本发明专利技术公开了干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置，方法采用干气密封实现压气机和透平的轴端密封，采用迷宫密封减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量。所述轴端密封装置包括干气密封单元和迷宫密封单元，所述干气密封单元能够实现压气机和透平的轴端密封，所述迷宫密封单元能够减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量。密封方法包括对干气密封的进气温度和流量进行协调控制的步骤以及启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤。本发明专利技术利用干气密封实现了大功率高转速超临界二氧化碳压气机和透平轴端高效密封，利用迷宫密封减缓干气密封失效时压气机和透平泄漏量，确保压气机和透平安全停机，显著增加了机组安全性。
【技术实现步骤摘要】
干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置
本专利技术涉及先进涡轮设备的
，更具体地讲，涉及一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置。
技术介绍
超临界二氧化碳动力转换系统是一种革新性的动力转换技术概念，压气机和透平是该系统的核心设备。压气机和透平属于高转速涡轮设备，相对于传统的空气工质，超临界二氧化碳压气机和透平需要解决高转速、高压下超临界二氧化碳的密封问题，密封效果的好坏直接影响到系统的安全性和经济性。传统的迷宫密封、机械密封等存在泄漏量大、无法实现高转速运行等问题，不适用于大功率高转速超临界二氧化碳压气机和透平，干气密封密封效果较好，但长期运行可靠性弱于传统密封。目前还没有公开的有效的超临界二氧化碳压气机和透平轴端密封方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置，可实现大功率高转速超临界二氧化碳压气机和透平轴端的高效密封。本专利技术的一方面提供了干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法，采用干气密封实现压气机和透平的轴端密封，采用迷宫密封减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法的一个实施例，所述方法包括对干气密封的进气温度和流量进行协调控制的步骤以及启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法的一个实施例，在对干气密封的进口温度和流量进行协调控制的步骤中，基于等比焓膨胀计算出干气密封的最低进气温度并对干气密封的进气温度和流量进行自动控制；在对干气密封泄漏进行监视控制的步骤中，通过监控干气密封的泄漏量及时控制压气机和透平的工作状态。本专利技术的另一方面提供了干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置，所述轴端密封装置包括干气密封单元和迷宫密封单元，所述干气密封单元能够实现压气机和透平的轴端密封，所述迷宫密封单元能够减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的一个实施例，所述干气密封单元包括设置在压气机/透平转子与压气机/透平气缸之间且互相配合的干气密封动环和干气密封静环，其中，干气密封动环和干气密封静环之间能够形成干气密封气膜。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的一个实施例，所述干气密封静环设置在压气机/透平气缸内壁上，所述干气密封动环设置在压气机/透平转子上，所述干气密封静环通过弹性元件与压气机/透平气缸端壁相连。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的一个实施例，所述迷宫密封单元包括设置在压气机/透平转子与压气机/透平气缸之间的第一迷宫密封本体和第二迷宫密封本体，所述第一迷宫密封本体设置于低压侧且第二迷宫密封本体设置于高压侧。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的一个实施例，所述轴端密封装置还包括干气密封监控单元，所述干气密封监控单元包括与压气机/透平气缸连通的进口监测子单元和出口监测子单元，所述进口监测子单元包括加热器、控制阀、压力传感器、第一流量计和温度传感器，所述出口监测子单元包括第二流量计。本专利技术的再一方面提供了上述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的密封方法，所述密封方法包括对干气密封的进气温度和流量进行协调控制的步骤以及启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤。根据本专利技术干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的密封方法的一个实施例，在对干气密封的进口温度和流量进行协调控制的步骤中，基于等比焓膨胀计算出干气密封的最低进气温度并对干气密封的进气温度和流量进行自动控制；在启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤中，将压气机/透平转子提升至目标转速后监视干气密封泄漏流量并及时控制压气机和透平的工作状态。与常规方案相比，本专利技术提供了一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法及装置，利用干气密封实现了大功率高转速超临界二氧化碳压气机和透平轴端高效密封，利用迷宫密封减缓干气密封失效时压气机和透平泄漏量，显著增加了机组安全性。附图说明图1示出了根据本专利技术示例性实施例的干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的结构示意图。附图标记说明：1-压气机/透平转子、2-干气密封动环、3-干气密封静环、4-压气机/透平气缸、5-第一迷宫密封本体、6-第二迷宫密封本体、7-加热器、8-控制阀、9-压力传感器、10-第一流量计、11-温度传感器、12-第二流量计。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术基于现有技术中的问题提出一种基于干气密封和迷宫密封耦合作用的超临界二氧化碳压气机和透平轴端密封方法，采用干气密封实现压气机和透平的轴端密封，采用迷宫密封减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量。也即，本专利技术以干气密封作为主密封，当干气密封失效后将迷宫密封作为备用密封，从而有效减少压气机和透平向外的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。具体地，该方法包括对干气密封的进气温度和流量进行协调控制的步骤以及启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤，其中，在对干气密封的进口温度和流量进行协调控制的步骤中，基于等比焓膨胀计算出干气密封的最低进气温度并对干气密封的进气温度和流量进行自动控制，从而控制干气密封的进气温度在预定范围内，确保干气密封内不会出现二氧化碳固化现象。而在对对干气密封泄漏进行监视控制的步骤中，通过监控干气密封的泄漏量及时控制压气机和透平的工作状态。下面具体对本专利技术的干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置进行说明。图1示出了根据本专利技术示例性实施例的干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置的结构示意图。如图1所示，根据本专利技术的示例性实施例，所述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置包括干气密封单元和迷宫密封单元，干气密封单元能够实现压气机和透平的轴端密封，迷宫密封单元能够减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。具体地，本专利技术的干气密封单元包括设置在压气机/透平转子1与压气机/透平气缸4之间且互相配合的干气密封动环2和干气密封静环3，其中，正常情况下，经由第一流量计及其管路流入的干气密封进气在干气密封动环2进口前分为两路，一路流过第二迷宫密封6进入压气机/透平内部，另一路流经干气密封动环2和干气密封静环3之间，并在干气密封动环2和干气密封静环3之间形成刚性气膜，阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法，其特征在于，采用干气密封实现压气机和透平的轴端密封，采用迷宫密封减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。/n
【技术特征摘要】
1.一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法，其特征在于，采用干气密封实现压气机和透平的轴端密封，采用迷宫密封减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。
2.根据权利要求1所述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法，其特征在于，所述方法包括对干气密封的进气温度和流量进行协调控制的步骤以及启动压气机和透平后对干气密封泄漏进行监视控制的步骤。
3.根据权利要求2所述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封方法，其特征在于，在对干气密封的进口温度和流量进行协调控制的步骤中，基于等比焓膨胀计算出干气密封的最低进气温度并对干气密封的进气温度和流量进行自动控制；在对干气密封泄漏进行监视控制的步骤中，通过监控干气密封的泄漏量及时控制压气机和透平的工作状态。
4.一种干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置，其特征在于，所述轴端密封装置包括干气密封单元和迷宫密封单元，所述干气密封单元能够实现压气机和透平的轴端密封，所述迷宫密封单元能够减少干气密封失效时的二氧化碳泄漏量，确保压气机和透平安全停机。
5.根据权利要求4所述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置，其特征在于，所述干气密封单元包括设置在压气机/透平转子与压气机/透平气缸之间且互相配合的干气密封动环和干气密封静环，其中，干气密封动环和干气密封静环之间能够形成干气密封气膜。
6.根据权利要求5所述干气耦合迷宫密封的超临界二氧化碳涡轮轴端密封装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘光旭，黄彦平，王俊峰，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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