一种一体化立式异步发电机组的制作方法

本发明涉及一种异步发电机组，具体涉及一种一体化立式异步发电机组。

背景技术：

现以orc技术为基础的低温余热发电领域，主要以螺杆膨胀机及小型涡轮膨胀机为主流的技术，存在功率小、单位投资成本高、设备需要特种动态密封、发电机自身损耗大等问题；同时，对于大功率的orc发电机组而言，其轴向不平衡力比较大，卧式机组很难克服。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种一体化立式异步发电机组，采用大功率磁悬浮轴承，有效地利用涡轮轴向推力抵消转子重力，达到降低磁轴承轴向推力从而降低推力轴承的电力消耗作用。

本发明所采用的技术方案是：

一体化立式异步发电机组，其特征在于：

包含有依次设置在同一垂直转轴上的膨胀机和发电机，转轴两端设置有磁悬浮主动控制轴承，转轴上端的磁悬浮主动控制轴承外侧设置磁悬浮止推轴承。

所述转轴的上端置于发电机中，设置发电机转子，发电机转子外设置发电机定子铁芯和绕组；发电机所有部件均置于发电机外壳中。

所述磁悬浮主动控制轴承包含有推力轴承、径向支撑轴承和数字化控制器。

所述膨胀机为涡轮机，轴外设置动叶和静叶，动叶和静叶外部设置涡轮机蜗壳，涡轮机蜗壳前端设置接收有机工质蒸汽入口。

本发明具有以下优点：

本发明将涡轮机和电动机（发动机）设计在同一转速的一根轴上，采用立式布局，有效地利用涡轮轴向推力抵消转子重力，达到降低磁轴承轴向推力从而降低推力轴承的电力消耗作用。

附图说明

图1为轴流式涡轮膨胀机的结构示意图。

图2为径流式涡轮膨胀机的结构示意图。

图3为使用本发明的单涡轮单循环的orc系统的结构示意图。

图中，1-磁悬浮主动控制轴承，2-磁悬浮支承轴承，3-膨胀机，4-蒸汽入口，5-蒸汽出口，6-环形雾化喷嘴，7-发电机，8-底座。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明所涉及的一种基于永磁及磁悬浮技术的一体化涡轮机组，将涡轮机和发电机（或电动机）设计在同一转速的一根转轴上。

参见1和图2，一体化立式异步发电机组，包含有依次设置在同一垂直转轴上的膨胀机3和发电机7，转轴两端设置有磁悬浮主动控制轴承1，转轴上端的磁悬浮主动控制轴承1外侧设置磁悬浮止推轴承。

所述磁悬浮主动控制轴承1包含有推力轴承、径向支撑轴承和数字化控制器，能够控制转子的高速运行，主要承担转子运动的平衡和支撑保障。

所述转轴的上端置于发电机7中，设置发电机转子，发电机转子外设置发电机定子铁芯和绕组；发电机所有部件均置于发电机外壳中。

所述膨胀机3为涡轮机，轴外设置动叶和静叶，动叶和静叶外部设置涡轮机蜗壳，涡轮机蜗壳前端设置接收有机工质蒸汽入口。

所述发电机定子与涡轮机的涡轮末级出口之间的空间位置和所述发电机定子与磁悬浮支承轴承定位板之间的空间位置设置有环形雾化喷嘴6，环形雾化喷嘴通过冷却液体管道与机组壳体通孔相接，外部液体冷却工质通过管道与机组壳体通孔螺纹连接。

机组工作前，磁悬浮控制系统向磁悬浮主动控制轴承1提供电力，磁悬浮支承轴承2和磁悬浮止推轴承根据发电机转子的动态力矩将发电机转子悬浮起来，并可根据发电机转子工作过程的力矩不断调节改变转子的位置，使得发电机转子始终处于轴承的中心。磁悬浮主动控制轴承1准备完成后，orc有机工质经过管线送入涡轮机即膨胀机的进气室，经过静叶和动叶做功，从涡轮机蜗壳排出，将扭矩通过转轴传递到发电机转子发出电力。

参见图3，本发明可应用于单涡轮单循环的orc系统，热源一般要求进出口温差小，高温热源从蒸发器和预热器进入，对高压液态有机工质进行加热蒸发为高压高温气，高温气态工质经过汽包进入涡轮膨胀机做功，再经发电机冷却通道到排气口，经排气口进入冷凝器冷凝为液态，再次由工质循环泵加压进入预热和蒸发器，完成一个有机朗肯循环。

这样既提高了orc整体效率，又充分的利用了热源的热焓值。可以广泛应用于高温地热发电，工业高温余热热源的发电。

本发明具有以下技术要点：

本发明使用立式布局，有效地利用涡轮轴向推力抵消转子重力，达到降低磁轴承轴向推力从而降低推力轴承的电力消耗作用。

涡轮和发电机采用磁悬浮轴承控制保持高速稳定的运行，代替了传统的油润滑轴承并省去了润滑油站，磁悬浮轴承与转子没有接触没有摩擦，降低了传统油轴承摩擦带来的热损耗，提高了机组的整体效率。

为了保证磁悬浮轴承和异步发电机的安全运行，一体化发电机还设置液态工质的环形雾化喷嘴6，将液态有机工质雾化喷在电机和磁悬浮轴承上，以汽化潜热对发电机及磁轴承冷却。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一体化立式异步发电机组，其特征在于：

包含有依次设置在同一垂直转轴上的膨胀机（3）和发电机（7），转轴两端设置有磁悬浮主动控制轴承（1），转轴上端的磁悬浮主动控制轴承（1）外侧设置磁悬浮止推轴承；所述转轴的上端置于发电机（7）中，设置发电机转子，发电机转子外设置发电机定子铁芯和绕组；发电机所有部件均置于发电机外壳中。

2.根据权利要求1所述的一体化立式异步发电机组，其特征在于：

所述磁悬浮主动控制轴承（1）包含有推力轴承、径向支撑轴承和数字化控制器。

3.根据权利要求2所述的一体化立式异步发电机组，其特征在于：

所述膨胀机（3）为涡轮机，轴外设置动叶和静叶，动叶和静叶外部设置涡轮机蜗壳，涡轮机蜗壳前端设置接收有机工质蒸汽入口。

技术总结
本实用新型公开了一种一体化立式异步发电机组，现有的ORC发电机组存在功率小、单位投资成本高、设备需要特种动态密封、发电机自身损耗大等问题。为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为：一种一体化立式异步发电机组，包含有依次设置在同一垂直转轴上的膨胀机和发电机，转轴两端设置有磁悬浮主动控制轴承，转轴上端的磁悬浮主动控制轴承外侧设置磁悬浮止推轴承。本实用新型采用立式布局，有效地利用涡轮轴向推力抵消转子重力，达到降低磁轴承轴向推力从而降低推力轴承的电力消耗作用。

技术研发人员：蒲亚民
受保护的技术使用者：陕西博尔能源科技有限公司
技术研发日：2019.07.24
技术公布日：2020.05.15