[发明专利]一种多工况多级透平

说明书

技术领域

本发明涉及一种透平装置，特别涉及一种多工况多级透平装置。

背景技术

透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械能的机器。在石油化工、石油加工、化肥、海水淡化、钢铁冶金等行业有大量高压液体，这些高压液体的能量目前大多被浪费。在国外，一些发达国家目前利用这些高压液体的能量方式有专用的液力能量回收透平，而在我国和一些发展中国家，大多数情况下这些能量被浪费掉，国内近年在化肥行业也有利用反转泵来回收的装置，但是由于设计理论的欠缺，回收能量效率普遍较低，这导致这些能量没有较充分利用或被浪费。因此，在能源问题凸显的今天，随着透平应用领域的增大，能量回收水力透平的开发研究有着重大的意义及经济价值，其一能为节能减排作出贡献，其次能为国家的经济建设作出重大贡献，降低单位GDP的能耗。

透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构型式多种多样，但基本工作原理相似。透平的最主要的部件是一个旋转元件，即转子，或称叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。透平机械的工质可以是水及其它液体、蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体。

在实际工程环境中，工质液体通常具有较高的能量头和复杂多变的工况。现有逆转泵型水力透平，即为叶片离心泵反转运行，其结构简单，成本低廉，但由十水力流动性能不佳，整机机械效率偏低，因此能量回收效率较低，且其工作效率对流量的变化十分敏感，其工作性能对工况的要求是严格和苛刻的。流量高于最佳工况的10％时能量回收透平效率下降50％，流量低于最佳工况的40％时，能量回收装置无回收能量的功能。

申请号为CN201410408215.7号的中国发明专利公开了一种工业流体高余压回收超低比转速多级水轮机。技术方案是，机壳内经轴承竖直装有上端伸出机壳上部的主轴,机壳内的主轴上自上而下依次装有首级水力透平级和至少一个次级水力透平级，首级水力透平级上方的机壳上设置有与其进水端相连通的进水管，最底端的一个次级水力透平级的下方在机壳上设置有与其出水端相连通的尾水管，所述的首级水力透平级包括上、下并排装在主轴上的首级导叶和首级转轮，所述的次级水力透平级包括上、下并排装在主轴上的次级导叶和与首级转轮结构相同的次级转轮，可利用100～200m水头,实现与发电机的无减速机直联,提高了装置效率及可靠性,回收效率高。

但是上述专利只能增加工况变化时机器工作的稳定性而无法提高其变工况效率。

发明内容

针对上述存在的缺陷，本发明人提供了一种多工况多级透平。通过在尾水管内增加轴流叶片和导叶等措施提高透平在变工况时的效率和稳定性。

实现上述目的所采用的技术方案是：

一种多工况多级透平，该透平包括尾水管、分段式导叶、轴流叶轮、壳体、主轴、离心叶轮、口环、活动导叶、平衡盘、机械密封、轴承座、深沟球轴承；

延所述主轴的水平面将所述壳体分为上下两部分，所述壳体的上下两部分用螺栓连接；

所述尾水管通过螺栓与壳体的一侧连接；

所述离心叶轮通过轴套、键槽固定于主轴；透平的前若干级为若干个单吸离心叶轮；

所述最后一级离心叶轮后设有轴流叶轮，且轴流叶轮设置于尾水管内；

所述分段式导叶设置在尾水管内轴流叶轮之后；

所述平衡盘设置于首级离心叶轮之前；

所述壳体上远离尾水管的一侧与主轴之间设有一道机械密封；

所述壳体上远离尾水管的一侧的轴承座内放置一枚深沟球轴承，轴流叶轮轮毂内设有一枚深沟球轴承；

所述口环由动圈和静圈组成，动圈由传动销固定在离心叶轮前盖板进口处，静圈由防转销固定在壳体上；

所述离心叶轮中，每级离心叶轮外围设置10片活动导叶。

进一步，最后一级为轴流叶轮。

进一步，尾水管内设有8片分段式导叶。

该多级透平壳体采用中开式结构，即延通过主轴的水平面将壳体分为上下两部分铸造，然后用螺栓联结上下壳体。

所述尾水管通过螺栓和壳体连接。离心叶轮通过轴套、键槽固定于主轴。

所述透平的前几级为若干个单吸离心叶轮。采用多级离心叶轮的目的是适应回收流体具有较高的能量头的工况。

所述末级离心叶轮后为所述轴流叶轮，轴流叶轮位于尾水管内。

所述轴流叶轮后面为分段式导叶。所述首级叶轮之前放置平衡盘用来平衡透平工况变化时不断变化的轴向力。