[發(fā)明專利]閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011065930.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112130073B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱明星;馬立麗;王軍;聶聆聰;霍雪嬌;張華;馬同玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發(fā)明涉及一種閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)，屬于閉式循環(huán)發(fā)電技術(shù)/渦輪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，該測(cè)試方案能夠完成閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能的全工況覆蓋性測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于閉式循環(huán)發(fā)電技術(shù)/渦輪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是工質(zhì)重復(fù)參與循環(huán)發(fā)電的特種渦輪發(fā)電技術(shù)，與外界只有能量交換，沒(méi)有物質(zhì)交換，因而能夠應(yīng)用在深空、深海等沒(méi)有空氣的特種環(huán)境條件下，是小型渦輪動(dòng)力發(fā)展的新方向。

閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)前端高溫工質(zhì)推動(dòng)渦輪做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后渦輪帶動(dòng)后端相連的發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為需要的電能。

高速起發(fā)電機(jī)具有電動(dòng)和發(fā)電雙重功能，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)階段，起發(fā)電機(jī)電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，拖動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子至工作轉(zhuǎn)速，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入做功狀態(tài)后，起發(fā)電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)入發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，將渦輪機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。

高速電機(jī)具有功率密度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是在電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試時(shí)面臨較大困難，傳統(tǒng)測(cè)試方法為通過(guò)電機(jī)對(duì)拖試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方案如圖2所示。這種測(cè)試方法對(duì)電機(jī)對(duì)拖試驗(yàn)臺(tái)要求很高，被測(cè)電機(jī)與對(duì)拖電機(jī)之間的連接和測(cè)量也存在同軸度要求極高等工藝難題，且該種測(cè)試方案大多只能測(cè)試被測(cè)電機(jī)線性發(fā)電性能，不能覆蓋電機(jī)全工況范圍，更驗(yàn)證不到與起發(fā)電機(jī)控制器等驅(qū)動(dòng)設(shè)備聯(lián)合工作時(shí)的性能，部件測(cè)試覆蓋性不全。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何設(shè)計(jì)一種閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于完成閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，高速起發(fā)電機(jī)發(fā)電性能的全工況覆蓋性測(cè)試。

優(yōu)選地，包括高壓氣源、轉(zhuǎn)子平臺(tái)、被測(cè)起發(fā)電機(jī)、測(cè)量裝置、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；

所述高壓氣源用于提供高能壓縮空氣，且通過(guò)調(diào)節(jié)氣體流量和壓力實(shí)現(xiàn)能量輸入的調(diào)節(jié)，吹轉(zhuǎn)渦輪轉(zhuǎn)子和壓氣機(jī)至高速狀態(tài)，使得轉(zhuǎn)子平臺(tái)產(chǎn)生軸功，帶動(dòng)起發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電；

所述轉(zhuǎn)子平臺(tái)用于將前端高壓氣源的能量轉(zhuǎn)化為渦輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；

所述測(cè)量裝置用于測(cè)量被測(cè)起發(fā)電機(jī)的輸出電壓、電流、溫度、振動(dòng)這些信號(hào)；

所述被測(cè)起發(fā)電機(jī)是參與發(fā)電性能測(cè)試的起發(fā)電機(jī)；

所述驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)被測(cè)起發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)起發(fā)電機(jī)的變壓變頻電能和電網(wǎng)的恒壓恒頻電能之間的雙向變換；

所述被測(cè)起發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成起發(fā)電系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子平臺(tái)包括渦輪轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)，其中壓氣機(jī)分別與渦輪轉(zhuǎn)子、被測(cè)起發(fā)電機(jī)同軸連接，用于在高壓氣源的帶動(dòng)下產(chǎn)生軸功，帶動(dòng)起發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制器和逆變器，電機(jī)控制器與逆變器之間通過(guò)直流母線連接，電機(jī)控制器用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)變壓變頻交流電與直流電之間的雙向變換，逆變器用于實(shí)現(xiàn)直流母線與電網(wǎng)側(cè)恒壓恒頻交流電之間的雙向變換。

優(yōu)選地，所述起發(fā)電系統(tǒng)各部件之間通過(guò)電纜互聯(lián)。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子平臺(tái)按照被測(cè)起發(fā)電機(jī)實(shí)際使用環(huán)境下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

優(yōu)選地，所述高壓氣源為固定設(shè)施。

本發(fā)明還提供了一種利用所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的閉式循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)用高速起發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電性能測(cè)試方法，包括以下步驟：