CN103562504B - 用于油润滑的膨胀机的快速油加热的方法和装置 - Google Patents

用于油润滑的膨胀机的快速油加热的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在起动热动力循环处理装置时加热润滑剂的方法，其中所述循环处理装置包括带有工作剂和润滑剂的工作介质、用于蒸发工作剂的蒸发器、用于将润滑剂的至少一部分从由蒸发器提供的工作介质分离的润滑剂分离器、要用该润滑剂润滑的膨胀机、和带有冷凝器的冷凝装置，并且其中该方法包括下面的步骤：在循环处理装置关机时将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置和/或蒸发器，由此在冷凝装置和/或在蒸发器中提供了富含润滑剂的工作介质；在循环处理装置起动时在蒸发器中加热富含润滑剂的工作介质。此外，本发明还涉及一种热动力循环处理装置，其包括用于在循环处理装置关机时将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置和/或蒸发器的装置，由此可以在冷凝装置中和/或在蒸发器中提供富含润滑剂的工作介质。

Description

用于油润滑的膨胀机的快速油加热的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于在热动力循环处理中的测定体积地（volumetrisch）工作的膨胀机的快速油加热的方法和装置。
背景技术
在现有技术中已知了膨胀机例如蒸汽涡轮机的运行，以及例如借助有机兰金循环（ORC）方法，该方法用于利用有机介质、例如带低蒸发温度的有机介质产生电能，其中所述带低蒸发温度的有机介质在相同温度下与作为工作介质的水相比通常具有较高的蒸发压力。ORC设备是克劳修斯兰金循环的一种实现方式，其中例如原理上通过工作介质的绝热并且等压的状态变化来获得电能。通过工作介质的蒸发、膨胀和接着的冷凝，在此获得机械能并且转换为电能。原则上，工作介质通过馈送泵被带到工作压力上，并且在蒸发器中给其输送热形式的能量，所述热通过燃烧或者废热流来提供。工作介质从蒸发器中流出经由压力管至膨胀机，在该膨胀机中工作介质被降压到较低的压力上。接着，被降压的工作介质蒸汽流过在其中进行在蒸汽状工作介质和冷却介质之间的热交换的冷凝器，由此冷凝出来的工作介质通过馈送泵在循环中被返回输送给蒸发器。
膨胀机的特别的类型是测定体积地工作的膨胀机，其也被称为排挤膨胀机（Verdraengungsexpansionsmaschinen）、包括工作腔并且在工作介质降压时在该工作腔体积增加期间工作。该膨胀机例如以活塞膨胀机、螺旋膨胀机或者涡杆式开幅器的形式被实现。这种测定体积地工作的膨胀机尤其是使用在小功率级别（例如1至500kW电功率）的ORC系统中。然而，与涡轮机相反，测定体积地工作的膨胀机要求通过润滑材料尤其是对活塞、或者膨胀腔的滚压到彼此上的轮廓以及工作腔的滚动轴承和滑行壁进行润滑。这样，要求对支承部位和接触的侧面的润滑。润滑剂的使用有利地也导致膨胀机的工作腔的密封，由此在膨胀机内部很少蒸汽由于过流而逸出并且因此提高了效率。有利地，所述润滑利用油来进行，其中油和新鲜蒸汽一起经过膨胀机，这使得接下来的油和蒸汽的分离成为必要的。
用于润滑测定体积地工作的膨胀机的方法和装置作为本发明的申请人的内部现有技术被记载在欧洲专利申请11000329.0中。
在图1中示意性示出了该润滑系统。按照一个例子，它包括润滑剂分离器（例如油分离器）10，该润滑剂分离器连接在提供完全或者部分地被蒸发的工作介质的蒸发器20和与发电机40共同作用地用于获得电能的膨胀机30之间。在此，从掺有润滑剂的工作剂的被输送给膨胀机30的新鲜蒸汽中分离润滑剂的至少一部分。在油分离器10中可以设置相应的分离板，使得在到达膨胀机30的工作介质中还存在足够的润滑剂（润滑油）量，从而可以实现测定体积地工作的膨胀机30的工作腔的相互滚压或滑行部分的可靠润滑。代替地，润滑剂的分离可以基本上在油分离器10中进行并且在进入到膨胀机30中之前可以又将合适量的润滑剂输送给工作介质的新鲜蒸汽。在油分离器10中收集分离出的润滑油。因为其在穿流过蒸发器之后与工作介质一起被带到高的温度上，因此其在油分离器10中处于高压下，从而其可以经由相应的管线自由地流向膨胀机30，以便在那里润滑其相应的润滑部位。例如当润滑剂通过馈送泵50被输送给蒸发器20时润滑剂以溶解的形式存在于工作介质中。润滑油一般具有相对于工作介质明显提高的沸点温度，使得其在穿过蒸发器20之后液化地以小液滴的形式存在于工作介质的工作蒸汽中。因为按照所描述的例子，在油分离器10中分离的润滑油处于高压力下，从而其可以通过压力引起地自由地流向膨胀机30，而不存在为该润滑剂提供另外的泵装置的必要。此外，与当前的现有技术相比，通过油分离器10每秒钟流过较少的蒸汽体积，从而油分离器10可以相对紧凑地被构造，由此得到空间节省和成本节省。此外，还减少了在膨胀机30之后的压力损失并且在膨胀机30上的压力差相比带有连接在膨胀机30之后的油分离器10的传统配置相比被增大，从而可以提高膨胀机30的效率。此外，润滑剂直接保留在工作介质的新鲜蒸汽中或者在新鲜蒸汽温度时被输送给它，从而与当前现有技术相比使用润滑剂不导致新鲜蒸汽温度和新鲜蒸汽焓的降低。
但是在这种热动力循环处理的运行中表明了，尤其是在冷的油分离器和油情况下起动（开动）是很困难的。油的运行温度明显与停机温度不同。在运行中，油具有等于大约100℃的新鲜蒸汽温度的温度。然而在停机状态中，油温度可以下降到如大约10℃至25℃的环境温度下，但是例如可以低至负摄氏度。因为在这种低温度的情况下，油的粘度上升几个数量级，因此循环处理装置的开动是无问题的。虽然电加热装置可以解决这个问题，但是这带来附加投资成本和运行成本。此外，油的电加热持续时间长。因此，本发明的任务是提供一种用于在所描述的循环处理装置停机之后快速加热油的方法和装置。
发明内容
上述任务通过用于在起动热动力循环处理装置时加热润滑剂的方法来解决，其中所述循环处理装置包括带有工作剂和润滑剂的工作介质、用于蒸发工作剂的蒸发器、用于将润滑剂的至少一部分从由蒸发器提供的工作介质分离的润滑剂分离器、要用该润滑剂润滑的膨胀机、和带有冷凝器的冷凝装置，并且其中该方法包括下面的步骤：在循环处理装置关机时将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置和/或蒸发器，由此在冷凝装置和/或在蒸发器中提供了富含润滑剂的工作介质；在循环处理装置起动时在蒸发器中加热富含润滑剂的工作介质。
在循环处理装置关机也即在停机时，来自润滑剂分离器的润滑剂被输送给冷凝器和/或蒸发器。通过这种方式，于是在起动（开动）循环处理装置时润滑剂可以用于在蒸发器中的加热。该设备（循环处理装置）在停止时刻还是流体的工作剂不仅存在于冷凝器中而且存在于蒸发器中，在该工作剂中可以溶解润滑剂、例如油。如果现在该设备又进入运行，则强烈地含有润滑剂的工作介质已经存在于蒸发器中或者从冷凝器被输送给蒸发器或者输送到蒸发器中。由于在低粘度工作剂中的溶解，带有工作剂和润滑剂的工作介质的粘度比单独的润滑剂的粘度有所降低。在蒸发器中发生热输送，冷的工作介质被加热并且工作剂完全或者部分地被蒸发，其中润滑剂保持流体并且在润滑剂分离器中被分离。
本发明方法的一种改进方案在于，在循环处理装置关机时从润滑剂分离器中提供润滑剂可以包括降低在润滑剂分离器中的压力。尤其是，在润滑剂分离器中的压力例如可以在1至1000毫秒的时间段内、优选在1至500毫秒的时间段内、最优选在1至100毫秒的时间段内下降10%至95%、优选下降20%至95%、最优选下降50%至95%。在该压力下降的情况下，在润滑剂中溶解的工作剂被蒸发。该过程引起工作剂的起泡。
为了在该设备关机（停机）情况下将润滑剂从润滑剂分离器移动到冷凝器和/或蒸发器中，按照该改进方案快速降低在润滑剂分离器中的压力。所述降低优选在1至1000毫米的时间段期间进行并且降低在下降开始时在润滑剂分离器中存在的压力的10%至95%。这意味着，首先存在的3bar的压力例如在0.1秒之内下降到1.2-2bar（冷凝器压力），也即下降大约33-60%。该快速的下降导致，在润滑剂中溶解的工作剂被蒸发。在该过程中出现润滑剂的起泡，所述润滑剂于是例如可以通过连接管线向冷凝器和/或蒸发器移动。例如压力下降可通过活塞从润滑剂分离器中的抽出来实现。另外的可能性在于，膨胀机或者基于现有旋转势或者通过电机驱动继续旋转。
按照另一改进方案，在润滑剂分离器中压力的下降在膨胀机的停止之后进行。通过这种方式还可以充分利用由膨胀机所完成的工作。
本发明方法的改进方案在于，该循环处理装置还可以包括：在润滑剂分离器和冷凝装置之间的旁路线路以用于旁路膨胀机，并且所述旁路管线可以利用阀、尤其是磁阀打开并且关闭，并且其中将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置的步骤可以包括打开该阀。根据该改进方案，润滑剂的起泡可以通过打开阀来进行，所述阀在该设备的运行状态中关闭在润滑剂分离器和冷凝器之间的管线，由此在润滑剂分离器中实现快速的压力下降。
按照另一改进方案，该方法可以包括另外的步骤：在将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置和/或蒸发器之前停止在循环处理装置关机时工作介质向蒸发器的输送。通过这种方式，在润滑剂从分离器被输送给冷凝器和/或蒸发器以便相应地保留在其中之前，还可以利用在蒸发器中的余热来产生蒸汽并且使所述蒸汽在膨胀机中膨胀，而不会例如由于余热而完全或者部分地又用该蒸汽将导送给蒸发器的润滑剂又输送出去。
本发明方法的另一改进方案在于，冷凝装置此外还可以包括馈送容器，在该馈送容器中可以收集被冷凝的工作剂，并且其中该循环处理装置还可以包括馈送泵；并且其中在循环处理装置关机时将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的步骤可以包括将润滑剂从润滑剂分离器提供给馈送容器；并且其中在循环处理装置起动时在蒸发器中加热富含润滑剂的工作剂的步骤可以包括借助馈送泵将富含润滑剂的工作介质从馈送容器泵送给蒸发器。按照该改进方案，润滑剂在该设备关机时在馈送容器中被捕获并且在该设备起动时通过馈送泵由馈送容器直接馈送给蒸发器，由此可以在起动时加热大量的润滑剂。
在该改进方案中，将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的步骤尤其是可以仅仅由将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的馈送容器构成，其中也即不将润滑剂提供给冷凝装置的冷凝器。在润滑剂分离器和冷凝装置之间的旁路线路在该情况下是在润滑剂分离器和馈送容器之间的线路，而不是在润滑剂分离器和冷凝器之间的线路。但是，在润滑剂分离器和冷凝装置之间的线路可以包括至冷凝器的线路和至馈送容器的线路。
在后一种情况下，将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的步骤包括将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝器和提供给馈送容器。
按照另一改进方案，该方法包括下面的另外的步骤：将蒸发的工作剂提供给冷凝器，例如通过旁路管线，在循环处理装置起动时；检测在润滑剂分离器中的润滑剂液位；并且在检测到预先确定的液位的情况下例如通过关闭旁路管线的阀而将蒸发的工作剂导送给膨胀机。
后一种改进方案的改进方案可以包括另一步骤：在润滑剂分离器起动情况下打开在从润滑剂分离器至膨胀机的润滑剂管线中的阀、尤其是磁阀。在起动期间在润滑剂管线中开始关闭的阀阻止了冷的润滑剂被运送给膨胀机。在润滑剂分离器中足够液位的经加热的润滑剂情况下，在润滑剂管线中的该阀可以被打开并且在旁路管线中的阀可以被关闭。
上述的任务此外通过热动力循环处理装置来解决，其包括：带有工作剂和润滑剂的工作介质；用于蒸发工作剂的蒸发器；用于将润滑剂的至少一部分从由蒸发器提供的工作介质中分离的润滑剂分离器；要用该润滑剂润滑的膨胀机；带有冷凝器的冷凝装置；和用于在循环处理装置关机时将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置和/或蒸发器的装置，由此可以在冷凝装置中和/或在蒸发器中提供富含润滑剂的工作介质。
本发明装置和其后面所述的改进方案的优点相应于结合本发明方法所描述过的那些。
按照一种改进方案，用于将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝器装置的装置可以包括设置有阀尤其是磁阀的、在润滑剂分离器和冷凝装置之间的旁路管线以用于旁路膨胀机和/或所述用于将润滑剂从润滑剂分离器提供给蒸发器的装置包括在蒸发器和润滑剂分离器之间的润滑剂管线。
按照另一改进方案，冷凝装置还可以包括馈送容器，在其中可以收集经冷凝的来自润滑剂分离器的工作剂和润滑剂，并且其中循环处理装置还可以包括用于将富含润滑剂的工作介质从馈送容器泵送给蒸发器的馈送泵。
按照另一种改进方案，可以设置用于检测在润滑剂分离器中润滑剂的液位的装置。
另一改进方案在于，可以在润滑剂分离器和膨胀机之间设置带有阀尤其是磁阀的润滑剂线路，其中在润滑剂线路中在润滑剂分离器中分离出的润滑剂可以被导送给膨胀机的润滑部位尤其是膨胀机的支承部。
另一改进方案在于，循环处理装置可以是有机兰金循环装置和/或在该循环处理装置中膨胀机可以从由活塞膨胀机、螺旋膨胀机、涡杆式开幅器、叶片式机器和罗茨膨胀机（Rootsexpander）组成的组中选择。
本发明的蒸汽动力厂包括本发明的循环处理装置或者至少一个其改进方案。
本发明的其他特征和示例性实施方式以及优点下面借助附图被进一步阐述。应当理解，所述实施方式不详细阐明本发明的范围。此外，应当理解，下面描述的特征的全部或者部分也可以以其他方式相互组合。
附图说明
图1描述了按照本申请人已知的内部现有技术的测定体积的膨胀机的润滑系统。
图2示例性说明了按照本发明的热动力循环处理装置的第一实施方式。
图3示例性说明了按照本发明的热动力循环处理装置的第二实施方式。
图4示例性说明了工作剂和润滑剂的混溶间隙。
图5示例性说明了溶解在油中的工作剂取决于温度的粘度和百分比。
具体实施实施方式
如在图2中所示，本发明循环处理装置的第一实施方式（相应于按照图1的内部现有技术的循环处理装置）包括蒸发器20、油分离器10、膨胀机30、发电机40、冷凝器60和馈送泵50、以及在油分离器10和膨胀器30之间的油路11，其中尤其是用于在膨胀器中支承部润滑的油在该线路11中被导送。然而，附加地，该第一发明实施方式也包括在油分离器10和冷凝器60之间的旁路管线80，其中该旁路线路80利用阀81来关闭和打开。
在图3中示出本发明循环处理装置的第二实施方式，其相应于第一实施方式，并且其中相同的参考标记说明彼此对应的组合。在第二实施方式中，还附加地设置有馈送容器70，经冷凝的工作介质从冷凝器被捕获并且收集到其中。然后通过馈送泵50从馈送容器中将工作介质抽吸并且输送给蒸发器20。此外，这里阀81构造为磁阀81。此外，在油路11中的节流阀12也被设置为磁阀13。
下面的描述相应地适于根据图2和3的两个实施方式。
油路11或节流阀12的所选择的直径允许一次性地设定应当被输送给支承部的所需油体积流。油分离器10本身被设计为使得足够的油连同新鲜蒸汽被输送给侧面（在膨胀机中的工作腔的可运动的接触部位）。在运行中表明，尤其是在冷的油分离器10和油的情况下起动是非常困难的。油的运行温度明显与停机温度不同。在运行中，油具有等于大约100℃的新鲜蒸汽温度的温度，然而在停机状态中，该温度可以下降到负摄氏度。因为在这种低温度的情况下，粘度上升几个数量级，因此起动是无问题的：油不再以希望的程度经过节流阀12。
本发明方法以新的并且有利的方式解决了在停机和冷却之后油预热的问题。油在关掉该设备之后从油分离器10被馈送并且向冷凝器60和/或蒸发器20方向输送。在冷凝器60和在蒸发器20中，在关掉该设备的时刻仍然存在流体的、其中可以溶解油的工作介质。如果现在该设备又进入运行，则强烈地含有油的工作介质已经存在于蒸发器20中或者通过馈送泵50被输送给蒸发器20。由于在极低粘度工作剂中的溶解，油的粘度降低到可接受的程度。在蒸发器20中发生热输送，冷的工作介质被加热并且完全或者部分地被蒸发，其中油保持流体并且在润滑剂分离器10中被分离。
现在为了在关机情况下将油从油分离器10移动到蒸发器20和/或冷凝器60中，应用了方法技术上的过程。如果在关断该设备、也即膨胀机30停机之后将压力突然降低，则在油中溶解的工作剂被蒸发。该过程非常快速地发生，并且同时出现油的强烈的起泡。该过程可以与摇动的矿泉水瓶的起泡相比。如果打开并且由此压力降低足够缓慢地发生，则不形成泡沫，并且水保留在瓶中。但是如果突然打开，则溶解的气体非常快速地逸出并且由此从瓶中携带一部分水。相应地，在当前情况下逸出的工作剂从油分离器10中携带一部分油。
快速的压力下降可以通过借助阀/磁阀81打开旁路线路80来实现，所述旁路线路在绕转膨胀机30的情况下将由油分离器10引导向膨胀机30的新鲜蒸汽线路与冷凝器60连接。
如果现在自动调节装置或使用者决定应当对该设备关机，则工作介质向蒸发器10的输送停止，而蒸汽还利用余热被产生并且在膨胀机30中膨胀。从一定的压力比例起，膨胀机30不再提供机械功，在R245fa作为工作介质并且在环境温度下冷凝的情况下，这大致是为2的压力比，这相应于大约3bar的压力。从该时刻起，在旁路线路80中的磁阀81可以被打开并且出现上面所述的快速的压力降低，伴随着油的起泡。视管线的位置而定地，油的一部分流到蒸发器20，但是油的大部分流到冷凝器60和馈送容器70。为了关闭该设备，油和工作剂现在以溶解形式存在于蒸发器20以及冷凝器60/馈送容器70中。在导送油的管线11以及油分离器10本身中仅仅还存在油的残余量。
在起动时，调节装置自动识别到存在的热并且运行馈送泵50，这代替地也可以由使用者来强制实施。现在将工作介质输送给蒸发器20。当产生足够大体积流的蒸汽时，该蒸汽将油作为喷雾形式携带，所述油于是在油分离器10中被分离。在该运行状态下，将新鲜蒸汽经由旁路阀81直接引导给冷凝器60，在那里蒸汽和形成的冷凝物将那里存在的油向馈送容器70/馈送泵50冲刷。
如果在油分离器10中的液位监测装置（在附图中未被示出）检测到足够大的油液位，则在油路11中的磁阀13被打开并且在旁路线路80中的磁阀81被关闭。现在构建了恒定的压力，同时调节装置根据可利用的热流设定馈送泵转速和膨胀机转速。在运行中不必进行节流阀12的改变，其用于一次性地设定体积流并且也能够通过固定的节流装置来代替。
在建设性的应用中，作为在ORC系统（基于有机兰金循环的热动力循环处理装置）中的工作介质通常使用部分或完全氟化的烃（FKW）（例如R134a、R245fa等）。现在应用在冷却状态中非常好地用FKW溶解的润滑剂。这里，来自合成酯族的油是合适的，这里，可以列举来自Reniso Triton SE/SEZ系列的Fuchs的油作为产品例子。与传统的冷却剂油相比，其可以非常好地与极性的FKW混合。在冷凝温度的范围中（通常是0至60℃）不允许出现混溶间隙（参见图4，Fuchs欧洲润滑材料（工程研制）：产品信息RENISO TRITON SE55.曼海姆:2010）。对于传统的冷却剂油通常要考虑不取决于混溶间隙，在那里对于每个温度在一定的浓度界限内发生对于所描述的方法所不希望的相分离。
为了能够通过起泡实现油释放的上述效果，必须在高压力下在油中溶解足够多的工作介质，相反在降低的压力下仅仅允许少量油溶解在工作介质中。
图5（Fuchs,op.cit.）示出了粘度和溶解的工作剂与温度和压力的相关性。在高压力和恒定温度下溶解了较多的润滑剂在工作剂中。在恒定压力下，在温度上升的情况下工作剂在油中的可溶解性降低。在设备运行时，在高压力和高温度情况下一定量的工作剂在油中溶解，在关机时，在旁路阀81打开之后，压力减低，工作介质的一部分被蒸发，这导致温度降低。在压力下降之后，又有一些冷却剂溶解在仍然处于油分离器10中的残余量的油中。但是这并不导致粘度的上升。在附图5中示出的浓度和压力以及工作点的等值线被看作示例性的。
总结地，与从低温蒸汽中的油分离相比，从高压蒸汽中分离油是有利的，然而冷的油循环的开动正好是一个问题。本发明方法允许在ORC的关机时油分离器的排空。通过充分利用与快速压力降低相关联的可溶解性差异，导致油从油分离器的释放。所述油在此流向冷凝器或馈送容器。在经过蒸发器之后，被加热的流体油在油分离器中被分离并且可以被润滑剂循环所利用。油分离器的液位的监测允许在分离了足够的油之后机器的起动。

Claims (20)

1.一种用于在起动热动力循环处理装置时加热润滑剂的方法，其中所述循环处理装置包括带有工作剂和润滑剂的工作介质、用于蒸发工作剂的蒸发器、用于将润滑剂的至少一部分从由蒸发器提供的工作介质分离的润滑剂分离器、要用该润滑剂润滑的膨胀机和带有冷凝器的冷凝装置，并且其中该方法包括下面的步骤：
在循环处理装置关机时将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置和/或蒸发器，由此在冷凝装置和/或在蒸发器中提供了富含润滑剂的工作介质；以及
在循环处理装置起动时在蒸发器中加热所述富含润滑剂的工作介质。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述循环处理装置关机时从润滑剂分离器中提供润滑剂包括降低在润滑剂分离器中的压力。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，降低在润滑剂分离器中的压力在膨胀机停止之后进行。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中该循环处理装置还包括在润滑剂分离器和冷凝装置之间的旁路管线以用于旁路膨胀机，并且所述旁路管线利用阀被打开和关闭，并且其中将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置的步骤包括打开该阀。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述阀是磁阀。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，具有另外的步骤：
在将来自润滑剂分离器的润滑剂提供给冷凝装置和/或蒸发器之前停止在循环处理装置关机时工作介质向蒸发器的输送。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中冷凝装置此外还包括馈送容器，在该馈送容器中收集被冷凝的工作剂，并且其中该循环处理装置还包括馈送泵；并且
其中在循环处理装置关机时将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的步骤包括将润滑剂从润滑剂分离器提供给馈送容器；并且
其中在循环处理装置起动时在蒸发器中加热富含润滑剂的工作剂的步骤包括借助馈送泵将富含润滑剂的工作介质从馈送容器泵送给蒸发器。
8.根据权利要求4所述的方法，具有另外的步骤：
在循环处理装置起动时，通过旁路管线将蒸发的工作剂导送给冷凝器；
检测在润滑剂分离器中的润滑剂液位；并且
在检测到预先确定的液位的情况下通过关闭旁路管线的阀而将蒸发的工作剂导送给膨胀机。
9.根据权利要求8所述的方法，具有另外的步骤：
打开在从润滑剂分离器至膨胀机的润滑剂管线中的阀。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述在从润滑剂分离器至膨胀机的润滑剂管线中的所述阀是磁阀。
11.一种热动力循环处理装置，包括：
带有工作剂和润滑剂的工作介质；
用于蒸发工作剂的蒸发器；
用于将润滑剂的至少一部分从由蒸发器提供的工作介质中分离的润滑剂分离器；
要用该润滑剂润滑的膨胀机；
带有冷凝器的冷凝装置；和
用于在循环处理装置关机时将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置和/或蒸发器的装置，由此可以在冷凝装置中和/或在蒸发器中提供富含润滑剂的工作介质。
12.根据权利要求11所述的循环处理装置，在其中用于将润滑剂从润滑剂分离器提供给冷凝装置的装置包括设置有阀的、在润滑剂分离器和冷凝装置之间的旁路管线以用于旁路膨胀机，和/或用于将润滑剂从润滑剂分离器提供给蒸发器的装置包括在蒸发器和润滑剂分离器之间的润滑剂管线。
13.根据权利要求12所述的循环处理装置，其中，所述阀是磁阀。
14.根据权利要求11或12所述的循环处理装置，在其中所述冷凝装置还包括馈送容器，在馈送容器中能够收集经冷凝的来自润滑剂分离器的工作剂和润滑剂，并且其中循环处理装置还包括用于将富含润滑剂的工作介质从馈送容器泵送给蒸发器的馈送泵。
15.根据权利要求11或12所述的循环处理装置，在其中设置用于检测在润滑剂分离器中润滑剂的液位的装置。
16.根据权利要求11或12所述的循环处理装置，在其中在润滑剂分离器和膨胀机之间设置带有阀的润滑剂线路，其中在润滑剂线路中在润滑剂分离器中分离出的润滑剂能够被导送给膨胀机的润滑部位。
17.根据权利要求16所述的循环处理装置，其中，所述在润滑剂分离器和膨胀机之间设置的所述阀是磁阀。
18.根据权利要求16所述的循环处理装置，其中，在润滑剂线路中在润滑剂分离器中分离出的润滑剂能够被导送给膨胀机的支承部。
19.根据权利要求11或12所述的循环处理装置，在其中该循环处理装置是有机兰金循环装置和/或在该循环处理装置中膨胀机从由活塞膨胀机、螺旋膨胀机、涡杆式开幅器、叶片式机器和罗茨膨胀机组成的组中选择。
20.一种蒸汽动力厂，其包括按照权利要求11至19之一所述的循环处理装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5715111B2 (ja) 2012-12-12 2015-05-07 株式会社神戸製鋼所 発電装置及び発電システム
DE102013200413A1 (de) * 2013-01-14 2014-07-31 Magna Powertrain Ag & Co. Kg Expanderkreislauf
CN108350760B (zh) * 2015-10-05 2020-06-05 比泽尔制冷设备有限公司 膨胀设施
DE102016218935A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren und System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses
DE102016218936B4 (de) 2016-09-29 2022-10-06 Rolls-Royce Solutions GmbH Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und Anordnung mit einem solchen System und einer Brennkraftmaschine
JP6783709B2 (ja) * 2017-06-21 2020-11-11 株式会社神戸製鋼所 不純物回収方法及び油回収方法
CN107762581B (zh) * 2017-11-29 2024-04-02 山西铁峰化工有限公司 一种螺杆膨胀发电机组全自动控制系统及方法
JP6763848B2 (ja) * 2017-12-04 2020-09-30 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
US20200309467A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01 Deere & Company Two phase oil cooling system
CN110542210A (zh) * 2019-09-12 2019-12-06 苏州奥德机械有限公司 一种带冷却控制的超高温油温机

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3603087A (en) * 1969-06-27 1971-09-07 Cci Aerospace Corp Dual fluid rankine cycle powerplant
US3797249A (en) * 1972-01-06 1974-03-19 Thermo Electron Corp Automatic vapor engine start-up
US5245820A (en) * 1989-12-13 1993-09-21 Alliedsignal Inc. Air turbine starter with passive hydraulic capacitor
CA2324000A1 (en) 1999-11-12 2001-05-12 Nortel Networks Corporation Business method implemented on a wireless pre-paid platform of business-to-business transaction processing and billing
JP4071552B2 (ja) * 2001-07-10 2008-04-02 本田技研工業株式会社 ランキンサイクル装置
GB0511864D0 (en) * 2005-06-10 2005-07-20 Univ City Expander lubrication in vapour power systems
EP1896698A2 (en) * 2005-06-10 2008-03-12 City University Expander lubrication in vapour power systems
JP4864689B2 (ja) * 2006-04-17 2012-02-01 株式会社デンソー 流体機械およびランキンサイクル
DE102007008609B4 (de) * 2007-02-22 2015-10-29 Duerr Cyplan Ltd. ORC-System für Verbrennungsmotoren
DE102008037744A1 (de) * 2008-08-14 2010-02-25 Voith Patent Gmbh Betriebsflüssigkeit für eine Dampfkreisprozessvorrichtung und ein Verfahren für deren Betrieb
EP2476869B1 (de) * 2011-01-17 2017-04-05 Orcan Energy AG Schmierung volumetrisch arbeitender Expansionsmaschinen
EP2514933B1 (de) * 2011-04-19 2017-03-15 Orcan Energy AG Hochdruckseitige Abtrennung von flüssigem Schmierstoff zur Schmierung volumetrisch arbeitender Expansionsmaschinen
EP2746543B1 (de) * 2012-12-21 2016-09-28 Orcan Energy AG Schmierung von Expansionsmaschinen

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