一种ORC发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置的制作方法

一种orc发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置
技术领域
1.本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其是涉及一种orc发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置。


背景技术：

2.有机朗肯循环(orc)发电系统可用于地热、太阳能、生物质能、工业低温余热回收等领域，由于工质采用比水沸点更低的冷媒、碳氢化合物、硅氧烷等有机混合物，可回收利用低温热源。orc发电系统具有模块化的特征，可实现分布式供能，优化能源消费结构，促进能源就地消纳。
3.对于常规orc发电系统，发电机转子冷却常采用空气或者油冷却，但是两种方式在运行中都会不可避免的污染工质，降低系统效率。发电机转子轴承采用油或者脂来润滑，不仅要求系统提供一定压力的油系统或定期更换脂，同时也会污染工质。因此，为了使简化系统，提高系统效率，降低运行成本，设计合理的发电机转子冷却和轴承润滑型式成为解决此问题的关键。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种orc发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置，有效的解决orc发电系统发电机转子冷却和轴承润滑的问题。
5.本实用新型提供一种orc发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置，包括涡轮膨胀机、冷凝器、工质泵和蒸发器，所述涡轮膨胀机内部设有发电机转子和发电机定子，所述发电机转子与所述涡轮膨胀机的膨胀机轮连接，所述发电机转子与所述涡轮膨胀机之间设有轴承，所述涡轮膨胀机的排气口与所述冷凝器连接；所述冷凝器的热井与所述工质泵连接；所述工质泵的出口与所述蒸发器连接；所述蒸发器的出口与所述涡轮膨胀机的入口连接；
6.所述工质泵的出口还连接有冷却管路和润滑管路，所述冷却管路的一端与所述工质泵连接，所述冷却管路的另一端延伸至所述涡轮膨胀机内部靠近所述发电机转子处；
7.所述润滑管路包括进液管和排液管，所述进液管的一端与所述工质泵连接，所述进液管的另一端延伸至所述涡轮膨胀机内部靠近所述轴承处，所述排液管的一端与所述涡轮膨胀机的外壁靠近所述轴承处连通，所述排液管的另一端与所述热井连接。
8.进一步地，所述蒸发器和所述涡轮膨胀机之间设有入口调节阀。
9.进一步地，所述冷却管路位于所述涡轮膨胀机内部的一端设有雾化喷头，所述雾化喷头位于靠近所述发电机转子处。
10.进一步地，所述冷却管路和所述涡轮膨胀机之间设有流量阀。
11.进一步地，所述润滑管路与所述涡轮膨胀机之间设有调压阀16。
12.进一步地，所述润滑管路的数量为两条，两条所述润滑管路分别与所述涡轮膨胀机两侧的所述轴承对应设置。
13.进一步地，所述蒸发器与热源连接，所述热源包括地热、太阳能、生物质能或工业低温余热。
14.进一步地，所述入口调节阀的压力设定为1.55mpa。
15.进一步地，所述调压阀16的压力设定为0.6mpa。
16.进一步地，所述发电机转子的温度在80
‑
90℃。
17.本实用新型的技术方案取消了常规油或者脂润滑方式，简化了系统，降低了设备复杂性，降低了运行成本，有效的解决orc发电系统发电机转子冷却和轴承润滑的问题。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型的整体结构示意图；
20.图2为本实用新型涡轮膨胀机的结构示意图；
21.附图标记说明：
22.图中，1
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涡轮膨胀机、2
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冷凝器、3
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工质泵、4
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蒸发器、5
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发电机转子、6
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发电机定子、7
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膨胀机轮、8
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轴承、9
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热井、10
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入口调节阀、11
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热源、12
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冷却管路、13
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流量阀、14
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进液管、15
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排液管、16
‑
调压阀；
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.如图1和图2所示：
28.一种orc发电系统转子冷却和轴承润滑一体化装置，包括涡轮膨胀机1、冷凝器2、工质泵3和蒸发器4，涡轮膨胀机1内部设有发电机转子5和发电机定子6，发电机转子5与涡轮膨胀机1的膨胀机轮7连接，发电机转子5与涡轮膨胀机1之间设有轴承8，涡轮膨胀机1的排气口与冷凝器2连接；冷凝器2的热井9与工质泵3连接；工质泵3的出口与蒸发器4连接；蒸发器4的出口与涡轮膨胀机1的入口连接；蒸发器4和涡轮膨胀机1之间设有入口调节阀10。入口调节阀10的压力设定为1.55mpa。蒸发器4与热源11连接，热源11包括地热、太阳能、生物质能或工业低温余热。
29.工质泵3的出口还连接有冷却管路12和润滑管路，冷却管路12的一端与工质泵3连接，冷却管路12的另一端延伸至涡轮膨胀机1内部靠近发电机转子5处；冷却管路12位于涡轮膨胀机1内部的一端设有雾化喷头，雾化喷头位于靠近发电机转子5处。冷却管路12和涡轮膨胀机1之间设有流量阀13。
30.润滑管路的数量为两条，两条润滑管路分别与涡轮膨胀机1两侧的轴承8对应设置。两条润滑管路与涡轮膨胀机1之间分别设有一个调压阀16，调压阀16的压力设定为0.6mpa。润滑管路包括进液管14和排液管15，进液管14的一端与工质泵3连接，进液管14的另一端延伸至涡轮膨胀机1内部靠近轴承8处，排液管15的一端与涡轮膨胀机1的外壁靠近轴承8处连通，排液管15的另一端与热井9连接。
31.本实用新型的发电机组采用ipm(integrated power module)集成功率模块，它由高速涡轮膨胀机和高速发电机组成，通过高速涡轮膨胀机的叶轮带动高速发电机的转子转动来发电。
32.工质泵3出口的一部分工质通过蒸发器4转化为高温高压蒸汽后通过入口调节阀10调压后进入到涡轮膨胀机1内部，驱动膨胀机轮7转动，从而带动发电机转子5进行发电。
33.工质泵3出口的一部分工质冷却管路12并通过流量阀13调节压力后进入到涡轮膨胀机1内部，通过雾化喷头将液态工质与涡轮膨胀机1排气混合，降低排气温度，使排气可以充分冷却发电机转子5。
34.工质泵3出口的另外一部分工质润滑管路的进液管14并通过调压阀16调压后进入到涡轮膨胀机1内部的前、后轴承8处，润滑冷却轴承8后工质井排液管15与冷凝器2的热井9连接，将润滑后的工质引入到冷凝器2的热井9中，同时带走轴承8上的热量，保护轴承8不超温工作.
35.以某100kw orc发电系统为例，ipm集成功率模块进气压力为1.55mpa，进气温度在180℃，排气压力在0.265mpa，排气温度在～130℃。
36.冷凝器2热井9的液态工质经过工质泵3加压到1.65mpa，工质泵3出口液态工质一部分通过润滑管路的两个进液管14经过调压阀16调整到滚动轴承需要的压力0.6mpa，同时液态工质温度为45℃，满足滚动轴承安全运行要求；工质泵3出口另外一部分液态工质通过冷却管路12经过流量阀13通往涡轮膨胀机1内部用于冷却发电机转子5，通过调整流量阀13的开度大小，使发电机转子5的温度维持在85℃左右，满足安全运行的要求。
37.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新
型各实施例技术方案的范围。