透平膨胀机

摘要： 针对透平膨胀机喷嘴叶片动静部件间隙流动损失问题,首先对喷嘴叶片膨胀比进行计算,并与实验数据进行对比,验证计算方法的准确性和可靠性,然后对加装孔型阻尼密封前后的喷嘴气动性能进行对比计算,结果表明,对于本文计算模型,加装孔型阻尼密封使得喷嘴叶片膨胀比提高1%,焓损失降低5%,且动静部件间隙减小50%后,喷嘴叶片膨胀比进一步提高1%,焓损失进一步下降5%。

摘要： 通过集合透平膨胀机、燃气轮机、供冷换热器、双效LiBr吸收式制冷机组和烟气热水换热器等主要热工设备,提出了一种耦合天然气压力能的新型冷热电联合供给(combined cooling heating and power,CCHP)系统.基于Aspen Plus 11.0模拟平台搭建了新型CCHP系统运行流程图,对比分析了新型系统与常规系统的热力性能.研究结果表明:新型CCHP系统的热力性能明显优于常规系统,一次能源利用效率达到了93%,总效率为36.1%;燃烧室的损最大,达到13527.81 kW,占系统总损的52%;燃气轮机的效率最高,达到93.7%.

摘要： 透平控制系统作为发电用透平机组重要组成部分,极大程度决定了透平发电机组工作性能,影响了发电系统安全性、稳定性及经济性。研究透平控制系统能够提高电网运行质量,具有较大研究价值。主要分析了蒸汽透平(汽轮机)、燃气透平(燃气轮机)及空气透平(透平膨胀机)的控制系统原理、发展历程及研究现状,总结了目前智能控制在透平控制系统中的应用并分析各方法的优缺点。未来透平控制系统将向网络化、综合控制、主动控制、容错控制和智能控制方向迈进。

摘要： 在电力系统运行过程中,用电负荷会出现高峰低谷现象,尤其夏季受极端高温干旱天气影响,峰谷差日益加剧,有些地区由于高峰供电不足,不得不采取拉闸限电的措施,这严重阻碍了社会经济的正常发展。非补燃式压缩空气储能项目是指压缩机利用低谷电将大气中的空气压缩至高压状态,储存于储气装置中,在高峰用电时释放高压空气于透平膨胀机做功发电。压缩机段排气为高温状态,热量由储热模块存储后于发电阶段应用于气体回热,整个发电运行不依赖于外部热源输入,全过程无燃烧、无排放,其基本原理如图1所示。压缩空气储能项目以空气为介质实现电能时间迁移和电网削峰填谷,增强电力系统的柔性和安全性。

摘要： 随着低温透平膨胀制冷机制冷量的不断增加,对整机的性能不断提出更高的要求,然而,对制动端的关注仍然很低,制动端中制动叶轮是核心部件,制动叶轮的性能提升可以使整机性能提升.对制动叶轮进行优化,使用了两种优化策略,策略一对子午流面和叶型依次进行优化,策略二对子午流面和叶型同时进行优化,两种优化策略都始终以制动功率为约束,经过多次优化,得到优化结果.与原始模型对比,优化模型气动性能显著改善,使用策略一效率提升10.61％,使用策略二效率提升10.14％,工作范围均显著扩大.分析表明,相比原始模型,优化模型泄露损失、回流损失、尾迹掺混等显著减少,不同策略优化的结果也略有不同.

摘要： 针对氦气低温透平膨胀机变工况热力性能预测,研究了透平膨胀机各通流部分损失机理,并根据一维无量纲流动控制方程,采用基于焓降的损失系数分析了各部件内流动损失,结合各部件流动特性,确定了适合各通流部件的损失系数计算关联式,进一步开展了氦低温透平膨胀机变膨胀比和变转速的热力性能模拟研究,绘制了透平性能曲线,获得了透平膨胀机变膨胀比和变转速下的热力性能.

摘要： 近年来,采用逆布雷顿循环的低温制冷机以其效率高、可靠性好、降温速度快、制冷范围广等特性得到广泛关注.本文搭建了一套逆布雷顿低温空气制冷机综合性能实验台,该实验台分为气源部分、制冷部分和性能测试部分.在实验台上可以进行系统降温、透平膨胀机热力及机械性能、回热器传热传质及食品冻结特性等的综合研究.这些研究可为氢、氦等逆布雷顿低温制冷机的研究提供借鉴.对透平膨胀机在常温下的热力性能进行了初步的实验研究,在膨胀比为2.15的情况下膨胀机出口温度2 min内下降33°C以上.其中,自主研发设计的透平膨胀机主轴轴径为10.00 mm,采用波箔箔片轴承支承、最高转速达到278 kr/min,等熵效率达65.5％.实验结果表明,该逆布雷顿低温空气制冷机具有优良的热力性能和降温特性,为后续的相关研究奠定了基础.

摘要： 基于有限差分法和Newton-Raphson迭代法求解止推轴承间隙的润滑气膜压力,根据气膜压力分布特征对常规型双层鼓泡箔片的鼓泡分布进行改进,并采用有限元法求解支承结构各层箔片的弹性变形和应力分布情况.结果表明,随着支承结构轴向均匀柔性系数的增大,气膜压力不断减小,平台区压力分布的均匀性不断增强.平箔片相比于鼓泡箔片具有较大的弹性变形和应力集中,使其更易磨损,第一层鼓泡箔片的弹性支承作用较第二层更显著.改进后的新型支承结构各层箔片的变形量和变形区域均远小于常规型,且在平台区变形均匀,可有效抑制箔片磨损,提高透平膨胀机止推轴承的承载力和稳定性.

摘要： 变工质下透平膨胀机的相似模化特性研究是特殊工质透平膨胀机研发的关键技术手段和必要方法,也是提升研发效率和节约成本的有效途径.本文提出了一种基于转速、进口总温、绝热指数和气体常数的适用于透平膨胀机变工质的新型模化方法,并利用某透平膨胀机对超临界CO2与空气的相似模化进行了数值验证.结果显示,在总体性能参数的模化上具有较高的精确度;在内部流场预测(马赫数、速度分布)等方面也具有良好的模化效果.该方法适用于利用空气模化高温度、高压力下的超临界CO2储能做功过程.

摘要： 为系统分析透平膨胀机在运行过程中存在的工艺危害,提高透平膨胀机的安全设计和运行水平,以安徽长江钢铁股份有限公司20000 m3/h制氧机组中的透平膨胀机为例,采用危险与可操作性(HAZOP)分析对空分装置透平膨胀机开展了工艺危害分析.分析了透平膨胀机的温度、压力、转速控制参数偏离的原因、后果,并针对偏差提出轴承保护、防喘振、转速保护、供油系统控制等方面的安全对策措施,自动化控制是保证膨胀机安全运行的主要措施.

摘要： 本文用转子动力学分析软件DYNAMICS计算了两种不同结构的透平膨胀机转子系统的临界转速,并与ANSYS计算结果和实验数据进行了对比.ANSYS与DYNAMICS对两种材质(铍青铜、不锈钢)双层鼓泡箔片动压轴承支撑的Φ1=25mm双盘转子系统前4阶临界转速计算结果差异较大,随转速提高差异较低,5、6两阶临界转速计算结果差异小于1％,DYNAMICS对临界转速计算结果与转子非同步涡动振动频率实验值基本吻合.ANSYS与DYNAMICS对小孔供气静压轴承支撑的Φ2=17mm单盘转子系统各阶临界转速差异均小于2％,DYNAMICS对临界转速计算结果略大于实验结果.ANSYS计算Φ1=25mm双盘转子系统耗时分别为109s和105s,计算Φ2=17mm单盘转子系统耗时约70s,DYNAMICS计算耗时均小于1s.通过对两种结构转子系统的计算对比,表明DYNAMICS计算准确度高,运算速度快,适用于多种转子、轴承系统.

摘要： 作为液化流程的重要组成部件,透平膨胀机的等熵效率的提高对于提高整个流程的效率具有重要的意义.为提高透平膨胀机的等熵效率,首先要探究造成透平膨胀机效率损失的各种因素,例如径向间隙损失,内泄漏损失,攻角损失等等.本文针对径向进气且前缘无圆角的透平膨胀机进口攻角变化对其等熵效率的影响,以数值模拟为基础,得到了最佳的进口攻角,也得到了攻角从-45°变化到+20°时,透平膨胀机等熵效率对攻角变化的不敏感性这一结论.同时,将攻角损失的数值模拟结果与NASA的损失理论模型作比较,并对其理论模型提出改进,改进后的结果更接近数值模拟结果.

摘要： 本文综合了其它文献中零散的膨胀机简介,按照时间轴顺序从国外国内两个方面介绍了透平膨胀机的发展历史,其中重点穿插介绍了氦气在透平膨胀机中的应用历程;简要比较国内外的发展差异,并且最后对透平膨胀机获得低温的原理做了基本概括.

摘要： 在工业流程中存在着大量具有一定压力和温度的废气,直接排放不但造成大气污染而且还大大浪费能源.透平膨胀机作为高效的降温减压流体机械,可广泛地应用于能量回收领域.文章主要介绍了杭氧新型透平膨胀机组的开发和在双氧水尾气方面、降温减压蒸汽能量回收方面、液体膨胀发电机方面的应用经验，为石油化工企业的节能环保提供一种新的解决方案.

摘要： 通过对一台工业尾气透平膨胀机振动故障的现象,应用频谱等对该故障进行了诊断与分析,从机组的结构、装配工艺、设计分析等方面查找原因,进而解决故障现象.并介绍了风机振动故障的诊断思路、诊断步骤及振动机理,提出了解决此类风机振动故障的方法,对该类风机的制造具有实用、有效的指导意义.

摘要： 随着低温超导、航天技术、高能物理等高科技技术的发展,对小型深低温系统的需求越来越多.500W@4.5K氦低温系统是满足上述需求的标准制冷机,其核心部件是全气体轴承氦透平膨胀机,本文主要给出了全气体轴承氦透平膨胀机研制(关键部件的研制)及样机的常温测试过程与结果,常温测试结果转速达到150krpm,振幅只有7～10μm,常温测试结果表明此该氦透平膨胀机的机械性能完全满足要求,本文还给出了全气体轴承氦透平膨胀机调试的一些操作经验.

摘要： 为了深入研究小型逆布雷顿空气制冷机的降温特性,采用CFX数值模拟方法,对透平膨胀机整机的热力性能进行了分析和研究;改进了小型逆布雷顿空气制冷机综合试验台,采用了风机回路闭式循环,调节制动压力以匹配不同的工况.结果表明,动压空气轴承透平膨胀机的绝热效率达到了62％;膨胀比4.5时,在120min内,最低无负荷出口温度达到了-170°C;理论预测与试验结果吻合较好,为设计和进一步的试验研究提供了依据.

摘要： 介绍兖矿鲁南化肥厂28000 m3/h空分设备配套的进口液氧泵、液氮泵和透平膨胀机等引进设备的设计参数,分析在运行过程中出现的液氧泵电机烧坏、液氨泵汽蚀、液氮泵迷宫损坏和透平膨胀机轴振动值波动频繁等问题,叙述了处理问题的方法和措施.总结出了严禁在透平膨胀机控制柜旁边使用手机和对讲机，并严禁在透平膨胀机房内，动用电气焊等方面在透平膨胀机问题的措施。

摘要： 为了解决小型航空涡轮发动机在各种低温环境下的启动点火和正常工作试验所需要的低温气流模拟问题,本文对比了空气间加换热制冷法和空气直接膨胀制冷法,认为利用空气直接制冷法获取低温气源最为有利,并从透平膨胀机原理入手进行分析,介绍了透平膨胀机的结构特点和设备组成、透平膨胀机低温供气过程,结合试车台用气特点,阐述了低温供气模拟温度和流量等参数的调节方法,并对进入透平膨胀机的空气品质的控制做了说明.实践证明,利用透平膨胀机建立的低温气源站运行良好,能满足发动机低温试验的要求.

摘要： 通常情况下,逆布雷顿制冷机采用恒定的制动进气压力,然而不变的制动压力不能适应制冷机在降温过程中变化的温度和膨胀比,这会影响系统的性能.本文提出制动压力的反馈控制方法,改进了逆布雷顿空气制冷机性能,采用风机回路闭式循环,进行了定制动压力和定特性比两种典型制动策略下制冷机降温性能的实验研究.实验结果表明:通过调节风机闭式循环制动压力来匹配膨胀机工况的方案可以有效的提高逆布雷顿空气制冷机的制冷性能.

摘要： 本发明涉及一种用于膨胀工作介质尤其是超临界二氧化碳的透平膨胀机，包括通过主轴同轴连接的涡轮部分和电机部分，所述涡轮部分包括沿轴向方向依次布置且流体连通的进气流道、进气整流腔、进气喷嘴环、涡轮盘和排气流道，进气整流腔中设置有整流罩，进气喷嘴环在外周设置有用于接收经整流的待膨胀工作介质的喷嘴流道，涡轮盘安装在主轴上，布置在涡轮盘本体外周的叶片在工作介质的作用下带动涡轮盘及主轴转动，其中进气流道沿轴向延伸并且其横截面直径随着靠近进气整流腔而逐渐增大，由进气整流腔与整流罩一起限定的环形整流通道的横截面随着靠近进气喷嘴环而逐渐缩小。本发明还涉及具有上述透平膨胀机的热力循环系统。

摘要： 本发明涉及压缩气体储能技术领域，尤其涉及一种透平膨胀机的进气压力调节系统及两种采用该透平膨胀机的进气压力调节系统的透平膨胀机。本发明的透平膨胀机的进气压力调节系统包括主汽阀、调压补气装置和透平膨胀机，主汽阀的出口端与调压补气装置的进口端相连通，调压补气装置的调压出口端与透平膨胀机的首级叶片的进口相连通，调压补气装置的补气出口端与透平膨胀机的中间级叶片的进口相连通，在调压出口端完全打开且调压补气装置的进口端的压力低于透平膨胀机进口的设计压力时，补气出口端开始打开。该透平膨胀机的进气压力调节系统中的透平膨胀机进口的设计压力不必为在额定功率下工作时的最低压力，节流损失较小，高压气体的利用率更高。

摘要： 本实用新型公开了一种透平膨胀机喷嘴叶片、透平膨胀机喷嘴及透平膨胀机，叶片的第一面和/或叶片的第二面上开设有导压槽；其中，第一面上没有开设导压槽的区域的第一面积与第一压强的乘积等于第二面上没有开设导压槽的区域的第二面积与第二压强的乘积，以使得当透平膨胀机运行时，第一面上受到的第一压力等于第二面上受到的第二压力。本实用新型提供的一种透平膨胀机喷嘴叶片、透平膨胀机喷嘴及透平膨胀机用以解决现有技术中的膨胀机喷嘴叶片，两面受力不均，导致的叶片在滑动盘和固定盘之间的摩擦力很大的技术问题。实现了减小叶片与滑动盘和固定盘之间的摩擦力，提高了透平膨胀机喷嘴调节膨胀机的气量的灵敏度的技术效果。

摘要： 本实用新型涉及透平膨胀机。基于当前闭式叶轮通常由钎焊加工而成，存在着焊缝质量难以控制，且内在缺陷会诱发叶轮损坏的问题。若采用整体铣制加工，必须调整叶片叶型以满足加工要求，会降低叶轮效率。而半开式叶轮虽可满足整体铣制的要求，但其泄漏量大，会使低温流体复热，不利于后续工艺操作。基于上两种叶轮存在的问题，本实用新型提供了一种新型透平膨胀叶轮，其轮盖仅设置在叶轮的流道出口的端部附近，不需要考虑其对叶片的影响，可正常设计叶片叶型，不需牺牲叶轮效率来调整叶片结构。同时，轮盖外侧设置的多组同轴阶梯和透平膨胀机中的密封盖内侧设置的多个同轴阶梯型密封齿适配，组成多组迷宫密封通道，有效降低了叶轮泄漏量。

摘要： 本申请公开了一种透平膨胀机的喷嘴叶片控制结构及膨胀机，涉及膨胀机技术领域。技术方案为一种透平膨胀机的喷嘴叶片控制结构，包括喷嘴叶片和固定内环，所述固定内环外套接有转盘，所述喷嘴叶片的一端铰接在所述固定内环上，另一端铰接有连接件，所述喷嘴叶片的侧面保持贴合于所述固定内环的侧面，所述连接件一端与所述喷嘴叶片铰接，另一端铰接在所述转盘上，所述转盘上连接有用于控制其转动的控制机构。本申请结构合理，能够有效控制喷嘴叶片的摆动，并提供多种方式，适用于多种情况。

摘要： 本实用新型公开了一种用于透平膨胀机的测振接头及膨胀机系统，该测振接头包括安装于膨胀机机体上的固定接头和套装于固定接头上的过渡接头，所述的过渡接头靠近固定接头的一端为安装端，偏离固定接头的一端为出口端，其特征在于，所述的固定探头上套设有位置可调的调整螺母，所述的调整螺母用于限定所述过渡接头的安装端的位置；所述过渡接头的出口端的出口方向偏离所述的固定接头的内部通道的延伸方向并可绕该延伸方向转动。该测振接头通过在过渡接头和固定接头之间设置调整螺母，同时改变过渡接头的形式，使得测振接头的高度和出口方向可以进行调节，安装和使用更加方便。

摘要： 本实用新型提供了一种透平蜗壳及透平膨胀机，涉及膨胀机技术领域；该透平膨胀机包括上述透平蜗壳，该透平蜗壳包括壳体、排气管、进气管和设置在壳体内的导气通道，导气通道的一端与排气管连通、另一端与进气管连通；导气通道内留有用于安装叶轮的空间，高温介质能够流经该叶轮；进气管和排气管位于壳体的同侧。将进气管和排气管设置在壳体的同侧，减小了透平蜗壳自身的几何尺寸，以使透平蜗壳的结构更紧凑，真空冷箱的尺寸便能够得到改善。

摘要： 本申请提供一种透平膨胀机、透平发电机组及发电系统，该透平膨胀机包括机壳、主轴、叶轮、密封组件和注气通道，密封组件包括干气密封、金属软密封和密封齿，干气密封位于主轴的自由端，金属软密封和密封齿相对设置于靠近叶轮的一端，在透平膨胀机运作时，注气通道用于将隔离气注入密封组件形成的空腔内，进入空腔内的隔离气，分成两路，一部分经由干气密封进入大气中，另一部分经由金属软密封和密封齿进入透平膨胀机内，通过密封组件的设置，减少了透平膨胀机的泄漏量，提高了透平膨胀机的密封性，进而提高了透平发电机组及发电系统的能量利用率。

摘要： 本实用新型公开了一种透平膨胀机和高速发电机为同轴的透平发电机组，包括透平膨胀机和高速发电机，所述透平膨胀机包括气缸、向心式叶轮和透平膨胀机主轴，所述透平膨胀机主轴穿过气缸且与气缸转动连接，所述向心式叶轮固定安装在所述透平膨胀机主轴的输入端，所述向心式叶轮位于气缸内，所述气缸的内壁安装有多个喷嘴，所述气缸上设置有进气口和排气口，所述高速发电机固定安装在气缸上，所述透平膨胀机主轴和高速发电机的高速发电机主轴为同一根主轴。本实用新型集成化程度高，占地面积小，减少了设备的投入成本和维护成本，减少了设备的故障点，提高了有机朗肯循环系统的发电效率。

摘要： 本实用新型提供了一种增压透平膨胀机的膨胀轮，由轴承支撑套合在转子上，设置在透平蜗壳内，包括相互固定的轮盘和轮盖，所述的轮盘上设有叶片，所述的叶片呈抛物线设置，且叶片的相对的两个面的圆柱横截面为抛物面。本实用新型的有益效果主要体现在：由于叶片呈圆柱抛物面设置，使用数控铣床加工简单，且在轮盘上焊接有轮盖，使膨胀轮的绝热效率得到提高。