衬体1011，第一支撑环1012和第二支撑环1013，所述第一支撑环1012与所述第二支撑环1013分置于所述衬体1011的两端，所述衬体1011分别与所述第一支撑环1012和所述第二支撑环1013一体相连；同时所述衬体1011也可以通过焊接的方式分别与所述第一支撑环1012和所述第二支撑环1013相连；
所述衬体1011优选圆柱形筒状结构，也可以选用正方体或长方体结构；所述外衬套套置于所述内衬套上，所述外衬套与所述内衬套同轴，外衬套的内壁分别与所述第一支撑环1012和所述第二支撑外周面贴合；
所述衬体1011中部的空腔为分离腔2，由于所述第一支撑环1012和所述第二支撑环1013的设置，在所述内衬环101与所述外衬环102之间将形成集油腔3；
需要指出的是，所述集油腔3可以为圆环形结构，也可以是弧形结构；
在所述衬体1011上还设置有若干漏油孔4，各所述漏油孔4为圆形或正六边形，所述漏油孔4的孔径与孔深的比值为1.2-1.8。
通过漏油孔4结构（包含孔径与孔深）的设置，能够阻碍含油杂质气体中的油从分离腔2进入集油腔3的周向运动，从而避免旋转分离的油在外衬环102内壁面的贱飞、反弹，进而能够有效跟随导油槽1021滑落入聚油槽1022内，并最终通过排油孔5排出。
同时在所述外衬环102的内壁上还设置有若干导油槽1021，各所述导油槽1021均为弧形结构，沿所述外衬环102的轴向方向，各所述导油槽1021依次布置；同时在所述外衬环102底部还设置有聚油槽1022，各所述导油槽1021的两端分别与所述聚油槽1022连通，同时在所述聚油槽1022的底部还设置有排油孔5，通过封盖将排油孔5封堵；
需要指出的是，沿所述外衬环的轴向方向，所述聚油槽1022呈两端高、中间低的椭圆弧结构，通过上述设置能够将沿导油槽1021回落的油在重力作用下顺利的流动至排油孔5，避免油在聚油槽1022的底部聚积，然后从排油孔5流出的油再注入油箱进行回收利用。
所述防护装置还包括两个密封板103，两所述密封板103上通心设置有两个环形凸缘，两所述环形凸缘直接为密封槽104，所述防护罩1的两端分别插入到两所述密封槽104内；
通过密封板103的设置，一方面能够方便整个防护装置与外部设备连接；另一方面通过密封板103和密封槽104的设置不但能够实现各个部件的快速、精确装配，同时还能够有效提高各个部件之间的密封面，进而提高整个装置的密封性，有利于降低工质气体的泄漏。
实施方式2
参照图2和图3，本实施方式作为本申请又一可选的实施方式，其公开了一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，包括防护罩1，所述防护罩1包括罩体105和密封环106，所述罩体105整体为圆柱形筒状结构，罩体105包括内环体、外环体和连接板，所述内环体与所述外环体同轴套接，所述连接板分别与所述内环体和所述外环体一体相连；从而在所述罩体105中心位置形成与其同轴的分离腔2，所述分离腔2两端均开口设置；
在所述内环体与所述外环体之间则为集油腔3，且所述集油腔3成环形结构，由于连接板仅设置一个，因此集油腔3的将呈封闭结构，另一端为开口结构；
在内环体上还设置有若干漏油孔4，各所述漏油孔4绕内环体的轴线均匀设置，所述外环体的底部还设置有排油孔5，分离后的油经排油孔5注入油箱进行回收利用。
所述密封环106的一端面上设置有两个同心设置的插接凸缘1061，安装时，两所述插接凸缘1061插入到所述集油腔3内，分别与所述集油腔3的两侧壁贴合。
参照图3，本申请所述防护装置在使用时将设置于变速箱201的低速轴与电机202之间，防护装置的两端将分别与变速箱201壳体和电机202的定子相连，从而实现整个装置的固定安装；变速箱201的低速轴和电机202的输出轴插入到分离腔中相连；
设备运行过程中产生的混杂油气进入到分离腔后，在由于齿轮箱低速轴和电机转子的旋转将带动油气旋转，离心力将导致重量较重的油滴被甩出并附着到所述分离腔内壁，并最终通过漏油孔进入到所述集油腔内，从而实现泄漏油的回收再利用；
与现有技术相比，本申请首先通过防护装置与齿轮箱和电机定子的密封连接实现了对油气泄漏点的密封，同时上述密封不影响整个装置的稳定运行，从根源上解决了工质气体泄漏的问题；
同时本申请还通过对低速轴旋转离心力的巧妙应用实现了油气的自然分离，与此同时，分离腔与集油腔的设置能够将含油气体中油雾、二氧化碳气体进行有效的隔离，将大多数的油雾隔离在集油腔，相对纯净的二氧化碳隔离在分离腔，这样能够有效降低低速旋转轴附近的混合气体工质密度从而降低低速轴的风摩损耗从而降低转子耗功。综合以上两点，该技术为超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统零泄漏场景的使用提供了有效的技术保障。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，包括防护罩(1)；
分离腔(2)，所述分离腔(2)设置于防护罩(1)上，所述分离腔(2)的两端均设置有连接口；
集油腔(3)，所述集油腔(3)设置于所述防护罩(1)上，所述集油腔(3)与所述分离腔(2)相互独立；
若干漏油孔(4)，各所述漏油孔(4)设置于所述防护罩(1)上，所述漏油孔(4)将所述分离腔(2)与所述集油腔(3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述防护罩(1)包括内衬环(101)和外衬环(102)，所述外衬环(102)同轴套接于所述内衬环(101)上；分离腔(2)位于所述内衬环(101)内，各所述漏油孔(4)设置于所述内衬环(101)的周面上；所述集油腔(3)设置于所述内衬环(101)与所述外衬环(102)之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述内衬环(101)包括衬体(1011)、第一支撑环(1012)和第二支撑环(1013)；所述衬体(1011)为筒状结构，所述第一支撑环(1012)与所述第二支撑环(1013)分置于所述衬体(1011)的两端。
4.根据权利要求3所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述衬体(1011)分别与第一支撑环(1012)和第二支撑环(1013)一体相连。
5.根据权利要求3所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述防护装置还包括两个密封板(103)，所述密封板(103)上设置有密封槽(104)，所述防护罩(1)的两端分别插入到两所述密封槽(104)内。
6.根据权利要求2所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，沿所述外衬环(102)的轴向方向，所述外衬环(102)的内壁上设置有若干导油槽(1021)，所述外衬环(102)底部还设置有聚油槽(1022)，所述聚油槽(1022)底部设置有排油孔(5)。
7.根据权利要求1所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述防护罩(1)包括罩体(105)和密封环(106)，所述罩体(105)呈筒状结构，所述罩体(105)中部设置有分离腔(2)，罩体(105)上设置有与分离腔(2)同轴的集油腔(3)；所述集油腔(3)的一端开口，所述密封环(106)与所述罩体(105)相连，将所述集油腔(3)的开口端密封。
8.根据权利要求7所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述罩体(105)上还设置有若干漏油孔(4)，所述漏油孔(4)将所述分离腔(2)与所述集油腔(3)连通；所述罩体(105)底部还设置有与所述集油腔(3)连通的排油孔(5)。
9.根据权利要求4或8所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述漏油孔(4)为圆形或正六边形；所述漏油孔(4)与孔深的比值为1.2-1.8。
10.根据权利要求7所述的一种用于超临界二氧化碳发电系统的防护装置，其特征在于，所述密封环(106)上设置有两个同心设置的插接凸缘(1061)，两所述插接凸缘(1061)插入到所述集油腔(3)内，分别与所述集油腔(3)的两侧壁贴合。
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