CN219911238U - 涡轮增压泵的润滑系统及涡轮增压泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涡轮增压设备技术领域，公开了一种涡轮增压泵的润滑系统及涡轮增压泵，润滑系统包括设置在支承件上的流体通道，流体通道的里端连通至转子组件与轴承体之间的第一隙腔以及转子组件与支承件之间的第二隙腔，流体通道的外端通过管道连通至用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线；本实用新型利用工艺介质本身具有的压力将其引入转子组件与轴承体之间的第一隙腔以及转子组件与支承件之间的第二隙腔，对转子组件起到润滑作用；相较于现有技术中引入外部润滑介质的方案，本实用新型无需在转子组件与支承件之间设置密封件，避免了因设置密封件而存在成本高和密封失效的问题，提高了设备运行的可靠性和降低了设备的技术难度。

Description

涡轮增压泵的润滑系统及涡轮增压泵

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压设备技术领域，具体地涉及一种涡轮增压泵的润滑系统及涡轮增压泵。

背景技术

涡轮增压泵是一种用于回收工艺介质压力能的设备，在化工领域的许多生产工艺流程中，有许多工序的高压工艺介质通过调节阀或减压阀减压至所需的一定低压，或者排放的废气流体仍具有较高的压力，在减压或排放的过程中，大量的压力能转化为热能散失在环境中。可以理解的是，现有需要用到调节阀或减压阀减压的工艺物料大都可以通过涡轮增压泵实现压力能的回收再利用。例如在合成氨生产中，从再生系统流出的压力低于0.1MPa的新鲜铜氨液，需要通过电动铜液泵加压到13MPa再送入铜洗塔塔内，高压铜氨液从塔顶喷淋而下并吸收从塔底逆向上升的氢氮混合气中的微量杂质气，吸收完杂质气后，压力还有12MPa左右的高压铜氨液出塔底，经节流减压到0.4MPa送入再生系统，再生处理后又由电动铜液泵加压到13MPa，送入铜洗塔内，如此不断循环。通过涡轮增压泵来代替节流减压阀可以有效利用高压铜氨液做功，对再生系统出来的新鲜铜氨液加压，使电动铜液泵的使用量减少，从而节省电能消耗。

相关技术中，涡轮增压泵的润滑系统对其稳定运行具有至关重要的作用，特别是当一些具有较高压力的工艺介质经过涡轮增压泵时，涡轮增压泵的转速可达到30000rpm，在如此高的转速下，轴承的稳定润滑对转子系统的稳定性至关重要。

现有涡轮增压泵的润滑系统如图1所示，起润滑作用的外部润滑流体经第一辅助泵102和第一电机103加压后，依次通过第一止回阀104和第一过滤器105，进入涡轮增压泵101中。为了方便检修维护，在第一辅助泵102的输入端设有第一阀门106，输出端设有第二阀门107；进一步为了实现不停机状态下第一辅助泵102和第一电机103的检修维护，在第一辅助泵102和第一电机103的布设管路上还并联连接有第二辅助泵108和第二电机109，同样需要在第二辅助泵108的输入端设置第三阀门110，输出端设置第四阀门111。

如图2为现有涡轮增压泵的结构示意图，涡轮增压泵包括外壳10、支承件20和转子组件30，支承件20安装在外壳10的内腔中，转子组件30包括转轴33、安装在转轴33一端的涡轮机叶轮31和安装在转轴33另一端的压缩机叶轮32，转轴33通过浮动轴承301安装在支承件20上，支承件20临近涡轮机叶轮31的一侧安装有第一止推轴承22以用于轴向支承涡轮机叶轮31，支承件20临近压缩机叶轮32的一侧安装有第二止推轴承23以用于轴向支承压缩机叶轮32，通过开设在支承件20上的流体通道21将外部润滑流体引入以对转子组件30进行润滑。为了避免外部润滑流体泄漏到工艺介质中，需要在第一止推轴承22以及第二止推轴承23的外部设置密封件24，通过密封件24将外部润滑流体与工艺介质隔离开，而设置密封件24则意味着降低了设备的可靠性，在使用过程中存在密封失效的问题，并且提高了设备的技术难度和成本；另外，在涡轮增压泵的工作过程中，外部润滑流体需保持一定压力，辅助泵、电机及相应的阀门需要备用一组，一开一闭，成本大大提高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有引入外部润滑流体对涡轮增压泵的转子组件进行润滑的方式导致涡轮增压泵的运行可靠性降低，以及额外设置辅助泵和电机等辅助设备导致涡轮增压泵运行成本高的问题，提供一种涡轮增压泵的润滑系统及涡轮增压泵，该润滑系统无需在转子组件与支承件之间进行密封处理，且无需设置额外的辅助设备，具有结构简单，成本低的优势。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种涡轮增压泵的润滑系统，所述涡轮增压泵能够利用高压工艺介质的压力能，所述涡轮增压泵包括支承件和通过轴承体安装在所述支承件上的转子组件，所述润滑系统包括设置在所述支承件上的流体通道，所述流体通道的里端连通至所述转子组件与所述轴承体之间的第一隙腔以及所述转子组件与所述支承件之间的第二隙腔，所述流体通道的外端通过管道连通至用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线。

可选地，所述输送管线的一端连通至所述涡轮增压泵的压缩出口端，以用于输送加压后的低压工艺介质。

可选地，所述润滑系统还包括过滤器，所述过滤器连接在所述管道上以用于过滤具有压力能的所述工艺介质。

可选地，所述过滤器设置有两个，两个所述过滤器通过连接管并联连接在所述管道上，两个所述过滤器的输入端分别串联有第一截断阀以用于截断或接通进入所述过滤器的所述工艺介质。

可选地，所述管道上设有止回阀，所述止回阀设置为仅允许所述工艺介质从所述输送管线流向所述涡轮增压泵。

可选地，所述管道上设有第二截断阀以用于截断或接通流向所述涡轮增压泵的所述工艺介质。

可选地，所述管道上设有压力控制阀以用于控制所述第一隙腔和所述第二隙腔中所述工艺介质的压力。

本实用新型第二方面提供了一种涡轮增压泵，所述涡轮增压泵具有前述的润滑系统。

可选地，所述转子组件包括位于待降压的所述工艺介质所在侧的涡轮机叶轮，所述支承件临近所述涡轮机叶轮的一侧设有第一止推轴承以用于轴向支承所述涡轮机叶轮，所述第一止推轴承的外径与所述涡轮机叶轮的叶盘半径相吻合。

可选地，所述转子组件包括位于待升压的所述工艺介质所在侧的压缩机叶轮，所述支承件临近所述压缩机叶轮的一侧设有第二止推轴承以用于轴向支承所述压缩机叶轮，所述第二止推轴承的外径与所述压缩机叶轮的叶盘半径相吻合。

通过上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

通过设置管道连通流体通道与用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线，利用工艺介质本身具有的压力将其引入转子组件与轴承体之间的第一隙腔以及转子组件与支承件之间的第二隙腔，对转子组件起到润滑作用；相较于现有技术中引入外部润滑介质对转子组件进行润滑的方案，本实用新型中起到润滑作用的工艺介质与涡轮增压泵的作用介质是一致的，因此无需在转子组件与支承件之间设置密封件，避免了现有技术因设置密封件而存在成本高和密封失效的问题，提高了设备运行的可靠性和降低了设备的技术难度。

附图说明

图1是现有涡轮增压泵的润滑系统的示意图；

图2是现有涡轮增压泵的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种涡轮增压泵的润滑系统的示意图；

图4是本实用新型提供的一种涡轮增压泵的结构示意图；

图5是图4中A位置的放大示意图；

图6是本实用新型提供的另一种涡轮增压泵的润滑系统的示意图；

图7是基于图3的另一种涡轮增压泵的润滑系统的示意图。

附图标记说明

101、涡轮增压泵；102、第一辅助泵；103、第一电机；104、第一止回阀；105、第一过滤器；106、第一阀门；107、第二阀门；108、第二辅助泵；109、第二电机；110、第三阀门；111、第四阀门；1、第一隙腔；2、第二隙腔；3、输送管线；10、外壳；20、支承件；21、流体通道；22、第一止推轴承；23、第二止推轴承；24、密封件；30、转子组件；301、浮动轴承；31、涡轮机叶轮；32、压缩机叶轮；33、转轴；40、管道；41、止回阀；42、第二截断阀；43、压力控制阀；44、第一压力传感器；45、第二压力传感器；50、过滤器；51、连接管；52、第一截断阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

结合前述，如图3、图4和图5所示，本实用新型提供了一种涡轮增压泵的润滑系统。所述涡轮增压泵101能够利用高压工艺介质的压力能，例如利用高压工艺介质的压力能对低压工艺介质进行加压处理，实现压力能的回收利用。

所述涡轮增压泵101包括支承件20和通过轴承体安装在所述支承件20上的转子组件30。所述润滑系统包括设置在所述支承件20上的流体通道21，所述流体通道21的里端连通至所述转子组件30与所述轴承体之间的第一隙腔1以及所述转子组件30与所述支承件20之间的第二隙腔2，所述流体通道21的外端通过管道40连通至用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线3。

在本实用新型中，通过设置管道40连通流体通道21与用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线3，利用工艺介质本身具有的压力将其引入转子组件30与轴承体之间的第一隙腔1以及转子组件30与支承件20之间的第二隙腔2，对转子组件30起到润滑作用，相较于现有技术中引入外部润滑介质对转子组件30进行润滑的方案，本实用新型中起到润滑作用的工艺介质与涡轮增压泵的作用介质是一致的，因此无需在转子组件30与支承件20之间设置密封件24，进而避免了现有技术因设置密封件24而存在成本高和密封失效的问题，即提高了设备运行的可靠性和降低了设备的技术难度。

需要说明的是，由于没有设置密封件24，起到润滑作用的工艺介质的确会从高压侧泄漏到低压侧，但由于起到润滑作用的工艺介质与涡轮增压泵的作用介质是相同的，因此这种泄漏并不会对低压侧的流体产生影响；另外，由于较小的泄漏间隙和较小的润滑流量，使得泄漏量也非常小，可以忽略不计。

可以理解的是，通过设置管道40将输送管线3中具有压力能的工艺介质引入转子组件30与轴承体之间的第一隙腔1以及转子组件30与支承件20之间的第二隙腔2，即能够满足润滑的需求。

此处，输送管线3中输送的具有压力能的工艺介质可以是高压工艺介质，也可以是经过加压处理的低压工艺介质，只要是该工艺介质具有压力能即可。在一些实施例中，所述输送管线3的一端连通至所述涡轮增压泵101的压缩出口端，以用于输送加压后的所述工艺介质。也即，将经过加压处理后的低压工艺介质引入到第一隙腔1和第二隙腔2中起到润滑作用。需要说明的是，该经过加压处理的低压工艺介质一般是回收再利用的或是新鲜的工艺介质，其本身较为干净，含有的杂质较少，可满足润滑所需的苛刻条件。

在本实用新型的一个具体的实例中，在合成氨生产中，涡轮增压泵101对再生系统出来的新鲜铜氨液进行加压处理，利用管道40将经过加压的新鲜铜氨液引入第一隙腔1和第二隙腔2中，对转子组件30进行润滑。相较于引用吸收完杂质气的高压铜氨液，新鲜铜氨液较为干净，含有的杂质少，引用经过加压后的新鲜铜氨液不仅能够确保对转子组件30的润滑效果，还能够确保涡轮增压泵101的可靠运行。

可以理解的是，本实用新型提供的涡轮增压泵的润滑系统，通过流体通道21引入的具有压力能的工艺介质，其黏度满足水润滑的要求即可，因此对绝大多数具有压力能的工艺介质均适用。

在一些实施例中，所述润滑系统还包括过滤器50，所述过滤器50连接在所述管道40上以用于过滤具有压力能的所述工艺介质。通过设置过滤器50对工艺介质中的杂质颗粒物进行过滤，避免其对轴承体、支承件20和转子组件30造成损害。

进一步的，结合图6所示，在一些实施例中，所述过滤器50设置有两个，两个所述过滤器50通过连接管51并联连接在所述管道40上，两个所述过滤器50的输入端分别串联有第一截断阀52以用于截断或接通进入所述过滤器50的所述工艺介质。通过将两个过滤器50并联从而可以实现在不停机的状态下更换过滤器50中的滤芯或对过滤器50进行维修作业，确保过滤器50的使用寿命，还可以提高涡轮增压泵101的使用效率。

在一些实施例中，所述管道40上设有止回阀41，所述止回阀41设置为仅允许所述工艺介质从所述输送管线3流向所述涡轮增压泵101。通过设置止回阀41，避免了涡轮增压泵101中润滑的工艺介质回流到输送管线3中。

在一些实施例中，所述管道40上设有第二截断阀42以用于截断或接通流向所述涡轮增压泵101的所述工艺介质。该第二截断阀42起到总开关的作用，即直接控制截断或接通管道40中的工艺介质。

在一些实施例中，所述管道40上设有压力控制阀43以用于控制所述第一隙腔1和所述第二隙腔2中所述工艺介质的压力。需要说明的是，引入涡轮增压泵中起到润滑作用的工艺介质的压力满足涡轮增压泵的润滑设计压力即可。

可以理解的是，本实用新型通过管道40将输送管线3中具有一定压力的工艺介质引入到第一隙腔1和第二隙腔2中，对转子组件30进行润滑，以克服现有引入外部润滑流体润滑转子组件30时存在的各种问题，而输送管线3中工艺介质的压力各不相同，且对转子组件30起到润滑作用的润滑介质保持一定压力即可，因此通过压力控制阀43来控制引入的工艺介质的压力，使其满足使用要求。

在一些实施例中，结合图7所示，所述管道40的位于所述压力控制阀43的出口处设有第一压力传感器44，所述第一压力传感器44用于监测所述管道40中工艺介质的压力并反馈控制所述压力控制阀43的开度。

进一步的，所述管道40的位于所述流体通道21的进口处还设有第二压力传感器45，所述第二压力传感器45用于监测所述管道40中工艺介质的压力。

需要说明的是，所述第二压力传感器45最能够反映出起润滑作用的工艺介质的压力，通过监测流体通道21进口处工艺介质的压力并控制压力控制阀43的开度，确保经由管道40输送来的工艺介质的压力满足润滑压力要求，防止工艺介质的压力过大对叶轮产生冲击，造成转子组件30运行不稳定的问题。

可以理解的是，第二压力传感器45检测到的工艺介质的压力低于第一压力传感器44检测到的工艺介质的压力。在一些情况下，第二压力传感器45与第一压力传感器44的检测值偏差较大，此时应是由于过滤器50发生堵塞，需要清洗维护。

本实用新型第二方面提供了一种涡轮增压泵101，所述涡轮增压泵101具有前述的润滑系统。

在一些实施例中，所述转子组件30包括位于待降压的所述工艺介质所在侧的涡轮机叶轮31，所述支承件20临近所述涡轮机叶轮31的一侧设有第一止推轴承22以用于轴向支承所述涡轮机叶轮31，所述第一止推轴承22的外径与所述涡轮机叶轮31的叶盘半径相吻合。

需要说明的是，此处待降压的工艺介质即高压工艺介质，通过涡轮增压泵101实现高压工艺介质中压力能的回收。

基于本实用新型提供的涡轮增压泵101，由于润滑系统中无需设置密封件24，因此在支承件20与涡轮机叶轮31之间存在相对较大的径向空间可用于布置所述第一止推轴承22，具体可将第一止推轴承22的外径设置为与涡轮机叶轮31的叶盘半径相吻合，如此可以提高第一止推轴承22的支撑和定位能力，进而提升涡轮增压泵101的稳定性和安全性。

进一步的，所述转子组件30包括位于待升压的所述工艺介质所在侧的压缩机叶轮32，所述支承件20临近所述压缩机叶轮32的一侧设有第二止推轴承23以用于轴向支承所述压缩机叶轮32，所述第二止推轴承23的外径与所述压缩机叶轮32的叶盘半径相吻合。结合前述，基于同样的道理，由于有足够的径向空间来布置相对较大的第二止推轴承23，提高了第二止推轴承23的支撑和定位能力，使涡轮增压泵101的稳定性和安全性得以提升。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压泵的润滑系统，所述涡轮增压泵(101)能够利用高压工艺介质的压力能，所述涡轮增压泵(101)包括支承件(20)和通过轴承体安装在所述支承件(20)上的转子组件(30)，其特征在于，所述润滑系统包括设置在所述支承件(20)上的流体通道(21)，所述流体通道(21)的里端连通至所述转子组件(30)与所述轴承体之间的第一隙腔(1)以及所述转子组件(30)与所述支承件(20)之间的第二隙腔(2)，所述流体通道(21)的外端通过管道(40)连通至用于输送具有压力能的工艺介质的输送管线(3)。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述输送管线(3)的一端连通至所述涡轮增压泵(101)的压缩出口端，以用于输送加压后的低压工艺介质。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述润滑系统还包括过滤器(50)，所述过滤器(50)连接在所述管道(40)上以用于过滤具有压力能的所述工艺介质。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述过滤器(50)设置有两个，两个所述过滤器(50)通过连接管(51)并联连接在所述管道(40)上，两个所述过滤器(50)的输入端分别串联有第一截断阀(52)以用于截断或接通进入所述过滤器(50)的所述工艺介质。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述管道(40)上设有止回阀(41)，所述止回阀(41)设置为仅允许所述工艺介质从所述输送管线(3)流向所述涡轮增压泵(101)。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述管道(40)上设有第二截断阀(42)以用于截断或接通流向所述涡轮增压泵(101)的所述工艺介质。

7.根据权利要求1所述的涡轮增压泵的润滑系统，其特征在于，所述管道(40)上设有压力控制阀(43)以用于控制所述第一隙腔(1)和所述第二隙腔(2)中所述工艺介质的压力。

8.一种涡轮增压泵，其特征在于，所述涡轮增压泵(101)具有权利要求1-7中任意一项所述的润滑系统。

9.根据权利要求8所述的涡轮增压泵，其特征在于，所述转子组件(30)包括位于待降压的所述工艺介质所在侧的涡轮机叶轮(31)，所述支承件(20)临近所述涡轮机叶轮(31)的一侧设有第一止推轴承(22)以用于轴向支承所述涡轮机叶轮(31)，所述第一止推轴承(22)的外径与所述涡轮机叶轮(31)的叶盘半径相吻合。

10.根据权利要求8所述的涡轮增压泵，其特征在于，所述转子组件(30)包括位于待升压的所述工艺介质所在侧的压缩机叶轮(32)，所述支承件(20)临近所述压缩机叶轮(32)的一侧设有第二止推轴承(23)以用于轴向支承所述压缩机叶轮(32)，所述第二止推轴承(23)的外径与所述压缩机叶轮(32)的叶盘半径相吻合。