本发明专利技术提供一种透平转子装置及其运行方法，所述透平转子装置包括转轴：沿所述转轴的轴向方向依次包括有第一干气密封、第一气浮轴承、换热段、第二气浮轴承和第二干气密封；在所述第一干气密封与所述第一气浮轴承之间设置有第一气体进口；在所述第二气浮轴承和第二干气密封之间设置有第二气体进口；在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第一气浮轴承处，设置有第一气体出口；在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第二气浮轴承处，设置有第二气体出口。所述透平转子装置采用气浮轴承气做转子的冷却气，装置结构紧凑，缩短了轴距，提高了透平运行的安全性。提高了透平运行的安全性。提高了透平运行的安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种透平转子装置及其运行方法
[0001]本专利技术涉及透平旋转
，尤其涉及一种透平转子装置及其运行方法。
技术介绍
[0002]超临界二氧化碳透平转子是适用于发电设备的转子，如CN112253259A中公开了一种透平转子系统，所述透平转子系统包括转轴，沿转轴的轴向依次设有第一低温区、高温区和第二低温区；平衡盘设于转轴的第一低温区，平衡盘上套设有第一密封；第一进气口设于转轴的第一低温区，第一进气口连接冷却气源冷却以第一密封；透平转子设于转轴的高温区，透平转子的外周设有叶片；第二进气口设于转轴的高温区，第二进气口用于提供高温气体驱动叶片带动转轴转动。
[0003]在设计常规透平转子时，常规蒸汽循环的转子布置方案将油轴承安排在干气密封外，干气密封内再布置有冷却段。该布置方法需要设计很长的轴向跨距，结构松散，系统复杂。
[0004]因此，需要开发一种新的透平转子装置。
技术实现思路
[0005]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种透平转子装置及其运行方法，所述透平转子装置通过将干气密封设置在气浮轴承的外侧，气浮轴承的冷气能够同时起到冷却转子和缸体的作用，因此转子本身无需单独设置冷却段，大大缩小了轴的整体长度，显著提高了系统的安全性。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种透平转子装置，所述透平转子装置包括转轴；
[0008]沿所述转轴的轴向方向依次包括有第一干气密封、第一气浮轴承、换热段、第二气浮轴承和第二干气密封；
[0009]在所述第一干气密封与所述第一气浮轴承之间设置有第一气体进口；在所述第二气浮轴承和第二干气密封之间设置有第二气体进口；
[0010]在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第一气浮轴承处，设置有第一气体出口；
[0011]在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第二气浮轴承处，设置有第二气体出口。
[0012]本专利技术所述透平转子装置通过先将常规的油轴承替换为气浮轴承，然后将气浮轴承设置在干气密封的内侧，从而充分利用气浮轴承原本的冷却气实现对转子和透平工质的冷却；转子的冷却系统无需单独设计，而且没有润滑油系统时干气密封也就无需设计隔离气防止油气泄露至干气密封中，显著降低了系统的复杂性；且减少单独的冷却系统后能够大大缩小轴的整体长度，整体结构紧凑。本专利技术中所述第一气体进口进入的气体流经第一气浮轴承后再从第一气体出口流出；所述第二气体进口进入的气体流经第二气浮轴承后再
从第二气体出口流出。
[0013]优选地，所述第一气体进口和所述第二气体进口连通气浮轴承气源装置。
[0014]优选地，在所述第一气浮轴承与所述第一气体出口之间设置有第一密封部件。在所述第二气浮轴承与所述第二气体出口之间设置有第二密封部件。所述第一气体进口进入的气体依次流经第一气浮轴承和第一密封部件后再从第一气体出口流出；所述第二气体进口进入的气体依次流经第二气浮轴承和第二密封部件后再从第二气体出口流出。
[0015]优选地，所述第一气浮轴承和第二气浮轴承各自独立地为空气轴承。
[0016]优选地，所述第一密封部件和第二密封部件各自独立地为齿式密封部件。
[0017]优选地，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第一密封部件设置有平衡盘，在所述平衡盘的外周设置有第三密封部件。
[0018]优选地，在所述平衡盘和所述第一密封部件之间设置第一气体出口。
[0019]优选地，所述第一气体进口通过所述转轴和所述第一密封部件之间的间隙向所述第一气体出口泄漏。
[0020]优选地，沿所述转轴的轴向方向靠近所述平衡盘设置有透平转子。
[0021]优选地，所述透平转子的转速在3万转以上。
[0022]优选地，在所述透平转子的外周设置有叶片。
[0023]优选地，所述叶片与所述平衡盘之间设置有第三气体进口。
[0024]优选地，所述第三气体进口的一侧通过间隙向第一气体出口泄漏，另一侧通过叶片做功后由第二气体出口排出。从第三气体进口流入的气体分为两股气流，其中一股流经平衡盘和第三密封部件后从第一气体出口泄漏；另一股流经叶片后从第二气体出口流出。
[0025]优选地，所述第二气体出口设置在所述叶片与所述第二密封部件之间。
[0026]优选地，所述第二气体进口通过所述转轴和所述第二密封部件之间的间隙向所述第二气体出口泄漏。
[0027]优选地，所述第一气体进口与第二气体出口通过缸体的内外夹层相连通。
[0028]优选地，所述透平转子装置还包括与所述第一气体进口相连的调温调压系统。
[0029]优选地，所述透平转子装置还包括与所述第二气体进口相连的调温调压系统。
[0030]第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的透平转子装置的运行方法，所述运行方法包括：气浮轴承气分为两股，第一股气自第一气体进口流入，从换热段的第一气体出口排出。第二股自第二气体进口流入，从换热段的第二气体出口排出，同时对透平转子和缸体进行冷却。
[0031]本专利技术通过所述透平转子装置能够实现气浮轴承同时对透平转子的冷却，缩短了轴的长度，提高了系统安全性。
[0032]优选地，所述运行方法还包括：透平工质自第三气体进口流入，经叶片通流做功后从第二气体出口排出。
[0033]优选地，所述透平工质中泄露气体经平衡盘和第三密封部件后从第一气体出口溢出。
[0034]优选地，所述透平工质包括二氧化碳。
[0035]优选地，所述第一股气自第一气体进口流入后，先经第一气浮轴承和第一密封后再从第一气体出口排出。
[0036]优选地，所述第二股气自第二气体进口流入后，先经第二气浮轴承和第二密封后再从第二气体出口排出。
[0037]作为本专利技术优选地技术方案，所述运行方法包括：
[0038]气浮轴承气分为两股，第一股气自第一气体进口流入后，先经第一气浮轴承和第一密封后再从第一气体出口排出；第二股气自第二气体进口流入后，先经第二气浮轴承和第二密封后再从第二气体出口排出，同时对透平转子进行冷却。
[0039]透平工质自第三气体进口流入，经叶片通流做功后从第二气体出口排出；所述透平工质中泄露气体经平衡盘和第三密封部件后从第一气体出口溢出。
[0040]其中，所述第一股气自高压侧进入，进气工况为P2，T2。第二股气自低压侧进入，进气工况为P2，T2。所述第一股气和第二股气通过调温调压系统调节后通入。本专利技术对所述P2，T2没有特殊限定，可根据系统轴系的承载重量、空气轴承的运行需要确定。
[0041]自第三气体进口流入的透平工质的工况为P0，T0，属于透平进气参数；自第二气体出口排出的气体工况为P1，T1，属于透平排气参数；本专利技术对所述透平进气参数和透平排气参数不做特殊限定，可根据透平系统自身需要确定。进一步优选地，所述透平工质的工况属于高温高压工况，具体温度一般为450～800℃，例如可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种透平转子装置，其特征在于，所述透平转子装置包括转轴；沿所述转轴的轴向方向依次包括有第一干气密封、第一气浮轴承、换热段、第二气浮轴承和第二干气密封；在所述第一干气密封与所述第一气浮轴承之间设置有第一气体进口；在所述第二气浮轴承和第二干气密封之间设置有第二气体进口；在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第一气浮轴承处，设置有第一气体出口；在所述换热段，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第二气浮轴承处，设置有第二气体出口。2.根据权利要求1所述的透平转子装置，其特征在于，在所述第一气浮轴承与所述第一气体出口之间设置有第一密封部件；在所述第二气浮轴承与所述第二气体出口之间设置有第二密封部件；优选地，所述第一密封部件和第二密封部件各自独立地为齿式密封部件。3.根据权利要求2所述的透平转子装置，其特征在于，沿所述转轴的轴向方向靠近所述第一密封部件设置有平衡盘，在所述平衡盘的外周设置有第三密封部件。4.根据权利要求3所述的透平转子装置，其特征在于，所述第一气体进口通过所述转轴和所述第一密封部件之间的间隙向所述第一气体出口泄漏。5.根据权利要求3或4所述的透平转子装置，其特征在于，沿所述转轴的轴向方向靠近所述平衡盘设置有透平转子；优选地，在所述透平转子的外周设置有叶片。6.根据权利要求5所述的透平转子装置，其特征在于，所述叶片与所述平衡盘之间设置有第三气体进口；优选地，所述第三气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振亚，范雪飞，马明俊，张琳，赵峰，蒋励，祝自芳，王宇轩，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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