[发明专利]液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统

说明书

本发明公开了一种液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统，平衡盘耐磨板设置于液力透平首级叶轮的轴向端部，平衡盘设置于液力透平的轴承盒内壁，并且使平衡盘耐磨板和平衡盘上下设置，间隙配合，形成平衡盘机构；叶轮口环设置于液力透平首级叶轮的径向外侧，壳体口环设置于液力透平的轴承盒内壁，并且使叶轮口环位于壳体口环内侧，间隙配合，形成平衡鼓结构；平衡盘上加工有多个连通液力透平发电机腔体的导流槽。本发明所述的液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统，解决了LNG液力透平平衡系统轴向力平衡问题、解决了透平运行安全稳定性的限制等问题，同时提高LNG液力透平维护的便捷，低成维护维修成本。

技术领域

本发明涉及一种液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统。

背景技术

目前，在液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(LNG-FPSO)对于LNG降压的装置，由于介质低温、易爆、易燃、易汽化。因此，对于介质低温保冷、密封性、安全可靠性、降低汽化量有很高的要求。

传统液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(LNG-FPSO)多用J-T阀来降压，初期投入成本高，且汽化气化量很大，介质浪费量很大。采用带有真空保冷结构的LNG液力透平可完全代替J-T阀，应用高压的LNG介质带动多级减压叶轮，为LNG介质降压，避免多级减压孔板节流带来的高热量，造成介质汽化，产生浪费。于此同时透平发出电能，采用四象限变频回收并入电网。LNG液力透平有利于国内液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(LNG-FPSO)降低运送LNG流程中的浪费，提高产能。

现有技术中，该工位多用阀门实现，LNG液力透平为全新技术。LNG液力透平介质进入对平衡系统冲击性很大，轴向力平衡系统稳定很困难，造成透平运行不稳定；LNG液力透平为液化石油天然气接收站及浮式生产储存卸货装置(LNG-FPSO)关键设备，维护时间及便捷性非常关键。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统，用于解决LNG液力透平轴向力平衡问题，解决LNG液力透平介质进入对平衡系统冲击性很大问题，解决轴向力平衡系统稳定困难问题。本发明采用的技术手段如下：

一种液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统，包括：平衡盘、平衡盘耐磨板、叶轮口环和壳体口环；所述的平衡盘耐磨板设置于液力透平首级叶轮的轴向端部，所述的平衡盘设置于液力透平的轴承盒内壁，并且使平衡盘耐磨板和平衡盘上下设置，间隙配合，形成平衡盘机构；所述的叶轮口环设置于液力透平首级叶轮的径向外侧，所述的壳体口环设置于液力透平的轴承盒内壁，并且使叶轮口环位于壳体口环内侧，间隙配合，形成平衡鼓结构；所述的平衡盘上加工有多个连通液力透平发电机腔体的导流槽。

当叶轮口环冲入高压介质，通过叶轮口环和壳体口环的间隙，进入首级叶轮和平衡盘形成的平衡腔，最后通过平衡盘的导流槽进入发电机室，形成平衡回路。

作为优选所述的壳体口环上加工有用于减压的抗冲击槽，所述的抗冲击槽为径向条形槽。

作为优选所述的平衡盘为正三角形平衡盘结构。

作为优选所述的导流槽包括径向的多点泄流槽和轴向的平衡孔。

作为优选所述的液化天然气降压工况用LNG液力透平的轴向力平衡系统设置于液力透平的首级叶轮和发电机室之间；所述的液力透平包括：设置于液力透平出口吐出段处的平衡回路出口、设置于发电机室内部的平衡回路入口和平衡管路；所述的平衡管路用于连通平衡回路入口和平衡回路出口。

当高压介质从首级中段和首级导叶冲入叶轮口环，依次通过轴向力平衡系统的平衡鼓结构和平衡盘机构，进入发电机室内，并穿过发电机定子与转子间隙，通过平衡回路入口进入平衡管路，最终于平衡回路出口进入液力透平出口的吐出段，形成平衡回路。