超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统技术方案

本申请涉及一种超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统，超临界二氧化碳压气机包括转轴、定子、转轮以及阻挡组件，定子环绕转轴设置，定子与转轴围合形成容纳腔；转轮设置于容纳腔并连接于转轴，在转轴的轴向上，转轮将容纳腔分隔形成第一流道以及第二流道；阻挡组件设置于第二流道，阻挡组件包括第一阻挡件以及第二阻挡件，第一阻挡件与转轮连接，第二阻挡件与定子连接，第二流道中的气流经过第一阻挡件和第二阻挡件后流出，以使第一流道以及第二流道内的压力相平衡。本申请实施例能够降低第二流道中的气流压力，使之与第一流道中的气压相平衡，维持了压气机的稳定性。维持了压气机的稳定性。维持了压气机的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统


[0001]本申请涉及叶轮机械
，特别是涉及一种超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统。

技术介绍

[0002]近年来，超临界二氧化碳发电系统由于结构紧凑、循环系统简单、发电效率较高等从而受到广泛的关注。
[0003]超临界二氧化碳压气机进口压力接近临界点（7.38MPa、31.1℃），出口压力根据设计通常为14
‑
20MPa，因此压气机进出口这种大压力、高压差使得作用在压气机转轮上的转子轴向推力过大，制约超临界二氧化碳发电系统的发展，这也是超临界二氧化碳压气机区别于传统气体压气机的重要特征之一。
[0004]通常采用平衡活塞密封结构产生反向推力来平衡叶轮自身产生的推力，然而平衡活塞密封结构的引入会使得转子轴系长度显著增加从而使得压气机等设备的尺寸、重量大大增加，同时过长的轴系布置会大大降低转子临界转速从而存在临界失稳的风险。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统，通过降低超临界二氧化碳压气机流道中气流的压力，减小了转轮前后的压差，能够高效紧凑的降低转子自身轴向推力，使之保持平衡。
[0006]一方面，根据本申请实施例提出了一种超临界二氧化碳压气机，包括转轴、定子、转轮以及阻挡组件，定子环绕转轴设置，定子与转轴围合形成容纳腔；转轮设置于容纳腔并连接于转轴，在转轴的轴向上，转轮将容纳腔分隔形成第一流道以及第二流道；阻挡组件设置于第二流道，阻挡组件包括第一阻挡件以及第二阻挡件，第一阻挡件与转轮连接，第二阻挡件与定子连接，第二流道中的气流经过第一阻挡件和第二阻挡件后流出，以使第一流道以及第二流道内的压力相平衡。
[0007]根据本申请实施例的一个方面，在轴向上，第一阻挡件与定子之间形成有第一间隙，第二阻挡件与转轮之间形成有第二间隙。
[0008]根据本申请实施例的一个方面，第一间隙的取值范围为0.3
‑
2mm；和/或，第二间隙的取值范围为0.3
‑
2mm。
[0009]根据本申请实施例的一个方面，在转轮的径向上，第二流道包括相继设置的内部流道以及外部流道，内部流道在轴向上的尺寸大于外部流道在轴向上的尺寸，阻挡组件设置于内部流道。
[0010]根据本申请实施例的一个方面，第一阻挡件和第二阻挡件的数量均为两个以上，沿转轮的径向，第一阻挡件和第二阻挡件交替且间隔分布。
[0011]根据本申请实施例的一个方面，第一阻挡件和第二阻挡件均为环形体并环绕转轴设置，第一阻挡件在轴向上的一端与转轮连接，第二阻挡件在轴向上的一端与定子连接。
[0012]根据本申请实施例的一个方面，第一阻挡件与第二阻挡件均为锥形环，第一阻挡件与第二阻挡件各自在轴向上朝向彼此一端的开口小于远离彼此一端的开口。
[0013]根据本申请实施例的一个方面，第一阻挡件与转轮之间的夹角小于90度，第二阻挡件与定子之间的夹角小于90度。
[0014]根据本申请实施例的一个方面，第一阻挡件和第二阻挡件沿转轮的径向的间距为5mm。
[0015]另一方面，根据本申请实施例提出了一种同轴发电系统，包括发电机、透平以及如上述的超临界二氧化碳压气机。
[0016]本申请实施例提供的超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统，超临界二氧化碳压气机包括转轴、定子、转轮以及阻挡组件。通过在转轮和定子之间的第二流道中设置阻挡组件，使得第二流道中的气流经过阻挡组件的层层节流后流出，从而降低了第二流道中的气流压力，使第一流道和第二流道中的气流压力相平衡，轴向上不会因存在气压差导致轴向力的产生，提高了转子运行时的稳定性，有利于超临界二氧化碳压气机安全稳定的运行。
附图说明
[0017]下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0018]图1是本申请实施例的一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图2是本申请实施例的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图3是图2中A处的局部放大示意图；图4是本申请实施例的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图5是本申请实施例的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图6是本申请实施例的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图7是本申请实施例的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图；图8是图6中B处的局部放大示意图；图9是本申请实施例的包含调节装置的另一种超临界二氧化碳压气机的局部结构示意图。
[0019]附图标记：100
‑
超临界二氧化碳压气机；X
‑
轴向；Y
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径向；Q
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夹角；1
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转轴；2
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定子；3
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转轮；4
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第一流道；5
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第二流道；51
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内部流道；52
‑
外部流道；6
‑
阻挡组件；6a
‑
第一阻挡件；6b
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第二阻挡件；61
‑
第一间隙；62
‑
第二间隙；200
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调节装置；7
‑
动环；8
‑
静环；9
‑
弹簧。
[0020]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0021]下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；
并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
[0022]下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0023]为了更好地理解本申请，下面结合图1至9对本申请实施例的超临界二氧化碳压气机以及同轴发电系统进行详细描述。
[0024]近年来，超临界二氧化碳发电系统由于结构紧凑、循环系统简单、发电效率较高等优点被受到广泛的关注，然而超临界二氧化碳发电系统中压气机叶轮轮毂前后侧压差产生的过大转子轴向推力是制约发电系统发展的重要难题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳压气机，其特征在于，包括：转轴；定子，环绕所述转轴设置，所述定子与所述转轴围合形成容纳腔；转轮，设置于所述容纳腔并连接于所述转轴，在所述转轴的轴向上，所述转轮将所述容纳腔分隔形成第一流道以及第二流道；阻挡组件，设置于所述第二流道，所述阻挡组件包括第一阻挡件以及第二阻挡件，所述第一阻挡件与所述转轮连接，所述第二阻挡件与所述定子连接，所述第二流道中的气流经过所述第一阻挡件和第二阻挡件后流出，以使所述第一流道以及所述第二流道内的压力相平衡。2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳压气机，其特征在于，在所述轴向上，所述第一阻挡件与所述定子之间形成有第一间隙，所述第二阻挡件与所述转轮之间形成有第二间隙。3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳压气机，其特征在于，所述第一间隙的取值范围为0.3
‑
2mm；和/或，所述第二间隙的取值范围为0.3
‑
2mm。4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳压气机，其特征在于，在所述转轮的径向上，所述第二流道包括相继设置的内部流道以及外部流道，所述内部流道在所述轴向上的尺寸大于所述外部流道在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈尧兴，叶绿，黄彦平，刘光旭，臧金光，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：