一种轴透平泵以及温差能发电系统
阅读说明:本技术 一种轴透平泵以及温差能发电系统 (Shaft turbine pump and temperature difference energy power generation system ) 是由 周东 邓浩 刁钟洋 陈华露 于 2021-09-08 设计创作,主要内容包括: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。(The invention discloses a shaft turbine pump and a temperature difference energy power generation system, which are low in conversion times and low in capacity loss. A coaxial turbine pump comprises a turbine part sleeve, a generator and a pump part sleeve which are coaxially connected in sequence, wherein the generator comprises a generator shell, a main shaft generator section, a generator rotor arranged on the main shaft generator section and a generator stator arranged on the generator shell; the generator rotor is matched with the generator stator; the turbine part sleeve comprises a turbine air inlet shell, a turbine exhaust shell, a turbine pull rod, a turbine rotor, a turbine stator and a turbine flow guide cover, wherein the turbine air inlet shell and the turbine exhaust shell are fixed together; the turbine rotor cooperates with the turbine stator. The pump section sleeve comprises a pump shell, a main shaft pump section and a pump impeller which is coaxially arranged on the main shaft pump section. A thermoelectric power generation system comprises an evaporator, a condenser and a shaft turbine pump.)
技术领域
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
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。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。
发明内容
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。
本发明的目的是这样实现的:
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,
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;
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。
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。
优选地,所述涡轮转子、泵叶轮均通过螺母锁紧。
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。
一种温差能发电系统,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;
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。
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。
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。
由于采用了上述技术方案,本发明具有如下有益效果:
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;
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
图1为共轴透平泵的结构示意图;
图2为温差能发电系统的结构示意图。
附图标记
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为冷凝器,26为蒸发器,27为共轴透平泵。
具体实施方式
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。
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。
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。
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。
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