300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系的制作方法

本实用新型涉及一种超临界二氧化碳透平及压缩机轴系，尤其涉及一种300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系。

背景技术：

超临界二氧化碳发电循环系统具有循环效率高、能量密度高、循环无相变、运行成本低等优点，被认为是未来电力发展的重要方向，大功率等级的超临界二氧化碳发电循环系统的旋转机械的布置方案与系统的设计、建造、运行、维修直接相关，优异的布置方案可以使系统结构更加紧凑、圧损更小、运行维修更加经济，减少金属材料用量和循环系统所需空间，降低工质运行过程中的泄漏量，降低旋转机械主轴轴系的扭矩，提高系统内旋转机械设备的安全性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够解决上述问题的300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：包括透平主轴和压缩机主轴，透平主轴一端通过发电机端联轴器与发电机轴系连接，另一端通过压缩机联轴器与压缩机主轴相连；

所述的透平主轴的发电机端联轴器与压缩机联轴器之间依次安装有低压透平主轴轴承支撑、低压透平干气密封、低压透平、高压透平、高压透平干气密封、高压透平主轴轴承支撑和透平主轴推力盘，所述的低压透平包括低压透平轮盘和设置在其上的低压透平叶片，高压透平包括高压透平轮盘和设置在其上的高压透平叶片；

所述的压缩机主轴自压缩机联轴器向后依次安装有压缩机主轴第一轴承支撑段、压缩机第一干气密封、平衡活塞、再压缩机、主压缩机、压缩机第二干气密封、压缩机主轴第二轴承支撑段和压缩机推力盘。

所述的高压透平和低压透平为均中部进气，两侧排气，高压透平和低压透平同缸布置。

所述的高压透平转子为4级轴流叶轮，低压透平转子为5级轴流叶轮。

所述的主压缩机和再压缩机为均中部进气，两侧排气，主压缩机和再压缩机同缸布置。

所述的主压缩机转子为4级离心式叶轮，再压缩机转子为4级离心式叶轮。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述的300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系，提及的低压透平、高压透平、再压缩机、主压缩机的布置方案，经过计算为包含2台透平、2台压缩机的300MW等级超临界二氧化碳循环系统的旋转机械布置方案中，主轴轴系扭矩最小的方案，此方案中轴系的应力等级与现有火电透平轴系应力等级相同，可以确保300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系的安全。

此外，高压透平与低压透平同轴，两者均为中部进气、外侧排气，可以降低透平主轴的轴向力；主压缩机与再压缩机同轴，两者均为中部进气、外侧排气，可以降低压缩机主轴的轴向力。

附图说明

图1是本实用新型所述300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系的示意图；

图2是本实用新型所述300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系的扭矩和应力分布示意图；

图中，1发电机端联轴器；2低压透平主轴轴承支撑段；3低压透平干气密封；4低压透平轮盘；5低压透平叶片；6透平主轴；7高压透平轮盘；8高压透平叶片；9高压透平干气密封；10高压透平主轴轴承支撑段；11透平主轴推力盘；12透平主轴与压缩机主轴联轴器；13压缩机主轴第一轴承支撑段；14压缩机第一干气密封；15平衡活塞；16再压缩机；17压缩机主轴；18主压缩机；19压缩机第二干气密封；20压缩机主轴第二轴承支撑段；21压缩机推力盘。

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，本实用新型包括透平主轴6和压缩机主轴17，透平主轴6一端通过发电机端联轴器1与发电机轴系连接，另一端通过压缩机联轴器12与压缩机主轴17相连；

所述的透平主轴6的发电机端联轴器1与压缩机联轴器12之间依次安装有低压透平主轴轴承支撑2、低压透平干气密封3、低压透平、高压透平、高压透平干气密封9、高压透平主轴轴承支撑10和透平主轴推力盘11，所述的低压透平包括低压透平轮盘4和设置在其上的低压透平叶片5，高压透平包括高压透平轮盘7和设置在其上的高压透平叶片8；

所述的压缩机主轴17自压缩机联轴器12向后依次安装有压缩机主轴第一轴承支撑段13、压缩机第一干气密封14；平衡活塞15；再压缩机16；主压缩机18；压缩机第二干气密封19；压缩机主轴第二轴承支撑段20和压缩机推力盘21。

本实用新型的高压透平和低压透平为均中部进气，两侧排气，高压透平和低压透平同缸布置，高压透平转子为4级轴流叶轮，低压透平转子为5级轴流叶轮。

本实用新型的主压缩机18和再压缩机16为均中部进气，两侧排气，主压缩机18和再压缩机16同缸布置，所述的主压缩机18转子为4级离心式叶轮，再压缩机16转子为4级离心式叶轮。

工作时，高温高压超临界二氧化碳工质先从高压透平和低压透平轴系的中部位置流入高压透平，推动高压透平做功后流出，然后经过再热器加热，工质先从高压透平和低压透平轴系的中部位置流入低压透平，推动低压透平做功后流出，工质随后流经换热器后温度降低，从主压缩机和再压缩机轴系的中部位置进入主压缩机，经过主压缩机提升压力，随后流出主压缩机，从主压缩机和再压缩机轴系的中部位置进入再压缩机，继续提升工质压力，最终气体通过换热器和锅炉，再流入高压透平，工质重复上述过程。工作过程中，发电机、主压缩机和再压缩机由高压透平和低压透平拖动，高压透平与低压透平产生的正向功率，减去主压缩机与再压缩机产生的反向功率，得到的功率差值用于拖动发电机发电。

如图2所示，按照此种方式布置的300MW等级超临界二氧化碳透平及压缩机轴系，轴的扭矩最小，轴的应力分布合理，可以按照现有成熟的汽轮机主轴材料选材。