[发明专利]径流透平轴向力自适应调控方法

权利要求书

1.径流透平轴向力自适应调控方法，其特征是：采用如下径流透平轴向力自适应调控系统，包括径流透平、发电机、热端换热器、冷端换热器、储液罐、增压泵、PLC，所述增压泵的两端分别连接储液罐的出口和热端换热器的入口，热端换热器的出口连接透平进气口，透平出气口连接冷端换热器的入口，冷端换热器的出口连接储液罐，径流透平连接发电机；所述径流透平包括透平壳体、透平气封，所述发电机包括电机壳体、电机气封，电机壳体和透平壳体之间设置透平气封，透平气封的两侧分别为透平主流道和叶轮背面环形腔室，电机壳体里设置电机气封，电机气封的两侧分别为叶轮背面环形腔室和电机内部腔室，叶轮背面环形腔室所处电机壳体上设置引流进气口和导流出气口，电机内部腔室壳体上设置电机泄流口；热端换热器的出口连接透平进气口的管路上支出引流控制管，引流控制管连接引流进气口，引流控制管上设置引流控制阀；导流出气口连接导流出气管，导流出气管连接冷端换热器的进口，导流出气管上安装抽气泵、止回阀；电机泄流口通过电机泄流阀连接止回阀前的导流出气管；热端换热器的出口连接透平进气口的管路上设置叶轮进气口测压装置，导流出气管上设置叶轮背面环形腔室测压装置，透平出气口与冷端换热器的入口之间的管路上设置叶轮出气口测压装置，叶轮进气口测压装置、叶轮背面环形腔室测压装置和叶轮出气口测压装置均连接PLC，叶轮进气口测压装置测得透平入口压力P_i，叶轮背面环形腔室测压装置测得透平背面环形腔室压力P_b，叶轮出气口测压装置测得透平出口压力P_o，径流透平的轴向力F_t为0时的叶轮背面压力为P_b0，若B_b＜P_b0，则F_t＞0，轴向推力方向指向电机侧；若P_b＞P_b0，则F_t＜0，推力方向指向透平侧；实时监测P_i、P_o、P_b的数值，根据经验公式计算，以得到径流透平轴向力大小，以之作为判断依据，调整P_b值来调控轴向推力的大小和方向；

径流透平的轴向力按以下经验公式计算：

透平侧轴向力：

其中，

电机侧轴向力：

其中r_i为叶轮入口半径，r_os为叶轮出口轮缘半径，r_oh为叶轮出口轮毂半径，r_b为叶轮背面轮毂半径，r为叶轮半径；

由透平内气流动量变化产生的轴向力：

F₃＝Q_mc₂

其中Q_m为流过叶轮流道的介质流量，c₂为叶轮出口处介质流速；

则透平产生的轴向推力为：

F_t＝F₁+F₃-F₂；

轴向力指向电机侧，且数值超过预警值F_w⁺时，则PLC给出指令开启引流控制阀，使热端换热器出口的高压气态工质经引流进气口进入透平背面环形腔室，使压力P_b增大，则轴向力F值逐渐减小到允许值；

轴向力指向透平侧，且数值超过预警值F_w-时，则PLC给出指令关闭引流控制阀，并依次开启抽气泵控制阀、抽气泵，将透平背面环形腔室中的工质从导流出气口中抽走送入冷端换热器，使腔室压力P_b减小，则轴向力F值逐渐减小到允许值。