CN208831051U - 超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，该装置包括透平本体、主轴、主轴支座、支撑板、保温层、冲击壳体、冲击腔、冲击孔、进气管道、截止阀、充气泵、排气管道和单向阀，通过设计分块可组装的固定于支座和透平基座上的支撑板，将透平本体罩在内侧，在支撑板外侧设置保温层，实现在正常工作状态对透平本体进行保温，在支撑板内侧设置有与透平机组本体一定间隙的带有多排冲击孔的冲击壳体，在紧急事故工况时，通过风机将空气送入冲击壳体的冲击腔，空气经过冲击孔以一定角度高速冲击透平本体，快速带走透平本体的热量，实现在紧急事故工况对透平机组本体快速散热，本实用新型可使超临界工质透平本体事故工况的冷却时间更短。

Description

超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置

技术领域

本实用新型涉及超临界工质透平壳体冷却技术领域，具体涉及一种超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置。

背景技术

在超临界二氧化碳布雷顿循环或Allam循环***中，设计工况的温度通常在600至1300℃之间，设计压力在20至32MPa之间。对于上述高设计参数的先进循环***，透平机组能量密度极高，为保证透平机组设计寿命在20年以上，透平机组本体的壳体的设计厚度值比传统汽轮机组的厚度大，透平机组本体的蓄热量十分巨大，使透平机组在紧急停机过程中壳体的热量很难散去，如果壳体长时间热量不能散去，不但会延长机组的检修时间，还会损伤壳体中的干气密封静子件结构，还增大了发生转子主轴高温弯曲变形的故障发生率。同时,在透平正常运行工况需要对透平机组本体进行保温，可以降低***的热量向环境的散失，提高***运行工况热效率。这样就带来一个问题：如何实现超临界工质透平机组壳体在启动过程、设计工况和变工况过程、正常停机过程，对壳体进行保温，在事故工况紧急停机过程中加快壳体散热。目前，尚无技术方案既能对超临界工质透平机组壳体进行保温又能实现在紧急事故时促进壳体散热。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，通过设计分块可组装的固定于支座和透平基座上的支撑板，将正常工作状态的透平本体罩在内侧，在支撑板外侧设置保温层，可以实现在正常工作状态对透平本体进行保温，在支撑板内侧设置有与透平机组本体一定间隙的带有多排冲击孔的冲击壳体，在紧急事故工况时，通过风机将送来的低温空气进入冲击壳体的冲击腔，由冲击腔将气体均匀送至每个冲击孔，气体经过冲击孔以一定角度高速冲击透平本体，快速带走透平本体的热量，从而实现在紧急事故工况对透平机组本体进行快速散热，最终从带有单向阀的排气管道流至厂房外侧。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，包括透平本体1、主轴2、主轴支座3、支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7、冲击孔8、进气管道9、截止阀10、充气泵11、排气管道12和单向阀13，其中主轴2位于透平本体1中部，主轴2两端由两侧的主轴支座3支撑，支撑板4固定于两侧的主轴支座3端部并将透平本体1置于其内，保温层5固定于支撑板4的外侧，冲击壳体6固定于支撑板4的内侧，冲击壳体6中部包含至少一个冲击腔7，冲击壳体6的内侧环面形状与透平本体1轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体6的内侧环面上有若干个冲击孔8，每个冲击孔8的进口与冲击腔7相连通，每个冲击孔8的中心线延长线均与透平本体1轴向外侧环面相交，进气管道9固定在支撑板4上，进气管道9的进口端设置有充气泵11，进气管道9依次穿过保温层5、支撑板4，进气管道9出口端与冲击壳体6内部的冲击腔7相连通，在进气管道9上设置截止阀10，排气管道12固定在支撑板4上，排气管道12的进口和支撑板4、透平底座及两个主轴支座3所围成的空间连通，在排气管道12上设置有单向阀13，排气管道12依次穿过支撑板4和保温层5，排气管道12的出口与厂房外界大气连通。

所述冲击壳体6的内侧环面与透平本体1轴向外侧环面的距离为固定值或固定范围区间内，该距离优选为0.5至2.0cm。

所述冲击孔8的孔型可以是三角形、梯形、正多边形、不规则多边形、圆形、椭圆形，孔的中心线与主轴中心线所成角度优选为20至90°，孔的通流面积从进口到出口可以是恒定值或单调递增或单调递减或先递增后递减或先递减后递增或非单调形式。

所述支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7均可以是整体式或多块组合式。

所述单向阀13的许可通流方向的压力损失小于150Pa。

所述的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的工作方法，在启机、正常工作或停机时，控制***发出截止阀10处于关闭状态的命令，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置内无冷却气体流动，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的保温层5阻隔了透平本体1向外界的散热，该装置对透平机组进行保温；在紧急事故工况时，控制***发出打开截止阀10和启动充气泵11对冲击腔7充气的命令，此时，冷气通过充气泵11加压后经进气管道9进入冲击腔7，然后以一定角度从冲击孔8高速流出，冲击透平本体1轴向外侧环面，持续地带走透平本体1轴向外侧环面上的热量，并经过排气管道12和单向阀13流出透平机组厂房，此状态时，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置对透平本体1进行快速散热。

本实用新型的有益效果在于：

目前，尚未见到可以用于解决超临界二氧化碳布雷顿循环或Allam循环***中，既能对超临界工质透平机组壳体进行保温又具有在紧急事故时促进壳体散热的功能的可靠解决方案。本实用新型提出了一种造价低、可操作性强的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，本实用新型通过设计分块可组装的固定于支座和透平基座上的支撑板，将正常工作状态的透平本体罩在内侧，在支撑板外侧设置保温层，可以实现在正常工作状态对透平本体进行保温，在支撑板内侧设置有与透平机组本体一定间隙的带有多排冲击孔的冲击壳体，在紧急事故工况时，通过风机将送来的低温空气进入冲击壳体的冲击腔，由冲击腔将气体均匀送至每个冲击孔，气体经过冲击孔以一定角度高速冲击透平本体，快速带走透平本体的热量，从而实现在紧急事故工况对透平机组本体进行快速散热，最终从带有单向阀的排气管道流至厂房外侧。本实用新型采用冲击冷却结构，冷却效果优于肋片散热结构，可使超临界工质透平本体事故工况的冷却时间更短。

附图说明

图1是本实用新型超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，包括透平本体1、主轴2、主轴支座3、支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7、冲击孔8、进气管道9、截止阀10、充气泵11、排气管道12和单向阀13，其中主轴2位于透平本体1中部，主轴2两端由两侧的主轴支座3支撑，支撑板4固定于两侧的主轴支座3端部并将透平本体1置于其内，保温层5固定于支撑板4的外侧，冲击壳体6固定于支撑板4的内侧，冲击壳体6中部包含至少一个冲击腔7，冲击壳体6的内侧环面形状与透平本体1轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体6的内侧环面上有若干个冲击孔8，每个冲击孔8的进口与冲击腔7相连通，每个冲击孔8的中心线延长线均与透平本体1轴向外侧环面相交，进气管道9固定在支撑板4上，进气管道9的进口端设置有充气泵11，进气管道9依次穿过保温层5、支撑板4，进气管道9出口端与冲击壳体6内部的冲击腔7相连通，在进气管道9上设置截止阀10，排气管道12固定在支撑板4上，排气管道12的进口和支撑板4、透平底座及两个主轴支座3所围成的空间连通，在排气管道12上设置有单向阀13，排气管道12依次穿过支撑板4和保温层5，排气管道12的出口与厂房外界大气连通。

作为本实用新型的优选实施方式，所述冲击壳体6的内侧环面与透平本体1轴向外侧环面的距离为固定值或固定范围区间内，该距离优选为0.5至2.0cm。

作为本实用新型的优选实施方式，所述冲击孔8的孔型可以是三角形、梯形、正多边形、不规则多边形、圆形、椭圆形，孔的中心线与主轴中心线所成角度优选为20至90°，孔的通流面积从进口到出口可以是恒定值或单调递增或单调递减或先递增后递减或先递减后递增或非单调形式。

作为本实用新型的优选实施方式，所述支撑板4、保温层5、冲击壳体6、冲击腔7均可以是整体式或多块组合式。

作为本实用新型的优选实施方式，所述单向阀13的许可通流方向的压力损失小于150Pa。

本实用新型超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的工作原理如下：

在工作时，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的工作方法，具体表述为：在启机、正常工作或停机时，控制***发出截止阀10处于关闭状态的命令，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置内无冷却气体流动，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置的保温层5阻隔了透平本体1向外界的散热，该装置对透平机组进行保温；在紧急事故工况时，控制***发出打开截止阀10和启动充气泵11对冲击腔7充气的命令，此时，冷气通过充气泵11加压后经进气管道9进入冲击腔7，然后以一定角度从冲击孔8高速流出，冲击透平本体1轴向外侧环面，持续地带走透平本体1轴向外侧环面上的热量，并经过排气管道12和单向阀13流出透平机组厂房，此状态时，超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置对透平本体1进行快速散热。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，其特征在于：包括透平本体(1)、主轴(2)、主轴支座(3)、支撑板(4)、保温层(5)、冲击壳体(6)、冲击腔(7)、冲击孔(8)、进气管道(9)、截止阀(10)、充气泵(11)、排气管道(12)和单向阀(13)，其中主轴(2)位于透平本体(1)中部，主轴(2)两端由两侧的主轴支座(3)支撑，支撑板(4)固定于两侧的主轴支座(3)端部并将透平本体(1)置于其内，保温层(5)固定于支撑板(4)的外侧，冲击壳体(6)固定于支撑板(4)的内侧，冲击壳体(6)中部包含至少一个冲击腔(7)，冲击壳体(6)的内侧环面形状与透平本体(1)轴向外侧环面是空间相似环面，冲击壳体(6)的内侧环面上有若干个冲击孔(8)，每个冲击孔(8)的进口与冲击腔(7)相连通，每个冲击孔(8)的中心线延长线均与透平本体(1)轴向外侧环面相交，进气管道(9)固定在支撑板(4)上，进气管道(9)的进口端设置有充气泵(11)，进气管道(9)依次穿过保温层(5)、支撑板(4)，进气管道(9)出口端与冲击壳体(6)内部的冲击腔(7)相连通，在进气管道(9)上设置截止阀(10)，排气管道(12)固定在支撑板(4)上，排气管道(12)的进口和支撑板(4)、透平底座及两个主轴支座(3)所围成的空间连通，在排气管道(12)上设置有单向阀(13)，排气管道(12)依次穿过支撑板(4)和保温层(5)，排气管道(12)的出口与厂房外界大气连通。

2.根据权利要求1所述的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，其特征在于：所述冲击壳体(6)的内侧环面与透平本体(1)轴向外侧环面的距离为0.5cm至2.0cm。

3.根据权利要求1所述的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，其特征在于：所述冲击孔(8)的孔型为三角形、梯形、正多边形、不规则多边形、圆形或椭圆形，孔的中心线与主轴(2)中心线所成角度为20°至90°，孔的通流面积从进口到出口是恒定值或单调递增或单调递减或先递增后递减或先递减后递增或非单调形式。

4.根据权利要求1所述的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，其特征在于：所述支撑板(4)、保温层(5)、冲击壳体(6)、冲击腔(7)均为整体式或多块组合式。

5.根据权利要求1所述的超临界工质透平壳体轴向环面冲击外冷装置，其特征在于：所述单向阀(13)的许可通流方向的压力损失小于150Pa。