CN218206806U - 一体式高速向心涡轮同步发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低温发电技术领域，尤其涉及一体式高速向心涡轮同步发电机组，包括一体式外壳、向心式涡轮和同步发电机，所述向心式涡轮设置在所述一体式外壳的涡轮机腔体中，所述同步发电机设置在所述一体式外壳的发电机腔体中，所述向心式涡轮和所述同步发电机的转子采用同一转轴连接；所述向心式涡轮的工作介质与所述同步发电机的冷却介质采用相同有机介质。本实用新型发电机组结构精简，用于余热余压回收，可以提供较高的发电效率，降低制造成本以及后期维护费用，实现了冷却介质的零泄漏。

Description

一体式高速向心涡轮同步发电机组

技术领域

本实用新型涉及低温发电技术领域，尤其涉及一种一体式高速向心涡轮同步发电机组。

背景技术

随着国家碳达峰、碳中和政策的推出，对于能源的阶梯利用、深度利用在不断地向前推进。根据国家统计局能源司公布的数据显示，2020年能源消费总量数据达到49.7亿吨标准煤，其中，煤炭消费占比高达56.7％，清洁能源消费占比仅为24.5％，在此背景下，需要不断提高新能源在能源产业供给中的地位，有效利用余热、余压等能源，实现能源结构的优化。因此目前对能源转换设备工况适配性、效率具有更高的要求。

现有技术中针对有余热回收的场所，常采用有机朗肯循环余热发电系统，以有机工质作为做功介质，带动涡轮发电机组发电，但是现有涡轮发电机组的涡轮机是通过齿轮箱和联轴器与发电机连接，采用传统的干气密封、机械密封等密封形式，有机工质仍会存在一定量的泄露，无法满足机组的长期稳定运行要求。另外，现有技术中涡轮发电机组的发电效率仍有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，包括一体式外壳、向心式涡轮和同步发电机，所述向心式涡轮设置在所述一体式外壳的涡轮机腔体中，所述同步发电机设置在所述一体式外壳的发电机腔体中，所述向心式涡轮和所述同步发电机的转子采用同一转轴连接；所述向心式涡轮的工作介质与所述同步发电机的冷却介质采用相同有机介质。

优选的，所述一体式高速向心涡轮同步发电机组设置在包含蒸发器、工质泵和冷凝器的低温余热回收系统中，所述涡轮机腔体上设有涡轮机进气口和涡轮机排气口，所述发电机腔体上设有冷却介质入口和冷却介质出口；所述低温余热回收系统包括两个循环管路，第一循环管路依次连接工质泵出口、蒸发器、涡轮机进气口、涡轮机排气口、冷凝器和工质泵入口；第二循环管路依次连接工质泵出口、冷却介质入口、冷却介质出口、冷凝器和工质泵入口。

优选的，在所述一体式外壳上还设有两组用于加注轴承润滑油的出入口。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，该发电机组用于余热余压回收，可以提供较高的发电效率；该发电机组不需设置齿轮箱和联轴器，使得结构更精简，降低了生产厂家的制造成本以及用户后期的维护费用；向心涡轮与发电机在同一壳体内，无机械密封，实现了冷却介质的零泄漏；冷却介质为发电机组工作介质，减少了对于项目现场循环冷却水的依赖。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一体式高速向心涡轮同步发电机组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中一体式高速向心涡轮同步发电机组的内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例中低温余热回收系统的结构示意图；

图中：1-向心式涡轮，2-同步发电机，3-转轴，4-涡轮机进气口，5-涡轮机排气口，6-冷却介质入口，7-冷却介质出口，8-轴承润滑油入口，9-轴承润滑油出口，10-涡轮发电机，11-蒸发器，12-冷凝器，13-工质泵。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，依托于有机朗肯循环，以有机工质作为做功介质，采用高效涡轮设计技术，保证了发电效率，使得余热、余压回收发电机组项目适配性增加，应用场景增多，优化了能源结构。该发电机组功率范围为50kw-220kW之间。

如图1和图2所示，该一体式高速向心涡轮同步发电机组包括一体式外壳、向心式涡轮1和同步发电机2，一体式外壳结构上分为两个腔体，分别为向心式涡轮机腔体和同步发电机(电动机)腔体，所述向心式涡轮1由动叶和静叶组成，均设置在涡轮机腔体中。同步发电机2的转子、定子铁芯和绕组等设置于发电机腔体中。所述向心式涡轮1和所述同步发电机2的转子采用同一转轴3连接。

本实施例中，所述涡轮机腔体上还设有涡轮机进气口4和涡轮机排气口5，工作介质自涡轮机进气口4进入涡轮机腔体，推动向心式涡轮1旋转，发电机转子随之旋转产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应生成三相电流，工作介质乏汽经涡轮机排气口5排出。

本实施例中，所述发电机腔体设置有冷却通道，包括冷却介质入口6和冷却介质出口7，冷却介质通过冷却介质入口6进入同步发电机腔体，将在涡轮发电机运行过程中产生的热量带走，对同步发电机2进行冷却，冷却介质之后通过冷却介质出口7离开。本实施例采用工质冷却，取代了风扇冷却，减小了耗电量，提高了系统发电效率。其中，所述同步发电机2的冷却介质与所述向心式涡轮1的工作介质采用相同有机介质，还减少了对于项目现场循环冷却水的依赖。

本实施例中，在所述一体式外壳上还设有两组用于加注轴承润滑油的出入口，润滑油自轴承润滑油入口8进入，对轴承进行润滑冷却，之后通过轴承润滑油出口9离开。

本实施例中发电机组由于原动机(向心式涡轮1)与从动机(同步发电机2)在同一根转轴3上，以相同转速运行，所以无需齿轮箱与联轴器，减少了机械效率损失，增大了机组的发电效率。由于向心式涡轮1与同步发电机2在同一壳体内，省去了机械密封，则实现了冷却介质和润滑油的零泄露。

如图3所示，本实用新型具体可应用于低温余热回收系统中，低温余热回收系统是利用工业余热发电的一套系统，整套系统包括涡轮发电机10、蒸发器11、冷凝器12以及工质泵13等四大零部件。

本实施例中，涡轮发电机10为本实用新型提供的一体式高速向心涡轮同步发电机组，所述低温余热回收系统包括两个循环管路，有机介质在两路循环管路中进行循环，同时实现发电和冷却作用；其中，第一循环管路依次连接工质泵13(出口)、蒸发器11、涡轮机进气口4、涡轮机排气口5、冷凝器12和工质泵13(入口)；第二循环管路依次连接工质泵13(出口)、冷却介质入口6、冷却介质出口7、冷凝器12和工质泵13(入口)。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本实用新型提供了一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，该发电机组用于余热余压回收，可以提供较高的发电效率；该发电机组不需设置齿轮箱和联轴器，使得结构更精简，降低了生产厂家的制造成本以及用户后期的维护费用；向心涡轮与发电机在同一壳体内，无机械密封，实现了冷却介质和润滑油的零泄漏；冷却介质为发电机组工作介质，减少了对于项目现场循环冷却水的依赖。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种一体式高速向心涡轮同步发电机组，其特征在于，包括一体式外壳、向心式涡轮和同步发电机，所述向心式涡轮设置在所述一体式外壳的涡轮机腔体中，所述同步发电机设置在所述一体式外壳的发电机腔体中，所述向心式涡轮和所述同步发电机的转子采用同一转轴连接；所述向心式涡轮的工作介质与所述同步发电机的冷却介质采用相同有机介质。

2.根据权利要求1所述的一体式高速向心涡轮同步发电机组，其特征在于，所述一体式高速向心涡轮同步发电机组设置在包含蒸发器、工质泵和冷凝器的低温余热回收系统中，所述涡轮机腔体上设有涡轮机进气口和涡轮机排气口，所述发电机腔体上设有冷却介质入口和冷却介质出口；所述低温余热回收系统包括两个循环管路，第一循环管路依次连接工质泵出口、蒸发器、涡轮机进气口、涡轮机排气口、冷凝器和工质泵入口；第二循环管路依次连接工质泵出口、冷却介质入口、冷却介质出口、冷凝器和工质泵入口。

3.根据权利要求1所述的一体式高速向心涡轮同步发电机组，其特征在于，在所述一体式外壳上还设有两组用于加注轴承润滑油的出入口。

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