[实用新型]一种改进的高效径向透平分布式余压发电系统

说明书

本实用新型公开了一种改进的高效径向透平分布式余压发电系统，用于解决含静压气浮轴承的分布式径向透平余压发电系统中单级叶轮的轴向力平衡及效率较低的问题。系统包含透平机，透平机包括密封套、喷嘴环叶片、蜗壳、主轴、叶轮轴套、叶轮和扩压室；叶轮套装在主轴的外侧，叶轮轴套位于叶轮的背侧，且叶轮轴套和叶轮为一体式结构，密封套套装在叶轮轴套的外侧，蜗壳通过喷嘴环叶片与叶轮连通，叶轮与扩压室连通。本实用新型采用单级叶轮加轴套的一体化设计，可以减小轴向力的受力面积并且保证轴套和叶轮同步运转，从而提高径向透平分布式余压发电系统运行的稳定性和效率。

技术领域

本实用新型属于含静压气浮轴承的径向透平分布式余压发电技术领域，主要应用于解决含静压气浮轴承的分布式径向透平余压发电系统中单级叶轮的轴向力平衡及效率较低的问题。

背景技术

近年来，积极循环再利用二次能源已经成为降低能耗、节约能源、降低成本的有效措施。对余压余热的回收利用，则是其中行之有效的重要手段之一。余压发电技术主要利用天然气或水蒸气在降压降温过程中的压差能量及热能驱动透平膨胀机做功，将其转化为机械能，并由其驱动发电机发电从而实现能量的转换并输出电能。

分布式能源系统中常常存在供用双方参数不匹配的情况，此前常见的解决方法是通过减温减压阀，将供方的参数降低至用户端所需的参数。虽然使用减温减压阀可以解决供用双方参数不匹配的问题，但是却使得所供蒸汽的㶲下降，白白浪费了蒸汽做功能力，而从能源利用角度看这种现象造成了可避免的不必要的浪费。目前，分布式能源站中存在中小流量的过热蒸汽，而且供方需提供高压过热蒸汽，用户则需要使用低压过热蒸汽。由于此时蒸汽流量较小，若含静压气浮轴承的径向透平机采用双级叶轮进行做功，则电机的转速会大大增加，这加大了电机的制造及控制难度，如申请号为200920245322.7的中国专利；若含静压气浮轴承的径向透平机采用单级叶轮进行做功，则对电机的转速要求会降低，这有利于基于径向透平的分布式余压发电技术的应用推广，并会带来可观的经济效益。

实用新型内容

针对中小蒸汽流量的含静压气浮轴承的径向透平分布式余压发电系统采用单级叶轮时的轴向力不平衡及效率低下问题，本实用新型针对单级叶轮提出了一种改进的高效径向透平分布式余压发电系统，用来减小系统的轴向受力面积并且保证轴套和叶轮同步高速运转，从而提高径向透平分布式余压发电系统运行稳定性和效率。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种改进的高效径向透平分布式余压发电系统，包含透平机，其特征是，所述透平机包括密封套、喷嘴环叶片、蜗壳、主轴、叶轮轴套、叶轮和扩压室；所述叶轮套装在主轴的外侧，所述叶轮轴套位于叶轮的背侧，且叶轮轴套和叶轮为一体式结构，所述密封套套装在叶轮轴套的外侧，所述蜗壳通过喷嘴环叶片与叶轮连通，所述叶轮与扩压室连通。

进一步的，所述叶轮轴套的半径小于叶轮的半径，相当于减小了叶轮背侧的承受轴向力面积，可大大提高系统运行稳定性，减小振动。

工作方法，蒸汽由进气管路进入蜗壳，经喷嘴环叶片通道进入叶轮，膨胀做功使叶轮旋转从而输出机械功，并带动主轴旋转，然乏汽经扩压室排出；叶轮轴套与叶轮一体化设计，可确保叶轮高速旋转时，叶轮轴套也保持同步旋转，可极大提高系统的运行效率。

进一步的，透平机采用静压气浮轴承，且采用单级叶轮进行做功。因此，轴承转速越高，系统存在的轴向力不平衡问题就越突出，故采用本实用新型单级叶轮加轴套的一体化设计，可以减小轴向力的受力面积并且保证轴套和叶轮同步运转，从而提高径向透平分布式余压发电系统运行稳定性和效率。

进一步的，透平机利用前后工质压差，膨胀做功，从而产生电能。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）能有效改善含气浮轴承的单级叶轮存在的轴向力平衡问题，提高系统的轴向承载力；（2）对现有设备改动较小；（3）叶轮高速旋转时，保证主轴、叶轮轴套和叶轮同步旋转，提高系统运行稳定性；（4）加工制造简单，有助于设备小型化。