[发明专利]一种多级离心式超临界二氧化碳压缩机

说明书

本发明公开了一种多级离心式超临界二氧化碳压缩机，该多级离心式超临界二氧化碳压缩机包括机壳、主轴、轴间平衡盘、低压级叶轮、高压级叶轮和轴端平衡盘，主轴可转动地设在机壳内，主轴沿轴向具有高压端和低压端；轴间平衡盘，轴间平衡盘套设在主轴上，低压级叶轮套设在主轴上，且位于轴间平衡盘的朝向低压端的一侧，低压级叶轮包括沿主轴的轴向分布的第一级叶轮和第二级叶轮，高压级叶轮套设在主轴上，且位于轴间平衡盘的朝向高压端的一侧，第二级叶轮包括沿主轴的轴向分布的第三级叶轮和第四级叶轮，轴端平衡盘套设在主轴上，且位于第四级叶轮的进气口处。该多级离心式超临界二氧化碳压缩机的可靠性较高，泄漏量较少，气动效率较高。

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳循环发电技术领域，具体涉及一种多级离心式超临界二氧化碳压缩机。

背景技术

超临界二氧化碳循环发电是一种以超临界状态的二氧化碳为工质的布雷顿循环系统，其循环过程为：超临界二氧化碳经过压缩机升压，利用换热器将工质等压加热，随后工质进入涡轮机，推动涡轮做功，涡轮带动发电机发电，工质进入冷却器恢复至初始状态，再进入压缩机形成闭式循环。超临界二氧化碳工质的特性使其具有良好的应用前景和研究价值。在超临界二氧化碳循环发电系统中，压缩机是非常关键的部件，因超临界二氧化碳物性关系，压缩机的效率对循环发电系统效率的影响极大。

超临界二氧化碳工质的物性比较特殊，其密度接近于水，粘性接近于空气，在临界点附近易于压缩，能够有效的降低压缩机耗功，针对超临界二氧化碳循环发电系统的多级离心式压缩机的设计需充分考虑临界点附近的工质物性问题，避免因压缩机进口工质状态低于临界点而发生冷凝现象，对压缩机叶片造成冲蚀磨损。而现有工业用多级离心压缩机因其气动效率低、轴端泄漏流量大及系统稳定性较差的缺点严重影响了超临界二氧化碳循环发电系统的效率，从而不能满足超临界二氧化碳循环发电系统的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多级离心式超临界二氧化碳压缩机，该多级离心式超临界二氧化碳压缩机的可靠性较高，泄漏量较少，气动效率较高。

为实现上述技术效果，本发明的多级离心式超临界二氧化碳压缩机的技术方案如下：

本发明公开了一种多级离心式超临界二氧化碳压缩机，包括：机壳；主轴，所述主轴可转动地设在所述机壳内，所述主轴沿轴向具有高压端和低压端；轴间平衡盘，所述轴间平衡盘套设在所述主轴上；低压级叶轮，所述低压级叶轮套设在所述主轴上，且位于所述轴间平衡盘的朝向所述低压端的一侧，所述低压级叶轮包括沿所述主轴的轴向分布的第一级叶轮和第二级叶轮，所述第一级叶轮为开式叶轮，所述第二级叶轮为闭式叶轮；高压级叶轮，所述高压级叶轮套设在所述主轴上，且位于所述轴间平衡盘的朝向所述高压端的一侧，所述高压级叶轮包括沿所述主轴的轴向分布的第三级叶轮和第四级叶轮，所述第三级叶轮和所述第四级叶轮均为闭式叶轮；轴端平衡盘，所述轴端平衡盘套设在所述主轴上，且位于第三级叶轮的进气口处。

在一些实施例中，所述第一级叶轮、所述第二级叶轮、所述第三级叶轮及所述第四级叶轮的叶片均为偶数个，且所述第一级叶轮、所述第二级叶轮、所述第三级叶轮及所述第四级叶轮的叶片均包括交叉分布的主叶片和分流叶片。

在一些实施例中，所述机壳上设有进口管道、出口管道和连接弯管，所述进口管道与所述第一级叶轮的进气口相连，所述出口管道与所述第四级叶轮的出气口相连，所述连接弯管的一端与所述第二级叶轮的出气口相连，另一端与所述第三级叶轮的进气口相连。

在一些具体的实施例中，所述多级离心式超临界二氧化碳压缩机还包括：第一回流组件，所述第一回流组件包括依次连通的第一扩压器、第一弯道和第一回流器，所述第一扩压器与所述第一级叶轮的出气口相连，所述第一回流器与所述第二级叶轮的进气口相连；第二回流组件，所述第二回流组件包括依次连通的第二扩压器、第二弯道和第二回流器，所述第二扩压器与所述第三级叶轮的出气口相连，所述第二回流器与所述第四级叶轮的进气口相连；其中：所述第一扩压器和所述第二扩压器均为无叶扩压器；所述第一回流器和所述第二回流器均为叶片回流器。