阅读说明：本技术 一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统 (Power generation system for preventing turbine of expansion machine of organic Rankine generator set from running at overspeed ) 是由 查晓冬 魏辉 甘国稳 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统,包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、冷媒泵、旁通管和超级电容,蒸发器的冷媒侧、膨胀机、冷凝器的冷媒侧以及冷媒泵闭环连接,膨胀机的涡轮轴与发电机的转子连接,蒸发器与膨胀机之间设有电动阀。当市电停电后,由超级电容向电动阀供电,电动阀关断通向膨胀机的管路,阻止冷媒气体进入膨胀机,防止膨胀机的涡轮超速,过剩的冷媒气体经旁通管进入有机朗肯循环系统的低压侧。(The invention discloses a power generation system for preventing an expansion machine turbine of an organic Rankine generator set from running at an overspeed, which comprises an evaporator, an expansion machine, a power generator, a condenser, a refrigerant pump, a bypass pipe and a super capacitor, wherein the refrigerant side of the evaporator, the expansion machine, the refrigerant side of the condenser and the refrigerant pump are connected in a closed loop mode, a turbine shaft of the expansion machine is connected with a rotor of the power generator, and an electric valve is arranged between the evaporator and the expansion machine. When the commercial power is cut off, the super capacitor supplies power to the electric valve, the electric valve cuts off a pipeline leading to the expansion machine, refrigerant gas is prevented from entering the expansion machine, the turbine of the expansion machine is prevented from being overspeed, and surplus refrigerant gas enters the low-pressure side of the organic Rankine cycle system through the bypass pipe.)

一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统

技术领域

本发明涉及余热发电领域，特别涉及一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统。

背景技术

每种涡轮膨胀机都有自己的额定转速，当超过额定转速运行的时候，极易发生涡轮的损坏。在机组紧急停机阶段，由于停电造成阀门关闭失去动力源，在机组停止发电、阀门因市电断电而无法关闭期间，仍然有冷媒进入膨胀机涡轮，容易造成涡轮超速，从而损坏涡轮。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统，包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、冷媒泵、旁通管和超级电容，蒸发器的冷媒侧、膨胀机、冷凝器的冷媒侧以及冷媒泵闭环连接，膨胀机的涡轮轴与发电机的转子连接，蒸发器与膨胀机之间设有电动三通阀，旁通管的一端连接到电动三通阀的出口，另一端连接到冷凝器的上游，超级电容电性连接电动三通阀，超级电容用于在市电断电的情况下向电动三通阀供电。

本实施方式的有益效果是：电动三通阀的连接膨胀机的出口是常开的，电动三通阀的另一出口是常闭的，在发电机正常发电过程中，从蒸发器到膨胀机的冷媒管道是畅通的，从蒸发器流出的冷媒气体能够正常进入膨胀机；当市电停电后，以超级电容作为电动三通阀的供电源，电动三通阀关闭进入膨胀机的冷媒通路，并打开进入旁通管的冷媒通路，阻止冷媒气体进入膨胀机涡轮，防止涡轮超速，而冷媒气体从旁通管进入冷凝器。

在某些实施方式中，还包括储液罐，储液罐的冷媒进口连接冷凝器的冷媒出口，储液罐的冷媒出口连接冷媒泵的冷媒进口。储液罐可以用于存储冷媒液体，能够起到调节系统内冷媒量的作用。

在某些实施方式中，还包括冷却塔和冷却水循环泵，冷凝器的冷却水出口连接冷却水循环泵的入口，冷却水循环泵的出口连接冷却塔的进水口，冷却塔的出水口连接冷凝器的冷却水入口。在冷凝器中，冷却水与冷凝器中的冷媒换热，使冷媒冷凝成液态冷媒，冷却水从冷凝器流出后，经冷却水循环泵泵送至冷却泵冷却，冷却后的冷却水再回流到冷凝器中。

在某些实施方式中，超级电容和电动三通阀所形成的电路中还电性连接一个接触器，在接触器的电磁线圈通电的情况下，接触器的触点是断开的。

本发明提供另一种形式的防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统，其包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、冷媒泵、旁通管和超级电容，蒸发器的冷媒侧、膨胀机、冷凝器的冷媒侧以及冷媒泵闭环连接，膨胀机的涡轮轴与发电机的转子连接，蒸发器与膨胀机之间设有关断阀，旁通管一端连接在关断阀的上游，另一端连接在冷凝器的上游，旁通管上设有旁通阀，超级电容电性连接关断阀和旁通阀，超级电容用于在市电断电的情况下向关断阀和旁通阀供电。

本实施方式的有益效果是：关断阀是常开的，旁通阀是常闭的，当市电停电后，由超级电容向关断阀和旁通阀供电，关断阀关闭到膨胀机的冷媒通路，旁通阀打开到旁通管的冷媒通路，阻止冷媒气体进入膨胀机涡轮，防止涡轮超速，而冷媒气体从旁通管进入冷凝器。

在某些实施方式中，关断阀和旁通阀为电动双通阀。

在某些实施方式中，还包括储液罐，储液罐的冷媒进口连接冷凝器的冷媒出口，储液罐的冷媒出口连接冷媒泵的冷媒进口。储液罐可以用于存储冷媒液体，能够起到调节系统内冷媒量的作用。

在某些实施方式中，还包括冷却塔和冷却水循环泵，冷凝器的冷却水出口连接冷却水循环泵的入口，冷却水循环泵的出口连接冷却塔的进水口，冷却塔的出水口连接冷凝器的冷却水入口。在冷凝器中，冷却水与冷凝器中的冷媒换热，使冷媒冷凝成液态冷媒，冷却水从冷凝器流出后，经冷却水循环泵泵送至冷却泵冷却，冷却后的冷却水再回流到冷凝器中。

在某些实施方式中，关断阀的电动执行器和旁通阀的电动执行器并联连接，在超级电容、关断阀的电动执行器和旁通阀的电动执行器所形成的电路中还电性连接一个接触器，在接触器的电磁线圈通电的情况下，接触器的触点保持断开。

附图说明

图1为本发明一实施方式的防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统的示意图。

图2为图1所示发电系统中超级电容、电动三通阀及接触器的电性连接示意图。

图3为本发明一实施方式的防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统的示意图。

图4为图3所示发电系统中超级电容、关断阀、旁通阀及接触器的电性连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

请参考图1，本实施例提供一种防止有机朗肯发电机组膨胀机涡轮超速运行的发电系统，其包括蒸发器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4、冷媒泵5、旁通管6和超级电容7，蒸发器1的冷媒侧、膨胀机2、冷凝器4的冷媒侧以及冷媒泵5闭环连接，膨胀机2的涡轮轴与发电机3的转子连接，蒸发器1与膨胀机2之间设有电动三通阀8，旁通管6的一端连接到电动三通阀8的出口，另一端连接到冷凝器4的上游，超级电容7电性连接电动三通阀8，超级电容7用于在市电断电的情况下向电动三通阀8供电。

电动三通阀8包含电动执行器和三通阀，通过电动执行器执行三通阀的打开和关闭动作。电动三通阀8的连接膨胀机2的出口是常开的，电动三通阀8的另一出口是常闭的。在发电机3正常发电过程中，从蒸发器1到膨胀机2的冷媒管道是畅通的，从蒸发器1流出的冷媒气体能够正常进入膨胀机2；当市电停电后，由超级电容7向电动三通阀8的电动执行器供电，电动三通阀8关闭到膨胀机2的冷媒通路，并打开到旁通管6的冷媒通路，阻止冷媒气体进入膨胀机2，防止膨胀机2的涡轮超速，而冷媒气体从旁通管6进入冷凝器4。

当市电断电后，超级电容7立即响应，迅速地向电动三通阀8供电。举例而言，请参考图2，在某些实施方式中，可以在超级电容7与电动三通阀8的电动执行器所形成的电路中接入一个接触器9。市电经变压器降压后，向接触器9通电，在通电的情况下，接触器9的触点保持断开，即超级电容7与电动三通阀8所形成的电路处于断开状态。当市电断电后，接触器9的触点迅速闭合，即超级电容7与电动三通阀8所形成的电路处于闭合状态，超级电容7立即向电动三通阀8的电动执行器供电。接触器9的通断状态改变就相当于给到了超级电容7一个放电的指令。

进一步地，发电系统还包括储液罐10，储液罐10的冷媒进口连接冷凝器4的冷媒出口，储液罐10的冷媒出口连接冷媒泵5的冷媒进口。储液罐10可以用于存储冷媒液体，能够起到调节系统内冷媒量的作用。

进一步地，发电系统还包括冷却塔11和冷却水循环泵12，冷凝器4的冷却水出口连接冷却水循环泵12的入口，冷却水循环泵12的出口连接冷却塔11的进水口，冷却塔11的出水口连接冷凝器4的冷却水入口。在冷凝器4中，冷却水与冷凝器4中的冷媒换热，使冷媒冷凝成液态冷媒，冷却水从冷凝器4流出后，经冷却水循环泵12泵送至冷却泵冷却，冷却后的冷却水再回流到冷凝器4中。

实施例2

请参考图3，本发明提供另一种形式的防止有机朗肯发电机3组膨胀机2涡轮超速运行的发电系统，其包括蒸发器1、膨胀机2、发电机3、冷凝器4、冷媒泵5、旁通管6和超级电容7，蒸发器1的冷媒侧、膨胀机2、冷凝器4的冷媒侧以及冷媒泵5闭环连接，膨胀机2的涡轮轴与发电机3的转子连接，蒸发器1与膨胀机2之间设有关断阀13，旁通管6一端连接在关断阀13的上游，另一端连接在冷凝器4的上游，旁通管6上设有旁通阀14，超级电容7电性连接关断阀13和旁通阀14，超级电容7用于在市电断电的情况下向关断阀13和旁通阀14供电。

在正常发电过程中，关断阀13是常开的，旁通阀14是常闭的，当市电停电后，由超级电容7作为电源向关断阀13和旁通阀14供电，关断阀13关闭到膨胀机2的冷媒通路，旁通阀14打开到旁通管6的冷媒通路，阻止冷媒气体进入膨胀机2的涡轮，防止涡轮超速，而冷媒气体从旁通管6进入冷凝器4。

在某些实施方式中，关断阀13和旁通阀14为电动双通阀。电动双通阀一般包含电动执行器和双通阀，通过电动执行器执行双通阀的打开和关闭动作。当市电断电后，超级电容7立即响应，迅速地向关断阀13的电动执行器和旁通阀14的电动执行器供电。举例而言，请参考图4，在某些实施方式中，关断阀13的电动执行器和旁通阀14的电动执行器并联连接，在所述超级电容7、关断阀13的电动执行器和旁通阀14的电动执行器所形成的电路中电性连接一个接触器9。市电经变压器降压后，向接触器9的电磁线圈通电，在接触器9的电磁线圈通电的情况下，接触器9的触点保持断开，即超级电容7、关断阀13和旁通阀14所形成的电路处于断开状态。当市电断电后，接触器9的触点迅速接触，即超级电容7、关断阀13和旁通阀14所形成的电路处于闭合状态，超级电容7立即向关断阀13和旁通阀14放电，使关断阀13的电动执行器驱动关断阀13关闭，旁通阀14的电动执行器驱动旁通阀14关闭。接触器9的通断状态改变就相当于给到了超级电容7一个放电的指令。

在某些实施方式中，还包括储液罐10，储液罐10的冷媒进口连接冷凝器4的冷媒出口，储液罐10的冷媒出口连接冷媒泵5的冷媒进口。储液罐10可以用于存储冷媒液体，能够起到调节系统内冷媒量的作用。

在某些实施方式中，还包括冷却塔11和冷却水循环泵12，冷凝器4的冷却水出口连接冷却水循环泵12的入口，冷却水循环泵12的出口连接冷却塔11的进水口，冷却塔11的出水口连接冷凝器4的冷却水入口。在冷凝器4中，冷却水与冷凝器4中的冷媒换热，使冷媒冷凝成液态冷媒，冷却水从冷凝器4流出后，经冷却水循环泵12泵送至冷却泵冷却，冷却后的冷却水再回流到冷凝器4中。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。