CN118150042A - 一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动平衡试验技术领域，具体公开了一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法，包括一级叶轮、二级叶轮、主轴、一级轮背密封、一级干气密封旋转件、一级动环密封、一级干气密封静止件、二级壳体、一级壳体、二级轮背密封、二级干气密封旋转件、二级动环密封、二级干气密封静止件、出口封板、二级出口管、级间管道和封板，可以实现动平衡后不拆机，直接进行机械运转试验，保证机组后续试验振动不超标，第一干气密封旋转件和第一干气密封静止件不发生摩擦，第二干气密封旋转件和第二干气密封静止件不发生摩擦，保证了干气密封的安全，避免了动平衡后不可整装导致的振动超标问题。

Description

一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法

技术领域

本发明涉及动平衡试验技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法。

背景技术

目前，超临界二氧化碳叶轮机械包括透平和压缩机，小型机组一般采用悬挂式，即中间采用齿轮箱或者高速发电机，两端悬挂叶轮，为保证壳体密封，叶轮和齿轮箱或者高速发电机之间安装干气密封，干气密封包括静止件和旋转件，静止件安装在壳体上，旋转件安装在主轴上随转子一起旋转，动、静件间依靠通入的高压密封气形成3～5微米厚度的气膜，分开动、静件，保证动件和静件不发生摩擦，且泄漏量微小。

现有技术中，对于小型机组，转子轴径小，跨度长，转速高，属于轻质量柔性转子，不平衡量对机组振动影响较为明显，干气密封旋转件质量对转子总质量占比较高，因此会将干气密封旋转件安装在主轴上一起进行转子总成动平衡试验，之后整机进行装配，再进行机械运转试验。

但现有技术中，由于小型超临界二氧化碳机组转子一般不具备整装性，整机装配时，需拆下完成动平衡试验转子上的叶轮和干气密封旋转件，再按机组装配顺序重新安装这两者及其余零部件，而干气密封旋转件通过间隙配合套装在转子上，并通过螺母拧紧，复装性不能达到100％，可能会造成机组后续机械运转试验时振动值超标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法，旨在解决现有技术中的小型超临界二氧化碳机组转子一般不具备整装性，需拆下完成动平衡试验转子上的叶轮和干气密封旋转件，复装性不能达到100％，可能会造成机组后续机械运转试验时振动值超标的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，包括一级叶轮、二级叶轮、主轴、一级轮背密封、一级干气密封旋转件、一级动环密封、一级干气密封静止件、二级壳体、一级壳体、二级轮背密封、二级干气密封旋转件、二级动环密封、二级干气密封静止件、出口封板、二级出口管、级间管道和封板，所述一级叶轮和所述二级叶轮分别设置于所述主轴的两端，所述一级轮背密封设置于所述一级叶轮的一侧，所述一级干气密封旋转件设置于所述一级轮背密封的一侧，所述一级动环密封套设于所述一级干气密封旋转件的外表壁，所述二级壳体套设至所述二级叶轮的外表壁，所述一级壳体套设于所述一级叶轮的外表壁，所述一级干气密封静止件设置于所述一级干气密封旋转件的一侧，所述二级轮背密封设置于所述二级叶轮的一侧，所述二级干气密封旋转件设置于所述二级轮背密封的一侧，所述二级动环密封套设于所述二级干气密封旋转件的外表壁，所述二级干气密封静止件设置于所述二级干气密封旋转件的一侧，所述级间管道的两端分别与对应的所述二级壳体和所述一级壳体，所述封板设置于所述一级壳体的一侧，且所述封板盖合所述一级壳体，所述二级出口管与所述二级壳体连通，并位于所述二级壳体的上端，所述出口封板设置于所述二级出口管的一端，且所述出口封板盖合所述二级出口管。

其中，所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括液态二氧化碳罐、手阀、过滤器、压力表和三通管，所述三通管的第一输出端设置于所述二级动环密封与所述二级干气密封静止件之间，所述三通管的第二输出端设置于所述一级动环密封与所述一级干气密封静止件之间，所述过滤器与所述三通管的输出端连通，所述压力表与所述三通管连通，并位于所述三通管的外表壁，所述手阀的输出端与所述过滤器的输入端连通，所述液态二氧化碳罐的输出端与所述手阀的输入端连通。

其中，所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括放空阀，所述放空阀与所述级间管道连通，并位于所述级间管道的外表壁。

本发明还提供一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验方法，应用于如上述所述的超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，包括如下步骤：

步骤一：机组启动，关闭所述放空阀，打开所述手阀，保证所述压力表的压力值P1达到干气密封的最低启动压力，机组启动后，调节所述手阀，随时保证所述压力表的压力值P1高于机组的最低运行压力，保证所述一级干气密封旋转件和所述一级干气密封静止件不发生摩擦，保证所述二级干气密封旋转件和所述二级干气密封静止件不发生摩擦；

步骤二：机组升速至额定转速，记录高速电机或齿轮箱量径向轴承振动值；

步骤三：停机，转速为0后，关闭所述手阀，开启所述放空阀，待压力表的压力值P1减至0，拆除所述级间管道、所述封板、所述一级壳体和所述二级壳体，在所述二级叶轮的端面和所述一级叶轮的端面上去重，再安装所述一级壳体、所述二级壳体、所述封板和所述级间管道；

步骤四：重复上述步骤一至步骤三，再进行运转，直至机组振动值满足要求数值，即达到在线动平衡合格。

本发明的一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统及方法的有益效果为：可以实现动平衡后不拆机，直接进行机械运转试验，保证机组后续试验振动不超标，所述第一干气密封旋转件和所述第一干气密封静止件不发生摩擦，所述第二干气密封旋转件和所述第二干气密封静止件不发生摩擦，保证了干气密封的安全，避免了动平衡后不可整装导致的振动超标问题。

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是本发明的一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统的结构示意图。

1-一级叶轮、2-二级叶轮、3-主轴、4-一级轮背密封、5-一级干气密封旋转件、6-一级动环密封、7-一级干气密封静止件、8-二级壳体、9-一级壳体、10-二级轮背密封、11-二级干气密封旋转件、12-二级动环密封、13-二级干气密封静止件、14-出口封板、15-二级出口管、16-级间管道、17-封板、18-液态二氧化碳罐、19-手阀、20-过滤器、21-压力表、22-三通管、23-放空阀。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供了一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，包括一级叶轮1、二级叶轮2、主轴3、一级轮背密封4、一级干气密封旋转件5、一级动环密封6、一级干气密封静止件7、二级壳体8、一级壳体9、二级轮背密封10、二级干气密封旋转件11、二级动环密封12、二级干气密封静止件13、出口封板14、二级出口管15、级间管道16和封板17，所述一级叶轮1和所述二级叶轮2分别设置于所述主轴3的两端，所述一级轮背密封4设置于所述一级叶轮1的一侧，所述一级干气密封旋转件5设置于所述一级轮背密封4的一侧，所述一级动环密封6套设于所述一级干气密封旋转件5的外表壁，所述二级壳体8套设至所述二级叶轮2的外表壁，所述一级壳体9套设于所述一级叶轮1的外表壁，所述一级干气密封静止件7设置于所述一级干气密封旋转件5的一侧，所述二级轮背密封10设置于所述二级叶轮2的一侧，所述二级干气密封旋转件11设置于所述二级轮背密封10的一侧，所述二级动环密封12套设于所述二级干气密封旋转件11的外表壁，所述二级干气密封静止件13设置于所述二级干气密封旋转件11的一侧，所述级间管道16的两端分别与对应的所述二级壳体8和所述一级壳体9，所述封板17设置于所述一级壳体9的一侧，且所述封板17盖合所述一级壳体9，所述二级出口管15与所述二级壳体8连通，并位于所述二级壳体8的上端，所述出口封板14设置于所述二级出口管15的一端，且所述出口封板14盖合所述二级出口管15。

进一步地，所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括液态二氧化碳罐18、手阀19、过滤器20、压力表21和三通管22，所述三通管22的第一输出端设置于所述二级动环密封12与所述二级干气密封静止件13之间，所述三通管22的第二输出端设置于所述一级动环密封6与所述一级干气密封静止件7之间，所述过滤器20与所述三通管22的输出端连通，所述压力表21与所述三通管22连通，并位于所述三通管22的外表壁，所述手阀19的输出端与所述过滤器20的输入端连通，所述液态二氧化碳罐18的输出端与所述手阀19的输入端连通。

进一步地，所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括放空阀23，所述放空阀23与所述级间管道16连通，并位于所述级间管道16的外表壁。

本发明还提供一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验方法，应用于上述所述的超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，包括如下步骤：

步骤一：机组启动，关闭所述放空阀23，打开所述手阀19，保证所述压力表21的压力值P1达到干气密封的最低启动压力，机组启动后，调节所述手阀19，随时保证所述压力表21的压力值P1高于机组的最低运行压力，保证所述一级干气密封旋转件5和所述一级干气密封静止件7不发生摩擦，保证所述二级干气密封旋转件11和所述二级干气密封静止件13不发生摩擦；

步骤二：机组升速至额定转速，记录高速电机或齿轮箱量径向轴承振动值；

步骤三：停机，转速为0后，关闭所述手阀19，开启所述放空阀23，待压力表21的压力值P1减至0，拆除所述级间管道16、所述封板17、所述一级壳体9和所述二级壳体8，在所述二级叶轮2的端面和所述一级叶轮1的端面上去重，再安装所述一级壳体9、所述二级壳体8、所述封板17和所述级间管道16；

步骤四：重复上述步骤一至步骤三，再进行运转，直至机组振动值满足要求数值，即达到在线动平衡合格。

在本实施方式中，可以实现动平衡后不拆机，直接进行机械运转试验，保证机组后续试验振动不超标，避免了动平衡后不可整装导致的振动超标问题，机组启动关闭所述放空阀23，打开所述手阀19，保证所述压力表21的压力值P1达到干气密封的最低启动压力，机组启动后，调节所述手阀19，随时保证所述压力表21的压力值P1高于机组的最低运行压力，所述第一干气密封旋转件和所述第一干气密封静止件不发生摩擦，所述第二干气密封旋转件和所述第二干气密封静止件不发生摩擦，保证了干气密封的安全，机组升速至额定转速，记录高速电机或齿轮箱量径向轴承振动值，停机，转速为0后，关闭所述手阀19，开启所述放空阀23，待压力表21的压力值P1减至0，拆除所述级间管道16、所述封板17、所述一级壳体9和所述二级壳体8，在所述二级叶轮2的端面和所述一级叶轮1的端面上去重，再安装所述一级壳体9、所述二级壳体8、所述封板17和所述级间管道16。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，其特征在于，

包括一级叶轮、二级叶轮、主轴、一级轮背密封、一级干气密封旋转件、一级动环密封、一级干气密封静止件、二级壳体、一级壳体、二级轮背密封、二级干气密封旋转件、二级动环密封、二级干气密封静止件、出口封板、二级出口管、级间管道和封板，所述一级叶轮和所述二级叶轮分别设置于所述主轴的两端，所述一级轮背密封设置于所述一级叶轮的一侧，所述一级干气密封旋转件设置于所述一级轮背密封的一侧，所述一级动环密封套设于所述一级干气密封旋转件的外表壁，所述二级壳体套设至所述二级叶轮的外表壁，所述一级壳体套设于所述一级叶轮的外表壁，所述一级干气密封静止件设置于所述一级干气密封旋转件的一侧，所述二级轮背密封设置于所述二级叶轮的一侧，所述二级干气密封旋转件设置于所述二级轮背密封的一侧，所述二级动环密封套设于所述二级干气密封旋转件的外表壁，所述二级干气密封静止件设置于所述二级干气密封旋转件的一侧，所述级间管道的两端分别与对应的所述二级壳体和所述一级壳体，所述封板设置于所述一级壳体的一侧，且所述封板盖合所述一级壳体，所述二级出口管与所述二级壳体连通，并位于所述二级壳体的上端，所述出口封板设置于所述二级出口管的一端，且所述出口封板盖合所述二级出口管。

2.如权利要求1所述的一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，其特征在于，

所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括液态二氧化碳罐、手阀、过滤器、压力表和三通管，所述三通管的第一输出端设置于所述二级动环密封与所述二级干气密封静止件之间，所述三通管的第二输出端设置于所述一级动环密封与所述一级干气密封静止件之间，所述过滤器与所述三通管的输出端连通，所述压力表与所述三通管连通，并位于所述三通管的外表壁，所述手阀的输出端与所述过滤器的输入端连通，所述液态二氧化碳罐的输出端与所述手阀的输入端连通。

3.如权利要求2所述的一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，其特征在于，

所述超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统还包括放空阀，所述放空阀与所述级间管道连通，并位于所述级间管道的外表壁。

4.一种超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验方法，应用于如权利要求3所述的超临界二氧化碳叶轮机械动平衡试验系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：机组启动，关闭所述放空阀，打开所述手阀，保证所述压力表的压力值P1达到干气密封的最低启动压力，机组启动后，调节所述手阀，随时保证所述压力表的压力值P1高于机组的最低运行压力，保证所述一级干气密封旋转件和所述一级干气密封静止件不发生摩擦，保证所述二级干气密封旋转件和所述二级干气密封静止件不发生摩擦；

步骤二：机组升速至额定转速，记录高速电机或齿轮箱量径向轴承振动值；

步骤三：停机，转速为0后，关闭所述手阀，开启所述放空阀，待压力表的压力值P1减至0，拆除所述级间管道、所述封板、所述一级壳体和所述二级壳体，在所述二级叶轮的端面和所述一级叶轮的端面上去重，再安装所述一级壳体、所述二级壳体、所述封板和所述级间管道；

步骤四：重复上述步骤一至步骤三，再进行运转，直至机组振动值满足要求数值，即达到在线动平衡合格。