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CN111648831B - 一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法 - Google Patents

一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法，所述失效保护装置包括设置在转子与气缸之间的密封体和失效密封组件，所述失效密封组件设置在密封体外侧并且能够在密封体失效后形成临时机械密封结构实现临时密封。所述方法采用上述超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置进行临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封和失效保护。本发明的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法可实现超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效时超临界二氧化碳的临时密封，保护人员和设备安全。

Description

一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法
技术领域
本发明涉及先进涡轮设备的技术领域，更具体地讲，涉及一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法。
背景技术
压气机和透平是超临界二氧化碳动力转换系统的核心设备，压气机和透平属于高转速涡轮设备，轴端密封一旦失效，将导致大量二氧化碳泄漏至现场，危急现场人员安全。
确保压气机透平轴端密封安全有效是超临界二氧化碳压气机和透平研制需要解决的关键问题，设置超临界二氧化碳压气机和透平轴端密封失效保护措施来确保轴端密封失效时人员安全、设备安全是十分必要的。
超临界二氧化碳涡轮设备目前尚处于研发阶段，目前还有没公开发表的超临界二氧化碳涡轮设备轴端密封失效保护措施。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置和方法，实现轴端密封失效时超临界二氧化碳的临时密封。
本发明的一方面提供了一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，所述失效保护装置包括设置在转子与气缸之间的密封体和失效密封组件，所述失效密封组件设置在密封体外侧并且能够在密封体失效后形成临时机械密封结构实现临时密封。
根据本发明超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的一个实施例，所述密封体在正常密封条件下能够实现超临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封。
根据本发明超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的一个实施例，所述失效密封组件包括固定支架、密封静环和密封动环，密封静环与固定支架之间通过弹性元件相连，其中，密封静环能够在弹性元件的作用下与密封动环分离，并且在密封体失效后密封静环能够在泄漏气体的推动作用下与密封动环贴合形成所述临时机械密封结构。
根据本发明超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的一个实施例，所述固定支架和密封静环设置在气缸内壁上，密封动环设置在转子上，所述密封静环位于固定支架与密封动环之间，所述失效密封组件的密封动环与密封静环在正常密封条件下形成S形或蛇形通路。
根据本发明超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的一个实施例，所述弹性元件为弹簧。
根据本发明超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的一个实施例，所述失效保护装置还包括报警控制组件，所述报警控制组件能够在密封体失效后发出设备停机信号并控制超临界二氧化碳涡轮设备停机。
本发明的另一方面提供了一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护方法，采用上述超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置进行临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封和失效保护。
与常规方案相比，本发明的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置及方法可实现超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效时超临界二氧化碳的临时密封，保护人员和设备安全。密封正常条件下，涡轮设备原有密封体完成涡轮设备轴端密封，在弹性元件的作用下密封静环与密封动环分离；当密封体失效时，从涡轮设备内部泄露的二氧化碳推动密封静环与密封动环贴合形成临时机械密封结构，同时发出涡轮设备停机信号，实现超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效时机组内超临界二氧化碳的临时密封。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-转子、2-密封体、3-固定支架、4-弹性元件、5-密封静环、6-密封动环、7-气缸、8-压力传感器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
图1示出了根据本发明示例性实施例的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置的结构示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置包括设置在转子1与气缸7之间的密封体2和失效密封组件，该失效密封组件设置在密封体2外侧并且能够在密封体2失效后形成临时机械密封结构实现临时密封。其中，密封体2的外侧是相对于设备而言的内和外，即失效密封组件相对于密封体2而言设置在设备中靠外侧的位置。
密封体2其实是涡轮设备的原有密封体，其在正常密封条件下能够实现超临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封，本发明不对其具体结构和设置方式进行赘述。
本发明中的失效密封组件包括固定支架3、密封静环5和密封动环6，密封静环5与固定支架3之间通过弹性元件4相连，其中，密封静环5能够在弹性元件4的作用下与密封动环6分离，并且在密封体2失效后密封静环5能够在泄漏气体的推动作用下与密封动环6贴合形成临时机械密封结构，实现涡轮设备内超临界二氧化碳的临时密封以保护人员和设备安全。其中，弹性元件4可以为弹簧。
具体地，固定支架3主要用于对密封静环5的位置实现控制，密封静环5与密封动环6能够配合形成临时机械密封结构。固定支架3和密封静环5设置在气缸7内壁上，密封动环5设置在转子1上，密封静环5位于固定支架3与密封动环6之间，失效密封组件的密封动环与密封静环在正常密封条件下形成S形或蛇形通路。
为了形成更有利的失效保护，本发明的失效保护装置还包括报警控制组件，报警控制组件优选为压力传感器8，压力传感器8检测到压力超限后发出设备停机信号并控制超临界二氧化碳涡轮设备停机。
本发明的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护方法则采用上述超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置进行临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封和失效保护。
由此，本发明的装置在正常密封条件下，密封体2能够完成涡轮设备的轴端密封，在弹性元件4的作用下密封静环5与密封动环6分离，当密封体2失效时，从涡轮设备内部泄露的二氧化碳能够推动密封静环5与密封动环6贴合形成临时机械密封结构，同时压力传感器8发出涡轮设备停机信号，实现涡轮设备内超临界二氧化碳的临时密封。
综上所述，本发明的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置能够在涡轮设备原密封失效后在上游压力的作用下自动投入运行并实现临时密封，无需控制逻辑实现，安全可靠且便于进行停机处理。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，其特征在于，所述失效保护装置包括设置在转子与气缸之间的密封体和失效密封组件，所述失效密封组件设置在密封体外侧并且能够在密封体失效后形成临时机械密封结构实现临时密封；
所述失效密封组件包括固定支架、密封静环和密封动环，密封静环与固定支架之间通过弹性元件相连，其中，密封静环能够在弹性元件的作用下与密封动环分离，并且在密封体失效后密封静环能够在泄漏气体的推动作用下与密封动环贴合形成所述临时机械密封结构。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，其特征在于，所述密封体在正常密封条件下能够实现超临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，其特征在于，所述固定支架和密封静环固定设置在气缸内壁上，密封动环设置在转子上，所述密封静环位于固定支架与密封动环之间，所述失效密封组件的密封动环与密封静环在正常密封条件下形成S形或蛇形通路。
4.根据权利要求3所述的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置，其特征在于，所述失效保护装置还包括报警控制组件，所述报警控制组件能够在密封体失效后发出设备停机信号并控制超临界二氧化碳涡轮设备停机。
6.一种超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述超临界二氧化碳涡轮轴端密封失效保护装置进行临界二氧化碳涡轮设备的轴端密封和失效保护。
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