CN106321243A - 一种微型燃气轮机发电站 - Google Patents

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李亚芳
张哲�
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Abstract

本发明公开了一种微型燃气轮机发电站，属于发电设备领域。该发电站主要包括数字电力控制器、发电机和微型燃气轮机；其中，微型燃气轮机上设有板翅式回热器，并板翅式回热器围绕在微型燃气轮机的外部；数字电力控制器包括可控升压整流系统，逆变并网系统和中央控制系统；微型燃气轮机与发电机同轴挠性连接；发电机、可控升压整流系统和逆变并网系统依次通过线缆连接，且可控升压整流系统和逆变并网系统均与中央控制系统通过线缆连接。该发电站噪音小、尾气便于回收利用，维修成本低，且所述发电站应用范围广，有效的克服了现有柴油机发电设备“拉缸”现象而导致发电站在不能在分布式供电领域应用的问题。

Description

一种微型燃气轮机发电站
技术领域
本发明涉及一种发电站，属于发电设备领域。
背景技术
在当前的分布式电源领域和移动式电源领域中，通常采用柴油机来提供电力。在柴油提供电力的过程中，使柴油机在固定的转速下工作，柴油机带动发电机输出定压定频的交流电，在对交流电进行整流和逆变后将其提供给用户使用。这种采用柴油机作为电源设备具有发电效率高、控制简单、发电成本低等优势。
尽管如此，柴油机发电设备还具有多种不足。首先，柴油机发电设备所产生的噪音大，排放不够清洁，氮氧化物与一氧化碳的排放指标高，并且会对工作环境产生污染。第二，在负载发生突变时，柴油机会出现“拉缸”现象，即柴油机的活塞发生形变与汽缸壁摩擦，使汽缸壁产生划痕，造成封闭不严，动力损失；这种“拉缸”现象的出现严重制约了发电站在分布式供电领域的应用。第三，现有柴油机发电设备的尾气不便于利用，导致能源综合利用率低。此外，在柴油机发电设备的使用中，一般每400至750小时便要更换机油、火花塞，且每次大修的工作量较大，这样导致发电机维护成本比较高，并且会降低发电机的寿命。因此，本领域中存在提供一种能够解决上述问题的发电设备的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微型燃气轮机发电站，所述发电站噪音小、尾气便于回收利用，维修成本低，且所述发电站应用范围广，有效的克服了现有柴油机发电设备“拉缸”现象而导致发电站在不能在分布式供电领域应用的问题。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种微型燃气轮机发电站，所述发电站主要包括数字电力控制器、发电机和微型燃气轮机；
其中，所述微型燃气轮机上设有板翅式回热器，并所述板翅式回热器围绕在所述微型燃气轮机的外部；
所述数字电力控制器包括可控升压整流系统，逆变并网系统和中央控制系统；
所述微型燃气轮机与所述发电机同轴挠性连接；所述发电机、可控升压整流系统和逆变并网系统依次通过线缆连接，且所述可控升压整流系统和逆变并网系统均与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机还包括离心式压气机、环形回流燃烧室及径流式涡轮；其中，环形回流燃烧室通过动压空气轴承与所述径流式涡轮连接，所述离心式压气机通过芯轴与所述径流式涡轮固接；所述芯轴通过联轴器与所述发电机同轴挠性连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括蓄电池控制系统，所述蓄电池控制系统与所述逆变并网系统通过线缆连接，并同时与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括为所述燃气轮机提供燃料的燃料供给系统，且所述燃料供给系统与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括与所述中央控制系统通过线缆连接的人机界面和远程监控系统。
工作原理：
在所述中央控制系统的控制下，所述发电机在所述发电站起动时作为电动机使用，从而将微型燃气轮机拖动到点火转速，空气经离心式压气机增压后进入板翅式回热器进行预热，预热后的空气进入环形回流燃烧室与燃料进行充分燃烧，燃烧所产生的高能量气体推动径流式涡轮的叶片带动芯轴转动，进而带动发电机的电机轴旋转发电，并输出电能；由发电机输出的电能通过可控升压系统首先转化为高压直流电，随后由逆变并网系统逆变为市电进行输出。
有益效果
(1)本发明所述发电站能够降低电站工作时产生的噪音，燃烧产生的尾气便于回收利用，维修成本低，从而极大地延长了电站部件的使用寿命；且所述发电站应用范围广，有效的克服了现有柴油机发电设备“拉缸”现象而导致发电站在不能在分布式供电领域应用的问题；此外，微型燃气轮机能够使操作者进行现场或远程地方便操作。所述发电站在输出30kW电能时，其产生噪音仅为65dB(10m)，氮氧化物排放小于9ppm，发电效率达26％，在获得30kW电能的同时可获得约60kW的热能，综合效率达到80％以上，工作寿命可达20000小时。
(2)本发明所述发电站中微型燃气轮机的核心部分被板翅式回热器所包围，因此降低了微型燃气轮机工作时产生的噪音；并且，吸入微型燃气轮机内部的空气首先由板翅式回热器进行预热处理，这使得燃料的燃烧更为充分，因此排出的尾气更为清洁且便于利用。此外，由于发电机与燃气轮机同轴相连，加之微型燃气轮机内部使用了动压空气轴承，使得微型燃气轮机工作转速最高可达100000rpm，大大提高了功率密度。
(3)本发明所述发电站将蓄电池控制系统配置在所述发电站的功率闭环中，从而为发电站提供独立起动所需的能量，并可在负载突增突卸时释放或吸收能量，有效的提高了电站抗负载冲击能力。蓄电池控制系统可以进行包括电能的双向DC-DC变换、充放电管理、蓄电池监控和维护等操作。例如，蓄电池控制系统可以与中央控制系统进行通讯，从而接受中央控制系统的充放电指令以控制蓄电池进行充放电工作，或者，电池控制系统可以根据所采集的参数的处理结果，向中央控制系统提出充电申请、报警、保护、故障存储处理。
(4)人机界面和远程监控系统，从而使用者能够对所述发电站进行现场及远程控制。
附图说明
图1为本发明所述微型燃气轮机发电站的原理图；
图2为所述微型燃气轮机的结构示意图；
1-环形回流燃烧室，2-板翅式回热器，3-动压空气轴承，4-径流式涡轮，5-离心式压气机，6-联轴器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
如图1和2所示，一种微型燃气轮机发电站，所述发电站主要包括数字电力控制器、发电机和微型燃气轮机；
其中，所述微型燃气轮机上设有板翅式回热器2，并所述板翅式回热器2围绕在所述微型燃气轮机的外部；
所述数字电力控制器包括可控升压整流系统，逆变并网系统和中央控制系统；
所述微型燃气轮机与所述发电机同轴挠性连接；所述发电机、可控升压整流系统和逆变并网系统依次通过线缆连接，且所述可控升压整流系统和逆变并网系统均与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机还包括离心式压气机5、环形回流燃烧室1及径流式涡轮4；其中，环形回流燃烧室1通过动压空气轴承3与所述径流式涡轮4连接，所述离心式压气机5通过芯轴与所述径流式涡轮4固接；所述芯轴通过联轴器6与所述发电机同轴挠性连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括蓄电池控制系统，所述蓄电池控制系统与所述逆变并网系统通过线缆连接，并同时与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括为所述燃气轮机提供燃料的燃料供给系统，且所述燃料供给系统与所述中央控制系统通过线缆连接。
进一步的，所述微型燃气轮机发电站还包括与所述中央控制系统通过线缆连接的人机界面和远程监控系统。
工作原理：
在所述中央控制系统的控制下，所述发电机在所述发电站起动时作为电动机使用，从而将微型燃气轮机拖动到点火转速，空气经离心式压气机5增压后进入板翅式回热器2进行预热，预热后的空气进入环形回流燃烧室1与燃料进行充分燃烧，燃烧所产生的高能量气体推动径流式涡轮4的叶片带动芯轴转动，进而带动发电机的电机轴旋转发电，并输出电能；由发电机输出的电能通过可控升压系统首先转化为高压直流电，随后由逆变并网系统逆变为市电进行输出。
所述发电站在输出30kW电能时，其产生噪音仅为65dB(10m)，氮氧化物排放小于9ppm，发电效率达26％，在获得30kW电能的同时可获得约60kW的热能，综合效率达到80％以上，工作寿命可达20000小时。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微型燃气轮机发电站，其特征在于：所述发电站主要包括数字电力控制器、发电机和微型燃气轮机；
其中，所述微型燃气轮机上设有板翅式回热器(2)，并所述板翅式回热器(2)围绕在所述微型燃气轮机的外部；
所述数字电力控制器包括可控升压整流系统，逆变并网系统和中央控制系统；
所述微型燃气轮机与所述发电机同轴挠性连接；所述发电机、可控升压整流系统和逆变并网系统依次通过线缆连接，且所述可控升压整流系统和逆变并网系统均与所述中央控制系统通过线缆连接。
2.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机发电站，其特征在于：所述微型燃气轮机还包括离心式压气机(5)、环形回流燃烧室(1)及径流式涡轮(4)；其中，环形回流燃烧室(1)通过动压空气轴承(3)与所述径流式涡轮(4)连接，所述离心式压气机(5)通过芯轴与所述径流式涡轮(4)固接；所述芯轴通过联轴器(6)与所述发电机同轴挠性连接。
3.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机发电站，其特征在于：所述微型燃气轮机发电站还包括蓄电池控制系统，所述蓄电池控制系统与所述逆变并网系统通过线缆连接，并同时与所述中央控制系统通过线缆连接。
4.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机发电站，其特征在于：所述微型燃气轮机发电站还包括为所述燃气轮机提供燃料的燃料供给系统，且所述燃料供给系统与所述中央控制系统通过线缆连接。
5.根据权利要求1所述的一种微型燃气轮机发电站，其特征在于：所述微型燃气轮机发电站还包括与所述中央控制系统通过线缆连接的人机界面和远程监控系统。
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