CN110005489A - 一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述蒸发器、气液分离器、膨胀机、冷凝器、储液器和工质泵通过管道依次连接，所述发电机与所述膨胀机相连接；所述系统还包括有节流阀件和温度控制器，所述节流阀件和温度控制器电连接，所述节流阀件输入端和输出端分别通过管道与所述工质泵的输出端和发电机输入端连接，所述温度控制器设置于连接所述发电机输出端与所述冷凝器输入端的管道上。本发明的实施例可以在不用额外设置发电机冷却系统的情况下可以对发电机有效冷却，并且较大程度利用了有机工质的汽化潜热，同时可以一定程度上减少系统的成本投入。

Description

一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统

技术领域

本发明涉及发低温发电技术领域，特别是指一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统。

背景技术

能源短缺、环境污染已发展为世界范围的问题，节能减排、降低能耗、提高能源的综合利用率，是解决能源问题的根本途径。

有机朗肯循环发电系统的发电机在运行过程中，由于有电流和磁场的存在，必定会产生铁损和铜损，这种损耗以热的形式传给绕组和铁心，如不把热量及时散出；轻则使绕组温度升高，电阻增大，降低发电机的效率，重则会使发电机的绕组和铁心绝缘烧毁引起发电机着火，所以必须进行冷却，带走发电机内的热量，从而降低发电机内部温度，保证发电机在额定温度以下运行。

现有技术中发电机多是采用风冷、水冷或油冷，一般都需要增加额外的冷却器设备，以及增加额外的电功率消耗，同时也增加了系统的投入成本和维护成本。

发明内容

本发明的目的是以较低投入成本达到发电机运行中降低温度的问题，同时可以较大程度得提高了有机工质的汽化潜热利用率。

为实现上述目的，本发明提供了一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述蒸发器、气液分离器、膨胀机、冷凝器、储液器和工质泵通过管道依次连接，所述发电机与所述膨胀机相连接；所述系统还包括有节流阀件和温度控制器，所述节流阀件和温度控制器电连接，所述节流阀件输入端和输出端分别通过管道与所述工质泵的输出端和发电机输入端连接，所述温度控制器设置于连接所述发电机输出端与所述冷凝器输入端的管道上。

可选地，所述节流阀件为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。

可选地，所述温度控制器为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

可选地，所述膨胀机和所述发电机之间采用开启式、半封闭式或全封闭式连接。

可选地，膨胀机型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。

上述技术方案的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明的一个实施例中，所述工质泵的另一出口端通过管道引出一部分有机工质，通过节流阀件后降压至近饱和压力进入发电机内，利用有机工质对发电机的转子及机壳进行冷却，该部分有机工质经过发电机后又回到有机工质循环中；本实施例中温度控制器用于监测发电机冷却路出口有机工质温度，并反馈至节流阀件以控制节流阀件的开度，从而控制流入发电机的冷却工质压力及流量，较大程度的保证了发电装置主循环的流量，在保证发电机合理冷却的同时又保证了装置发电量，且不用额外设置发电机冷却系统，由于有机工质经过节流阀件降压至近饱和压力，在进入发电机后有机工质吸热变为饱和蒸气离开，较大程度利用了有机工质的汽化潜热，提高了冷却效果，节省了发电机润滑油站，增加了屏蔽密封的可靠性，确保了装置发电机的安全性，同时可以一定程度上减少系统的成本投入。

附图说明

图1为本发明一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统的结构实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，所述系统包括蒸发器1、气液分离器2、膨胀机3、发电机4、冷凝器5、储液器6和工质泵7，所述蒸发器1、气液分离器2、膨胀机3、冷凝器5、储液器6和工质泵7通过管道依次连接，所述发电机4与所述膨胀机3相连接；所述系统还包括有节流阀件8和温度控制器9，所述节流阀件8和温度控制器9电连接，所述节流阀件8输入端和输出端分别通过管道与所述工质泵7的输出端和发电机4输入端连接，所述温度控制器9设置于连接所述发电机4输出端与所述冷凝器5输入端的管道上。

在本实施例中，有机朗肯循环发电系统的工作原理如下：

低沸点的有机工质进入蒸发器1中，从热源(工业余热、地热能、太阳能、生物质能及海洋能)处获取热能，从而使有机工质吸收获取的热能，进而生成具有一定压力和温度的蒸气，生成的蒸气经过气液分离器2后，确保蒸气不带液进入膨胀机3膨胀做功，使膨胀机3带动发电机4发电，从膨胀机3排出的降压降温后的蒸气在冷凝器5中通过冷却介质将有机工质热量带走并冷凝，冷凝后的有机工质进入到储液器6，最后再通过工质泵7加压后重新回到蒸发器1，如此不断地循环，从而实现利用较低温度热能发电的目的。需要说明的是，所述冷凝器5中的冷却介质包括但不限于水体或者空气，例如冷凝器连接水塔，以水源作为冷凝介质对有机工质进行冷凝。

在本实施例中，发电机冷却循环工作原理如下：

有机朗肯循环发电系统中工质泵7设置有另一路输出口，所述工质泵7的该输出口内的有机工质约为40多℃的高压过冷液体，所述有机工质经过节流阀件8后降压至略高于饱和压力，降压后的有机工质进入发电机4内，利用有机工质对发电机4内的转子及机壳等部件进行吸热冷却，在发电机4中获取热能后的有机工质则蒸发转化为蒸气状态，再次循环回到冷凝器5输入端。

进一步，进入发电机4内部对发电机4内部各部件进行吸热冷却的有机工质的流量，则是通过设置于发电机4输出口外管路上的温度控制元件9监测发电机4冷却路输出口的有机工质温度，并将监测数据反馈至节流阀件8，由控制阀件8调整开度，从而调节进入发电机4内部的冷却工质的压力及流量。

本实施例中，所述工质泵7的另一出口端通过管道引出一部分有机工质，通过节流阀件8后降压至近饱和压力进入发电机4内，利用有机工质对发电机4的转子及机壳等部件进行冷却，该部分有机工质经过发电机4后又回到有机工质循环中；本实施例中温度控制器9用于监测发电机4冷却路出口有机工质温度，并反馈至节流阀件8以控制节流阀件8的开度，从而控制流入发电机4的冷却工质压力及流量，较大程度的保证了发电系统主循环的流量，在保证发电机4合理冷却的同时又保证了发电系统的发电量，且不用额外设置发电机4冷却系统，由于有机工质经过节流阀件8降压至近饱和压力，在进入发电机4后有机工质吸热变为饱和蒸气离开，较大程度利用了有机工质的汽化潜热，提高了冷却效果，节省了发电机4润滑油站，增加了屏蔽密封的可靠性，确保了装置发电机4的安全性，同时可以一定程度上减少系统的成本投入。

可选地，所述节流阀件8为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。

可选地，所述温度控制器9为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

可选地，所述膨胀机3和所述发电机4之间采用开启式、半封闭式或全封闭式连接。

可选地，膨胀机3型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述系统包括蒸发器、气液分离器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液器和工质泵，所述蒸发器、气液分离器、膨胀机、冷凝器、储液器和工质泵通过管道依次连接，所述发电机与所述膨胀机相连接；所述系统还包括有节流阀件和温度控制器，所述节流阀件和温度控制器电连接，所述节流阀件输入端和输出端分别通过管道与所述工质泵的输出端和发电机输入端连接，所述温度控制器设置于连接所述发电机输出端与所述冷凝器输入端的管道上。

2.根据权利要求1所述的具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述节流阀件为毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。

3.根据权利要求1所述的具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述温度控制器为热电偶，铂电阻，热敏电阻或者热力膨胀阀感温包。

4.根据权利要求1所述的具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述膨胀机和所述发电机之间采用开启式、半封闭式或全封闭式连接。

5.根据权利要求1所述的具备发电机冷却功能的有机朗肯循环发电系统，其特征在于，所述膨胀机型式为涡旋式、螺杆式、向心式、转子式或活塞式。