【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超临界二氧化碳布雷顿循环领域，特别涉及一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统。
技术介绍
1、超临界co2布雷顿循环发电系统是一种以超临界状态的二氧化碳为工质的布雷顿循环系统，其循环过程是:首先，超临界二氧化碳经过压缩机升压；然后，利用换热器将工质等压加热；其次，工质进入涡轮机，推动涡轮做功，涡轮带动电机发电；最后，工质进入冷却器，恢复到初始状态，再进入压缩机形成闭式循环。
2、超临界co2布雷顿循环发电系统是未来最具发展潜力的能量转换系统之一，为了保证该能量转换系统的竞争力，作为该系统心脏设备的压缩机和高温透平(涡轮机)的高效率和低泄漏运行至关重要。非接触式干气密封由于在高参数工况下具有非常良好的泄漏控制能力而成为压缩机与高温透平的轴端密封的主要形式。
3、当超临界co2透平运行时，从压缩机扩压器出口引出的超临界co2介质经过过滤、加热和调压后引入压缩机端密封腔，作为压缩机端干气密封的介质气，同时部分气体通过压缩机轮背间隙(压缩机端密封腔出气间隙)引回压缩机扩压器。由于压缩机扩压器出口引出的气体在进入压缩机端密封腔之前需要经过各种流阻元件，造成显著的温降，如果没有加热措施会导致其在进入压缩机端密封腔时的温度较低。在较低进气温度下，超临界co2压缩机端干气密封在运行过程中密封端面可能会产生相变，在密封端面上可能会出现液态甚至是固态的co2，会破坏气膜的稳定性，同时使泄漏风险增加，而固态干冰会直接造成密封端面的摩擦磨损，使密封过早发生失效。由此可见，避免超临界co2在密封端面处出现液相
技术实现思路
1、本申请为了解决上述问题，提供一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，设计巧妙，经济性好，本申请通过设置涡流管，实现了超临界co2压缩机引出高压气体的冷热流体分离，从而用热流体作为压缩机端干气密封的密封气以避免密封端面的液相凝析，用冷流体为高温涡轮端密封腔降温冷却以避免密封端面出现较大的热变形和密封部件出现严重腐蚀，本申请无需设置介质气加热装置、涡轮端干气密封副的冷却系统等耗能组件，也无需设置隔热装置，减小了空间占用，同时也大大提升了机组整体的运行经济性，这对于超临界co2布雷顿循环发电透平机组的高效率、低泄漏稳定运行具有重要意义。本申请所采用的技术方案如下：
2、一种基于涡流管的超临界co干气密封闭式热管理系统，包括：
3、压缩机端密封组件，其包括压缩机端密封腔、压缩机端干气密封副和压缩机端密封腔出气间隙，所述压缩机端密封腔围绕所述压缩机端干气密封副的外周设置，所述压缩机端密封腔出气间隙与所述压缩机端密封腔相连通。涡轮端密封组件，其包括涡轮端密封腔、涡轮端干气密封副和冷却腔，所述涡轮端密封腔围绕所述涡轮端干气密封副的外周设置，所述冷却腔设于所述涡轮端密封腔外周，所述冷却腔设有冷却腔进气孔和冷却腔出气孔。涡流管，其包括涡流室、热端管和冷端管，所述热端管和所述冷端管分别连通于所述涡流室两侧；介质温压测控系统，其包括涡流管进气管路、涡流管热端出气管路和涡流管冷端出气管路。
4、所述涡流室通过所述涡流管进气管路与压缩机扩压器出口相连通，所述热端管中流出较高温度的热气通过所述涡流管热端出气管路进入所述压缩机端密封腔内；所述压缩机端密封腔通过所述压缩机端密封腔出气间隙与所述压缩机扩压器相连通，以使所述压缩机端密封腔内的工质流回到所述涡流管进气管路。所述涡流管冷端出气管路与所述冷却腔进气孔相连通，以使所述冷端管中流出温度较低的冷气进入所述冷却腔内；所述冷却腔出气孔与所述压缩机扩压器相连通，以使所述冷却腔内的工质流回到所述涡流管进气管路。
5、在一些实施方式中，所述压缩机端密封组件还包括压缩机端密封腔体、压缩机端动环组件、压缩机端静环组件，所述压缩机端密封腔设于所述压缩机端密封腔体内，所述压缩机端动环组件包括压缩机端动环，所述压缩机端静环组件包括压缩机端静环，所述压缩机端动环和所述压缩机端静环组成所述压缩机端干气密封副。
6、在一些实施方式中，所述涡轮端密封组件还包括涡轮端密封腔体、涡轮端动环组件和涡轮端静环组件，所述涡轮端密封腔设于所述涡轮端密封腔体内，所述冷却腔开设于所述涡轮端密封腔体上，所述涡轮端动环组件包括涡轮端动环，所述涡轮端静环组件包括涡轮端静环，所述涡轮端动环和所述涡轮端静环组成所述涡轮端干气密封副。
7、在一些实施方式中，所述压缩机端密封组件还包括压缩机轮背压盖，所述压缩机轮背压盖设于所述压缩机端密封腔与压缩机的叶轮之间，所述压缩机轮背压盖与所述叶轮之间形成所述压缩机端密封腔出气间隙。
8、在一些实施方式中，所述冷却腔内设有折流板。
9、在一些实施方式中，所述涡流管进气管路上设有第一调压阀、第一温度传感器和第一压力传感器，所述涡流管热端出气管路上设有第二调压阀、第二温度传感器和第二压力传感器，所述涡流管冷端出气管路上设有第三温度传感器，所述冷却腔出气孔与所述压缩机扩压器之间的连通路径上设有第四温度传感器和第三压力传感器。
10、本申请提供的一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，具有以下有益效果的至少一种：
11、1、本申请提供的一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，通过设置涡流管，实现了对从超临界co2压缩机引出高压气体的冷热流体分离，从而用热流体作为压缩机端干气密封的密封气以避免密封端面的液相凝析，用冷流体为高温涡轮端密封腔降温冷却以避免密封端面出现较大的热变形和密封部件出现严重腐蚀，这对于超临界co2布雷顿循环发电透平机组的高效率、低泄漏稳定运行具有重要意义。
12、2、本申请提供的一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，现有超临界co2透平机组轴端干气密封仿真系统包括用于提高压缩机端进气温度的加热器和降低涡轮端密封腔温度的换热器或冷却系统，而采用具有冷热流体分离功能的涡流管替代辅助系统中的加热器和换热器等耗能元件，一方面提高了系统运行效率和运行经济性，另一方面也使密封辅助系统变得更加简单、结构更紧凑，拓展其在一些空间受限场合的应用。本申请无需设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于涡流管的超临界CO2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的超临界CO2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述压缩机端密封组件1还包括压缩机端密封腔体13、压缩机端动环组件14、压缩机端静环组件15，所述压缩机端密封腔16设于所述压缩机端密封腔体13内，所述压缩机端动环组件14包括压缩机端动环141，所述压缩机端静环组件15包括压缩机端静环151，所述压缩机端动环141和所述压缩机端静环151组成所述压缩机端干气密封副。
3.根据权利要求2所述的一种基于涡流管的超临界CO2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述涡轮端密封组件2还包括涡轮端密封腔体22、涡轮端动环组件23和涡轮端静环组件24，所述涡轮端密封腔设于所述涡轮端密封腔体22内，所述冷却腔222开设于所述涡轮端密封腔体22上，所述涡轮端动环组件23包括涡轮端动环231，所述涡轮端静环组件24包括涡轮端静环241，所述涡轮端动环231和所述涡轮端静环241组成所述涡轮端干气密封副。
4.根据权利要求3所述的一种基于涡流管的超临界C
5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于涡流管的超临界CO2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述冷却腔222内设有折流板223。
6.根据权利要求5所述的一种基于涡流管的超临界CO2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述涡流管进气管路41上设有第一调压阀411、第一温度传感器412和第一压力传感器413，所述涡流管热端出气管路42上设有第二调压阀421、第二温度传感器422和第二压力传感器423，所述涡流管冷端出气管路43上设有第三温度传感器431，所述冷却腔出气孔225与所述压缩机扩压器122之间的连通路径上设有第四温度传感器432和第三压力传感器433。
...【技术特征摘要】
1.一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述压缩机端密封组件1还包括压缩机端密封腔体13、压缩机端动环组件14、压缩机端静环组件15，所述压缩机端密封腔16设于所述压缩机端密封腔体13内，所述压缩机端动环组件14包括压缩机端动环141，所述压缩机端静环组件15包括压缩机端静环151，所述压缩机端动环141和所述压缩机端静环151组成所述压缩机端干气密封副。
3.根据权利要求2所述的一种基于涡流管的超临界co2干气密封闭式热管理系统，其特征在于，所述涡轮端密封组件2还包括涡轮端密封腔体22、涡轮端动环组件23和涡轮端静环组件24，所述涡轮端密封腔设于所述涡轮端密封腔体22内，所述冷却腔222开设于所述涡轮端密封腔体22上，所述涡轮端动环组件23包括涡轮端动环231，所述涡轮端静环组件24包括涡轮端静环241，所述涡轮端动环231和所述涡轮端静环241组成所述涡...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡航领，陈竹鑫，江锦波，王林涛，路晓玲，杨康，陈来杰，李振华，李新宇，徐一鸣，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：
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