一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置制造方法及图纸

一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，属于透平发电装置技术领域。本实用新型专利技术包括齿箱、一级透平、二级透平、三级透平、四级透平和发电机，齿箱的中部输出端连接有发电机，齿箱高压侧的前后两输入端分别设置有一级透平和二级透平，齿箱低压侧的前后两输入端分别设置有三级透平和四级透平，一级透平的入口为高压入口，一级透平的出口通过管路与二级透平的入口连接，二级透平的出口通过管路与三级透平的入口连接，三级透平的出口通过管路与四级透平的入口连接，四级透平的出口为低压出口。解决了超低流量、高落压比工况下现有透平发电装置不适用的问题，可以在同一齿箱中集成布置，结构紧凑，成本较低，非常适合小型系统试验台。验台。验台。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置


[0001]本技术涉及一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，属于透平发电装置


技术介绍

[0002]在碳达峰、碳中和能源背景下，分布式能源及能源的综合利用具有重要价值，鉴于此，国内各地均有相关试验台的建设，以验证未来可能的能源系统建设项目。透平膨胀机及整套透平发电装置作为能量转换的主体设备，决定了系统试验台建设的可行性。在小型系统试验台中，工质的流量往往不大，其膨胀机发电单元会面对低于5kg/s的超低流量工况，并且对落压比有着较高要求以对热源中的能量进行充分利用，要求膨胀机能够实现30以上的落压比。
[0003]现有多级轴流透平及单级向心式透平方案很难满足此种工况要求，在小流量工况下，使用轴流透平会使叶片长度过短，叶片数目增多导致流动损失加大，且其制造成本较高，不适用于小型试验台建设；向心式透平能允许较高的圆周速度，具有单级焓降大和效率高的特点，在小流量工况下的优势尤为明显，但受制于变速齿箱和发电机，其转速一般仍需控制在30000r/min以内，单级设计无法满足高落压比的要求。
[0004]因此，亟需开发一种新型的透平发电装置，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本技术提出一种适用于小型试验系统的超低流量、高落压比的向心式透平发电装置，解决了超低流量、高落压比工况下现有透平发电装置不适用的问题，在下文中给出了关于本技术的简要概述，以便提供关于本技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本技术的穷举性概述。它并不是意图确定本技术的关键或重要部分，也不是意图限定本技术的范围。
[0006]本技术的技术方案：
[0007]一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，包括齿箱、一级透平、二级透平、三级透平、四级透平和发电机，齿箱的中部输出端连接有发电机，齿箱高压侧的前后两输入端分别设置有一级透平和二级透平，齿箱低压侧的前后两输入端分别设置有三级透平和四级透平，一级透平的入口为高压入口，一级透平的出口通过管路与二级透平的入口连接，二级透平的出口通过管路与三级透平的入口连接，三级透平的出口通过管路与四级透平的入口连接，四级透平的出口为低压出口。
[0008]优选的：所述齿箱包括箱体、输出轴、高压侧传动轴、低压侧传动轴，箱体中部转动安装有输出轴，齿箱高压侧和低压侧的箱体内，分别转动配合安装有高压侧传动轴和低压侧传动轴，高压侧传动轴和低压侧传动轴均通过齿轮传动组与输出轴建立连接。
[0009]优选的：所述一级透平包括第一蜗壳和第一级叶轮，所述二级透平包括第二蜗壳和第二级叶轮，三级透平包括第三蜗壳和第三级叶轮，四级透平包括第四蜗壳和第四级叶
轮，齿箱高压侧的前后两端分别安装有第一蜗壳和第二蜗壳，第一蜗壳和第二蜗壳内部分别设置有第一级叶轮和第二级叶轮，第一级叶轮和第二级叶轮分别通过拉杆旋钮安装于高压侧传动轴的两端，齿箱低压侧的前后两端分别安装有第三蜗壳和第四蜗壳，第三蜗壳和第四蜗壳内部分别设置有第三级叶轮和第四级叶轮，第三级叶轮和第四级叶轮分别通过拉杆旋钮安装于低压侧传动轴的两端。
[0010]优选的：所述高压侧传动轴的两端分别与第一蜗壳和第二蜗壳之间通过第一气封结构建立连接。
[0011]优选的：所述低压侧传动轴的两端分别与第三蜗壳和第四蜗壳之间通过第二气封结构建立连接。
[0012]优选的：所述第一蜗壳和第三蜗壳与箱体前侧均通过前侧油封机构建立密封连接。
[0013]优选的：所述第二蜗壳和第四蜗壳与箱体后侧均通过后侧油封机构建立密封连接。
[0014]优选的：所述第一级叶轮包括轮盘、多片动叶片和环状盖板，多片动叶片一侧周向均匀布置在轮盘上，位于多片动叶片另一侧的第一蜗壳内安装有环状盖板。
[0015]优选的：所述第一级叶轮进气口的直径d1为144mm，第二级叶轮进气口的直径d2为186mm，第三级叶轮进气口的直径d3为230mm，第四级叶轮进气口的直径d4为236mm；
[0016]所述第一级叶轮轮毂的直径D1为40mm，第二级叶轮轮毂的直径D2为40mm，第三级叶轮轮毂的直径D3为60mm，第四级叶轮轮毂的直径D4为60mm。
[0017]优选的：所述第一级叶轮的进口高度h1为5mm，第二级叶轮的进口高度h2为5mm，第三级叶轮的进口高度h3为5mm，第四级叶轮的进口高度h4为12mm；
[0018]所述第一级叶轮的出口高度H1为11mm，第二级叶轮的出口高度H2为15mm，第三级叶轮的出口高度H3为19.5mm，第四级叶轮的出口高度H4为45mm。
[0019]本技术具有以下有益效果：
[0020]1.本技术可以多级串联的形式实现大焓降，是适用于小型试验系统的超低流量、高落压比的向心式透平发电装置，解决了超低流量、高落压比工况下现有透平发电装置不适用的问题；
[0021]2.本技术可以在同一齿箱中集成布置，结构紧凑，成本较低，非常适合小型系统试验台，弥补了超低流量下单级落压比不足的问题，适用于各种小功率、小空间场合的集成式透平发电装置，实用性更强。
附图说明
[0022]图1是本技术的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置的结构示意图；
[0023]图2是本技术的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置的一级透平与二级透平的配合安装图；
[0024]图3是本技术的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置的三级透平和四级透平的配合安装图；
[0025]图4是本技术的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置的高压
侧传动轴和低压侧传动轴的配合安装图；
[0026]图5是本技术的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置的第一级叶轮的结构示意图；
[0027]图中1
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齿箱，2
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一级透平，3
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二级透平，4
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三级透平，5
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四级透平，6
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发电机，7
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高压入口，8
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低压出口，11
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箱体，12
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输出轴，13
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高压侧传动轴，14
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低压侧传动轴，21
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第一蜗壳，22
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第一级叶轮，31
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第二蜗壳，32
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第二级叶轮，41
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第三蜗壳，42
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第三级叶轮，51
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第四蜗壳，52
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第四级叶轮，91
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第一气封结构，92
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第二气封结构，101
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前侧油封机构，102
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后侧油封机构，221
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，其特征在于：包括齿箱(1)、一级透平(2)、二级透平(3)、三级透平(4)、四级透平(5)和发电机(6)，齿箱(1)的中部输出端连接有发电机(6)，齿箱(1)高压侧的前后两输入端分别设置有一级透平(2)和二级透平(3)，齿箱(1)低压侧的前后两输入端分别设置有三级透平(4)和四级透平(5)，一级透平(2)的入口为高压入口(7)，一级透平(2)的出口通过管路与二级透平(3)的入口连接，二级透平(3)的出口通过管路与三级透平(4)的入口连接，三级透平(4)的出口通过管路与四级透平(5)的入口连接，四级透平(5)的出口为低压出口(8)。2.根据权利要求1所述的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，其特征在于：所述齿箱(1)包括箱体(11)、输出轴(12)、高压侧传动轴(13)、低压侧传动轴(14)，箱体(11)中部转动安装有输出轴(12)，齿箱(1)高压侧和低压侧的箱体(11)内，分别转动配合安装有高压侧传动轴(13)和低压侧传动轴(14)，高压侧传动轴(13)和低压侧传动轴(14)均通过齿轮传动组与输出轴(12)建立连接。3.根据权利要求2所述的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，其特征在于：所述一级透平(2)包括第一蜗壳(21)和第一级叶轮(22)，所述二级透平(3)包括第二蜗壳(31)和第二级叶轮(32)，三级透平(4)包括第三蜗壳(41)和第三级叶轮(42)，四级透平(5)包括第四蜗壳(51)和第四级叶轮(52)，齿箱(1)高压侧的前后两端分别安装有第一蜗壳(21)和第二蜗壳(31)，第一蜗壳(21)和第二蜗壳(31)内部分别设置有第一级叶轮(22)和第二级叶轮(32)，第一级叶轮(22)和第二级叶轮(32)分别通过拉杆旋钮安装于高压侧传动轴(13)的两端，齿箱(1)低压侧的前后两端分别安装有第三蜗壳(41)和第四蜗壳(51)，第三蜗壳(41)和第四蜗壳(51)内部分别设置有第三级叶轮(42)和第四级叶轮(52)，第三级叶轮(42)和第四级叶轮(52)分别通过拉杆旋钮安装于低压侧传动轴(14)的两端。4.根据权利要求3所述的一种适用于超低流量、高压比的向心式透平发电装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林峰，关淳，赫广迅，徐鹏，邢冠一，马义良，刘鑫，梁天赋，赵洪羽，潘劭平，桑秀军，尹延如，赵轶平，张道瑞，高进，
申请(专利权)人：哈电发电设备国家工程研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：