一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，包括无缝钢管、上连接件、过滤组件和下连接件，上连接件和下连接件用于固定过滤组件，过滤组件包括法兰对夹密封件和滤网，法兰对夹密封件设置于上连接件和下连接件之间，滤网固定于法兰对夹密封件一端，且放置于无缝钢管内，滤网另一端固定有平衡件和防冲击件，相比现有技术，本发明专利技术的管道过滤器过滤面积多倍于常规过滤器，有效减少过滤器堵塞，有机工质不会因此产生汽化，工质泵不会产生汽蚀，极大的提高了ORC发电系统运行可靠性与稳定性。管道过滤器竖直安装与管道内部，其不会对ORC发电系统外部产生干涉设，备运行时杂质会过滤积存至过滤器底部，不会因为堵塞过滤网使工质汽化。使工质汽化。使工质汽化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器及其设计方法


[0001]本专利技术涉及管道杂质过滤领域，具体涉及一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器及其设计方法。

技术介绍

[0002]有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由蒸发器、膨胀发电机、冷凝器和工质泵四大部套组成，有机工质在蒸发器中从余热中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入膨胀机中膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。有机朗肯循环是低温热源能量回收的重要方式，引发了巨大的余热回收市场，工质泵作为ORC发电系统的四大核心部件之一，直接影响了ORC发电系统运行的可靠性和稳定性。
[0003]ORC发电系统的工质泵多采用离心泵，由于有机工质成本较高，ORC发电系统如发生泄露，则会造成重大财产损失，因此工质泵尽量避免产生泄露，对工质泵的密封，工质泵进口工质的清洁度有严格的要求。过滤器安装在工质泵入口，合理的过滤器形式及安装方法对工质泵至关重要。目前，国内大多数厂家的工质泵使用的为通用的水泵，而且配置的过滤器为水系统中水泵常用的过滤器，其安全及性能方面不能得到有效的保证。
[0004]目前，传统锥形过滤器有效过滤面积低，仅适用于普通管道中杂质的过滤，运行后阻力较大，而有机工质沸点通常都比较低，此时在工质泵入口处工质极容易汽化，工质泵会产生汽蚀；且锥形过滤器底部为锥角结构，受到液体长时间冲击后容易破损，杂物进入工质泵后会导致工质泵损坏。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种不额外占用外部空间，且过滤面积多倍于常规过滤器的用于发电机组工质泵进口的管道过滤器及其设计方法。
[0006]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，包括无缝钢管，包括上连接件、过滤组件和下连接件，上连接件和下连接件用于固定过滤组件，过滤组件包括法兰对夹密封件和滤网，法兰对夹密封件设置于上连接件和下连接件之间，滤网固定于法兰对夹密封件一端，且放置于无缝钢管内，滤网另一端固定有平衡件和防冲击件。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，上连接件包括上部法兰和用于密封的上部法兰密封垫，下连接件包括下部法兰和用于密封的下部法兰密封垫，下部法兰安装于无缝钢管一端。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，过滤组件还包括用于支撑滤网的外部骨架，且焊接于法兰对夹密封件上，滤网焊接于外部骨架内侧，避免滤网在长时间冲击下脱落，影响管道其他设备运行。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，滤网设置为漏斗结构，大端与法兰对夹密封件连接，防冲击件由不锈钢制成，且焊接于外部骨架底部，杂志沿滤网堆积至滤网底部的防冲击件处，
增加防冲击件可以增加滤网底部强度，避免场时间冲击后，滤网底部破裂，使杂质回至管中，失去过滤效果。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，平衡件设置为四根不锈钢柱，通过焊接均匀设置于防冲击件外圈，平衡件与无缝钢管管壁之间间隙极小，能够稳定过滤组件，避免过滤组件在无缝钢管内晃动。
[0012]一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器的设计方法，包括以下具体步骤：所述包括以下具体步骤：S1、滤网设置为漏斗结构，确定滤网大端和小端的直径；D
大
＝d
‑
(2～3)，D
小
＝1/3D
大
，其中d为无缝钢管管径，单位：mm：；S2、计算得到滤网高度h
V
；S3、通过查阅、计算得到工质泵的必须汽蚀余量NPSH、流体在管道中流动的沿程阻力损失Δf
p
、流体流过过滤器产生的阻力损失Δf
v
；S4、判断滤网高度h
V
是否满足工质泵的必须汽蚀余量NPSH，并计算滤网高度h
V
的取值范围；S5、若S2中计算得到的滤网高度h
V
在S4的滤网高度h
V
的取值范围内，则该计算高度为滤网高度h
V
；S6、若S2中计算得到的滤网高度h
V
不在S4的滤网高度h
V
的取值范围内，则将滤网高度h
V
取值范围的最大值作为滤网高度h
V
；S7、选择开孔尺寸，开孔尺寸选为20μm
‑
30μm。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤S2的具体步骤如下：S2.1、根据S
V
＝επ(D
大
+D
小
)√[(D
大
‑
D
小
)2+h
v2
]，其中，S
V
为流通面积，ε为滤网开孔率，即过滤器开孔面积与总面积之比；S2.2、将S2.1中公式代入S
V
/S
p
＝n，其中，S
p
为无缝钢管管道截面积；根据生产试验得到，n＝3～5；S2.3计算得到滤网高度h
V
。
[0014]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤S3中，流体在管道中流动的沿程阻力损失Δf
p
通过Δf
p
＝λ(l－h
V
)v2/2dg计算得到，其中d为无缝钢管管径，l为无缝钢管管长，v为流体流速，λ为沿程阻力系数。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤S3中流体流过过滤器产生的阻力损失Δf
v
通过Δf
v
＝ω2(1
‑
ε2)/2gρ(CεSy)2，其中，ω为流体质量流量(kg/s)；ε取0.11；g取9.8m/s2；ρ为流体密度(kg/m3)；C为无因次量微孔系数，取0.96；S为过滤器总面积，S＝π(D
大
+D
小
)√[(D
大
‑
D
小
)2+h
v2
]；y为膨胀因子，取0.92。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤S4中根据P
c
+ρg(l
‑
h
V
)－Δf
p
－Δf
v
≥NPSH，计算得到滤网高度h
V
的取值范围，其中，P
c
为过滤器进口处流体的压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，g取9.8m/s2，h
V
为滤网高度，l为无缝钢管管长。
[0017]本专利技术的有益之处在于：本专利技术的管道过滤器不额外占用外部空间，且过滤面积多倍于常规过滤器，有效减少过滤器堵塞，有机工质不会因此产生汽化，工质泵不会产生汽蚀，从而极大的提高了ORC发电系统运行可靠性与稳定性。管道过滤器竖直安装与管道内部，其不会对ORC发电系统外部产生干涉设，备运行时杂质会过滤积存至过滤器底部，不会因为堵塞过滤网使工质汽化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，包括无缝钢管，其特征在于，包括上连接件、过滤组件和下连接件，所述上连接件和下连接件用于固定过滤组件，所述过滤组件包括法兰对夹密封件和滤网，所述法兰对夹密封件设置于上连接件和下连接件之间，所述滤网固定于法兰对夹密封件一端，且放置于无缝钢管内，滤网另一端固定有平衡件和防冲击件。2.根据权利要求1所述的一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，其特征在于，所述上连接件包括上部法兰和用于密封的上部法兰密封垫，所述下连接件包括下部法兰和用于密封的下部法兰密封垫，所述下部法兰安装于无缝钢管一端。3.根据权利要求1所述的一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，其特征在于，所述过滤组件还包括用于支撑滤网的外部骨架，且焊接于法兰对夹密封件上，所述滤网焊接于外部骨架内侧。4.根据权利要求3所述的一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，其特征在于，所述滤网设置为漏斗结构，大端与法兰对夹密封件连接，所述防冲击件由不锈钢制成，且焊接于外部骨架底部。5.根据权利要求4所述的一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器，其特征在于，所述平衡件设置为四根不锈钢柱，通过焊接均匀设置于防冲击件外圈。6.设计权利要求1
‑
5中任意一项所述的一种用于发电机组工质泵进口的管道过滤器的设计方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、滤网设置为漏斗结构，确定滤网大端和小端的直径；D
大
＝d
‑
(2～3)，D
小
＝1/3D
大
，其中d为无缝钢管管径，单位：mm；S2、计算得到滤网高度h
V
；S3、通过查阅、计算得到工质泵的必须汽蚀余量NPSH、流体在管道中流动的沿程阻力损失Δf
p
、流体流过过滤器产生的阻力损失Δf
v
；S4、判断滤网高度h
V
是否满足工质泵的必须汽蚀余量NPSH，并计算滤网高度h
V
的取值范围；S5、若S2中计算得到的滤网高度h
V
在S4的滤网高度h
V
的取值范围内，则该计算高度为滤网高度h
V
；S6、若S2中计算得到的滤网高度h
V
不在S4的滤网高度h
V
的取值范围内，则将滤网高度h
V
取值范围的最大值作为滤网高度h
V
；S7、选择开孔尺寸，开孔尺寸选为20μm
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋丹阳，吴松，袁智威，
申请(专利权)人：南京天加能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：