[發(fā)明專(zhuān)利]一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911062926.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110630535A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞;周東;文鑫;李揚(yáng);張歡;孫冬婷;侯春峰;李新宇;張艷;龔由春;尹賢軍;劉桓宇;鄧德見(jiàn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶江增船舶重工有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F04D25/06
• 分類(lèi)號(hào): F04D25/06;F04D25/16;F04D29/057;F04D29/10;F04D29/58;F04D29/26;H02K1/20;H02K5/20
• 代理公司: 50223 重慶蘊(yùn)博君晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 鄭勇

本發(fā)明公開(kāi)了一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，噪音小的優(yōu)點(diǎn)。一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，其特征在于：所述高速電機(jī)包括電機(jī)外殼以及電機(jī)外殼內(nèi)設(shè)置的定子、轉(zhuǎn)子、空氣軸承系統(tǒng)，所述高速電機(jī)的兩端分別設(shè)置一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)，所述一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)的葉輪均安裝在高速電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，所述一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)串聯(lián)，形成壓縮系統(tǒng)，一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口作為壓縮系統(tǒng)的進(jìn)氣口，二級(jí)壓縮機(jī)的出氣口作為壓縮系統(tǒng)的出氣口。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。

背景技術(shù)

自第一次工業(yè)革命以后，熱能的主要利用方式是將熱能通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為人類(lèi)的活動(dòng)提供動(dòng)力。超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)屬于動(dòng)力系統(tǒng)的一種，是以超臨界狀態(tài)的二氧化碳作為工質(zhì)，將熱源的熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其熱源可來(lái)自核反應(yīng)堆、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒐I(yè)廢熱、化學(xué)染料燃燒等。超臨界二氧化碳工質(zhì)的優(yōu)良特性使得其系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。由于二氧化碳只有在溫度達(dá)到31.1℃，壓力達(dá)到7.38Mpa時(shí)才能變?yōu)槌R界狀態(tài)。因此在目前超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)中，壓縮機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中屬于關(guān)鍵部件，壓縮機(jī)的效率對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率有著極大的影響，集成高速永磁電機(jī)、氣體軸承、兩級(jí)葉輪同軸安裝等高技術(shù)，由于轉(zhuǎn)速高，所以壓縮機(jī)的功率密度高，而體積遠(yuǎn)小于同等功率的普通壓縮機(jī)，可以有效的節(jié)約材料。加上它與原動(dòng)機(jī)相連，取消了傳統(tǒng)的增速機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)效率高，噪音小。但是由于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械所帶來(lái)的一系列軸系動(dòng)力學(xué)及軸承問(wèn)題，以及高壓工況帶來(lái)的密封問(wèn)題，都制約著超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，噪音小的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種直驅(qū)兩級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，其特征在于：所述高速電機(jī)包括電機(jī)外殼以及電機(jī)外殼內(nèi)設(shè)置的定子、轉(zhuǎn)子、空氣軸承系統(tǒng)，所述高速電機(jī)的兩端分別設(shè)置一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)，所述一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)的葉輪均安裝在高速電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，所述一級(jí)壓縮機(jī)、二級(jí)壓縮機(jī)串聯(lián)，形成壓縮系統(tǒng)，一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口作為壓縮系統(tǒng)的進(jìn)氣口，二級(jí)壓縮機(jī)的出氣口作為壓縮系統(tǒng)的出氣口。

優(yōu)選地，所述空氣軸承系統(tǒng)以超臨界二氧化碳為潤(rùn)滑介質(zhì)，所述電機(jī)外殼開(kāi)有軸承進(jìn)氣孔、軸承排氣孔，所述軸承進(jìn)氣孔用于向空氣軸承系統(tǒng)通入超臨界二氧化碳；所述軸承排氣孔用于排出超臨界二氧化碳。

優(yōu)選地，所述軸承進(jìn)氣孔連接二級(jí)壓縮機(jī)的出氣口，用于將超臨界二氧化碳引入空氣軸承系統(tǒng)，對(duì)空氣軸承系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑，所述軸承排氣孔連接一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口，用于將空氣軸承系統(tǒng)排出的超臨界二氧化碳匯入壓縮系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述二級(jí)壓縮機(jī)的出氣口、軸承進(jìn)氣孔之間依次串聯(lián)有儲(chǔ)氣罐和壓力控制閥門(mén)，所述儲(chǔ)氣罐用于儲(chǔ)存超臨界二氧化碳，所述壓力控制閥門(mén)用于控制通入空氣軸承系統(tǒng)的超臨界二氧化碳的壓力。

優(yōu)選地，所述軸承排氣孔、一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口之間連接有抽吸泵，用于將空氣軸承系統(tǒng)排出的超臨界二氧化碳匯入壓縮系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述定子包括定子鐵芯和定子線圈，所述定子鐵芯中設(shè)置有定子冷卻通道，所述電機(jī)外殼上設(shè)有定子冷卻氣進(jìn)氣口和定子冷卻氣出氣口，所述定子冷卻氣進(jìn)氣口和定子冷卻氣出氣口與定子冷卻通道連通，所述定子冷卻氣進(jìn)氣口連接二級(jí)壓縮機(jī)的出氣口，用于將超臨界二氧化碳引入定子冷卻通道中對(duì)定子進(jìn)行冷卻；所述定子冷卻氣出氣口連接一級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)氣口，用于將定子冷卻通道中的超臨界二氧化碳匯入壓縮系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述電機(jī)外殼與一級(jí)壓縮機(jī)的殼體、二級(jí)壓縮機(jī)的殼體之間分別設(shè)置干氣密封裝置；