CN115585027A - 基于orc余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，发电机和透平膨胀机均设于壳体内，在壳体内设有润滑腔，所述齿轮组设于润滑腔内，且发电机和透平膨胀机通过齿轮组相联动，润滑油路的进油口与出油口均与所述润滑腔相连通，冷却管路用于输送液态工质并分为两个支路，一支路对润滑油路内输送的润滑油进行冷却，另一支路冷却发电机。本发明装置代替常规的润滑油水冷器，及发电机冷却风机或发电机水冷器，不需要额外的水源，使用液态工质即可对润滑油及发电机进行冷却，减少了系统对冷却水的需求，取消了发电机风机，对ORC余热回收透平发电机组进行了简化。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，属于节能技术领域。
背景技术
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由蒸发器、膨胀发电机、冷凝器和工质泵等四大部件组成，有机工质在蒸发器中从余热中吸收热量，生成高温高压的蒸气，高温高压的蒸气进入膨胀机中推动膨胀机做功，膨胀机带动发电机发电，完成将热力学能到电能的转化过程。有机朗肯循环是低温热源能量回收的重要方式，透平膨胀发电机通常有如下两种形式：
其一、透平机为开启式结构（图2），透平膨胀机102通过齿轮箱与发电机101相连接，发电机自带冷却系统，通常为冷却风机或者水冷盘管，透平膨胀发电机配置额外的润滑油箱400对透平膨胀机102的轴承及齿轮提供润滑油，润滑油通过润滑油水冷器401冷却降温；
其二、透平膨胀机102为半封闭式结构，透平膨胀机102与发电机101密封在一个壳体中，透平机轴与发电机轴通过齿轮相连，透平机排气与发电机部分腔体连通，通过透平机的排气对发电机进行冷却，透平膨胀发电机配置额外的润滑油箱对透平机轴承及齿轮进行供油，润滑油通过润滑油水冷器冷却降温。
上述结构的透平膨胀发电机中润滑油通过润滑油水冷器进行冷却降温，用户需要准备额外的冷却水源，发电机通过冷却风机或发水冷器冷却，也会涉及到额外的水源。采用冷却水进行冷却，则需要从客户端的冷却水上引入电机及油冷却所需的冷却水，且冷却水来源不能保证，其中可能含有杂质。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置。本发明直接使用工质对润滑油及发电机进行冷却，减少了ORC余热回收透平发电机组对冷却水的需求，取消了发电机风机或水冷，对常规的ORC余热回收透平发电机组进行了极大的简化。本发明采用液体工质进行冷却，则可以利用密闭、独立的工质回路，保证了结构的完整性，同时工质纯度较高，不易损伤设备，也减少了冷却水混入工质回路的可能性。
本发明所采用的技术方案有：
基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，包括壳体、发电机、透平膨胀机、齿轮组、润滑油路和冷却管路，所述发电机和透平膨胀机均设于壳体内，在壳体内设有润滑腔，所述齿轮组设于润滑腔内，且发电机和透平膨胀机通过齿轮组相联动，润滑油路的进油口与出油口均与所述润滑腔相连通，冷却管路用于输送液态工质并分为两个支路，一支路对润滑油路内输送的润滑油进行冷却，另一支路冷却发电机。
进一步地，所述润滑油路上连接有油冷却器，润滑油路内的润滑油经过油冷却器，在油冷却器上设有冷却流道，冷却流道与冷却管路中的对应支路相连通。
进一步地，所述润滑油路上还连接有油泵和油过滤器，所述油泵、油过滤器和油冷却器沿着润滑油路内润滑油的流动方向并列布置。
进一步地，所述油冷却器的出油口处设有润滑油温度变送器。
进一步地，所述冷却管路中的两个支路相互并联，在其中一支路上连接有电机冷却电子膨胀阀，另一支路上沿着液态工质的输送方向依次连接截止阀和油冷却电子膨胀阀。
进一步地，所述齿轮组包括相互啮合的高速齿轮和低速齿轮，所述高速齿轮和低速齿轮分别对应与透平膨胀机以及发电机相连接。
进一步地，所述发电机中的冷却流道上连接有发电机线圈温度变送器。
本发明具有如下有益效果：
本发明装置代替常规的润滑油水冷器，及发电机冷却风机或发电机水冷器，不需要额外的水源，使用液态工质即可对润滑油及发电机进行冷却，减少了系统对冷却水的需求，取消了发电机风机，对ORC余热回收透平发电机组进行了简化。在ORC余热回收透平发电机组运行过程中，透平膨胀机与发电机连接的齿轮组，透平膨胀机的轴承，发电机的轴承等在运行过程中需要润滑油进行润滑，且设备运行过程这些旋转部件及发电机本体都会产生热量，需要对其降温，确保其在安全温度下运行，本发明同样适用于低温余热回收循环发电技术领域及LNG冷能回收发电领域。
附图说明
图1为本发明透平发电机组的冷却结构图。
图2为现有常规透平发电机组的冷却结构图。
图中：
101、发电机；102、透平膨胀机；103、润滑腔；104、高速齿轮；105、低速齿轮；
201、油泵；202、油过滤器；203、油冷却器；204、进口接管；205、第一接管；206、第二接管；207、第三接管；
301、截止阀；302、油冷却电子膨胀阀；303、电机冷却电子膨胀阀；304、第一三通接管；305、第四接管；308、第二三通接管；
400、润滑油箱；401、润滑油水冷器；
500、润滑油温度变送器；501、发电机线圈温度变送器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1，本发明一种基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，包括壳体、发电机101、透平膨胀机102、齿轮组、润滑油路和冷却管路，发电机101和透平膨胀机102均设于壳体内，在壳体内设有润滑腔103，齿轮组设于润滑腔内，且发电机101和透平膨胀机102通过齿轮组相联动，润滑油路的进油口与出油口均与所述润滑腔相连通，冷却管路用于输送液态工质并分为两个支路，一支路对润滑油路内输送的润滑油进行冷却，另一支路冷却发电机101。
润滑油路的结构组成为：进口接管204一侧连接润滑腔103出油口，另一端连接油泵201的进口，油泵201出口通过第一接管205连接油过滤器202进口，油过滤器202的出口通过第二接管206连接油冷却器203上的油路进口，油冷却器203上的油路出口通过第三接管207连接润滑腔103上的喷油孔和轴承喷油口，对润滑腔103内的齿轮进行喷油润滑及冷却。
冷却管路的结构组成为：液态工质自工质泵出口管路接至截止阀301，随后通过第一三通接管304分别与油冷却电子膨胀阀302以及电机冷却电子膨胀阀303连接。冷却电子膨胀阀302通过第四接管305与油冷却器203上的工质进口（即冷却流道的进口）连接；油冷却器203的工质出口（即冷却流道的出口）为第二三通接管308。电机冷却电子膨胀阀303出口并入第二三通接管308，第二三通接管308的出口连接发电机的冷却接口。
工质泵后引入的液态工质先经过截止阀301，在截止阀后分为两路：一部分液态工质先经过电子膨胀阀302，再经过油冷却器203对润滑油进行冷却；另一部分经过电机冷却电子膨胀阀303。第一部分工质在出油冷却器203后与第二部分工质混合，并通过发电机壳体上接口喷入发电机101，对发电机101进行冷却。
在油冷却器203中通过工质泵后引入的液态工质对润滑油进行降温，降温后的润滑油分别对润滑腔103内的齿轮及轴承润滑及冷却，润滑油在重力的作用下经过润滑腔103内的流道再次返回到润滑腔103内，由此形成循环。
在油冷却器203的出油口处设有润滑油温度变送器500，发电机101中的冷却流道上连接有发电机线圈温度变送器501。
本发明通过润滑油温度变送器500对润滑油温度进行监控，控制油冷却电子膨胀阀302的开启量，控制液态工质的流量对润滑油起到冷却的目的。通过发电机线圈温度变送器501对发电机101的线圈温度进行监控，控制电机冷却电子膨胀阀303开启度，对发电机线圈温度进行控制，确保其温度在正常范围。油冷却电子膨胀阀302与电机冷却电子膨胀阀303两者耦合控制，确保润滑油喷油温度及发电机线圈温度正常。
齿轮组包括相互啮合的高速齿轮104和低速齿轮105，发电机101与低速齿轮105同轴连接，透平膨胀机102与高速齿轮104同轴连接，低速齿轮105与高速齿轮104相互齿合并且安装在在润滑腔103的上部，润滑腔103的侧面设置有视液镜，确保润滑腔103内的润滑油液面最高时不超过齿轮的最低点，并且正常运行时润滑油液面可以观察。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：包括壳体、发电机（101）、透平膨胀机（102）、齿轮组、润滑油路和冷却管路，所述发电机（101）和透平膨胀机（102）均设于壳体内，在壳体内设有润滑腔（103），所述齿轮组设于润滑腔内，且发电机（101）和透平膨胀机（102）通过齿轮组相联动，润滑油路的进油口与出油口均与所述润滑腔相连通，冷却管路用于输送液态工质并分为两个支路，一支路对润滑油路内输送的润滑油进行冷却，另一支路冷却发电机（101）。
2.如权利要求1所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述润滑油路上连接有油冷却器（203），润滑油路内的润滑油经过油冷却器（203），在油冷却器（203）上设有冷却流道，冷却流道与冷却管路中的对应支路相连通。
3.如权利要求2所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述润滑油路上还连接有油泵（201）和油过滤器（202），所述油泵（201）、油过滤器（202）和油冷却器（203）沿着润滑油路内润滑油的流动方向并列布置。
4.如权利要求2所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述油冷却器（203）的出油口处设有润滑油温度变送器（500）。
5.如权利要求1所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述冷却管路中的两个支路相互并联，在其中一支路上连接有电机冷却电子膨胀阀（303），另一支路上沿着液态工质的输送方向依次连接截止阀（301）和油冷却电子膨胀阀（302）。
6.如权利要求1所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述齿轮组包括相互啮合的高速齿轮（104）和低速齿轮（105），所述高速齿轮（104）和低速齿轮（105）分别对应与透平膨胀机（102）以及发电机（101）相连接。
7.如权利要求1所述的基于ORC余热回收透平发电机组油冷却和电机冷却耦合装置，其特征在于：所述发电机（101）中的冷却流道上连接有发电机线圈温度变送器（501）。
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