用于有机工质透平‑齿轮箱发电装置轴密封系统的制作方法

本发明属于有机工质发电技术领域，具体涉及一种用于有机工质透平-齿轮箱发电装置轴密封系统。

背景技术：

提高能源利用率是我国能源发展战略的重要内容，传统的利用余热蒸汽驱动蒸汽轮机发电适用于高、中温余热的回收，对各工业领域存在的大量低温余热缺乏有效技术手段回收。

有机工质透平-齿轮箱发电装置以卤代烃、氢氟烃等低沸点工质为介质，推动透平做功，经减速后，带动发电机工作，实现不同温度范围内的低温热能回收。

很多有机工质具有大气臭氧破坏能力和温室效应，工质的外泄会对环境造成危害。并且，有机工质价格昂贵，外泄漏会造成发电装置运行成本增加。同时，不凝结空气漏进发电系统，会影响系统换热能力，降低发电效率。

由于大多数低温余热的热源存在波动，因此透平-齿轮箱发电装置在一定范围内变工况运行。工况的频繁变化，会导致转轴运行不平稳，轴密封工作环境差,甚至密封失效.

技术实现要素：

为解决背景技术中的问题，本发明提供了一种既能避免有机工质向外泄漏，又能阻止空气进入发电装置，并且自适应于热源波动，密封特性动态调节的有机工质透平-齿轮箱发电装置轴密封系统。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种用于有机工质透平-齿轮箱发电装置轴密封系统，包括双端面接触式机械密封组件、阻封油油站、节流阀、溢流阀、流量计、密封腔温度传感器、密封腔压力传感器、供油压力传感器、阻封油供应管路及阻封油回收管路；

所述双端面接触式机械密封组件安装在齿轮箱高速轴上并且位于透平密封壳体内部；透平密封壳体上开设有阻封油供油口和阻封油回油口；阻封油供油口通过阻封油供应管路与阻封油油站连通；阻封油回油口通过阻封油回收管路与阻封油油站连通；

所述透平密封壳体上安装密封腔压力和温度传感器；

阻封油供应管路上安装溢流阀、流量计、供油压力传感器；阻封油回收管路上安装节流阀。

为了对有机工质和阻封油进行分离，再对有机工质进行回收利用，该系统还包括工质回收管路；透平密封壳体上开设有有机工质及阻封油混合物排放口；透平蜗壳上设置有纯净工质回收口；工质回收管路连接在有工质及阻封油混合物排放口和纯净工质回收口之间；工质回收管路上沿有机工质的流向依次安装油汽分离器和气体干燥器。

为了对透平内的阻封油和齿轮箱内的润滑油回收再利用。该系统还包括润滑油回收管路以及油回收储罐；齿轮箱壳体上还开设有润滑油回收口；润滑油回收管路连接在油回收储罐和润滑油回收口之间。

本发明的优点在于：

1、该系统通过双端面接触式机械密封组件、节流阀、溢流阀、流量计、密封腔温度传感器、密封腔压力传感器、供油压力传感器等组成了一个密封性强的闭环的阻封油油路，不仅能避免有机工质向外泄漏，还能阻止空气进入发电装置，并且随着热源波动，节流阀、溢流阀反馈温度、压力传感器信号，对阻封油供油流量、压力主动调节，提高系统密封性能。

2、本发明采用工质回收管路、油汽分离器和气体干燥器为了对有机工质和阻封油进行分离，再对纯净的有机工质进行回收利用，节省了资源。

3、本发明采用润滑油回收管路以及油回收储罐为了对透平内的阻封油和齿轮箱内的润滑油回收再利用，进一步的节省资源。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

图2为蜗壳、叶轮和透平密封壳体的局部结构示意图。

附图标记如下：

1-阻封油供应管路，2-透平装置，3-密封腔温度传感器，4-密封腔压力传感器，5-双端面接触式机械密封组件，6-齿轮箱，7-发电机，8-润滑油回收管路，9-油回收储罐，10-油站，11-阻封油回收管路，12-节流阀，13-油汽分离器，14-气体干燥器，15-纯净工质回收管路，16-供油压力传感器，17-溢流阀，18-流量计、19-叶轮，20-透平密封壳体，21-齿轮箱高速轴、22-阻封油回油口、23-阻封油供油口、24-有机工质及阻封油混合物排放口、25-纯净工质回收口、26-润滑油回收口、27-蜗壳。

具体实施方式

本发明提供了一种用于有机工质透平-齿轮箱发电装置轴密封系统，该系统既能实现有机工质不向外泄漏，空气不进入发电装置的零泄漏目标，也能实现随着热源波动，调节密封工作状态至最佳的目标。

现有的透平装置2包括蜗壳27、叶轮19以及透平密封壳体20组成，蜗壳27和叶轮19通过有机工质产生动力，透平密封壳体20防止阻封油泄漏。

如图1和图2所示，该系统包括双端面接触式机械密封组件5、密封腔温度传感器3、密封腔压力传感器4、阻封油油站10、节流阀12、阻封油供应管路1、溢流阀17、流量计18、供油压力传感器16以及阻封油回收管路11；

双端面接触式机械密封组件5安装在齿轮箱高速轴21上并且位于透平密封壳体内部；该双端面接触式机械密封组件5在靠近蜗壳27内叶轮19的一侧密封，阻止有机工质向外界泄漏；靠近齿轮箱6一侧的密封，阻止不凝结空气向发电机组内泄漏；透平密封壳体20上开设有阻封油供油口23和阻封油回油口22；阻封油油站10通过阻封油供应管路1与阻封油供油口23连通；阻封油回油口22通过阻封油回收管路11与阻封油油站10连通；

透平密封壳体20上安装密封腔压力传感器4和密封腔温度传感器3；阻封回收管路11上安装节流阀12；阻封油供应管路1上安装溢流阀17、流量计18和供油压力传感器16。

需要说明的是：设置在机组的独立供油系统提供与有机工质不相容的阻封油，透平密封壳体内的压力高于蜗壳处压力0.1-0.3mpa。同时，在透平密封壳体上的密封腔压力传感器4和密封腔温度传感器3，用于检测压力和温度，并反馈给节流阀12和溢流阀17。当透平变工况运行时，蜗壳内压力发生变化，需要通过调节节流阀12控制透平密封壳体的供油压力始终大于蜗壳处压力0.1-0.3mpa，当透平密封壳体内温度大于设定温度时，通过调节溢流阀17控制供油流量，降低温度，保证双端面接触式机械密封组件5的动静摩擦副正常工作。

该系统通过阻封油供应管路、阻封油回收管路以及阻封油油站组成了一个闭环的阻封油油路，使得油站内阻封油内反复利用，节省了资源。

为了对有机工质和阻封油进行分离，再对有机工质进行回收利用，该系统还包括工质回收管路15；透平密封壳体20上还开设有有机工质及阻封油混合物排放口24；透平蜗壳上设置有纯净工质回收口25；工质回收管路15连接在有机工质及阻封油混合物排放口24和纯净工质回收口25之间；工质回收管路15上沿有机工质的流向依次安装油汽分离器13和气体干燥器14。阻封油与有机工质的混合物收集后通过有机工质回收口排放至工质回收管路中，经过工质回收管路的油汽分离器，分离后的阻封油存入油汽分离器底部，定期回收；分离后的有机工质气体经干燥器，通过纯净工质回收口重新回到蜗壳中进行二次利用。

为了对透平内的阻封油和齿轮箱内的润滑油回收再利用。该系统还包括润滑油回收管路8以及油回收储罐9；齿轮箱壳体上还开设有润滑油回收口26；润滑油回收管路8连接在油回收储罐9和润滑油回收口26之间。透平密封壳体内的阻封油和齿轮箱内的润滑油通过润滑油回收口经过润滑油回收管路排放至油回收储罐。

通过上述一系列装置组成的轴密封系统，实现有机工质、阻封油、润滑油的零外泄漏，并实现了阻封油供油压力、流量动态调节，保证机械密封工作至最佳状态。