[实用新型]用于水轮发电机的能量回收系统

说明书

本实用新型提供一种用于水轮发电机的能量回收系统，包括空心导线、汽水分离器、透平膨胀机、发电机、冷凝器、储液罐和工质泵，空心导线螺旋缠绕在水轮发电机的定子线棒上，空心导线两端分别与汽水分离器和工质泵连通，汽水分离器的气相出口、液相出口分别与透平膨胀机和储液罐的入口连通，透平膨胀机出口通过冷凝器与储液罐的入口连通，储液罐的出口与工质泵的入口连通，透平膨胀机的输出轴与发电机的转轴传动连接。利用有机工质吸收线圈所产生的热量，实现对发电机线圈的冷却，同时通过有机工质蒸汽在透平膨胀机内做功，带动发电机进行发电，实现对废热的回收利用。本实用新型具有结构合理、维护方便和投资成本低，具有推广应用的前景。

技术领域

本实用新型涉及余热利用技术领域，具体涉及一种用于水轮发电机的能量回收系统。

背景技术

我国的水能资源十分丰富，总储量居于世界第一，至2017年底我国水电装机容量突破3.4亿千瓦，发电量达到1.19万亿千瓦时。水轮发电机组是水电站的核心设备，目前其单机容量已超过700MW。大型水轮发电机组的应用极大地促进了水轮发电机组冷却技术的发展，产生了大量的新型技术。目前大型机组的冷却方式有三种：全空冷、半水冷和蒸发冷却，蒸发冷却技术由于在性能及运行可靠性方面的优势，已在大型机组中得到了广泛应用。

大型发电机的效率在95%-99%，有一定的能量损耗。发电机的热耗最终都是通过冷却介质散发到周围环境中，能量没有得到充分的利用，从节能的角度出发，如果能将发电机的热耗有效利用起来，将有利于提高水轮发电机组的整体效率，但当前国内外的研究中尚没有见到相关内容。当前大型水轮发电机组蒸发冷却过程中所采用的冷却介质为低沸点的有机物，如R113、R114、R11、HCDC132b等，其出口温度可达40-80℃。由热力学基本原理可知，热源与冷源的温差越大，热机的热效率越高。考虑到大型水库的表层水和底层水的温差较大，在夏季可达10-20℃，故在夏季可将水库底层冷水作为冷源来使用，在冬季则将表层冷水作为冷源来使用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于水轮发电机的能量回收系统，不仅能实现对发电机定子的冷却，保证其工作温度在允许范围内，还能回收利用线圈所产生的热量进行发电，从而提高能量的利用效率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于水轮发电机的能量回收系统，包括空心导线、汽水分离器、透平膨胀机、发电机、冷凝器、储液罐和工质泵，空心导线安装在水轮发电机的定子线棒上，空心导线两端分别与汽水分离器和工质泵连通，利用有机工质吸收发电机线圈的热量，汽水分离器的气相出口、液相出口分别与透平膨胀机和储液罐的入口连通，透平膨胀机出口通过冷凝器与储液罐的入口连通，储液罐的出口与工质泵的入口连通，透平膨胀机的输出轴与发电机的转轴传动连接，将机械能转化为电能；

所述冷凝器的冷却水进口管通过三通阀分别与水库的表层水、底层水连通，利用水库中低温的表层水或底层水来有效降低有机工质的温度，将有机工质冷凝成液态。

优选的方案中，所述空心导线采用金属铜制成，空心导线的内、外壁均设有绝缘涂层。

优选的方案中，冷凝器的冷却水进口管通过变频水泵与三通阀连通，变频水泵用于调节进入冷凝器中冷却水的流量和压力。

优选的方案中，所述三通阀为三位两通电磁阀，便于切换冷凝器的冷却水进口管与水库的表层水或底层水连通。

优选的方案中，所述透平膨胀机采用静叶可调实现流量和压力调节，能适应工况的变化。

优选的方案中，所述冷凝器底部设有疏水阀，疏水阀的出口通过管路与储液罐的入口连通。