CN219910885U - 一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程元件技术领域，具体涉及一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，包括两个机械密封、主轴、进气壳、排气壳、降压组件、第一密封组件、第二密封组件和油雾分离组件，油雾分离组件包括混合罐、引气管、第一球阀、第二球阀、第三球阀、两个油雾外部管道和两个油雾分离器，油雾分离时，将混合罐引出的低温气态介质分为两股，一股通过第二球阀后进入平衡盘后高压腔室在平衡两侧形成压力差；另一股通过第三球阀后进入第一内油封，使进气壳侧机械密封与高温环境隔离。同时在进气壳侧也设置一油雾分离器，使进气壳侧的油雾进行分离。同时，在进气流道引入一股高温高压气体通过第一球阀后进入平衡盘后高压腔室。

Description

一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统

技术领域

本实用新型涉及工程元件技术领域，尤其涉及一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统。

背景技术

朗肯循环系统主要用于回收利用低温余热或工业废热等中低品位热能，透平膨胀机和汽轮机是该系统的核心设备，透平机的稳定高效运行对循环系统的效率和稳定性起着至关重要的作用。然而，各行业的工艺和生产负荷的不同使得透平机的设计工况参差不齐，且运行工况因前端生产工艺的变化而不断改变，故透平机在设计时需兼容各种工况下的高效性和气动轴向力不断变化下转子的稳定性。

现有透平机多数是通过设计较大推力轴承的方式来硬抗气动轴向力，这使得推力轴承的设计难度较大，机组的功耗也较大；也有部分膨胀机通过引固定差压的气体至平衡盘两侧，可以抵消转子部分轴向力，但在机组运行工况改变时，平衡盘抵消的轴向力很难控制，更有甚者因为平衡盘产生的轴向力大于气动轴向力使得转子轴向力反向，使得机组远离设计方案运行，机组稳定性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，旨在解决现有的系统无法调节抵消轴向力的大小，导致在抵消气动轴向力时会降低机组的稳定性的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，包括两个机械密封、主轴、进气壳、排气壳、降压组件、第一密封组件、第二密封组件和油雾分离组件，两个所述机械密封分别于所述排气壳固定连接，均位于所述排气壳的一侧，所述进气壳与所述机械密封固定连接，并与所述排气壳固定连接，所述主轴设置于两个所述机械密封远离所述排气壳的一侧，所述降压组件设置于所述进气壳与所述排气壳之间，所述第一密封组件设置于所述进气壳与所述降压组件之间，所述第二密封组件设置于所述排气壳与所述降压组件之间，所述油雾分离组件与所述进气壳和所述排气壳连通；

所述油雾分离组件包括混合罐、引气管、第一球阀、第二球阀、第三球阀、两个油雾外部管道和两个油雾分离器，所述引气管与所述第一密封组件连通，并与所述第二密封组件连通，所述混合罐与所述引气管连通，所述第一球阀与所述进气壳连通，所述第二球阀设置于所述引气管靠近所述第一密封组件的一侧，所述第二球阀设置于所述引气管靠近所述第二密封组件的一侧，两个所述油雾外部管道分别设置于所述排气壳和所述进气壳的一侧，两个所述油雾分离器分别与两个所述油雾外部管道固定连接。

其中，所述第一密封组件包括第一内油封、平衡气封和平衡盘，所述平衡气封设置于所述进气壳与所述降压组件之间，所述第一内油封设置于所述机械密封与所述平衡气封之间，所述平衡盘与所述主轴固定连接，并位于靠近所述平衡气封的一侧。

其中，所述第二密封组件包括第二内油封和挡环，所述第二内油封设置于所述排气壳与所述降压组件之间，所述挡环与所述主轴固定连接，并位于靠近所述内油封的一侧。

其中，所述降压组件包括第一静叶、两个静叶栅、两个动叶栅和末级动叶，所述第一静叶设置于所述平衡气封远离所述进气壳的一侧，所述两个动叶栅和两个两个静叶栅交错设置于所述第一静叶远离所述平衡气封的一侧，所述末级动叶设置于所述静叶栅与所述内油封之间。

本实用新型的一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，油雾分离时，将所述混合罐引出的低温气态介质分为两股，一股通过所述第二球阀后进入所述第二内油封和内部的高压通道引至所述平衡盘后高压腔室在平衡两侧形成压力差，进而产生轴向力来抵消气动轴向力，将排气壳侧的机械密封与高温环境隔离；另一股通过所述第三球阀后进入所述第一内油封，使进气壳侧机械密封与高温环境隔离，且阻止该侧的油雾随高温气体进入主流道进而进入循环系统。同时在进气壳侧也设置一油雾分离器，使进气壳侧的油雾进行分离。有效的防止油雾进入机组循环系统，进而影响机组换热效率，防止油碳化。同时，在进气流道引入一股高温高压气体通过所述第一球阀后进入平衡盘后高压腔室，实现原低温透平所体现的调节轴向力的功能。解决了现有的系统无法调节抵消轴向力的大小，导致在抵消气动轴向力时会降低机组的稳定性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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。

图1是本实用新型提供的一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统的结构示意图。

1-进气壳、2-排气壳、3-降压组件、4-机械密封、5-主轴、6-第一密封组件、7-第二密封组件、8-油雾分离组件、9-引气管、10-第一球阀、11-第二球阀、12-油雾外部管道、13-油雾分离器、14-平衡气封、15-平衡盘、16-第二内油封、17-挡环、18-第一静叶、19-静叶栅、20-动叶栅、21-末级动叶、22-第三球阀、23-混合罐、24-第一内油封。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本实用新型提供的一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统的结构示意图。

本实用新型提供一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，包括两个机械密封4、主轴5、进气壳1、排气壳2、降压组件3、第一密封组件6、第二密封组件7和油雾分离组件8，两个所述机械密封4分别于所述排气壳2固定连接，均位于所述排气壳2的一侧，所述进气壳1与所述机械密封4固定连接，并与所述排气壳2固定连接，所述主轴5设置于两个所述机械密封4远离所述排气壳2的一侧，所述降压组件3设置于所述进气壳1与所述排气壳2之间，所述第一密封组件6设置于所述进气壳1与所述降压组件3之间，所述第二密封组件7设置于所述排气壳2与所述降压组件3之间，所述油雾分离组件8与所述进气壳1和所述排气壳2连通；

所述油雾分离组件8包括混合罐23、引气管9、第一球阀10、第二球阀11、第三球阀22、两个油雾外部管道12和两个油雾分离器13，所述引气管9与所述第一密封组件6连通，并与所述第二密封组件7连通，所述混合罐23与所述引气管9连通，所述第一球阀10与所述进气壳1连通，所述第二球阀11设置于所述引气管9靠近所述第一密封组件6的一侧，所述第二球阀11设置于所述引气管9靠近所述第二密封组件7的一侧，两个所述油雾外部管道12分别设置于所述排气壳2和所述进气壳1的一侧，两个所述油雾分离器13分别与两个所述油雾外部管道12固定连接。

在实施方式中，所述主轴5为两个所述机械密封4提供安装条件，两个所述机械密封4分别为所述进气壳1和所述排气壳2提供安装条件，并提高所述进气壳1和所述排气壳2与所述主轴5之间的密封性，高压气体从所述进气壳1流经所述降压组件3后压力被降低，变为低压气体并从所述排气壳2排出，所述第一密封组件6与所述进气壳1形成平衡盘15前低压腔室，其自身形成平衡盘15后高压腔室，所述第二密封组件7与所述排气壳2形成内油封后低压腔室，其自身形成内油封前低压腔室，同时在所述排气壳2上对应设置有低压油雾排出孔，所述进气壳1上设置有高压通道和进气孔，所述油雾分离组件8与所述高压通道、所述进气孔和所述低压腔室连通，并与所述低压油雾排出孔连通，具体是这样实施的，设有一所述混合罐23，所述混合罐23中引入循环系统工质泵后的低温液态冷却工质和透平进口高温气态工质，再引出混合后的低温气态介质。在所述机械密封4和所述平衡气封14之间设第一内油封24，将所述混合罐23引出的低温气态介质分为两股，一股通过所述第二球阀11后进入所述第二内油封16和内部的高压通道引至所述平衡盘15后高压腔室(此处压力接近进气压力P1)，平衡盘15前低压腔室与低压排气相通(此处压力接近于P2，但略高于P2，因平衡盘15后高压腔室的高压气体会有小部分流到平衡盘15前低压腔室)，故在平衡两侧形成压力差，进而产生轴向力来抵消气动轴向力，将排气壳2侧的机械密封4与高温环境隔离；另一股通过所述第三球阀22后进入所述第一内油封24，使进气壳1侧机械密封4与高温环境隔离，且阻止该侧的油雾随高温气体进入主流道进而进入循环系统。同时在进气壳1侧也设置一油雾分离器13，使进气壳1侧的油雾进行分离。有效的防止油雾进入机组循环系统，进而影响机组换热效率，防止油碳化。同时，在进气流道引入一股高温高压气体通过所述第一球阀10后进入平衡盘15后高压腔室，实现原低温透平所体现的调节轴向力的功能。解决了现有的系统无法调节抵消轴向力的大小，导致在抵消气动轴向力时会降低机组的稳定性的问题。

其中，所述第一密封组件6包括第一内油封24、平衡气封14和平衡盘15，所述平衡气封14设置于所述进气壳1与所述降压组件3之间，所述第一内油封24设置于所述机械密封4与所述平衡气封14之间，所述平衡盘15与所述主轴5固定连接，并位于靠近所述平衡气封14的一侧。

在实施方式中，所述平衡气封14、所述平衡盘15与所述进气壳1形成平衡盘15前低压腔室，所述平衡气封14与所述平衡盘15形成平衡盘15后高压腔室，特别地，所述平衡气封14设有两组方向不同的密封梳齿，左侧梳齿可以防止平衡盘15前低压腔室的油雾进入流道，右侧梳齿可以防止气体通过第一级高压通道大量流出，进而提高机组效率。

其次，所述第二密封组件7包括第二内油封16和挡环17，所述第二内油封16设置于所述排气壳2与所述降压组件3之间，所述挡环17与所述主轴5固定连接，并位于靠近所述内油封的一侧。

在实施方式中，所述第二内油封16具有两组密封梳齿，所述第二内油封16、所述挡环17与所述排气壳2形成内油封后低压腔室，所述第二内油封16与所述挡环17形成内油封前高压腔室。所述第二内油封16设有方向相反的两组密封梳齿，并在两组密封梳齿间开有通气孔。

同时，所述降压组件3包括第一静叶18、两个静叶栅19、两个动叶栅20和末级动叶21，所述第一静叶18设置于所述平衡气封14远离所述进气壳1的一侧，所述两个动叶栅20和两个两个静叶栅19交错设置于所述第一静叶18远离所述平衡气封14的一侧，所述末级动叶21设置于所述静叶栅19与所述内油封之间。

在实施方式中，所述第一静叶18和所述动叶栅20中的第一级动叶之间留有间隙，形成第一级高压通道。当所述第一球阀10全关时，内部高压通道无高压气体通过，所述平衡盘15后高压腔室的压力则由第一级高压通道通过的所述第一静叶18减压后的气体产生，此时所述平衡盘15抵消气动轴向力的能力最弱。因此高压进气压力P1＞所述第一静叶18后压力＞其他静叶后压力(交错的所述动叶栅20和所述静叶栅19)＞所述末级动叶21后压力＞低压排气压力P2。

油雾分离时，将所述混合罐23引出的低温气态介质分为两股，一股通过所述第二球阀11后进入所述第二内油封16和内部的高压通道引至所述平衡盘15后高压腔室(此处压力接近进气压力P1)，平衡盘15前低压腔室与低压排气相通(此处压力接近于P2，但略高于P2，因平衡盘15后高压腔室的高压气体会有小部分流到平衡盘15前低压腔室)，故在平衡两侧形成压力差，进而产生轴向力来抵消气动轴向力，将排气壳2侧的机械密封4与高温环境隔离；另一股通过所述第三球阀22后进入所述第一内油封24，使进气壳1侧机械密封4与高温环境隔离，且阻止该侧的油雾随高温气体进入主流道进而进入循环系统。同时在进气壳1侧也设置一油雾分离器13，使进气壳1侧的油雾进行分离。有效的防止油雾进入机组循环系统，进而影响机组换热效率，防止油碳化。同时，在进气流道引入一股高温高压气体通过所述第一球阀10后进入平衡盘15后高压腔室，实现原低温透平所体现的调节轴向力的功能。解决了现有的系统无法调节抵消轴向力的大小，导致在抵消气动轴向力时会降低机组的稳定性的问题。

以上所揭露的仅为本申请一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本申请之权利范围，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，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，其特征在于，

包括两个机械密封、主轴、进气壳、排气壳、降压组件、第一密封组件、第二密封组件和油雾分离组件，两个所述机械密封分别于所述排气壳固定连接，均位于所述排气壳的一侧，所述进气壳与所述机械密封固定连接，并与所述排气壳固定连接，所述主轴设置于两个所述机械密封远离所述排气壳的一侧，所述降压组件设置于所述进气壳与所述排气壳之间，所述第一密封组件设置于所述进气壳与所述降压组件之间，所述第二密封组件设置于所述排气壳与所述降压组件之间，所述油雾分离组件与所述进气壳和所述排气壳连通；

所述油雾分离组件包括混合罐、引气管、第一球阀、第二球阀、第三球阀、两个油雾外部管道和两个油雾分离器，所述引气管与所述第一密封组件连通，并与所述第二密封组件连通，所述混合罐与所述引气管连通，所述第一球阀与所述进气壳连通，所述第二球阀设置于所述引气管靠近所述第一密封组件的一侧，所述第二球阀设置于所述引气管靠近所述第二密封组件的一侧，两个所述油雾外部管道分别设置于所述排气壳和所述进气壳的一侧，两个所述油雾分离器分别与两个所述油雾外部管道固定连接。

2.如权利要求1所述的具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，其特征在于，

所述第一密封组件包括第一内油封、平衡气封和平衡盘，所述平衡气封设置于所述进气壳与所述降压组件之间，所述第一内油封设置于所述机械密封与所述平衡气封之间，所述平衡盘与所述主轴固定连接，并位于靠近所述平衡气封的一侧。

3.如权利要求2所述的具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，其特征在于，

所述第二密封组件包括第二内油封和挡环，所述第二内油封设置于所述排气壳与所述降压组件之间，所述挡环与所述主轴固定连接，并位于靠近所述内油封的一侧。

4.如权利要求3所述的具有油雾分离功能的高温透平平衡气封系统，其特征在于，

所述降压组件包括第一静叶、两个静叶栅、两个动叶栅和末级动叶，所述第一静叶设置于所述平衡气封远离所述进气壳的一侧，所述两个动叶栅和两个两个静叶栅交错设置于所述第一静叶远离所述平衡气封的一侧，所述末级动叶设置于所述静叶栅与所述内油封之间。