本發(fā)明涉及一種液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)對于lng降壓的裝置，由于介質(zhì)低溫、易爆、易燃、易汽化。因此，對于介質(zhì)低溫保冷、密封性、安全可靠性、降低汽化量有很高的要求。

傳統(tǒng)液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)多用j-t閥來降壓，初期投入成本高，且汽化氣化量很大，介質(zhì)浪費量很大。采用帶有真空保冷結(jié)構(gòu)的lng液力透平可完全代替j-t閥，應(yīng)用高壓的lng介質(zhì)帶動多級減壓葉輪，為lng介質(zhì)降壓，避免多級減壓孔板節(jié)流帶來的高熱量，造成介質(zhì)汽化，產(chǎn)生浪費。于此同時透平發(fā)出電能，采用四象限變頻回收并入電網(wǎng)。lng液力透平有利于國內(nèi)液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)降低運送lng流程中的浪費，提高產(chǎn)能。

現(xiàn)有技術(shù)中，該工位多用閥門實現(xiàn)，lng液力透平為全新技術(shù)。lng液力透平介質(zhì)進(jìn)入對平衡系統(tǒng)沖擊性很大，軸向力平衡系統(tǒng)穩(wěn)定很困難，造成透平運行不穩(wěn)定；lng液力透平為液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)關(guān)鍵設(shè)備，維護(hù)時間及便捷性非常關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，用于解決lng液力透平軸向力平衡問題，解決lng液力透平介質(zhì)進(jìn)入對平衡系統(tǒng)沖擊性很大問題，解決軸向力平衡系統(tǒng)穩(wěn)定困難問題。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，包括：平衡盤、平衡盤耐磨板、葉輪口環(huán)和殼體口環(huán)；所述的平衡盤耐磨板設(shè)置于液力透平首級葉輪的軸向端部，所述的平衡盤設(shè)置于液力透平的軸承盒內(nèi)壁，并且使平衡盤耐磨板和平衡盤上下設(shè)置，間隙配合，形成平衡盤機構(gòu)；所述的葉輪口環(huán)設(shè)置于液力透平首級葉輪的徑向外側(cè)，所述的殼體口環(huán)設(shè)置于液力透平的軸承盒內(nèi)壁，并且使葉輪口環(huán)位于殼體口環(huán)內(nèi)側(cè)，間隙配合，形成平衡鼓結(jié)構(gòu)；所述的平衡盤上加工有多個連通液力透平發(fā)電機腔體的導(dǎo)流槽。

當(dāng)葉輪口環(huán)沖入高壓介質(zhì)，通過葉輪口環(huán)和殼體口環(huán)的間隙，進(jìn)入首級葉輪和平衡盤形成的平衡腔，最后通過平衡盤的導(dǎo)流槽進(jìn)入發(fā)電機室，形成平衡回路。

作為優(yōu)選所述的殼體口環(huán)上加工有用于減壓的抗沖擊槽，所述的抗沖擊槽為徑向條形槽。

作為優(yōu)選所述的平衡盤為正三角形平衡盤結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選所述的導(dǎo)流槽包括徑向的多點泄流槽和軸向的平衡孔。

作為優(yōu)選所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)設(shè)置于液力透平的首級葉輪和發(fā)電機室之間；所述的液力透平包括：設(shè)置于液力透平出口吐出段處的平衡回路出口、設(shè)置于發(fā)電機室內(nèi)部的平衡回路入口和平衡管路；所述的平衡管路用于連通平衡回路入口和平衡回路出口。

當(dāng)高壓介質(zhì)從首級中段和首級導(dǎo)葉沖入葉輪口環(huán)，依次通過軸向力平衡系統(tǒng)的平衡鼓結(jié)構(gòu)和平衡盤機構(gòu)，進(jìn)入發(fā)電機室內(nèi)，并穿過發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子間隙，通過平衡回路入口進(jìn)入平衡管路，最終于平衡回路出口進(jìn)入液力透平出口的吐出段，形成平衡回路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，軸向力平衡系統(tǒng)位于首級葉輪與發(fā)電機中間，lng液力透平入口高壓介質(zhì)通過平衡鼓結(jié)構(gòu)、平衡盤機構(gòu)，進(jìn)入發(fā)電機內(nèi)部，通過發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子間隙引入平衡管路，通過平衡管路流入液力透平入口，通過平衡鼓與平衡盤結(jié)合的方法進(jìn)行軸向力平衡，能夠動態(tài)的、完全的平衡液力透平軸向力；全新設(shè)計平衡盤耐磨板，耐磨板為平衡裝置易損件，更換快捷方便，成本低廉，有效保護(hù)平衡盤及葉輪；液力透平高壓介質(zhì)來流快速沖入平衡鼓、平衡盤內(nèi)，為降低該沖擊，平衡鼓結(jié)構(gòu)開設(shè)減壓抗沖擊凹槽結(jié)構(gòu)，并適當(dāng)加長平衡鼓軸向尺寸，有效避液力透平高壓介質(zhì)進(jìn)入平衡系統(tǒng)，對平衡系統(tǒng)造成沖擊，增強平衡系統(tǒng)及液力透平的穩(wěn)定性。

本發(fā)明所述的軸向力平衡系統(tǒng)及液化天然氣降壓工況用lng液力透平，是一種工況液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)lng液力透平平衡系統(tǒng)，解決了lng液力透平平衡系統(tǒng)對透平運行安全穩(wěn)定性的限制等問題，同時提高lng液力透平維護(hù)的便捷，低成維護(hù)維修成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明透平整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明軸向力平衡系統(tǒng)示意圖(圖1的i處局部放大視圖)。

其中：1、吐出段，2、平衡管路，3、發(fā)電機室，4、首級葉輪，5、平衡盤耐磨板，6、葉輪口環(huán)，7、殼體口環(huán)，8、平衡盤，9、多點泄流槽，10、平衡孔，11、軸承盒，12、首級中段，13、首級導(dǎo)葉。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，包括：平衡盤8、平衡盤耐磨板5、葉輪口環(huán)6和殼體口環(huán)7；所述的平衡盤耐磨板5設(shè)置于液力透平首級葉輪4的軸向端部，所述的平衡盤8設(shè)置于液力透平的軸承盒11內(nèi)壁，并且使平衡盤耐磨板5和平衡盤8上下設(shè)置，間隙配合，形成平衡盤機構(gòu)，相對轉(zhuǎn)動時，平衡盤耐磨板5和平衡盤8的間隙形成平衡液膜；平衡盤耐磨板5與平衡盤8形成平衡間隙，平衡盤耐磨板5為易損件，能夠有效的保護(hù)了平衡盤5及首級葉輪4，更換方便、價格低。

所述的平衡盤8為正三角形平衡盤結(jié)構(gòu)。采用正三角形平衡盤8，當(dāng)介質(zhì)從葉輪口環(huán)6與多槽降壓殼體口環(huán)7中間流過后，需要足夠的緩沖腔，正三角形平衡盤8能夠在滿足較小的徑向尺寸情況下，形成更大的緩沖腔，即減小了徑向尺寸，并提高平衡盤系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高透平運行可靠性。

所述的平衡盤8上加工有多個連通液力透平發(fā)電機腔體的導(dǎo)流槽。所述的導(dǎo)流槽包括徑向的多點泄流槽9和軸向的平衡孔10，將平衡腔與發(fā)電機腔體聯(lián)通，形成平衡回路。

所述的葉輪口環(huán)6設(shè)置于液力透平首級葉輪4的徑向外側(cè)，所述的殼體口環(huán)7設(shè)置于液力透平的軸承盒11內(nèi)壁，并且使葉輪口環(huán)6位于殼體口環(huán)7內(nèi)側(cè)，間隙配合，形成平衡鼓結(jié)構(gòu)，建立第一級平衡機構(gòu)；所述的殼體口環(huán)7上加工有用于減壓的抗沖擊槽，所述的抗沖擊槽為徑向條形槽，在殼體口環(huán)7上開設(shè)減壓抗沖擊槽，并加長軸向尺寸，降低液力透平來流沖擊，多槽降壓。

當(dāng)葉輪口環(huán)6沖入高壓介質(zhì)，通過葉輪口環(huán)6和殼體口環(huán)7的間隙，進(jìn)入首級葉輪4和平衡盤8形成的平衡腔，最后通過平衡盤8的導(dǎo)流槽進(jìn)入發(fā)電機室3，形成平衡回路。

本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，是一種工況液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，采用多泄流槽及軸向加長型平衡鼓，緩解透平介質(zhì)來流沖擊平衡機構(gòu)造成透平系統(tǒng)不穩(wěn)定。

優(yōu)選的，所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)設(shè)置于液力透平的首級葉輪4和發(fā)電機室3之間；所述的液力透平包括：設(shè)置于液力透平出口吐出段1處的平衡回路出口、設(shè)置于發(fā)電機室3內(nèi)部的平衡回路入口和平衡管路2；所述的平衡管路2用于連通平衡回路入口和平衡回路出口；所述首級葉輪4位于發(fā)電機上部，同軸布置。

高壓介質(zhì)從lng液力透平入口進(jìn)入，當(dāng)高壓介質(zhì)從首級中段12和首級導(dǎo)葉13沖入葉輪口環(huán)6，依次通過軸向力平衡系統(tǒng)的平衡鼓結(jié)構(gòu)和平衡盤機構(gòu)，進(jìn)入發(fā)電機室3內(nèi)，并穿過發(fā)電機定子與轉(zhuǎn)子間隙，通過平衡回路入口進(jìn)入平衡管路2，最終于平衡回路出口進(jìn)入液力透平出口的吐出段1，形成平衡回路。

本發(fā)明所述的液力透平，是一種lng液力透平為低溫多級減壓透平，主要結(jié)構(gòu)包括：真空保溫承壓結(jié)構(gòu)外殼體、內(nèi)部承壓殼體、主降壓葉輪導(dǎo)葉部分、潛液發(fā)電機、軸向力平衡系統(tǒng)和多點支撐軸承系統(tǒng)。

前道工藝系統(tǒng)的高壓介質(zhì)，從液力透平入口進(jìn)入透平外殼內(nèi)部，高壓介質(zhì)從首級中段12和首級導(dǎo)葉13處進(jìn)入，再經(jīng)過本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，進(jìn)入透平出口，從透平出口流出，進(jìn)入儲罐或下一道工序的入口，從而形成流動的回路。

本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，應(yīng)用于低溫潛液式立式多級減壓透平，能夠有效降低lng液力透平關(guān)鍵零件(葉輪、平衡盤)的損壞率，提高液化石油天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)lng降壓液力透平的裝置維護(hù)簡便性。

本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，應(yīng)用于lng潛液式離心液力透平，透平平衡系統(tǒng)采用小的平衡鼓間隙，在透平開啟前，調(diào)整平衡盤8與平衡盤耐磨板5之間的較小間隙，保證透平開啟瞬間平衡盤8與平衡盤耐磨板5能夠有介質(zhì)流過，形成液膜，平衡軸向力。

本發(fā)明所述的液化天然氣降壓工況用lng液力透平的軸向力平衡系統(tǒng)，應(yīng)用葉輪口環(huán)6、平衡盤8、多點泄流槽9及平衡孔10實現(xiàn)透平軸向力動態(tài)平衡，在透平運轉(zhuǎn)時，該平衡系統(tǒng)能夠基本完成平衡轉(zhuǎn)子軸向力，保證透平運轉(zhuǎn)安全、穩(wěn)定。

液化天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)降壓裝置中，傳統(tǒng)液化天然氣接收站及浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置(lng-fpso)降壓裝置采用j-t閥門降壓，采用孔板節(jié)流降壓，壓力能全部轉(zhuǎn)化為熱能，該部分熱能全部傳遞給介質(zhì)，使介質(zhì)大量汽化，造成介質(zhì)汽化浪費。采用lng液力透平，高壓介質(zhì)通過透平降低壓力，lng液力透平將壓力能轉(zhuǎn)化為電能，并回收電網(wǎng)。能夠降低lng氣化率至少5％左右，另外每年能夠回收電能至少17.5萬千瓦時。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。