[實用新型]一種高效靠背式雙渦輪向心透平膨脹發電裝置

有效

• 申請號: 202020780387.8
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN212479344U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 劉建華
• 申請（專利權）人: 中國長江動力集團有限公司
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D13/00;F01D21/00;F01D25/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 謝洋

本實用新型涉及一種高效靠背式雙渦輪向心透平膨脹發電裝置，該發電裝置在發電機兩側對稱設置了兩個向心透平膨脹機，發電機的轉子軸和向心透平膨脹機的轉軸通過鍵連接，分布在同一水平線上。發電機轉子軸兩端通過磁懸浮軸承與發電機外殼滾動連接。該發電裝置中設置了兩個向心透平膨脹機，發電功率高；集成度高，結構緊湊，體積小；兩端的向心透平膨脹機的渦輪做功方向相反，正好抵消渦輪的軸向推力，對密封材料和殼體材料的要求降低，降低了發電裝置的制造成本，有機工質泄露的幾率降低。

技術領域

本實用新型涉及有機朗肯循環發電技術領域，具體涉及向心透平膨脹發電裝置。

背景技術

向心透平膨脹發電機技術在工業余熱、太陽能、地熱等余熱利用行業中應用越來越廣泛，單機容量從幾十千瓦到幾兆瓦不等。膨脹發電機在低品位熱能利用方面主要是利用低沸點有機工質的特性，使液態工質在蒸發器中加熱變成蒸氣，進而推動膨脹機做功，帶動發電機發電。

但是為了提高透平的做功效率，通常采用提高透平轉速的手段實現。但是由此也會帶來相應的問題：由于轉速較高，會在軸向上產生一個較強的推力，對密封要求較高，增大了制造成本。為了使透平膨脹機和發電機間轉速相匹配，有裝置在透平膨脹機上配套了減速器，使系統的復雜化，在一定程度上也降低了做功效率。且這種設計的發電裝置體積龐大，占地面積大。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術中存在的技術問題，提供了一種高效靠背式雙渦輪向心透平膨脹發電裝置，解決現有技術系統設計復雜、集成程度不高，對密封材料要求高的問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：包括向心透平膨脹機和發電機，所述向心透平膨脹機包括渦輪、轉軸、渦輪殼，所述渦輪安裝在轉軸上，所述渦輪殼上設置了進氣口、出氣口；所述發電機包括定子、轉子、轉子軸、發電機外殼，其特征在于，所述發電裝置包含兩個向心透平膨脹機，對稱設置在所述發電機兩端，所述向心透平膨脹機的轉軸分別與發電機轉子軸兩端鍵連接，所述向心透平膨脹機的轉子軸與所述發電機轉子軸在同一水平線上。

本實用新型的有益效果是：

(1)該發電裝置中設置了兩個透平膨脹機，發電功率高。

(2)通過在發電機兩端對稱設置了向心透平膨脹機，兩端的膨脹機的渦輪的做功方向相反，正好抵消渦輪的軸向推力，密封材料和殼體材料的要求降低，降低了發電裝置的制造成本，有機工質泄露的幾率降低。

(3)向心透平膨脹機的轉子軸分別與發電機轉子軸兩端鍵連接，所述向心透平膨脹機的轉子軸與所述發電機轉子軸在同一水平線上，發電裝置的集成度高，結構緊湊，體積小。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述發電機的轉子軸通過前軸承和后軸承與發電機外殼轉動連接。

發電機的轉子軸兩端通過軸承與發電機外殼轉動連接，摩擦力減小，提高了發電機的穩定性。

進一步，所述前軸承和后軸承為陶瓷滾動軸承。

陶瓷滾動軸承的剛度和強度較高，可以承受發電機的高速轉動，即使發電機在16000轉/分鐘的高轉速下仍能穩定運行。

進一步，所述前軸承和后軸承為磁懸浮軸承，所述發電裝置還包括磁懸浮軸承控制器，所述磁懸浮軸承控制器安裝在所述發電機外殼上，與所述磁懸浮軸承電連接。

進一步，所述磁懸浮軸承控制器包括依次電連接的位移傳感器、控制器、功率放大器，并與磁懸浮軸承形成完整的回路。

磁懸浮軸承可控制發電機轉子軸處于懸浮狀態，避免低負荷或者停機過程中碰傷所述軸承。且在轉子軸轉動過程中不接觸其它物體，極大降低了摩擦力，無需使用潤滑油，因此具有超低功耗。使發電機在30000轉/分鐘的高轉速下穩定運行。