一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统的制作方法

1.本技术属于涡轮设备技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统。


背景技术：

2.超临界二氧化碳动力转换技术采用处于超临界状态的二氧化碳为工质，通过闭式布雷顿循环实现能量传输与能量转换，具有系统简单、高效紧凑、体积小、重量轻、响应快速等技术优势，具有广泛的应用前景。在许多特种应用场景下，对动力转换的涡轮系统实现紧凑布置、工质不泄漏、宽运行范围要求极高。超临界二氧化碳系统中，透平与压缩机均属于涡轮设备，起到提供循环动力和实现能量转换的作用。
3.针对当前的涡轮应用，一方面，压缩机与透平设备均属于旋转机械，通常存在工质对外泄漏点；另一方面，超临界二氧化碳环境下的压缩机与透平工作在高转速、高背压、大推力运行环境下，尤其在变工况下，设备所承受的轴向推力变化复杂，仅靠推力轴承平衡轴向推力较为困难，是当前涡轮系统无法实现宽范围运行的主要原因之一。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，具备轴向推力自调节能力，可实现宽运行范围。
5.一方面，本技术实施例提供一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，包括外壳、透平、第一干气密封和流量调节阀，外壳具有容置空间；透平设置于容置空间中，透平包括透平本体和叶轮，透平本体中形成有介质腔，叶轮安装于介质腔中并将介质腔分隔为介质入口区和介质出口区；第一干气密封设置于容置空间中，且位于透平形成有介质入口区的一侧，第一干气密封中形成有第一低温腔室，第一干气密封和透平之间形成有调节腔室以及与调节腔室连通的第一工质流道、第二工质流道和第三工质流道，第一工质流道与介质入口区连通，第二工质流道与介质出口区连通，第三工质流道与第一低温腔室连通；流量调节阀设置于第二工质流道中。
6.根据本技术的一个方面，涡轮系统还包括电机、压缩机、第二干气密封和控制模块，电机容纳于容置空间中，电机包括电机主体以及与电机主体连接并向电机主体的两端延伸的转子，透平设置于电机主体的一侧且安装于转子上，第一干气密封件与转子连接且位于透平和电机主体之间；压缩机容纳于容置空间中，压缩机设置于电机主体的另一侧且安装于转子上；第二干气密封容纳于容置空间中，第二干气密封安装于转子上且位于压缩机和电机主体之间；控制模块与第一干气密封和第二干气密封分别连接，控制模块用于控制第一干气密封和第二干气密封中的注气流量。
7.根据本技术的一个方面，涡轮系统还包括辅助增压件，第一干气密封和第二干气密封将容置空间依次分隔为第一高压区、低压区以及第二高压区，其中，透平位于第一高压区，电机位于低压区，压缩机位于第二高压区，辅助增压件的一端与低压区连通，辅助增压
件的另一端与透平和压缩机的之间的闭式循环回路连通。
8.根据本技术的一个方面，第一干气密封还形成有与第一低温腔室连通的第一进气口，第二干气密封形成有第二低温腔室以及与第二低温腔室连通的第二进气口，控制模块包括控制本体以及与控制本体电连接的两个注气装置，两个注气装置分别设置于第一进气口和第二进气口。
9.根据本技术的一个方面，作业状态下，一个注气装置在第一进气口的注气流量与另一个注气装置在第二进气口的注气流量不同。
10.根据本技术的一个方面，第一干气密封和第二干气密封均包括密封壳以及容纳于密封壳内的密封动环和密封静环，密封壳中形成有第一低温腔室或者第二低温腔室，密封壳中还形成有第一进气口或者第二进气口，密封动环固定套设于转子上，密封静环环绕设置于转子的外周并固定于密封壳上，密封动环与密封静环之间形成平衡膜，第一进气口或第二进气口位于密封壳靠近密封动环的一侧。
11.根据本技术的一个方面，控制模块还包括与控制本体电连接的两个压力检测件和两个流量检测件，两个压力检测件分别设置于第一进气口和第二进气口，两个流量检测件分别设置于第一进气口和第二进气口。
12.根据本技术的一个方面，涡轮系统还包括安装于转子上的推力轴承，推力轴承位于压缩机和电机主体之间，或者，推力轴承位于透平和电机主体之间。
13.根据本技术的一个方面，推力轴承包括套设于转子上的转动部分和静止部分，转动部分与转子固定连接，静止部分与外壳固定连接。
14.根据本技术的一个方面，涡轮系统还包括推力参数检测件，推力参数检测件固定安装于静止部分，推力参数检测件与控制模块连接，以检测转子的轴向推力数据并发送至控制模块。
15.本技术实施例提供的超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，包括壳体、透平、第一干气密封件和流量调节阀，壳体具有容纳腔；透平设置于容纳腔中，透平包括本体和叶轮，本体中形成有介质腔，叶轮安装于介质腔中并将介质腔分隔为介质入口区和介质出口区；第一干气密封件设置于容纳腔中，第一干气密封件中形成有低温腔，第一干气密封件和透平之间形成有调节腔室以及与调节腔室连通的第一工质流道、第二工质流道和第三工质流道，第一工质流道与介质入口区连通，第二工质流道与介质出口区连通，第三工质流道与低温腔连通，从而使位于第一干气密封件的低温腔中的低温密封气可以通过第三工质流道流入调节腔室中，位于透平的介质入口区的高温介质可以通过第一工质流道流入调节腔室中，低温密封气与高温介质在调节腔室中混合使温度降低，并通过第二工质流道流入透平的介质出口区，从而有效防止低温密封气泄漏至透平的介质入口区，避免叶轮由于温差的存在而产生热应力，保证叶轮的结构强度，在此过程中，通过对位于第二工质流道中的流量调节阀进行调节，可以实现对调节腔室中的压力的调节，进而通过该压力对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还
可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一些实施例提供的涡轮系统的局部剖视图；图2是本技术一些实施例提供的涡轮系列的又一局部剖视图；图3为本技术一些实施例提供的第一干气密封和第二干气密封的结构示意图；图4为本技术一些实施例提供的涡轮系统的又一结构示意图；图5为本技术一些实施例提供的涡轮系统的推力轴承的结构示意图；图6为本技术一些实施例提供的涡轮系统的推力参数检测件的安装示意图。
18.附图标记：外壳100；透平200；透平本体201；叶轮202；介质入口区203；第一干气密封300；第一低温腔室301；第一进气口302；第一泄露口303；密封壳304；密封动环305；密封静环306；调节腔室400；第一工质流道401；第三工质流道402；电机500；电机主体501；转子502；压缩机600；第二干气密封700；第二低温腔室701；第二进气口702；第二泄漏口703；推力轴承800；转动部分801；静止部分802；推力参数检测件900。
具体实施方式
19.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本技术，而不是限定本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术更好的理解。
20.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
21.超临界二氧化碳动力转换技术采用处于超临界状态的二氧化碳为工质，通过闭式布雷顿循环实现能量传输与能量转换，具有系统简单、高效紧凑、体积小、重量轻、响应快速等技术优势，具有广泛的应用前景。在许多特种应用场景下，对动力转换的涡轮系统实现紧凑布置、工质不泄漏、宽运行范围要求极高。超临界二氧化碳系统中，透平与压缩机均属于涡轮设备，起到提供循环动力和实现能量转换的作用。
22.针对当前的超临界二氧化碳系统，一方面，压缩机与透平设备均属于旋转机械，通常存在工质对外泄漏点，因此通常需要设置干气密封来实现透平和压缩机的轴端密封，但是，由于干气密封在密封过程中需要充入密封气，该密封气相对于超临界二氧化碳的温度而言，其温度要低得多，因此，当一部分的低温密封气泄漏到透平内部时，将会由于与透平中的超临界二氧化碳之间存在温差，使透平中的叶轮产生较大热应力，影响到叶轮的结构强度，进而影响到透平的使用寿命甚至整个系统的正常运行。
23.另一方面，由于超临界二氧化碳环境下的压缩机与透平工作在高转速、高背压、大
推力运行环境下，尤其在变工况的情况下，设备所承受的轴向推力变化复杂，仅靠推力轴承平衡轴向推力较为困难，是当前涡轮系统无法实现宽范围运行的主要原因之一。
24.鉴于此，本技术发明人提出一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，旨在解决上述透平中的热应力问题的同时对系统所受到的轴向推力进行平衡。涡轮系统具体包括壳体、透平、第一干气密封件和流量调节阀，壳体具有容纳腔；透平设置于容纳腔中，透平包括本体和叶轮，本体中形成有介质腔，叶轮安装于介质腔中并将介质腔分隔为入口区和出口区；第一干气密封件设置于容纳腔中，第一干气密封件中形成有低温腔，第一干气密封件和透平之间形成有调节腔室以及与调节腔室连通的第一工质流道、第二工质流道和第三工质流道，第一工质流道与入口区连通，第二工质流道与出口区连通，第三工质流道与低温腔连通，从而使位于第一干气密封件的低温腔中的低温密封气可以通过第三工质流道流入调节腔室中，位于透平的入口区的高温介质可以通过第一工质流道流入调节腔室中，低温密封气与高温介质在调节腔室中混合使温度降低，并通过第二工质流道流入透平的出口区，从而有效防止低温密封气泄漏至透平的介质入口区，避免叶轮由于温差的存在而产生热应力，保证叶轮的结构强度，在此过程中，通过对位于第二工质流道中的流量调节阀进行调节，可以实现对调节腔室中的压力的调节，进而通过该压力对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
25.为了解决现有技术问题，本技术实施例提供了一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统。
26.图1为本技术一些实施例提供的涡轮系统的局部剖视图。
27.请参考图1，本技术提供一种超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，包括包括外壳100、透平200、第一干气密封300和流量调节阀，外壳100具有容置空间；透平200设置于容置空间中，透平200包括透平本体201和叶轮202，透平本体201中形成有介质腔，叶轮202安装于介质腔中并将介质腔分隔为介质入口区203和介质出口区；第一干气密封300设置于容置空间中，且位于透平200形成有介质入口区203的一侧，第一干气密封300中形成有第一低温腔室301，第一干气密封300和透平200之间形成有调节腔室400以及与调节腔室400连通的第一工质流道401、第二工质流道和第三工质流道402，第一工质流道401与介质入口区203连通，第二工质流道与介质出口区连通，第三工质流道402与第一低温腔室301连通；流量调节阀设置于第二工质流道中。
28.外壳100可以为压力外壳100，通过将透平200、第一干气密封300和流量调节阀均设置于外壳100中，从而将涡轮系统集成为一体，使涡轮系统的结构更加紧凑，并且，通过该外壳100可以保证涡轮系统与外界的完全密封，使在外壳100中的超临界二氧化碳工质可再循环利用，实现涡轮系统的不对外泄漏。
29.调节腔室400可以形成于第一干气密封300上，也可以形成于透平200上，或者，调节腔室400还可以形成于由第一干气密封300、透平200以及外壳100围合形成，在此不作具体限定。
30.本技术实施例提供的超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，包括壳体、透平200、第一干气密封300件和流量调节阀，壳体具有容纳腔；透平200设置于容纳腔中，透平200包括本体和叶轮202，本体中形成有介质腔，叶轮202安装于介质腔中并将介质腔分隔为介质入口区203和介质出口区；第一干气密封300件设置于容纳腔中，第一干气密封300件中形成有
低温腔，第一干气密封300件和透平200之间形成有调节腔室400以及与调节腔室400连通的第一工质流道401、第二工质流道和第三工质流道402，第一工质流道401与介质入口区203连通，第二工质流道与介质出口区连通，第三工质流道402与第一低温腔室301连通，从而使位于第一干气密封300件的第一低温腔室301中的低温密封气可以通过第三工质流道402流入调节腔室400中，位于透平200的介质入口区203的高温介质可以通过第一工质流道401流入调节腔室400中，低温密封气与高温介质在调节腔室400中混合使温度降低，并通过第二工质流道流入透平200的介质出口区，在此过程中，通过对位于第二工质流道中的流量调节阀进行调节，可以实现对调节腔室400中的压力的调节，进而通过该压力对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
31.并且，由于透平200的介质入口区203所流入的介质处于高温状态，而相对于透平200中的高温介质而言，位于第一干气密封300的第一低温腔室301中的密封气的温度较低，当低温的密封气发生泄漏流入透平200的介质入口区203时，透平200的叶轮202将会由于高温介质与低温密封气的温度差异的存在而产生一定的热应力，进而影响到叶轮202的结构强度，因此，在本技术中，第一干气密封300和透平200之间设置有调节腔室400，低温密封气与高温介质在调节腔室400中混合，从而可以有效防止低温密封气泄漏至透平200的介质入口区203，避免叶轮202由于温差的存在而产生热应力，保证叶轮202的结构强度。
32.可以理解的是，由于在涡轮系统的工作过程中需要不断的向第一低温腔室301中注入低温密封气并且需要不断的向介质入口区203注入高温介质，因此，低温密封气和高温介质也不断的流入调节腔室400中，并通过第二工质流道流向介质出口区排出，此时，调节腔室400中由于气体的混合将产生一定的压强，通过控制流量调节阀的阀口大小，可以控制调节腔室400中的气体排出的速度，从而对调节腔室400中的压强进行调节，最终体现为对压力的调节，从而通过对调节该压力的大小来对系统所受到的轴向推力进行平衡。
33.图2是本技术一些实施例提供的涡轮系列的又一局部剖视图。
34.请参考图2，根据本技术的一个方面，涡轮系统还包括电机500、压缩机600、第二干气密封700以及控制模块，电机500容纳于容置空间中，电机500包括电机主体501以及与电机主体501连接并向电机主体501的两端延伸的转子502，透平200设置于电机主体501的一侧且安装于转子502上，第一干气密封300件与转子502连接且位于透平200和电机主体501之间；压缩机600容纳于容置空间中，压缩机600设置于电机主体501的另一侧且安装于转子502上；第二干气密封700容纳于容置空间中，第二干气密封700安装于转子502上且位于压缩机600和电机主体501之间；控制模块与第一干气密封300和第二干气密封700分别连接，控制模块用于控制第一干气密封300和第二干气密封700中的注气流量。
35.可以理解的是，调节腔室400400可以由外壳100、透平200以及第一干气密封300与转子502围合形成。
36.可以理解的是，控制模块可以包括微处理器、具有接受信号与发送信号功能的集成电路、具有无线通讯功能的移动终端等装置中的一种或多种；电机500可以为包含启动电机的启发一体式发电机。
37.在本技术实施例提供的超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，通过将压缩机600和透平200设置于电机500的两侧，实现系统中能量转换；通过在透平200和电机500之间设置第一干气密封300，在压缩机600和电机500之间设置第二干气密封700400，从而通过第一干
气密封300和第二干气密封700实现涡轮系统的轴端密封；并且，通过控制模组与第一干气密封300和第二干气密封700分别连接，从而通过控制模块调节第一干气密封300和第二干气密封700中的注气压力，以在转子502的轴向上形成一定的轴向合力来平衡超临界二氧化碳环境下的涡轮系统所受到的轴向推力，进而避免涡轮系统中的各设备发生轴向窜动而造成物理损伤，保障系统的运行安全，同时，可以增大涡轮系统的运行范围，实现涡轮系统的宽范围运行。
38.作为一个具体的实施方式，涡轮系统还包括辅助增压件，第一干气密封300和第二干气密封700将容置空间依次分隔为第一高压区、低压区以及第二高压区，其中，透平200位于第一高压区，电机500位于低压区，压缩机600位于第二高压区，辅助增压件的一端与低压区连通，辅助增压件的另一端与透平200和压缩机600的之间的闭式循环回路连通。
39.可以理解的是，透平200作为系统中的做工设备，可以将高温高压的超临界二氧化碳工质中的热能转化为机械能并通过转子502传递至电机500进行发电，压缩机600作为系统中的耗功设备可以对做功后的超临界二氧化碳进行加压，因此，在涡轮系统的作用状态下，透平200和压缩机600处的超临界二氧化碳工质均处于高压状态，即，压缩机600和透平200分别处于第一高压区和第二高压区中；在涡轮系统中，为了降低电机500在作业状态下的损耗，通常将电机500置于低压环境中。
40.辅助增压件可以为各类增压器、增压泵或者其他增压装置。
41.在本实施例中，通过设置辅助增压件与低压区连接，且该辅助增压件还与透平200和压缩机600之间的循环回路连接，从而进一步对泄漏至低压区的超临界二氧化碳工质进行回收利用，循环系统无需补气。
42.图3为本技术一些实施例提供的第一干气密封和第二干气密封的结构示意图。
43.如图3所示，作为一个具体的实施方式，第一干气密封300还形成有与第一低温腔室301连通的第一进气口302，第二干气密封700形成有第二低温腔室701以及与第二低温腔室701连通的第二进气口702，控制模块包括控制本体以及与控制本体电连接的两个注气装置，两个注气装置分别设置于第一进气口302和第二进气口702。
44.可以理解的是，第一干气密封300对应低压区还可以开设有第一泄露口303，第二干气密封700对应低压区还开设有第二泄漏口703。
45.可以理解的是，优选第一干气密封300和第二干气密封700采用超临界二氧化碳工质作为密封气，在保证整个涡轮系统的工质循环的同时实现涡轮系统的零泄漏。当然，第一干气密封300和第二干气密封700采用氮气、空气等其他气体作为密封气也在本技术的保护范围内。
46.注气装置可以为气泵、气罐或者其他各类的注气结构；两个注气装置在控制本体的控制下可以向第一干气密封300和第二干气密封700中注入密封气。
47.在第一干气密封300中，密封气从第一进气口302不断的注入第一干气密封300中并产生一定的第一轴向力，此时，作用后的密封气通过第一泄漏口泄漏至第一干气密封300的外部；在第二干气密封700中，密封气从第二进气口702不断的注入第二干气密封700中并产生一定的第二轴向力，此时，作用后的密封气从第二泄漏口703泄漏至第二干气密封700的外部；在整个涡轮系统中，第一干气密封300产生的第一轴向力和第二干气密封700产生的第二轴向力共同作用，形成轴向合力，以对系统所受到的轴向推力进行平衡。
48.作为一个具体的实施方式，作业状态下，一个注气装置在第一进气口302的注气流量与另一个注气装置在第二进气口702的注气流量不同。
49.由于涡轮系统受到轴向推力，因此，通过向第一干气密封300的第一进气口302和第二干气密封700的第二进气口702分别注入密封气，使第一干气密封300中产生一定的第一轴向力，第二干气密封700中产生一定的第二轴向力，由于第一干气密封300和第二干气密封700设置于转子502相对于电机主体501的两侧，因此，第一轴向力和第二轴向力的方向相反，而由于第一干气密封300的第一进气口302处的注气流量与第二干气密封700的第二进气口702处的注气流量不同，因而二者的注气压力也不同，因此，第一干气密封300中产生的第一轴向力与第二干气密封700中产生的第二轴向力的大小不同，因而将沿转子502的轴向产生一定的轴向合力，以对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
50.可以理解的是，第一轴向力和第二轴向力共同作用产生的轴向合力的大小和方向可以通过调整第一干气密封300和第二干气密封700中的注气流量来进行灵活调节。例如，沿转子502的轴向，假设压缩机600朝向电机主体501的方向为正向，此时，第一干气密封300所产生的第一轴向力为正向，第二干气密封700所产生的第二轴向力为负向，当涡轮系统所受的轴向推力为正向时，可以控制第二干气密封700的注气压力大于第一干气密封300的注气压力，即，第二轴向力大于第一轴向力，因此，二者共同作用所产生的轴向合力为负向，从而可以在一定程度上平衡涡轮系统所受到的正向的轴向推力，在此过程中，为了在最大程度上平衡该轴向推力，可以根据实际的轴向推力的大小调节具体的第一干气密封300中的注气流量和第二干气密封700的注气流量，使第一轴向力和第二轴向力所形成的轴向合力的数值最接近该轴向推力。
51.在本实施例中，通过向第一干气密封300的第一进气口302和第二干气密封700的第二进气口702分别注入密封气，从而在第一干气密封300中形成第一轴向力，在第二干气密封700中形成第二轴向力，且第一轴向力和第二轴向力的方向相反，由于第一干气密封300的第一进气口302处的注气流量与第二干气密封700的第二进气口702的注气流量不同，因此，第一轴向力和第二轴向力的大小不同，从而通过该第一轴向力和第二轴向力共同作用以形成一定的轴向合力，进而对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
52.请继续参照图3，作为一个具体的实施方式，第一干气密封300和第二干气密封700均包括密封壳304以及容纳于密封壳304内的密封动环305和密封静环306，密封壳304中形成有第一低温腔室301或者第二低温腔室701，密封壳304中还形成有第一进气口302或者第二进气口702，密封动环305固定套设于转子502上，密封静环306环绕设置于转子502的外周并固定于密封壳304上，密封动环305与密封静环306之间形成平衡膜，第一进气口302或第二进气口702位于密封壳304靠近密封动环305的一侧。
53.可以理解的是，在第一干气密封300或者第二干气密封700中，密封动环305和密封静环306均套设于转子502上，密封动环305与转子502固定连接，密封静环306与密封壳304固定连接，当转子502处于作业状态时，密封动环305与转子502一起转动，而密封静环306始终处于静止状态，此时通过第一进气口302或者第二进气口702进入密封壳304内的密封气在密封动环305与密封静环306之间将产生刚性的平衡膜，当控制模块控制密封气匀速的注入密封壳304内时，该平衡膜处所受到的各方向的力均处于相对平衡状态，即，第一干气密封300的第一轴向力为0或者第二干气密封700的第二轴向力为0，当控制模块改变密封气的
注入速度时，该平衡膜处的力将不再保持平衡状态，此时，第一干气密封300将产生一定大小的第一轴向力或者第二干气密封700将产生一定大小的第二轴向力。
54.作为一个具体的实施方式，涡轮系统还包括与控制本体电连接的两个压力检测件和两个流量检测件，两个压力检测件分别设置于第一进气口302和 第二进气口702，两个流量检测件分别设置于第一进气口302和第二进气口702。
55.可以理解的是，该流量检测件用于对第一干气密封300或者第二干气密封700中注入的密封气的流量进行实时监控，压力检测件用于对第一干气密封300或者第二干气密封700中注入的密封气的压力进行实时监控，以防止过量的密封气被注入第一干气密封300或者第二干气密封700中，影响第一干气密封300或者第二干气密封700的密封效果和平衡效果。
56.图4为本技术一些实施例提供的涡轮系统的又一结构示意图。
57.如图4所示，作为一个具体的实施方式，涡轮系统还包括安装于转子502上的推力轴承800，推力轴承800位于压缩机600和电机主体501之间，或者，推力轴承800位于透平200和电机主体501之间。
58.可以理解的是，该推力轴承800可以为无油轴承，例如，可以为电磁轴承、气浮轴承等，无需采用油润滑，以保证二氧化碳工质的纯净，以实现透平200与压缩机600侧泄漏的二氧化碳工质的回收循环利用。
59.在本实施例中，为了进一步平衡涡轮系统在超临界二氧化碳环境中受到的大推力，在涡轮系统中设置推力轴承800，该推力轴承800可以安装于转子502上，并且，该推力轴承800可以位于压缩机600与电机主体501之间，或者，推力轴承800可以位于透平200与电机主体501之间，从而进一步对涡轮系统所受到的沿转子502的轴向的推力进行平衡，降低涡轮系统中的各设备由于受到轴向推力的影响而发生物理损坏的可能性，实现涡轮系统的宽范围运行。
60.图5为本技术一些实施例提供的涡轮系统的推力轴承的结构示意图。
61.如图5所示，作为一个具体的实施方式，推力轴承800包括套设于转子502上的转动部分801和静止部分802，转动部分801与转子502固定连接，静止部分802与外壳100固定连接。
62.在本实施例中，推力轴承800的转动部分801固定连接于转子502上，静止部分802与外壳100连接，从而在转子502的作业状态下，转动部分801与转子502一起转动，静止部分802始终保持相对静止状态，此时可以通过转动部分801承载涡轮系统所受到的沿转子502的轴向的推力，以避免该轴向推力对涡轮系统的其他设备造成影响。
63.图6为本技术一些实施例提供的涡轮系统的推力参数检测件的安装示意图。
64.如图6所示，作为一个具体的实施方式，涡轮系统还包括推力参数检测件900，推力参数检测件900固定安装于静止部分802上，推力参数检测件900与控制模块连接，以检测转子502的轴向推力数据并发送至控制模块。
65.可以理解的是，该推力参数检测件900可以为推力传感器，也可以为其他形式的推力检测器。
66.在本实施例中，通过将推力参数检测件900设置于推力轴承800的静止部分802上，从而在转子502的作业状态下，该推力参数检测件900相对于转子502处于静止状态，从而可
以对涡轮系统沿转子502的轴向所受到的推力进行检测，并且由于该推力参数检测件900与控制模块连接，从而可以将检测得到的涡轮系统沿转子502的轴向的推力数据发生至控制模块，并通过控制模块控制第一干气密封300和第二干气密封700中的注气压力以沿转子502的轴向形成一定的轴向合力，进而实现对上述轴向推力的平衡。
67.在一些实施例中，涡轮系统还包括安装于转子502上且分别位于电机主体501两侧的支撑轴承，当涡轮系统处于超临界二氧化碳环境下时，其不仅受到沿转子502的轴向分布的推力，还受到因系统气流不均而产生的径向力以及转子502自重等产生的径向载荷，因此，通过在电机主体501的两侧分别设置支撑轴承，以平衡涡轮系统所受到的径向推力，避免该径向推力对涡轮系统的设备安全造成影响。
68.本技术实施例提供的超临界二氧化碳环境下的涡轮系统，包括壳体、透平200、第一干气密封300件和流量调节阀，壳体具有容纳腔；透平200设置于容纳腔中，透平200包括本体和叶轮202，本体中形成有介质腔，叶轮202安装于介质腔中并将介质腔分隔为介质入口区203和介质出口区；第一干气密封300件设置于容纳腔中，第一干气密封300件中形成有低温腔，第一干气密封300件和透平200之间形成有调节腔室400以及与调节腔室400连通的第一工质流道401、第二工质流道和第三工质流道402，第一工质流道401与介质入口区203连通，第二工质流道与介质出口区连通，第三工质流道402与低温腔连通，从而使位于第一干气密封300件的低温腔中的低温密封气可以通过第三工质流道402流入调节腔室400中，位于透平200的介质入口区203的高温介质可以通过第一工质流道401流入调节腔室400中，低温密封气与高温介质在调节腔室400中混合使温度降低，并通过第二工质流道流入透平200的介质出口区，从而有效防止低温密封气泄漏至透平200的介质入口区203，避免叶轮202由于温差的存在而产生热应力，保证叶轮202的结构强度，在此过程中，通过对位于第二工质流道中的流量调节阀进行调节，可以实现对调节腔室400中的压力的调节，进而通过该压力对涡轮系统所受到的轴向推力进行平衡。
69.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。