[发明专利]一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统核心设备的性能试验平台

说明书

本发明涉及一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统核心设备的性能试验平台，包括相连通的超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置测试循环回路和辅助压缩空气及控制系统；测试循环回路中，二氧化碳气瓶、气动增压泵、高低温试验箱依次相连，高低温试验箱与压缩机的进气口连接，压缩机、换热器、涡轮机、第一冷却器依次连接，第一冷却器的出气口最后与压缩机进气口相连，涡轮机与永磁同步电机同轴连接；辅助压缩空气及控制系统通过调节压缩空气使其符合模拟船舶主机排气的压力、流量和温度，最终输送至测试循环回路的换热器中。本发明不仅实现了超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统整体效率测试的目的，还实现了核心设备压缩机和换热器性能测试目的。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统核心设备的性能试验平台。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统是以超临界状态下的二氧化碳作为循环工质，将热源的热量转化为机械能并最终输出电能的技术。此发电系统具有高效、环保等特点，被视为未来发电的主要发展方向之一，在诸多领域有良好的应用前景。尤其是超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统在提高发电效率、减少发电系统体积和重量、降低噪声影响等方面具有显著优势，相比于传统余热发电形式更适用于内部空间有限的船舶，现已引起各国的高度重视和大力研发。但是迄今为止，超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术在船舶余热回收利用发电方面始终存在两个难以解决的问题，即该系统的热电转化效率问题和系统中各核心设备样机的实际性能问题。由于这两个问题直接关系到超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术在船舶行业的发展前景。因此，超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统整体效率测试和所需核心设备性能测试是十分重要的环节。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统核心设备的性能试验平台，通过辅助压缩空气及控制系统模拟船舶主机余热排气，控制主循环系统内S-CO₂的物性参数和监测记录永磁同步电机输出电能的变化，然后将系统供热量与永磁同步电机输出电能进行对比分析，得出系统热电转换效率，从而实现超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统整体效率测试的目的，另设置不同的旁通管路实现对系统内各核心设备进行性能测试。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种适用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统核心设备的性能试验平台，包括相连通的超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置测试循环回路和辅助压缩空气及控制系统；

所述超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置测试循环回路包括压缩机、换热器、涡轮机、永磁同步电机、第一冷却器、二氧化碳气瓶、气动增压泵、高低温试验箱；所述二氧化碳气瓶、气动增压泵、高低温试验箱依次相连，二氧化碳气瓶中的CO₂气体通过所述气动增压泵增压，再通过高低温试验箱进行温度的精准控制，使得进入压缩机前的CO₂处于超临界状态；所述高低温试验箱与所述压缩机的进气口连接，压缩机、换热器、涡轮机、第一冷却器依次连接，第一冷却器的出气口最后与所述压缩机进气口相连，从而形成循环回路；所述涡轮机与所述永磁同步电机同轴连接；

所述辅助压缩空气及控制系统包括空压机、储气罐、电动减压阀、电动截止阀、电加热器、PLC控制柜和上位机，所述空压机、储气罐、电加热器依次相连，电动减压阀和电动截止阀设于储气罐之后的管路上，电动减压阀、电动截止阀、电加热器分别与PLC控制柜连接，PLC控制柜与上位机相连；经电动减压阀、电动截止阀、电加热器调节后的压缩空气符合模拟船舶主机排气的压力、流量和温度，最终输送至测试循环回路的换热器中。

上述方案中，测试循环回路中，S-CO₂工质经过所述压缩机压缩增压后，另设一管路连接至所述第一冷却器，使经过压缩机压缩增压后的S-CO₂工质直接进入所述冷却器冷却，对压缩机性能进行测试。