CN104975881B - 一种有机朗肯循环发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的有机朗肯循环发电装置，包括螺杆膨胀机，润滑油输送泵、油气分离器、冷凝器、工质增压泵、蒸发器，发电机、冷凝水泵和冷却水塔；该装置还增设有由流量调节阀、差压变送器、控制器以及两只压力传感器组成的工质流量自动调节机构，其中差压变送器与控制器相连接；所述压力传感器分别设置在螺杆膨胀机的高、低压管路上，且均与差压变送器相连接；所述控制器又与流量调节阀和工质增压泵相连接，并借此来控制工质进入螺杆膨胀机的流量。本发明通过自动流量调节机构，来自动调节工质进入膨胀机的流量，并提高螺杆膨胀机的膨胀效率。

Description

一种有机朗肯循环发电装置
技术领域
本发明涉及有机朗肯发电技术领域，具体涉及地是一种有机朗肯循环发电装置。
背景技术
常规的有机朗肯循环发电***如图一所示：包含螺杆膨胀机1，润滑油输送泵2，油气分离器3，冷凝器4，工质增压泵5，蒸发器6，发电机7，冷凝水泵8，冷却水塔9。其的具体工作过程，是冷凝器4冷却后的液态工质，经工质增压泵5增压后而成为低温高压的液体，通过蒸发器6吸热汽化变成高温高压的气体，进入螺杆膨胀机1膨胀降压放热做功，推动螺杆转子旋转，将热能转化为机械能，带动发电机7发电，从螺杆膨胀机1排出的油汽混合物，经油气分离器3分离，低压的工质气体再次进入冷凝器4冷却成低温液态工质，进而完成该***循环；其中润滑油输送泵2用于从油气分离器3中吸取滑油，增压后输送到螺杆膨胀机1中润滑转子和轴承；冷凝水泵8从冷却水塔9中吸取冷却水，进入冷凝器4对循环工质做冷却。
上述的有机朗肯循环发电***中，由于进入螺杆膨胀机1工质流量压头稳定的波动和变化，工质在螺杆膨胀机1中不能充分有效的平稳膨胀做功（一般螺杆膨胀机的膨胀比控制在1：4左右），导致转速不稳定，影响***的发电量的瞬时不稳定性，降低了发电效率；同时在机朗肯循环发电***中，独立的润滑油输送泵2在长期工作中需要外接电机驱动，增加了整个发电***的能量消耗，影响了***的工作效率和经济可靠性。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种有机朗肯循环发电装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有机朗肯循环发电装置，包括螺杆膨胀机，润滑油输送泵、油气分离器、冷凝器、工质增压泵、蒸发器，发电机、冷凝水泵和冷却水塔，其中油气分离器分别与螺杆膨胀机和冷凝器相连接,以便将螺杆膨胀机排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器进行循环；该有机朗肯循环发电装置还增设有由流量调节阀、差压变送器、控制器以及两只压力传感器组成的工质流量自动调节机构，其中差压变送器与控制器相连接；所述压力传感器分别设置在螺杆膨胀机的高、低压管路上，且均与差压变送器相连接；所述控制器又与流量调节阀和工质增压泵相连接，并借此来控制工质进入螺杆膨胀机的流量。
进一步地，该有机朗肯循环发电装置在高、低压管路之间还设置有压力单向阀。
进一步地，所述压力单向阀设置为安全溢流阀、电控单向阀、液控单向阀或者减压阀。
进一步地，所述润滑油输送泵是由螺杆膨胀机或者发电机直接进行驱动的。
进一步地，所述润滑油输送泵与螺杆膨胀机设置成一体机式结构，其主要由膨胀机壳体，阳转子，阴转子，齿轮泵壳，主动齿轮和从动齿轮组成，其中阳转子和阴转子相互啮合地设置在膨胀机壳体内，而主动齿轮和从动齿轮设置在齿轮泵壳内；所述主动齿轮和从动齿轮分别通过平键固定安装在主动轴和从动轴上，并通过其啮合的回转作用来实现润滑油输送泵的吸排作用。
进一步地，所述润滑油输送泵内还设置有安全阀，其中安全阀的阀体设置成一个带有凸肩的圆柱形差动活塞。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的有机朗肯循环发电装置，通过自动流量调节机构，来自动调节工质进入膨胀机的流量，并提高螺杆膨胀机的膨胀效率；同时由螺杆膨胀机来直接驱动润滑油输送泵，在高、低压管路上增设压力单向阀，使该装置运转安全稳定，降低能耗，提高运行经济安全性和发电效率。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为现有技术中的有机朗肯循环发电装置的示意图；
附图2为本发明所述有机朗肯循环发电装置的示意图；
附图3为本发明中螺杆膨胀机自带润滑油输送泵的示意图；
附图4为附图3中的A-A剖视图；
其中 1、螺杆膨胀机；2、润滑油输送泵；3、油汽分离器；4、冷凝器；5、工质增压泵；6、蒸发器；7、发电机；8、冷凝水泵；9、冷却水塔；10、压力传感器；11、差压变送器；12、控制器；13、流量调节阀；14、压力单向阀；
101、膨胀机壳体；102、阳转子；103、阴转子；104、齿轮泵壳； 105 、动齿轮；106、从动齿轮；107、安全阀；108、弹簧；109、弹簧座；110、锁紧螺母；111、调节螺钉；112、主动轴；113、从动轴。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图2所示的本发明的有机朗肯循环发电装置，在此装置中，设有螺杆膨胀机1，润滑油输送泵2、油气分离器3、冷凝器4、工质增压泵5、蒸发器6，发电机7、冷凝水泵8、冷却水塔9，以及由流量调节阀13、差压变送器11、控制器1和两只压力传感器10组成的工质流量自动调节机构。其中油气分离器3别与螺杆膨胀机1和冷凝器4相连接,以便将螺杆膨胀机1排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器4进行循环；该有机朗肯循环发电装置还增设，其中差压变送器11与控制器12相连接；所述压力传感器10分别设置在螺杆膨胀机1的高、低压管路上，且均与差压变送器11相连接；所述控制器12又与流量调节阀13和工质增压泵5相连接，并借此来控制工质进入螺杆膨胀机1的流量。
其中该有机朗肯循环发电装置在高、低压管路之间还设置有压力单向阀14；而压力单向阀14可以设置为安全溢流阀、电控单向阀、液控单向阀或者减压阀。压力传感器10输出的压力参数可以是压力值信号，也可以是电流信号；所述流量控制阀13可以由低压电机驱动调节阀门开度，也可以由气动活塞来直接驱动调节阀门的开度；该有机朗肯循环发电装置在工作时，增加设工质流量自动调节机构根据螺杆膨胀机1高、低压管路上的压差计算出螺杆膨胀机1的膨胀比，来进行自动调节控制工质进入螺杆膨胀机1的流量，以提高螺杆膨胀机1的单位产能和运行工艺可靠性；其具体是二只压力传感器10分别对螺杆膨胀机1的高、低压管路进行监测，将检测到的压力信号传递到差压变送器11，通过控制器12自动计算出螺杆膨胀机1工作的实际膨胀比（一般控制在1：4左右），按照预设的数值做修整，控制器12发出信号到流量调节阀13和工质增压泵5的变频电机，一是通过低压电机驱动或通过气动活塞来驱动调节阀门的开度，二是按照设定通过改变工质增压泵5的转速,来自动控制进入膨胀机的工质流量，保证膨胀机在最佳膨胀比状态下运行，充分发挥其最佳工作效率。同时为对螺杆膨胀机1和装置管路等高压侧做安全保护，在高、底压管路间亦设有压力单向阀14（优选的为安全溢流阀），当该装置高压侧压力超过设定数值时，压力单向阀14会自动开启和及时关闭，以保证整个装置中工质在安全压力下平稳循环做功。
本发明在工作过程中，润滑油输送泵2是由螺杆膨胀机1或者发电机7直接进行驱动的。其中如附图3、4所示的，把润滑油输送泵2与螺杆膨胀机1设置成一体机式结构，其主要由膨胀机壳体101，阳转子102，阴转子103，齿轮泵壳104，主动齿轮105和从动齿轮106组成，其中阳转子102和阴转子103相互啮合地设置在膨胀机壳体101内，而主动齿轮105和从动齿轮106设置在齿轮泵壳104内；所述主动齿轮105和从动齿轮106分别通过平键固定安装在主动轴112和从动轴113上，并通过其啮合的回转作用来实现润滑油输送泵2的吸排作用；所述润滑油输送泵2内还设置有安全阀107，其中安全阀107的阀体设置成一个带有凸肩的圆柱形差动活塞。为了调节和限制油泵的工作压力，油泵设有可调节安全阀107，安全阀的阀体是一个圆柱型带有凸肩的差动活塞。
而安全阀107又分别包含有弹簧108、弹簧座109、锁紧螺母110和调节螺钉111。当压力超过限定值时，安全阀107的弹簧108受压缩而使阀开启，沟通排、吸两端，以达到泄压的目的，弹簧108的预紧力则可通过调节螺钉111来设定调整润滑油输送泵2的工作压力。润滑油输送泵2可与螺杆膨胀机1的阳转子102或者阴转子103进行直接联动，达到降低该装置总电量能耗，提高装置运行经济性的目的。该装置在具体工作时，螺杆膨胀机1运转时，带动润滑油输送泵2回转，主动齿轮105和从动齿轮106的外周和两侧都被膨胀机壳体101和齿轮泵壳104包围，形成密封空间，在这个空间中，由于互相啮合着的牙齿分隔，又构成两个彼此隔离的空腔，即与吸入管相通的吸入腔和与排出口相通的排出腔，随着主动齿轮105和从动齿轮106的不断旋转，进入齿间的油液即被带到压力较高的右侧腔室中，形成连续输送润滑油的功能。
同时本发明在具体使用的过程中，其发电机7可以2极电机，也可以是4极或多极发电机，可以采用同步或异步或其他形式的发电机；润滑油输送泵2可以是齿轮泵，也可以是柱塞泵或滑片泵或其它容积泵，滑油输送泵本体高、低压通道间设置可调整安全阀；所述螺杆膨胀机1的输出轴可以与发电机同轴，也可以是采用联轴器（硬性、弹性、链轮）连接或其它变送机构连接，所述膨胀机输出轴可以是阳转子102，也可以是阴转子103。
本发明所述的有机朗肯循环发电装置，通过自动流量调节机构，来自动调节工质进入膨胀机的流量，并提高螺杆膨胀机1的膨胀效率；同时由螺杆膨胀机1来直接驱动润滑油输送泵2，在高、低压管路上增设压力单向阀14，使该装置运转安全稳定，降低能耗，提高运行经济安全性和发电效率。
本方案的描述和应用方式是说明性的，在不脱离本发明创造原则的情况下，可以以其它的结构、形式、材料、比例和布置来实现本发明。

Claims (6)

1.一种有机朗肯循环发电装置，包括螺杆膨胀机(1)，润滑油输送泵(2)、油气分离器(3)、冷凝器(4)、工质增压泵(5)、蒸发器(6)，发电机(7)、冷凝水泵(8)和冷却水塔(9)，其中油气分离器(3)分别与螺杆膨胀机(1)和冷凝器(4)相连接,以便将螺杆膨胀机(1)排出的油气混合物分离出工质气体并再次进入冷凝器(4)进行循环；其特征在于:该有机朗肯循环发电装置还增设有由流量调节阀(13)、差压变送器(11)、控制器(12)以及两只压力传感器(10)组成的工质流量自动调节机构，其中差压变送器(11)与控制器(12)相连接；所述压力传感器(10)分别设置在螺杆膨胀机(1)的高、低压管路上，且均与差压变送器(11)相连接；所述控制器(12)又与流量调节阀(13)和工质增压泵(5)相连接，并借此来控制工质进入螺杆膨胀机(1)的流量。
2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于：该有机朗肯循环发电装置在高、低压管路之间还设置有压力单向阀(14)。
3.根据权利要求2所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于：所述压力单向阀(14)设置为安全溢流阀、电控单向阀、液控单向阀或者减压阀。
4.根据权利要求1所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于：所述润滑油输送泵(2)是由螺杆膨胀机(1)或者发电机(7)直接进行驱动的。
5.根据权利要求1或者4所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于：所述润滑油输送泵(2)与螺杆膨胀机(1)设置成一体机式结构，包括膨胀机壳体(101)，阳转子(102)，阴转子(103)，齿轮泵壳(104)，主动齿轮(105)和从动齿轮(106)，其中阳转子(102)和阴转子(103)相互啮合地设置在膨胀机壳体(101)内，而主动齿轮(105)和从动齿轮(106)设置在齿轮泵壳(104)内；所述主动齿轮(105)和从动齿轮(106)分别通过平键固定安装在主动轴(112)和从动轴(113)上，并通过其啮合的回转作用来实现润滑油输送泵(2)的吸排作用。
6.根据权利要求5所述的有机朗肯循环发电装置，其特征在于：所述润滑油输送泵(2)内还设置有安全阀(107)，其中安全阀(107)的阀体设置成一个带有凸肩的圆柱形差动活塞。
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