CN216788490U - 一种天然气直连双涡轮透平发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气直连双涡轮透平发电装置，该发电装置内设两个透平膨胀机，透平膨胀机的涡轮固定在发电机转子两端，发电机转子两端通过轴承与透平膨胀机的蜗壳转动连接，高压天然气通过两个透平膨胀机的涡轮产生的轴向力互相抵消；高压天然通过透平膨胀机后压力降低、温度降低；低温低压天然气流经发电机转子和定子之间的通道，同时起到了冷却发电机转子和定子的作用；透平膨胀机的腔室和发电机的腔室相连接；降压后天然气经过发电机壳体上的天然气出气口流出。本装置结构紧凑，机组效率高，有效避免了天然气的泄漏。

Description

一种天然气直连双涡轮透平发电装置

技术领域

本实用新型属于透平发电机技术领域，具体涉及一种天然气直连双涡轮透平发电装置。

背景技术

天然气门站调压过程是通过调压撬的阀组直接降压，在天然气降压过程中会产生很大的压力降，释放大量的压力能，同时降压后温度明显下降，产生大量的冷能。而采用传统的节流阀等调压设施进行降压处理的工艺无法实现对天然气减压过程中能量的回收，因为这种减压工艺是以节流原理进行节流降压的，调压过程中损失较大，传统的减压方式在一定程度上造成能量的浪费。透平膨胀机是一种较好的能量转换装置，可有效回收天然气调压系统损失的能量。天然气透平膨胀机作为能量回收装置，在天然气管道上替代调压阀，可以将管道中带压天然气的压力能转换为机械能并完成降压过程，机械能通过膨胀机的轴向外输出，带动发电机发电，也可以带动其它用能设备(如风机，泵，压缩机等)。

目前，天然气高压输送是输气管道发展的趋势之一，我国西气东输及陕京线等输气管线的设计压力都已经达到10.0MPa，天然气在大流量、高压输送的情况下，蕴含大量压力能。传统的大功率等级的透平膨胀机发电机组通常都要通过减速箱装置将膨胀机与发电机相连，会造成机组的效率降低且成本高昂，因此提供大功率磁悬浮高速天然气向心透平膨胀机发电设备将有广泛的应用前景。

常规天然气向心透平膨胀机与发电机腔室通过机械密封隔开，但是仍有少量天然气通过机械密封泄漏或者因机械密封失效导致大量燃气泄漏；存在一定安全隐患。

单个膨胀机运行会产生轴向推力，限制轴承选择范围，提高造价；高速永磁同步发电机由于体积小，功率高，但散热难以解决，限制其功率的进一步提高。

实用新型内容

针对上述背景技术所提出的问题，本实用新型的目的是：旨在提供一种天然气直连双涡轮透平发电装置。

为实现上述技术目的，本实用新型优选的技术方案如下：

一种天然气直连双涡轮透平发电装置，包括两个天然气向心透平膨胀机和一个高速永磁同步发电机，两个所述天然气向心透平膨胀机的涡轮，分别固定于高速永磁同步发电机转子的两端；

所述天然气向心透平膨胀机包括，适应高压的天然气进气口、端盖、涡轮和涡壳，所述高速永磁同步发电机包括发电机定子、发电机转子和发电机壳体，所述发电机定子固定安装在发电机壳体上，所述发电机转子通过前后两个轴承分别与前后两个天然气向心透平膨胀机的涡壳转动连接；所述涡轮通过拉杆螺栓固定安装在发电机转子的前后两端；所述发电机壳体设置适应低温低压的天然气出气口，所述天然气向心透平膨胀机的腔室通过整流叶栅与发电机的腔室相通，所述涡壳与发电机壳体固定密封连接，高压天然气经天然气向心透平膨胀机膨胀做功后，变为低温低压天然气，自天然气向心透平膨胀机出来的低压天然气，经整流叶栅进入发电机的腔室，提高气动效率，最后经发电机壳体的天然气出气口排入低压燃气管网。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型将两台透平膨胀机对称的固定在高速永磁同步发电机的主轴两侧，且两台透平膨胀机的涡轮轴向力互相抵消，进而可以取消推力轴承；

2.高压常温燃气经透平膨胀机后，温度降低进入发电机壳体内部，起到了冷却发电机转子和发电机定子的作用，可有效避免发电机超温导致的发电机输出功率限制；

3.通过在发电机壳体与发电机转子之间安装的磁悬浮轴承，能够大大降低机组振动值和噪音，并且实现超高转速，充分发挥出发电机转子的性能；

4.由于涡轮直连发电机转子，本实用新型省却了减速箱装置，占地面积小，本实用新型设备的性能良好、可靠性高，集成度高，机组单位质量功率密度高，可有效的回收天然气门站调压过程中的压力能。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型一种天然气直连双涡轮透平发电装置实施例的结构示意图；

主要元件符号说明如下：

发电机1、发电机转子11、发电机外壳12、发电机定子13、天然气出气口14；

透平膨胀机2、天然气进气口21、端盖22、涡轮23、轴承25、涡壳26。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，包括两个透平膨胀机2和一个发电机1，透平膨胀机2包括涡轮23，端盖22，涡壳26；发电机1包括发电机外壳12、发电机转子11、发电机定子13，两个透平膨胀机2设置在发电机转子11的两端，透平膨胀机2的涡轮23固定在发电机转子11上；透平膨胀机2的端盖22、涡壳26与发电机外壳12均密封固定连接；透平膨胀机2的腔室与发电机1的腔室相通；透平膨胀机2设有天然气进气口21。

优选，发电机外壳12设有天然气出气口14。

优选，发电机外壳12内侧设有环形通道且与天然气出口14相通。

优选，透平膨胀机2对称的设置在发电机转子11的两端。

优选，透平膨胀机2的腔室通过整流叶栅与发电机1的腔室相通。

优选，发电机转子11通过轴承25与前后两端的透平膨胀机2的涡壳26转动连接。

优选，发电机1为高速永磁同步发电机。

优选，轴承25采用磁悬浮轴承。

本案实施中，为了减小发电机转子11受到的阻力，在发电机转子11的两端设置了轴承25，轴承25优选磁悬浮轴承，通过磁悬浮轴承控制器，可以使发电机1的发电机转子11处于悬浮状态，降低了发电机转子11转动过程中的阻力，因此具有超低功耗，使发电机1在80000转/分钟的高转速下稳定运行，此外，磁悬浮轴承维护保养周期更长，发电装置可靠性得到提高；

发电装置的工作原理：高压天然气分别从两个透平膨胀机2的天然气进气口21进入，驱动涡轮23转动，带动发电机转子11的转动，两个透平膨胀机2共同驱动发电机1的发电机转子11转动，实现发电，透平膨胀机2中，高压天然气流过涡轮23后，进入发电机壳体12内，流经发电机转子11和发电机定子13，经发电机外壳12上的适应低温低压的天然气出口14流出，由于高压天然气为常温，经过涡轮23后变为低温天然气，流经发电机转子11和发电机定子13时，可带走发电机1产生的热量。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种天然气直连双涡轮透平发电装置，包括透平膨胀机和发电机，透平膨胀机包括涡轮，端盖，涡壳；发电机包括发电机外壳、发电机转子、发电机定子，其特征在于：两个透平膨胀机设置在发电机转子的两端，透平膨胀机的涡轮固定在发电机转子上；透平膨胀机的端盖、涡壳与发电机外壳均密封固定连接；透平膨胀机的腔室与发电机的腔室相通；透平膨胀机设有天然气进气口。

2.根据权利要求1所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：发电机外壳设有天然气出气口。

3.根据权利要求2所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：发电机外壳内侧设有环形通道且与天然气出口相通。

4.根据权利要求3所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：透平膨胀机对称的设置在发电机转子的两端。

5.根据权利要求4所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：透平膨胀机的腔室通过整流叶栅与发电机的腔室相通。

6.根据权利要求5所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：发电机转子通过轴承与前后两端的透平膨胀机的涡壳转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：发电机为高速永磁同步发电机。

8.根据权利要求7所述的一种天然气直连双涡轮透平发电装置，其特征在于：轴承采用磁悬浮轴承。

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