阅读说明：本技术 装有无轴涡轮发电机的循环水管路 (Circulating water pipeline with shaftless turbine generator ) 是由 陈棠佳 关渡军 陈江明 冯黄河 张俊 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种装有无轴涡轮发电机的循环水管路,循环水管路中设有循环水泵,循环水管路中包括循环水上流管路和循环水回流管路,循环水下落回流管路中装有无轴涡轮发电机,所述循环水泵使水沿着循环水上流管路向上流动,积累了势能的循环水沿着循环水下落回流管路回流的过程中,驱动所述的无轴涡轮发电机发电。由于将无轴涡轮发电机设在了循环水管路上,能将水的势能转化为电能,将能量加以回收和充分利用,尤其是将无轴涡轮发电机设在发电系统中的循环水管路上,节省了能源；由于采用上述无轴涡轮发电机的结构形式,结构更加合理和紧凑,所占用的空间更小；由于对无轴涡轮发电机的环形固定套进行了改进,对线圈的安装和固定更加方便。(The invention discloses a circulating water pipeline provided with a shaftless turbine generator, wherein a circulating water pump is arranged in the circulating water pipeline, the circulating water pipeline comprises a circulating water upstream pipeline and a circulating water return pipeline, the circulating water falling return pipeline is internally provided with the shaftless turbine generator, the circulating water pump enables water to flow upwards along the circulating water upstream pipeline, and the shaftless turbine generator is driven to generate power in the process that circulating water with accumulated potential energy flows back along the circulating water falling return pipeline. The shaftless turbine generator is arranged on the circulating water pipeline, so that the potential energy of water can be converted into electric energy, the energy can be recovered and fully utilized, and particularly, the shaftless turbine generator is arranged on the circulating water pipeline in the power generation system, so that the energy is saved; due to the adoption of the structural form of the shaftless turbine generator, the structure is more reasonable and compact, and the occupied space is smaller; because the annular fixed sleeve of the shaftless turbine generator is improved, the coil is more convenient to mount and fix.)

装有无轴涡轮发电机的循环水管路

技术领域

本发明涉及一种循环水管路，尤其是涉及一种发电系统的循环水管路。

背景技术

在发电系统的循环水管路中，循环水泵驱动水向上移动的过程中，水积累了大量的势能，在循环水下落回流管路内的水下落时会将势能转化为动能，然而，到目前为止，循环水管路中这部分能量还没有加以回收和利用，白白丢失了大量的能源。

另外，对于现有的无轴海流涡轮发电机，存在结构复杂，尤其是对线圈的固定安装极其不便。比如，国家知识产权局于2013年03月27日公开了公开号为CN 102230442B的专利文献, 一种无轴海流涡轮发电机，它包括外壳单元（1）和涡轮驱动单元（2）；所述的外壳单元（1）内设有相互配合的发电机定子单元（3）和发电机转子单元（4），其特征在于：所述的外壳单元（1）包括呈中空筒状的外壳（1.1）；所述的涡轮驱动单元（2）位于外壳（1.1）内，所述的发电机转子单元（4）固定安装在涡轮驱动单元（2）上；所述的涡轮驱动单元（2）与发电机定子单元（3）之间经约束平衡单元（5）配合连接；所述的发电机定子单元（3）包括发电机定子支架（3.1）、发电机定子（3.2），所述的发电机定子（3.2）固定在发电机定子支架（3.1）内，所述的发电机定子支架（3.1）与外壳（1.1）的内壁固定连接；所述的发电机转子单元（4）包括发电机转子支架（4.1）、发电机转子（4.2），所述的发电机转子（4.2）固定安装在发电机转子支架（4.1）上；所述的涡轮驱动单元（2）包括涡轮叶片外支筒体（2.1），涡轮叶片（2.2）、涡轮叶片内支筒体（2.3），所述的涡轮叶片外支筒体（2.1）为中空的筒体，所述的涡轮叶片内支筒体（2.3）为封闭的腔体，所述的涡轮叶片（2.2）固定安装在涡轮叶片外支筒体（2.1）和涡轮叶片内支筒体（2.3）之间；所述的发电机转子支架（4.1）与涡轮叶片外支筒体（2.1）之间经两块环形第一侧板（12）固定连接；所述的两块环形第一侧板（12）与发电机转子支架（4.1）和涡轮叶片外支筒体（2.1）配合组成封闭的空腔（8）；所述的约束平衡单元（5）安装在发电机定子支架（3.1）和涡轮叶片外支筒体（2.1）之间；所述的约束平衡单元（5）是指，所述的发电机定子支架（3.1）与涡轮叶片外支筒体（2.1）之间设有两组磁轴承结构，所述的两组磁轴承结构对称布置；所述的每组磁轴承结构均包括相互排斥的激励磁线圈（5A1）和永磁环（5A2），所述的激励磁线圈（5A1）均固定安装在发电机定子支架（3.1）上，所述的永磁环（5A2）均固定安装在涡轮叶片外支筒体（2.1）上，所述的激励磁线圈（5A1）均与永磁环（5A2）交错布置且永磁环（5A2）均靠近内侧；所述的发电机定子支架（3.1）与涡轮叶片外支筒体（2.1）之间的磁轴承结构处还都设有轴向限位轴承（9）和径向限位轴承（10）；所述的约束平衡单元（5）是指，所述的发电机定子支架（3.1）与涡轮叶片外支筒体（2.1）之间设有两组水压力轴承结构，所述的两组水压力轴承结构对称布置。上述专利文献就存在结构不够合理，不紧凑，体积大，比较占用空间的缺陷，不适合串接在循环水管路中。

发明内容

为了克服上述之不足，本发明的目的在于提供一种能将水的势能转化为电能，将能量加以回收和充分利用的装有无轴涡轮发电机的循环水管路。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

装有无轴涡轮发电机的循环水管路，循环水管路中设有循环水泵，循环水管路中包括循环水上流管路和循环水下落回流管路，循环水下落回流管路中装有无轴涡轮发电机，所述循环水泵使水沿着循环水上流管路向上流动，积累了势能的循环水沿着循环水下落回流管路回流的过程中驱动所述的无轴涡轮发电机发电。

进一步地，所述的循环水管路上串接有热交换器；所述循环水管路还包括水源，循环水泵将水源中的水沿着循环水上流管路向上输送，经循环水下落回流管路回流到水源中。

进一步地，所述循环水管路上设有一条与无轴发电机并联的旁通管路，所述旁通管路上设有旁通阀。当旁通阀全开时，无轴发电机基本不发电，全部关闭时，无轴发电机输出的电能最大。

进一步地，所述热交换器为凝结器，还包括蒸汽发生器、回流管路、给水泵、蒸汽管、汽轮机和发电机，汽轮机的输出轴与发电机的动力输入轴联接，蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽管的一端连通，蒸汽管的另一端与汽轮机的蒸汽入口连通，汽轮机的蒸汽出口与凝结器的蒸汽入口连通，凝结器的凝结水出口通过回流管路与蒸汽发生器连通，给水泵设在回流管路上，蒸汽进入凝结器中与循环水管路中的循环水进行热交换，蒸汽凝结成液体从凝结器的凝结水出口排出。

进一步地，所述的回流管路中设有凝结水给水泵和给水箱，凝结水给水泵将凝结器的凝结水出口排出的水抽入给水箱，给水泵将给水箱中的水抽入蒸汽发生器，所述蒸汽发生器为锅炉。

进一步地，所述热交换器为凝结器，还包括主泵、热介质循环管路、稳压器、反应堆压力容器和热交换器，热交换器安装在蒸汽发生器中，反应堆压力容器上设有热介质换热空腔，稳压器、热交换器和热介质换热空腔连接在热介质循环管路中，主泵驱动热介质在热介质循环管路中循环流动，热介质经热介质换热空腔时被加热后，热介质带着热量流动到热交换器中，用以给蒸汽发生器中的水提供热源。

进一步地，所述无轴涡轮发电机，包括外壳、线圈、永磁体、转动筒和螺旋浆叶片，转动筒安装在外壳内，线圈设在外壳内且位于转动筒外，永磁体固定在转动筒的外表面，螺旋浆叶片设在转动筒的内表面。

进一步地，所述无轴涡轮发电机，还包括环形固定套，环形固定套的内表面开有环形槽，环形槽槽壁且位于槽口处设有拐角，拐角使槽口形成缩口，所述环形固定套固定在外壳内，线圈固定在环形固定套的环形槽中，转动筒套装在环形固定套内并通过轴承安装在环形固定套上的拐角处。

进一步地，所述环形固定套是由左半部分和右半部分构成，左半部分和右半部分螺纹连接。

进一步地，所述外壳为圆筒状结构，外壳的左端设有左管状接头，外壳的右端设有端盖，所述端盖上设有右管状接头，所述端盖的内表面设有环形槽，所述环形槽中设有环形密封，端盖通过螺丝与外壳连接；所述左管状接头和右管状接头采用法兰盘的结构；所述环形固定套中环形槽两侧的拐角处相对开有插接槽，还包括密封圆筒，密封圆筒的两端固定在插接槽中。

本发明的有益效果在于：

由于将无轴涡轮发电机设在了循环水管路上，能将水的回流动能以及势能转化为电能，将能量加以回收和充分利用，尤其是将无轴涡轮发电机设在发电系统中的循环水管路上，节省了能源；

由于采用上述无轴涡轮发电机的结构形式，结构更加合理和紧凑，所占用的空间更小；

由于对无轴涡轮发电机的环形固定套进行了改进，对线圈的安装和固定更加方便；

由于增设了密封圆筒，并采用插接的形式，不仅巧妙地对线圈起到密封的作用，而且安装也方便。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例1的结构示意图；

图3为本发明实施例2的结构示意图；

图4为图1所示无轴涡轮发电机的结构示意图。

图中：1、循环水管路；2、循环水泵；3、循环水上流管路；4、水源；5、循环水下落回流管路；6、无轴涡轮发电机；7、热交换器；9、蒸汽发生器；10、蒸汽管；11、汽轮机；12、发电机；13、回流管路；14、凝结水给水泵；15、给水箱；16、给水泵；17、蒸汽发生器；18、蒸汽管；19、汽轮机；20、发电机；21、回流管路；22、凝结水给水泵；23、给水泵；24、主泵；25、热介质循环管路；26、稳压器；27、反应堆压力容器；28、热交换器；29、热介质换热空腔；30、密封圆筒；31、外壳；32、线圈；33、永磁体；34、转动筒；35、螺旋浆叶片；36、环形固定套；37、环形槽；38、拐角；39、轴承；40、左半部分；41、右半部分；42、左管状接头；43、端盖；44、右管状接头；45、环形槽；46、环形密封；47、螺丝；48、插接槽； 49、旁通管路； 50、旁通阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，装有无轴涡轮发电机的循环水管路，循环水管路1中设有循环水泵2，循环水管路1中包括循环水上流管路3和循环水下落回流管路5，循环水下落回流管路5中装有无轴涡轮发电机6，循环水管路1串接有热交换器7。还包括水源4，循环水泵2将水源4中的水沿着循环水上流管路3向上输送，使循环水积累了势能，经热交换器7流出后沿着循环水下落回流管路5回流，在水流的冲击下，驱动所述无轴涡轮发电机6发电，水经无轴涡轮发电机6后回流到水源4中。所述循环水管路1上设有一条与无轴发电机6并联的旁通管路49，所述旁通管路49上设有旁通阀50。当旁通阀50全开时，无轴发电机基本不发电，旁通阀50全部关闭时，无轴发电机输出的电能最大。

实施例2

本实施例是在火力发电系统中的应用，火力发电系统分两种，一种是闭路循环，另一种是开式循环。对于开式循环是上游取水，下游排水，广东电厂多采用开式循环。

本实施例是对本专利无轴涡轮发电机的循环水管路在火力发电系统中开式循环的应用，具体技术方案，如图2所示，火力发电系统包括本专利的装有无轴涡轮发电机的循环水管路1、蒸汽发生器9、蒸汽管10、汽轮机11、发电机12、回流管路13、凝结水给水泵14、给水箱15和给水泵16，装有无轴涡轮发电机的循环水管路中，串接有热交换器7，热交换器7为凝结器，汽轮机11的输出轴与发电机12的动力输入轴联接，蒸汽发生器9的蒸汽出口与蒸汽管10的一端连通，蒸汽管10的另一端与汽轮机11的蒸汽入口连通，汽轮机11的蒸汽出口与热交换器7（凝结器）的蒸汽入口连通，热交换器7（凝结器）的凝结水出口通过回流管路13与蒸汽发生器9连通，凝结水给水泵14将凝结器的凝结水出口排出的水抽入给水箱15，给水泵16将给水箱15中的水抽入蒸汽发生器9，所述蒸汽发生器9为锅炉，主要以煤碳为能源。蒸汽进入热交换器7（凝结器）中与循环水管路1中的循环水进行热交换，蒸汽凝结成液体从热交换器7（凝结器）的凝结水出口排出。

实施例3

本实施例是对本专利无轴涡轮发电机的循环水管路在核能发电系统中的应用，所述蒸汽发生器是由核反应堆提供热能的，具体技术方案如图3所示，火力发电系统包括本专利的装有无轴涡轮发电机的循环水管路1、蒸汽发生器17、蒸汽管18、汽轮机19、发电机20、回流管路21、凝结水给水泵22和给水泵23，还包括主泵24、热介质循环管路25、稳压器26、反应堆压力容器27和热交换器28，热交换器28安装在蒸汽发生器17中，反应堆压力容器27上设有热介质换热空腔29，稳压器26、热交换器28和热介质换热空腔29连接在热介质循环管路25中，主泵24驱动热介质在热介质循环管路25中循环流动，热介质经热介质换热空腔29时被加热后，热介质带着热量流动到热交换器28中，用以给蒸汽发生器17中的水提供热源，将蒸汽发生器17中的水变成蒸汽。装有无轴涡轮发电机的循环水管路1中串接有热交换器7，热交换器7为凝结器，

汽轮机19的输出轴与发电机20的动力输入轴联接，蒸汽发生器17的蒸汽出口与蒸汽管18的一端连通，蒸汽管18的另一端与汽轮机19的蒸汽入口连通，汽轮机19的蒸汽出口与热交换器7（凝结器）的蒸汽入口连通，热交换器7（凝结器）的凝结水出口通过回流管路21与蒸汽发生器17连通，凝结水给水泵22将凝结器的凝结水出口排出的水抽入回流管路21，给水泵23将给回流管路21中的水抽入蒸汽发生器17。蒸汽进入热交换器7（凝结器）中与循环水管路中的循环水进行热交换，蒸汽凝结成液体从热交换器7（凝结器）的凝结水出口排出。

在上述的实施例1、2、3中的所述无轴涡轮发电机的具体结构如图4所示，它包括外壳31、线圈32、永磁体33、转动筒34和螺旋浆叶片35，转动筒34安装在外壳31内，线圈32设在外壳31内且位于转动筒34外，永磁体33固定在转动筒34的外表面，螺旋浆叶片35设在转动筒34的内表面。还包括环形固定套36，环形固定套36的内表面开有环形槽37，环形槽37槽壁且位于槽口处设有拐角38，拐角38使槽口形成缩口，所述环形固定套36固定在外壳31内，线圈32固定在环形固定套36的环形槽37中，转动筒34套装在环形固定套36内并通过轴承39安装在环形固定套36上的拐角38处，环形固定套36是由左半部分40和右半部分41构成，左半部分40和右半部分41螺纹连接。

外壳31为圆筒状结构，外壳31的左端设有左管状接头42，外壳31的右端设有端盖43，所述端盖43上设有右管状接头44，所述端盖43的内表面设有环形槽45，所述环形槽45中设有环形密封46，端盖43通过螺丝47与外壳31连接；所述左管状接头42和右管状接头44采用法兰盘的结构；所述环形固定套36中环形槽两侧的拐角处相对开有插接槽48，还包括密封圆筒30，密封圆筒30的两端固定在插接槽48中。

所述轴承采用的是滑动轴承或滚动轴承，本实施例中，所述轴承采用的是滑动轴承，具体采用的是介液润滑聚合物滑动轴。

工作原理：在包括循环水上流管路和循环水下落回流管路的循环水管路中，循环水泵驱动水向上移动的过程中，水积累了大量的势能，在循环水下落回流管路内的水回流时会将势能转化为动能，为了对回流水的动能及尾流动能加以回收和利用，在循环水管路中增设了无轴涡轮发电机，尤其是将无轴涡轮发电机安装在发电系统中的冷却液循环系统中时，节省了大量的能源。

另外，对于冷却水塔而言，主要回收动能余能，无轴涡轮发电机装在回水管上且靠近回水管的末端。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。