本發明涉及透平膨脹機領域，具體涉及一種低溫有機工質膨脹機平衡氣及軸承座保溫系統，進氣殼的進氣口中進氣，然后通過多級渦輪膨脹，壓力逐漸降低，進氣口側的高壓工質可以經過減壓后通過平衡氣封進入前平衡腔，并在壓力的作用下通過平衡氣孔進入后平衡腔，再經隔離件上的通氣孔進入到隔離腔，隔離腔將排氣流道與軸承座隔離，減小了軸承座熱量散失，隨后經隔離腔出口進入主流道并與主流混合。多級渦輪后與前平衡腔之間壓差產生的軸向力與渦輪盤方向相反，平衡了大部軸向推力，降低了軸承功耗，減小推力軸承設計難度。前平衡腔與后平衡腔壓差較小，減小了第一機械密封的密封壓力，降低了泄漏風險。

技術領域

本發明涉及透平膨脹機領域，尤其涉及一種低溫有機工質膨脹機平衡氣及軸承座保溫系統。

背景技術

采用有機朗肯循環發電系統是高效利用LNG冷能的方式之一，有機工質低溫膨脹機是有機朗肯循環發電系統核心設備。通過提高反動度來提升軸流渦輪等熵效率可能會導致轉子軸向力過大的問題，采用引氣的方式可以平衡軸向力。現有平衡氣引氣方式通常為外部平衡氣管引氣，這導致機組外圍管路十分復雜，且增加了泄漏的風險。由于LNG冷能溫度極低，相應降低了有機朗肯循環系統的冷凝溫度。在一種系統中，膨脹機進口溫度為20～30℃，膨脹機出口溫度約為-80～-60℃，膨脹比達到55，膨脹機出口溫度遠低于機械密封使用溫度，傳統結構布置形式無法滿足效率要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫有機工質膨脹機平衡氣及軸承座保溫系統，旨在平衡軸向推力，降低軸承功耗以及減小前平衡腔與后平衡腔壓差，降低泄漏風險。

為實現上述目的，本發明提供了一種低溫有機工質膨脹機平衡氣及軸承座保溫系統，包括進氣殼，所述進氣殼具有進氣口，排氣殼具有排氣口，所述進氣口與所述排氣口連通，多級渦輪轉動設置在所述進氣口和所述排氣口之間，所述多級渦輪根部具有平衡氣孔，主軸與所述多級渦輪固定連接，并穿過所述進氣殼和所述排氣殼，在所述多級渦輪的兩側設置第一密封件和第二密封件，所述第一密封件與所述主軸之間形成前平衡腔，所述前平衡腔與所述進氣口連通，所述第二密封件與所述主軸之間形成后平衡腔，所述平衡氣孔與所述前平衡腔和所述后平衡腔連通，在所述第二密封件上設置有隔離件，所述隔離件具有通氣孔，所述通氣孔與所述后平衡腔連通，所述隔離件外側設置有隔離板，所述隔離板與所述隔離件之間形成隔離腔，所述隔離腔與所述通氣孔連通。

其中，所述多級渦輪包括多級渦輪本體、噴嘴環座、噴嘴環和鎖緊環，所述噴嘴環座固定設置在所述進氣殼內，所述噴嘴環固定設置在所述噴嘴環座上，所述多級渦輪本體轉動設置在噴嘴環內，并與所述主軸固定，所述鎖緊環設置在主軸靠近所述多級渦輪的一側。

其中，所述第一密封件包括軸承座、第一隔離密封和第一機械密封，所述軸承座固定在所述進氣殼上，所述第一機械密封設置在所述軸承座和所述主軸之間，所述第一隔離密封設置在所述第一機械密封靠近所述多級渦輪的一側。

其中，所述第二密封件包括第二機械密封、密封端軸承和蓋板，所述第二機械密封設置在所述排氣殼與所述主軸之間，所述密封端軸承設置在所述第二機械密封的一側，所述蓋板設置固定在所述排氣殼內靠近所述主軸的一側。

其中，所述隔離板包括前隔離板、后隔離板和鎖緊螺釘，所述前隔離板設置在所述隔離件外側，所述后隔離板設置在所述蓋板的一側，所述鎖緊螺釘穿過所述前隔離板和所述后隔離板，并與所述蓋板螺紋連接。

其中，所述隔離板還包括定位環，所述定位環設置在所述鎖緊螺釘和所述蓋板之間。