CN100540866C - 气体涡轮发电机 - Google Patents

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Abstract

本分明提供了一种气体涡轮发电机，转子通过水润滑轴承支撑，用于冷却发电机的一部分冷却水供给所述水润滑轴承作为润滑水，与油润滑轴承比较使用黏度低的润滑水，能够减少能量损失，结果降低辅机的电力消耗，能够提供发电效率高的气体涡轮发电设备。

Description

气体涡轮发电机
技术领域
本发明涉及适用于设置在店铺、医院等室内的自家发电设备的气体涡轮发电设备。
背景技术
一般，作为自家发电设备使用的涡轮发电设备中，容量比较大的气体涡轮发电设备如同2002-221090号专利公报中公开的一样，发电机的轴承使用油润滑轴承。具有该文献中公开的油润滑轴承的气体涡轮发电设备由于润滑油的粘性轴承的能量损失大，而且用于供给润滑油的润滑油供给泵的动力也必须大，因此辅机电力消耗大，结果具有油润滑轴承的气体涡轮发电设备的发电效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高发电效率的气体涡轮发电设备。
为了实现上述目的，根据本发明第一个发面，提供一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过所述燃烧器产生的气体驱动的气体涡轮、通过水润滑轴承支撑的转子，具有：冷却水供给装置，从所述冷却水循环装置向所述气体涡轮驱动的发电机、用于冷却所述发电机的冷却水循环装置和所述水润滑轴承提供冷却水。
而且，根据本发明的第二个方面，提供一种气体涡轮发电设备，具有：吸气侧和出气侧，具有压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过所述燃烧器产生的气体驱动的气体涡轮、在所述气体涡轮排出的气体和压缩机排出的压缩空气之间进行热交换的再生热交换器、通过水润滑轴承支撑的转子，具有：通过所述气体涡轮驱动的发电机；把上述发电机的输出变换为商用频率电力的电力变换器；冷却水循环装置，从冷却水箱通过散热器向发电机供给供给冷却水，再返回冷却水箱，冷却所述发电机；润滑水供给装置，经过所述冷却水循环装置的散热器向所述水润滑轴承提供冷却水；喷雾水供给装置，向所述压缩机的吸气侧和出气侧供给喷雾水。
如上所述，由于把发电设备冷却用的一部分冷却水作为润滑油供给支撑发电机的水润滑轴承，与油润滑轴承比较使用粘性低的润滑水，因此能够降低轴承的能量损失和辅机所消耗的电力，能够提高气体涡轮发电设备的发电效率。
而且在本发明中，由于向压缩机的吸气侧和出气侧供给喷雾水，使喷雾水与供给压缩机的空气混合，能够降低供给空气的温度，而且增大压缩机的空气质量，而且使喷雾水与从压缩机喷出的空气混合，由于降低了喷出空气的温度，因此能够提高再生热交换器的热效率。结果能够向燃烧器提供高温空气，能够提高涡轮发电设备的发电效率。
而且在上述喷雾水供给装置中设计有除去水中的杂质的杂质除去装置，由于除去了气体涡轮发电设备中使用的水中喊有的杂质，能够提高使用水的纯度，能够提高水供给设备的使用寿命，结果可以防止气体涡轮发电设备的发电效率下降。
结合附图通过本发明的实施例详细说明本发明。
附图说明
图1是示出本发明第一实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图2是示出本发明第二实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图3是示出本发明第三实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图4是示出本发明第四实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图5a和图5b是示出图4所示的浸透膜过滤器工作的原理图；
图6是示出本发明第五实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图7是示出本发明第六实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图8是示出本发明第七实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图9是示出本发明第八实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图10是示出本发明第九实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图11是示出本发明第十实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图12是示出本发明第十一实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图13是示出本发明第十二实施例的气体涡轮发电设备的方框图；
图14a和图14b是示出水润滑轴承10A中使用的轴承的一个例子的正视图和侧视图；
图15a和图15b是示出水润滑轴承10B中使用的轴承的一个例子的正视图和侧视图。
具体实施方式
下面根据图1所示的气体涡轮发电设备说明本发明的第一实施例。
图1所示的气体涡轮发电设备，大致具有：气体涡轮1；与该气体涡轮1同轴的压缩机2；与该压缩机2同轴的发电机3；根据负载把该发电机3的输出变换的电力变换器4；燃烧器5，使特别供给的燃料与通过上述压缩机2压缩的空气混合并燃烧，把所燃烧的气体供给上述气体涡轮1；再生热交换器6，在所述气体涡轮1排出的气体和上述压缩机2压缩的空气之间进行热交换；通过上述部件构成再生循环气体涡轮发电设备。
上述发电机3是永久磁铁型三相交流发电机，具有：使用产生磁场的永久磁铁的转子7和围绕转子7设置的定子8。转子7具有与上述气体涡轮1和压缩机2同轴的旋转轴9，所述旋转轴10通过水润滑轴承10A、10B把上述定子8可以自由旋转地支撑在壳体上。而且，上述定子8具有定子线圈11，该定子线圈11和上述电力变换器4通过动力线连接。
上述电力变换器4是双向电力变换器，把发电机3的交流输出进行直流变换，结合商用电源变换为交流输出，同时在发电机3作为电动机使用情况下把交流商用电源进行支流变换，结合发电机3的电源变换为交流，具有变频器和反相器。
通过过滤器13吸入的外部气体通过供给管14供给上述压缩机2。供给的外部气体在压缩机2内被升压，通过排出管15供给再生热交换器6的吸热管6A。在吸热管6A被加热的外部气体通过管子16放出到燃烧器5，在该燃烧器5内与来自燃料供给管17的供给燃料混合并燃烧。燃料供给管17中设置有燃料供给-停止的阻断阀18。在上述燃烧器5中燃烧的燃烧气体供给上述气体涡轮1，给予气体涡轮1的轮子(图中未示出)旋转力。
旋转驱动气体涡轮1排出气体通过排气管19供给上述再生热交换器6的放热管6B，与吸热管6A之间进行热交换。通过放热管6B排出的气体通过消音装置20排出到外部。
而且，通过过滤器13吸入的一部分外部气体通过送风机21和管子22供给发电机3，冷却转子7。
一方面，用于冷却发电机3的冷却水循环装置的基本结构具有：存储冷却水的冷却水箱23；把冷却水箱23内的水供给各处的管子24；给管子24内的水加压的水循环泵25；把管子24内的加压水冷却的散热器26；把经过散热器26的水供给发电机3的定子8的管子27；连接到所述管子27上形成于定子8内的冷却套管28；把来自冷却套管28的排水回收到上述冷却水箱23内的管子29。
经过这样构成的冷却水循环装置的散热器26的一部分水在管子30处分支，通过过滤器31除去杂质之后，一度存储在设置于高于上述水润滑轴承10A和10B位置的润滑水箱32内。该润滑水箱32开放于大气中。一度存储在润滑水箱32内的润滑水不受水循环泵25的脉动影响，通常靠势能以一定的压力经过管子33供给上述水润滑轴承10A和10B。这样，由于利用势能供给润滑水，因此即使由于停电等水循环泵25停止不能送水，在发电设备完全停止之前，能够向上述水润滑轴承10A、10B供给润滑水，能够防止由于润滑水不足旋转轴9和水润滑轴承10A、10B之间过热。
如上所述，冷却水循环装置上附加有由管子30-过滤器31-润滑水箱32-管子33构成的润滑水供给装置。
而且，气体涡轮1在由于压缩机3、发电机3的旋转部分重量增大，不能靠润滑水的自重充分供给水润滑轴承10A、10B情况下，也可以使通过过滤器31之后的润滑水不存储在润滑水箱32内，直接经过管子33供给上述水润滑轴承10A、10B。而且，润滑水箱32内剩余的润滑水通过管子34返回到上述冷却水箱23。而且，供给水润滑轴承10A、10B润滑和冷却后的冷却水也返回到冷却水箱23。
此外，从管子27分支出管子35，通过该管子35冷却电力变换器4的内部，冷却后的水返回到冷却水箱23内，冷却上述电力变换器4。
而且，上述散热器26上设置有送风机36，通过该送风机36把冷却散热器26之后的外部气体供电力变换器4及设置在气体涡轮发电设备内的辅机(图中未示出)和发电机3冷却。
而且，为了抑制来自上述水润滑轴承10A、10B的润滑水分散到发电机3的内外，通过送风机37把外部气体导入管子38，通过从该管子38向发电机3供给外部气体，防止来自水润滑轴承10A、10B的分散水浸在定子线圈11一侧。
通过送风机37导入的外部气体被送风在定子线圈11的端面和水润滑轴承之间，形成空气屏状的密封面，防止从水润滑轴承飞散的水浸到定子线圈。
而且，从冷却水箱23排出的水通过管子41和阀42引导到排水口43。给水管40通过阀39连接到上述冷却水箱23，供水管44连接到阀39。
如上结构的气体涡轮发电设备运转时，从图中省略的系统向电力变换器4提供交流商用电源，驱动作为电动机的发电机3，使压缩机2和气体涡轮1旋转。伴随着旋转轴9的旋转数增加，来自压缩机2的外部气体排出压力增加，在旋转轴9达到规定的旋转数时，或者来自压缩机2的外部气体排出压力达到规定的排出压力时，阻断阀18打开，从燃料供给管17供给燃料。该燃料与来自压缩机2的排出外部气体在燃烧器5内混合燃烧。来自燃烧器5的燃烧气体在气体涡轮1中膨胀作功，给予旋转轴9旋转力，来自压缩机2的排出气体在再生热交换器6升温之后排出到外部。如果气体涡轮1由于燃烧气体驱动通过发电机3开始发电，停止交流商用电源的电力供给，开始向连接在交流商用电源上的负载供给电力。
伴随着上述气体涡轮发电设备可以动作，发电机3和电力变换器4发热。为了冷却它们发热，而且向水润滑轴承10A、10B给水，从气体涡轮1启动之前开始驱动水循环泵25，压入冷却水箱23内的水。压入的水在散热器26被冷却，通过管子27供给在发电机3的定子8上形成的冷却套管28，冷却定子8之后返回冷却水箱23。一方面，通过散热器26的部分水经过管子30、33送入水润滑轴承10A、10B进行冷却和润滑，然后返回冷却水箱23。
根据如上所述的本实施例，利用冷却发电机3的冷却水循环装置的冷却水冷却和润滑轴承，由于利用比以前的润滑油黏度小的水进行冷却和润滑，因此能够显著降低轴承部的能量损失。而且，由于供轴承润滑的水使用冷却发电机3的一部分冷却水，因此不需要水润滑专用的管子和水循环泵等，而且与润滑油比较能够降低供给润滑材料的循环泵所消耗的动力。而且，本实施例中轴承的润滑水供给通过散热器26冷却的水。即，润滑材料使用水的轴承相对于油润滑轴承耐重载荷性变差，因此在运转时必须向轴承部提供充分的润滑水。可是，在润滑水沸腾状态下，即气液混合状态下供给轴承部情况下，由于存在润滑水不能充分到达轴承部的可能性，担心不能起润滑材料的功能。为此，本实施例中设计有散热器26，冷却向水润滑轴承10A、10B提供的润滑水，因此能够防止润滑水沸腾。因此，由于润滑水以液体状态供给轴承部，保持水润滑轴承所具有的润滑性能优点，而且能够解决上述所述的耐重载荷的问题。而且，在向轴承部供给润滑剂的泵由于故障等停止情况下，以前的油润滑轴承中存在由于轴承部高温油硬化的可能性，但是在本实施例中由于使用水作为润滑材料，假设泵停止轴承部的水蒸发，也能够抑制轴承部的可靠性下降。结果，能够提高气体涡轮发电设备的发电效率。
而且，由于能够去掉用于油润滑的单元，能够省略其一切维护检修，能够降低维护费。
此外，根据本实施例，能够通过冷却散热器26的送风机36的风冷却电力变换器或设置在气体涡轮发电设备内的辅机(图中未示出)。
这样，本实施例中水润滑轴承作为轴承，冷却发电设备的一部分冷却水供给所述水润滑轴承。因此，与以前使用油润滑轴承比较，不会发生由于润滑油的粘性导致轴承部的能量损失或者供给润滑油的辅机消耗的电力增大，因此能够提高气体涡轮发电设备的发电效率。
下面，利用图14a、14b和图15a、15b说明水润滑轴承10A、10B的详细结构。
图14a是从轴侧面看水润滑轴承10A的截面图，图14b是从轴端面看的截面图。在高速旋转的微型涡轮中，由于抖动等可能发生不稳定振动。因此，本实施例如同图14a和图14b所示，圆柱轴承使用可倾垫轴承。可倾垫轴承由4个垫构成。支撑发电机转子209的垫242放置在轴承箱244中，构成为泰国侧盖245上设计的槽246防止下落。垫242背面设计有支点，支点243插入设计在轴承箱244上的凹部247内定位，同时构成为可以在旋转方向和轴向倾斜。
润滑水经过设计在轴承箱244外周上的给水槽248，通过设计在轴承箱244的垫242之间的给水孔249向电242供给。在润滑水在垫242和发电机转子209之间润滑之后，排出到垫242的侧面和旋转方向后方。通过垫242排出的水从设计在侧盖245上的密封部250排出到外部。微型涡轮用的轴承滑动面使用的材料使用诸如？是PEEK树脂(聚？)这样的耐热性强的材料。
图15(a)和图15(b)适合于水润滑轴承10B的一个轴承的例子。图15(a)是从轴侧面看的截面图，图15(b)是从轴端面看的截面图。水润滑轴承10B由于受轴向推力载荷，因此使用可倾式轴承或者推力轴承两种。在图14中所示的可倾垫轴承的两个侧面设置推力轴承。推力轴承使用耐载荷性强的锥形面轴承。
图15所示的锥形面轴承由六个分锥形面轴承构成，由与给水槽254相接的平面部251和锥形部252构成。锥形部252的外周设计在与平面部251同一高度的外周密封部253。
图2示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第二实施例，水润滑轴承作为发电机3的轴承，所述水润滑轴承中使用发电机冷却用的冷却水循环装置的水、使用各种送风机21、36、37方面与上述第一实施例相同。与第一实施例的不同点是设计有喷雾水供给装置，向压缩机2的吸气侧和出气侧供给喷雾水，进一步提高气体涡轮发电设备的发电效率。即，概括地说，通过向供给压缩机2的空气供给喷雾水，降低供给空气的温度，增大压缩机的吸气质量，同时通过喷雾水冷却和加湿压缩机2排出的空气，提高再生热交换器中的热交换效率，通过向燃烧器5供给高温空气，提高气体涡轮发电设备的发电效率。
具体参照图2进行说明。从供水管44分支出管子46，所述供水管44连接在管子40的阀39前方，管子40连接在冷却水箱23上，喷雾水箱47通过阀45连接到所述管子46。所述喷雾水箱47通过喷雾水泵48连接到供水管49。管子51连接到所述供水管49的前方，通过孔50返回喷雾水箱47。从孔50的后方分支出管子53，该管子53通过反压力调整阀52连接到上述管子51，在上述反压力调整阀52的后方分支出具有阀54的管子55，在该管子55的分支处后方分支出具有阀56A、56B的管子57A、57B。喷雾水喷嘴59通过孔58连接到上述管子55的后方，该喷雾水喷嘴59在位于压缩机2吸气侧的供给管14上开口。喷雾水喷嘴61A、61B通过孔60A、60B连接到上述管子57A、57B的后方，所述喷雾水喷嘴61A、61B在压缩机2的排出管15开口。设计有孔50的循环系统是防止喷雾泵48断流运转的循环系统，即使在阀54、56A、56B全部打开状态下喷雾水泵48连续运转情况下，也能够流过防止喷雾水泵48过热的最小水量。而且，反向压力调整阀52不管后方的阀54、56A、56B的开关状态如何，向各个喷雾水喷嘴59、61A、61B施加规定压力。
下面，说明上述喷雾水供给装置的作用。使喷雾水喷嘴48开始运转和打开阀54，喷雾水箱47内存储的水压入管子55内到达孔58，在这里被节流，进一步通过喷雾水喷嘴59，喷雾在压缩机2的供给管14内。通过该喷雾水降低压缩机2的吸气侧空气压力，发生喷雾水的流量增加，能够提高压缩机2的压缩性能。另一方面，通过打开阀56A和/或56B，通过孔60A和/或60B及喷雾水喷嘴61A和/61B把喷雾水喷到压缩机2的排出管15内。通过所述喷雾水能够降低从压缩机2流入再生热交换器6的排出空气温度，能够提高再生热交换器6内与气体涡轮机1排出气体之间的热交换效率，而且能够增加压缩机2的排出流量。这样，通过提高与从气体涡轮机1排出气体之间的热交换效率，能够提高来自排出气体的热回收效率，结果能够获得提高气体涡轮发电设备的发电效率的效果。
如上所述，能够获得与第一实施例相同的效果，而且通过供给喷雾水，能够进一步提高气体涡轮发电设备的发电效率。
而且，在图2所试的第二实施例中，压缩机2的排出侧设计具有两个喷雾水喷嘴61A、61B的喷雾水供给系统，但是设计具有两个以上喷雾水喷嘴的喷雾水供给系统能够增加喷雾水量。
图3示出根据本发明的气体涡轮发电设备第三实施例。本实施例的基本结构与图2所示的实施例相同。与第二实施例的第一个差别是在阀56的后方设计有流量调整阀62，所述阀56设计在压缩机2的排出管15上开口的喷雾水喷嘴61的管子57上。而且，第二个不同点是喷雾水箱47中设计的高度计64检测出的水位通过信号线65传输到从供水管44分支出来的管子46上设计的阀63，根据喷雾水箱47内的水位进行阀63的开关操作。而且，设计有流量调整阀62的喷雾水喷嘴61的管子57也可以是多个。
根据本实施例，能够实现与第一实施例相同的效果，而且由于能够通过流量调整阀62控制压缩机2的排出侧的喷雾水流量，因此能够根据宽广范围内的运转条件下适当供给喷雾水量，因此能够在宽广范围内的运转条件下提高发电效率。而且，由于自动向喷雾水箱47供水，因此能够不切断喷雾水的供给。
图4示出根据本发明的气体涡轮发电设备第四实施例。本实施例的基本结构与图3所示实施例相同。与第三实施例的不同点是使供给喷雾水箱47的水通过杂质去除装置。
具体地说，把设计有开关阀66和过滤器67的供水管44连接在管子40的阀39的前方，管子40连接在冷却水箱23上，在过滤器67和阀39之间分支出管子68。在所述管子68的后方顺次连接阀69-送水泵70-氯去除过滤器71-反渗透膜过滤器72，从反渗透膜72的后方开始，一方面通过阀73连通喷雾水箱47，另一方面通过阀74连通到连接在冷却水箱23上的管子40。而且，来自反渗透膜过滤器72的排水通过阀75引导到排水口43。而且，设计在喷雾水箱47中的高度计64通过信号线65与送水泵70电连接，根据来自高度计64的水位检测信号控制送水泵70的开关。
上述反渗透膜过滤器72具有作为反渗透膜的高分子材料构成的渗透膜，施加有压力的水通过所述渗透膜，去除水中的杂质。图5(a)和5(b)示出原理。图5(a)中设计有隔开开放于大气中的U形管76的底部中央的渗透膜77，该U形管76中装满水，当初水位用虚线示出，左右位置相同。开放于大气压状态下渗透膜右侧的杂质浓度小的水，通过渗透膜渗透到左侧杂质78的浓度大的水中。因此，如图中的实线所示，渗透膜左侧的杂质浓度高的水的水位上升，与杂质浓度低的水之间产生水位差。与所述渗透膜两侧的溶液产生的水位差相当的压力称为渗透压。一方面，如图5(b)所示，杂质78蓄留堵塞左侧的U形管76的端部，如果加比渗透压大的压力P，只有水通过渗透膜77移动到压力低的右侧，溶解在水中的杂质78被渗透膜77过滤留在左侧。这样U形管76的右侧水的纯度提高。
图4所示的第四实施例中，把通过反渗透膜过滤器72获得的高纯度水送入喷雾水箱74或冷却水箱23，打开阀75把溶解杂质的杂质浓度高的水排出到排水口43。
结果，在压缩机2的吸气侧和排出侧除去喷雾水中的二氧化硅或钾等硬质成分和钠成分，因此硬质成分不会从喷雾水喷嘴59、61的微细孔析出堵塞，能够长期稳定把水喷雾。此外，由于能够适用于更微细的喷嘴孔，能够使喷雾水的水滴直径细微化，能够确实蒸发喷雾水。而且，由于能够除去水中的钠或钾，能够抑制燃烧气体中产生作为硫磺化合物的硫化钠，能够防止再生热交换器6内由于硫化钠发生高温腐蚀。这样通过除去气体涡轮发电设备中使用的水中含有的杂质，能够提高水的纯度，能够延长给水机器的寿命，结果能够防止气体涡轮发电设备的发电效率降低。
图6示出根据本发明的气体涡轮发电设备第五实施例。本实施例的基本结构与图4所示第四实施例相同。与第四实施例的第一个差别是来自渗透膜过滤器72的水通过作为切换阀的电磁三相阀79，一方面流入排水口43，另一方面流入连接到冷却水箱23的管子40。第二点是冷却水箱23中设计有高度计80，而且在来自冷却水箱23的排水管41上设计有电磁阻断阀81，而且通过信号线82-86把喷雾水箱47的高度计64、送水泵70、电磁三相阀79、冷却水箱23的高度计80、电磁阻断阀81连接到控制装置87。
在上述结构中，现在冷却水箱23中充分充满用于发电机3和电力变换器4冷却和水润滑轴承(图中未示出)的润滑用的水。在该状态下如果气体涡轮发电设备开始运转，关闭用于向压缩机2的吸气侧和排出侧供给喷雾水的阀39、74，打开阀66、69、73。结果，从供水管44通过过滤器67向送水泵70供水。这里，通过来自控制装置87的指令运转送水泵70，向喷雾水箱47供给高纯度水。此时，电磁三相阀79打开，把来自反渗透膜过滤器72的排水引导到排水口43。通过高度计64检测水位，使喷雾水箱47的水位达到适当高度，启动喷雾水泵48，打开阀54、56。这样，喷雾水被喷雾到压缩机2的吸气管14和排气管15。
在本实施例中，在喷雾水喷雾中，在电磁三相阀79进行切换，关闭排水口43一侧，同时打开管子40一侧，使来自反渗透膜过滤器72的排水流入管子40并引导到冷却水箱23。然后电磁阀81打开，把冷却水箱23内的水排出到排水口43。此时，通过高度计80监视冷却水箱23内的水位，在水位降低剧烈情况下关闭电磁阀81，水位增加剧烈情况下切换电磁三相阀79，把反渗透膜过滤器72的排水排出到排水口43。通过冷却水箱23的高度计80的信号反复进行电磁三相阀79和电磁阀81的切换和开关操作，在向压缩机2的吸气侧和排出侧供给喷雾水期间，能够调整冷却水箱23内的冷却水。
如上所述，根据本实施例，除了能够达到与第四实施例相同的效果之外，由于在供给冷却水过程中能够调整冷却水箱23内的冷却水，因此能够维持冷却水箱23内的水质和新鲜度。如前所述，由于防止喷嘴的微细孔析出杂质，防止与燃烧气体中含有的硫磺成分化合，来自喷雾水喷嘴的喷雾水必须除去杂质，但是一方面由于发电机冷却水和轴承润滑水在水路中没有微细孔，它们不能直接与燃烧气体接触，即使使用反渗透膜过滤器排出的水也不存在特定问题，有效利用供给发电设备的水，这是所希望的。
结果，能够防止冷却水箱23内发生水垢或者产生微生物，能够减少气体涡轮发电设备的维护频率，实现有利利用水的效果。
图7示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第六实施例。本实施例的基本结构与图6所示的第五实施例相同。与第五实施例的不同点是使通过过滤器67从给水管44分支出的管子68迂回，能够通过再生热交换器6和消音装置20进行热交换，在与再生热交换器6和消音装置20相对部分设置构成升温装置的热交换部88。
在本实施例中，从过滤器67到达送水泵70的水，通过管子68的热交换部88接受来自再生热交换器6和消音装置20的热量升温。升温之后的水通过送水泵70被送入反渗透膜72。通过反渗透膜72的水量，由于左右水温显著，水温下降显著。可是，本实施例中，升温后的水供给反渗透膜过滤器72，透过水量增加，结果能够降低送水泵70等的辅机动力。而且，反渗透膜过滤器72的渗透膜在冻结情况下失去透水功能，因此冬季需要保温，但是在本实施例中，不存在这样的问题，不需要选择气体涡轮发电设备的设置地域或者场所。而且管子68的热交换部88能够遮挡来自再生热交换器6和消音装置20的热量扩散到设置于周边的泵、送风机、电磁阀等辅机，能够延长辅机的寿命，确保可靠性。
而且，在图7所示的本实施例中，虽然管子68的热交换部88设置在再生热交换器6和消音装置20附近，主要是使升温后的水透过反渗透膜过滤器72是重要的，如果在升温后的水在管子68没有沸腾的领域，也可以把热交换部88设置在气体涡轮1或者燃烧器5附近。或者，在气体涡轮发电设备内，也可把上述热交换部88设置在能够遮挡热量的场所，以便保护上述辅机受来自气体涡轮1和燃烧器5、再生热交换器6或设置在它后方的排气通路的热的影响。
根据如上所述的本实施例，除了能够达到与第五实施例相同的效果之外，增加反渗透膜过滤器72的透过水量，能够降低送水泵70等的辅机动力。而且，不需要选择气体涡轮发电设备的设置地域或者场所。能够遮挡设置在周边的泵、送风机、电磁阀等辅机受热的影响，延长辅机的寿命，能够确保可靠性。
图8示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第七实施例。在由于气体涡轮1、压缩机2、发电机3的旋转部分重量增大，靠润滑水的自重向水润滑轴承10A、10B供水不充分情况下，如同前面所述实施例一样，通过过滤器31后的润滑水不存储在润滑水箱32内，直接经过管子33供给上述水润滑轴承10A、10B也可以。而且，为了防止水润滑轴承10A、10B高速旋转时不稳定震动，提高轴承的衰减，采用挤压阻尼方式的轴承也可以，在轴承支撑部与轴承壳体之间设计有小间隙，通过向该间隙供水提高衰减效果。在这种情况下，使来自从水循环泵25不经过润滑水箱32直接供给构成挤压阻尼的上述间隙，能够向轴承部提供高压润滑水。
图9示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第八实施例。而且，图9只记载了气体涡轮系统的循环水和润滑水系统，省略了涡轮系统的吸气侧和排出侧的记载。
在循环水泵25发生任何故障情况下，气体涡轮系统自动停止操作。此时，为了停止涡轮机，使旋转机构不发生重大损伤，在涡轮机停止动作过程中通常也要提供润滑水。在前面所述图8所示的实施例中，虽然能够向轴承部提供高压润滑水，但是在由于循环水泵25的故障等切断润滑水的供给情况下，不能向旋转轴提供润滑水，这种情况下可能发生轴承过热等损伤。
因此，在图9所示的本实施例中是在图8所示的结构中，在重力方向看比旋转轴9位置高的位置设置循环水箱32，作为防止循环水泵25发生故障时损伤轴承的装置。因此利用势能的供给手段和图8所说明的通过循环水泵25加压的供给手段两种手段并用，从所述循环水箱32向发电机3的轴承部供给润滑水。
下面，对图9的结构进行详细说明。从循环水泵25压力送出的一部分水经过管子27，作为电力变换器4和发电机3的冷却水使用，其他部分经过过滤器31作为轴承的润滑水使用。经过过滤器31的润滑水进一步分支，一部分经过管子101、止回阀102以加压状态供给轴承部。在过滤器31后方分支出的剩余润滑水经过管子30被引导到设置在比旋转轴(图中未示出，与图1相同)高的位置上的润滑水箱32。润滑水箱32内的供水量通过设置在管子30上的孔等构成润滑水调整器103等控制。润滑水箱32相对于发电机旋转轴的高度取能够确保水循环泵25发生故障时防止轴承破损所必须的最低限供给压的高度差，而且，通过使润滑水箱32的容积能够在上述非常时期旋转轴停止之前只维持向轴承部供水的容量，能够使润滑水箱32比图1所示的润滑水箱小。
在图9中，通常通过把水循环泵25加压的润滑水供给轴承部的管子101和利用势能从润滑水箱32供给润滑水的管子33两者供给润滑水。其中，在水循环泵25发生故障情况下，虽然停止通过管子101供给润滑水，但是在旋转轴停止之前时间内，润滑水箱32内存储的润滑水供给轴承部。而且，在管子101设置止回阀102，水循环泵25发生故障时，防止从润滑水箱32供给的水逆流到水循环泵一侧，确实供给到轴承部。
图10示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第九实施例。本实施例也与图9所示实施例相同，示出即使水循环泵发生故障时也能够供给润滑水的结构。在本实施例中，在润滑水供给管101上设置有畜水器104。而且，所述畜水器104上具有畜水箱入水侧的止回阀105和出水侧的止回阀106。通过调整畜水箱内压和止回阀105、106的裂化压力，如果管子101通水，在畜水箱104内蓄水，如果管子101的压力降低自动把畜水箱内存储的水放出到管子101。畜水箱具有能够确保在旋转轴停止之前供给轴承必要水量的容积。
图11示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十实施例。图11也设置有非常用循环水泵107。非常用循环水泵的管子108通过止回阀109在水循环泵25的排水侧管子24上设置的止回阀110的后方会合。其中，非常用水泵107和止回阀109设置在循环水箱23的循环水泵25运转时保留水位(图中以H标记)以下的高度。图11中通常水泵操作时水到达止回阀109的后方。而且，在非常用水泵107和止回阀109之前，由于处于比循环水箱的水位低的位置，满足循环水。在图11中循环水泵发生故障时，启动非常用水泵107，把循环水供给管子24。非常用水泵的管子108通常充满水，在泵运转切换时不会在管子24内混入空气。
图12示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十一实施例。本实施例与图11的结构比较，在润滑水供给管101上设置畜水箱104，因此在水泵运转切换时非常用水泵107启动时也能够从畜水箱104供给水，能够防止轴承部的水断流。
图13示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十二实施例。虽然与图11所示实施例相同，但是由非常用水泵107只向轴承部压力供给水量的小型泵构成。循环水泵发生故障时旋转轴停止旋转之前压入必要的最小流量。图13中同时设置有与图12所示结构相同的畜水箱也可以。
发明的技术效果
根据如上所述的本发明，能够获得发电效率提高的气体涡轮发电设备。

Claims (15)

1、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、转子通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，冷却上述发电机的冷却水循环装置，其特征在于：
将上述发电机的轴承配置在发电机壳体内，且该轴承由水润滑轴承构成，而且构成为从上述冷却水循环装置向上述水润滑轴承供给经过散热器冷却的水，
设有对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气的送风机。
2、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、转子通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，使冷却水在上述发电机中循环并进行冷却的冷却水循环装置，其特征在于：
上述发电机的轴承配置在发电机壳体内，且该轴承由水润滑轴承构成，设计有润滑水供给装置，把来自上述冷却水循环装置经过散热器的冷却水供给上述水润滑轴承，
设有对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气的送风机。
3、一种气体涡轮发电设备，其特征在于具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、在上述气体涡轮排出的气体和引导到上述燃烧器的压缩空气之间进行热交换的再生热交换器、通过上述气体涡轮驱动的发电机、配置在发电机壳体内并支撑上述发电机转子的水润滑轴承、把上述发电机的输出变换为符合商用频率输出的电力变换器、使冷却水箱的冷却水通过散热器供给上述发电机并返回冷却水箱的冷却水循环装置、把经过上述冷却水循环装置的散热器的冷却水供给上述水润滑轴承的润滑水供给装置、以及对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气的送风机。
4、根据权利要求1所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有喷雾水供给装置，向上述压缩机的吸气侧和出气侧供给喷雾水。
5、根据权利要求1所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有除去通过上述喷雾水供给装置供给的水中杂质的杂质除去装置。
6、根据权利要求5所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有切换供给上述冷却水循环装置的上述杂质除去装置排水的阀。
7、根据权利要求6所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：上述杂质除去装置是反渗透膜过滤器。
8、根据权利要求7所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有使供给上述杂质除去装置的水升温的升温装置。
9、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、转子通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，冷却上述发电机的冷却水循环装置，其特征在于：
上述冷却水循环装置具有：冷却水箱；水循环泵，使上述水箱内的水经过散热器压入形成在上述发电机上的冷却水套；润滑水供给装置，将上述发电机的轴承配置在发电机壳体内且该轴承为水润滑轴承，并把经过上述冷却水循环装置的上述散热器的冷却水供给上述水润滑轴承；送风机，对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气；喷雾水箱，分流并存储供给上述冷却水箱的水；喷雾水泵，把上述喷雾水箱内的水喷雾；管子，使来自上述喷雾水泵的水经过孔返回喷雾水箱；反向压力调整解阀，设计在上述喷雾水泵后方，设定该处水压；使水通过上述反向压力调整阀返回喷雾水箱的管子；喷雾水供给装置，通过设计在上述反向压力调整阀的后方的阀、孔和喷雾水喷嘴向上述压缩机的吸气侧和出气侧分别喷射喷雾水的管子。
10、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、转子通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，冷却上述发电机的冷却水循环装置，其特征在于：
上述冷却水循环装置具有：冷却水箱；水循环泵，使上述水箱内的水经过散热器压入形成在上述发电机上的冷却水套；润滑水供给装置，将上述发电机的轴承配置在发电机壳体内且该轴承为水润滑轴承，把经过上述冷却水循环装置的上述散热器的冷却水供给上述水润滑轴承；送风机，对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气；送水泵，分流并供给上述冷却水箱的水并送水；喷雾水箱，存储上述送水泵送入的水；喷雾水泵，送入上述喷雾水箱内的水；管子，使来自上述喷雾水泵的水经过孔返回喷雾水箱；反向压力调整解阀，设计在上述喷雾水泵后方，设定该处水压；使水通过上述反向压力调整阀返回喷雾水箱的管子；喷雾水供给装置，具有通过设计在上述反向压力调整阀后方的阀、孔和喷雾水喷嘴向上述压缩机的吸气侧和出气侧分别喷射喷雾水的管子；
在上述送水泵的后方设计有与上述喷雾水箱相连的除去氯的过滤器和反渗透膜。
11、根据权利要求10所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有控制装置，根据检测上述冷却水箱和上述喷雾水箱水位的高度计信号控制来自上述反渗透膜过滤器排水的排水口和上述冷却水箱之间切换的切换阀、设计在上述冷却水箱的排水管上的电磁阀、上述送水泵。
12、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，其特征在于：
将支撑上述发电机转子的轴承配置在发电机壳体内且该轴承由水润滑轴承构成，设计有：冷却水循环装置，通过水循环泵送入冷却水箱的冷却水，经过散热器供给上述发电机，再返回冷却水箱；润滑水供给装置，构成为如下形式，经过上述冷却水循环装置的散热器的一部分冷却水通过上述水循环泵送给上述水润滑轴承，而且剩余部分送入位于比上述水润滑轴承位置高的润滑水箱，从该润滑水箱利用势能供给上述水润滑轴承；以及送风机，对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气。
13、一种气体涡轮发电设备，具有：压缩空气的压缩机、使燃料与压缩的空气混合并燃烧的燃烧器、通过上述燃烧器产生的燃烧气体驱动的气体涡轮、通过上述气体涡轮驱动的轴承支撑的发电机，其特征在于：
将支撑上述发电机转子的轴承配置在发电机壳体内且该轴承由水润滑轴承构成，设计有：冷却水循环装置，通过水循环泵送入冷却水箱的冷却水，经过散热器供给上述发电机，再返回冷却水箱；润滑水供给装置，构成为如下形式，经过上述冷却水循环装置的散热器的冷却水通过畜水箱供给上述水润滑轴承；以及送风机，对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气。
14、根据权利要求12或13所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：设计有非常用冷却水循环装置，在上述水循环泵发生故障时向上述发电机或者水润滑轴承供给上述冷却水箱的冷却水。
15、根据权利要求14所述的气体涡轮发电设备，其特征在于：上述非常用冷却水循环装置构成为把冷却水箱的冷却水供给散热器前方的系统。
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