一种轴透平泵以及温差能发电系统的制作方法

1.本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种轴透平泵以及温差能发电系统。


背景技术：

2.海洋温差能发电技术领域中，利用深层海水和表层海水的温差并基于有机朗肯循环发电，由于海洋冷热海水温差小、循环参数低、能量密度低，通过改进关键部件性能是提高温差能发电循环的重点方向。
3.透平膨胀机和工质泵是有机朗肯循环(orc)系统的关键设备，在常规的orc系统中，透平通过驱动发电机输出电能，工质泵电机通过消耗电能驱动泵体，将低压液态工质泵送至高压的蒸发器，透平产生的机械功无法直接供工质泵泵体消耗，能量转化过程为机械能
→
电能
→
机械能。由于能量在转化的过程中存在着不可避免的损耗，减小能量的转化次数，将减小不必要的能量损失，有利于提升系统整体效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轴透平泵以及温差能发电系统，转化次数少，能力损失小。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.一种共轴透平泵，包括依次同轴连接的涡轮部套、发电机和泵部套，
7.所述发电机包括发电机壳、主轴发电机段，以及，设置在主轴发电机段上的发电机转子，设置在发电机壳上的发电机定子；发电机转子与发电机定子配合；
8.所述涡轮部套包括固定在一起的涡轮进气壳、涡轮排气壳，以及，同轴安装在主轴发电机段上的涡轮拉杆，安装在涡轮拉杆上的涡轮转子，安装在涡轮进气壳、涡轮排气壳上的涡轮静子，安装在涡轮静子气体流入端的涡轮导流罩；涡轮转子与涡轮静子配合。
9.所述泵部套包括泵壳、主轴泵段，以及，同轴安装在主轴泵段上的泵叶轮。
10.优选地，所述涡轮转子、泵叶轮均通过螺母锁紧。
11.优选地，所述涡轮拉杆、主轴泵段的直径均小于主轴发电机段的直径，所述主轴发电机段的两端分别通过磁浮式径向轴承支撑于发电机壳，所述涡轮排气壳固定在发电机壳上，所述泵壳通过泵连接环固定在发电机壳上。形成一体式外壳，所述发电机壳上设有散热翅片。所述泵连接环上设置有机械密封和油封与主轴配合，所述泵连接环上设有隔板与泵叶轮配合。所述主轴上设有推力盘，所述发电机壳体设有磁浮式推力轴承与推力盘配合；所述主轴、发电机壳体之间设有事故保护用滚动轴承，事故保护用滚动轴承分布在磁浮式径向轴承外侧。
12.一种温差能发电系统，包括：
13.蒸发器，用于设置在高温区，通过热源将液体汽化；
14.冷凝器，用于设置在低温区，通过冷源将蒸汽液化；
15.共轴透平泵，涡轮部套的进口端连接蒸发器的出口端，涡轮部套的出口端连接冷
凝器的进口端，泵部套的进口端连接冷凝器的出口端，泵部套的出口端连接蒸发器的进口端，形成循环，所述发电机用于向外输出电能。
16.优选地，所述蒸发器设置在海洋的高温水区，所述冷凝器设置在海洋的低温水区。
17.优选地，所述涡轮部套的进口端、蒸发器的出口端之间，以及泵部套的出口端、蒸发器的进口端之间分别设有旁通管路，并通过调节阀调节流量。
18.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
19.1、结构紧凑，涡轮壳体、发电机壳体、泵连接环、泵壳体直接相连固定，涡轮转子、主轴、泵叶轮同轴连接，大大地节约了空间；
20.2、发电效率高，涡轮转子、发电机转子以及泵叶轮同轴，减小了能量转化过程，提高了能量传递效率。
附图说明
21.图1为共轴透平泵的结构示意图；
22.图2为温差能发电系统的结构示意图。
23.附图标记
24.附图中，1为涡轮进气壳，2为涡轮进气导流罩，3为涡轮静子，4为涡轮转子，5为涡轮排气壳，6为事故保护用滚动轴承，7为磁浮式径向轴承，8为发电机壳，9为散热翅片，10为发电机定子，11为发电机转子，12为磁浮式径向轴承，13为泵连接环，14为泵壳，15为泵轮锁紧螺母，16为泵叶轮，17为隔板，18为机械密封，19为油封，20为主轴，21为磁浮式推力轴承，22为推力盘，23为涡轮拉杆，24为涡轮锁紧螺母；
25.25为冷凝器，26为蒸发器，27为共轴透平泵。
具体实施方式
26.如图1所示，一种共轴透平泵，主要包括涡轮部套、发电机和泵部套。所述涡轮部套、泵部套均为轴向进口，切向出口，主轴20上依次设置有涡轮转子23、涡轮转子螺母24、涡轮拉杆23、发电机转子11、泵叶轮16和锁紧螺母15，其中涡轮转子螺母24和涡轮拉杆23用于固定涡轮转子23和主轴20，锁紧螺母15用于固定泵叶轮16和主轴20，涡轮做功后通过主轴20向发电机和泵传递功率，带动高速发电机转子11和泵叶轮16旋转，涡轮做功产生的机械能一部分被发电机转化为电能后向外输出，一部分被泵叶轮16消耗后转化为被泵送流体的压力能。
27.流体膜轴承可以被用于替代磁浮式径向轴承和磁浮式推力轴承，在替代方案中，图中的磁浮式径向轴承7和磁浮式推力轴承21的示意性描绘应视为包括流体膜轴承。当流体膜轴承被用于替代磁浮式径向轴承7和磁浮式推力轴承21时，通常不需要事故保护用滚动轴承6。
28.在海洋温差能发电系统中(图2所示)，来自蒸发器26的气态工质进入共轴透平泵27涡轮端做功后，经排气壳进入系统冷凝器25冷凝为液态，液态工质经共轴透平泵27的泵端泵送至蒸发器，在蒸发器26中被加热为气态，至此，系统完成循环。涡轮端做功大部分经发电机转化为电能，并向系统外输出，另一部分被泵消耗。此过程中，泵消耗的能量直接来自于涡轮端。
29.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。


技术特征：
1.一种共轴透平泵，其特征在于：包括依次同轴连接的涡轮部套、发电机和泵部套，所述发电机包括发电机壳、主轴发电机段，以及，设置在主轴发电机段上的发电机转子，设置在发电机壳上的发电机定子；所述涡轮部套包括固定在一起的涡轮进气壳、涡轮排气壳，以及，同轴安装在主轴发电机段上的涡轮拉杆，安装在涡轮拉杆上的涡轮转子，安装在涡轮进气壳、涡轮排气壳上的涡轮静子，安装在涡轮静子气体进口端的涡轮导流罩；所述泵部套包括泵壳、主轴泵段，以及，同轴安装在主轴泵段上的泵叶轮。2.根据权利要求1所述的共轴透平泵，其特征在于：所述涡轮转子、泵叶轮均通过螺母锁紧。3.根据权利要求1所述的共轴透平泵，其特征在于：所述涡轮拉杆、主轴泵段的直径均小于主轴发电机段的直径，所述主轴发电机段的两端通过磁浮式径向轴承、磁浮式推力轴承支撑于发电机壳，所述主轴发电机段上设有推力盘，所述磁浮式推力轴承与推力盘配合，所述涡轮排气壳固定在发电机壳上，所述泵壳通过泵连接环固定在发电机壳上。4.根据权利要求3所述的共轴透平泵，其特征在于：所述泵连接环上设置有机械密封和油封与主轴泵段配合，所述泵连接环上设有隔板与泵叶轮配合。5.根据权利要求3所述的共轴透平泵，其特征在于：所述主轴发电机段、发电机壳体之间设有事故保护用滚动轴承，事故保护用滚动轴承分布在磁浮式径向轴承外侧。6.根据权利要求1所述的共轴透平泵，其特征在于：所述发电机壳上设有散热翅片。7.一种温差能发电系统，其特征在于，包括：蒸发器，用于设置在高温区，通过热源将液体汽化；冷凝器，用于设置在低温区，通过冷源将蒸汽液化；权利要求1
‑
6任一所述的共轴透平泵，涡轮部套的进口端连接蒸发器的出口端，涡轮部套的出口端连接冷凝器的进口端，泵部套的进口端连接冷凝器的出口端，泵部套的出口端连接蒸发器的进口端，形成循环，所述发电机用于向外输出电能。8.根据权利要求7所述的温差能发电系统，其特征在于：所述蒸发器设置在海洋的高温水区，所述冷凝器设置在海洋的低温水区。9.根据权利要求7所述的温差能发电系统，其特征在于：所述涡轮部套的进口端、蒸发器的出口端之间，以及泵部套的出口端、蒸发器的进口端之间分别设有旁通管路，并通过调节阀调节流量。

技术总结
本发明公开了一种轴透平泵以及温差能发电系统，转化次数少，能力损失小。一种共轴透平泵，包括依次同轴连接的涡轮部套、发电机和泵部套，发电机包括发电机壳、主轴发电机段，以及，设置在主轴发电机段上的发电机转子，设置在发电机壳上的发电机定子；发电机转子与发电机定子配合；涡轮部套包括固定在一起的涡轮进气壳、涡轮排气壳，以及，同轴安装在主轴发电机段上的涡轮拉杆，安装在涡轮拉杆上的涡轮转子，安装在涡轮进气壳、涡轮排气壳上的涡轮静子，安装在涡轮静子气体流入端的涡轮导流罩；涡轮转子与涡轮静子配合。泵部套包括泵壳、主轴泵段，以及，同轴安装在主轴泵段上的泵叶轮。一种温差能发电系统包括蒸发器、冷凝器、轴透平泵。平泵。平泵。


技术研发人员：周东 邓浩 刁钟洋 陈华露
受保护的技术使用者：重庆江增船舶重工有限公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/11/30