[实用新型]一种用于低温余热发电系统的磁悬浮压缩膨胀一体设备

说明书

本实用新型涉及余热发电领域，尤其涉及一种用于低温余热发电系统的磁悬浮压缩膨胀一体设备。该设备包括电机外壳、电机轴、磁轴承装置、膨胀涡轮、膨胀蜗壳、压缩叶轮和压缩蜗壳；膨胀涡轮和压缩叶轮分别固定连接至电机轴两端；膨胀蜗壳设置有膨胀通道，压缩蜗壳设置有压缩通道，膨胀涡轮和压缩叶轮分别位于膨胀通道和压缩通道内。该系统直接将膨胀涡轮转动的机械能转化为压缩叶轮的机械能，提高了整个系统发电效率。

技术领域

本实用新型涉及余热发电领域，尤其涉及一种用于低温余热发电系统的磁悬浮压缩膨胀一体设备。

背景技术

余热发电是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电不仅节能，还有利于环境保护。它利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源，生产蒸汽用于发电。用于发电的余热主要有:高温烟气余热，化学反应余热，废气、废液余热，低温余热(低于200℃)等。

中国实用新型专利申请（公开号CN207348919U，公开日：20180511）公开了一种磁悬浮余热发电系统，包括换热器、磁悬浮膨胀机、发电机、冷凝器、磁力泵；换热器的工质出口通过管道与磁悬浮膨胀机的入口相通，磁悬浮膨胀机的出口通过管道与冷凝器的工质入口相通，冷凝器的工质出口通过管道与磁力泵的入口相通，磁力泵的出口通过管道与换热器的工质入口相通；换热器设有余热出口和余热入口，冷凝器设有冷却入口和冷却出口；磁悬浮膨胀机设有蜗轮，蜗轮通过磁悬浮转轴与发电机相连接。发电机为变频发电机。蜗轮、磁悬浮转轴、发电机、磁力轴承安装在同一个半封闭的壳体内。磁悬浮转轴上套装有磁力轴承。该发电系统提高了效率和发电量，属于余热发电机组的技术领域。

现有技术存在以下不足：传统的余热发电系统中，换热蒸发设备将加热后的高压工质输送至膨胀发电设备带动其膨胀涡轮转动进而发电，高压工质做功后变为低压工质并且经过冷凝设备冷却进入工质储罐；而后膨胀发电设备将部分电能输送至外置压缩泵从而将工质储罐输出的低压工质压缩为高压工质并且输送至换热蒸发设备中完成工质循环。而此种方式中，膨胀过程和压缩过程为两个独立的过程，将低压工质压缩为高压工质时需要先将膨胀涡轮转动的机械能转化为膨胀发电设备的电能，而后将膨胀发电设备的电能转化为外置压缩泵的机械能将低压工质压缩；从而造成压缩过程需要经过多次的能量传递，降低了整个系统的发电效率。

发明内容

本实用新型的目的是：针对上述问题，提出将膨胀涡轮和压缩叶轮连接至相同电机轴上，使得高压工质带动膨胀涡轮转动的同时带动压缩叶轮转动将低压工质压缩；从而将膨胀过程和压缩过程一体完成，直接将膨胀涡轮转动的机械能转化为压缩叶轮的机械能；减少了能量传递的次数和能量损失，提高了整个系统发电效率的一种用于低温余热发电系统的磁悬浮压缩膨胀一体设备。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种用于低温余热发电系统的磁悬浮压缩膨胀一体设备，该设备包括电机外壳、电机轴、磁轴承装置、膨胀涡轮、膨胀蜗壳、压缩叶轮和压缩蜗壳；电机外壳的内孔嵌设有电机定子，电机轴设置有电机转子，电机定子与电机转子位置相对应；磁轴承装置套设在电机轴外壁，膨胀涡轮和压缩叶轮分别固定连接至电机轴两端；膨胀蜗壳设置有膨胀通道，压缩蜗壳设置有压缩通道，膨胀涡轮和压缩叶轮分别位于膨胀通道和压缩通道内。

作为优选，磁轴承装置包括径向磁轴承和轴向磁轴承，电机轴固定设置有径向轴承转子和推力盘；两个径向磁轴承分别固定在电机外壳上，并且径向磁轴承支撑端与径向轴承转子位置相对应，两个轴向磁轴承限位端分别位于推力盘轴向两侧。

作为优选，磁轴承装置还包括径轴向传感器，电机轴外壁套设有多个沿着轴向堆叠的硅钢片；多个径轴向传感器分别位于电机轴两端，并且径轴向传感器的感应端分别与相应位置堆叠的硅钢片相对齐。

作为优选，膨胀通道径向输入端设置有进口导叶，进口导叶用于对加热后的高压工质流入膨胀通道时进行整流，提高膨胀效率；膨胀通道轴向输出端设置有迷宫密封，迷宫密封位于膨胀涡轮出气端径向外侧，迷宫密封用于减少压缩气体泄漏，提高膨胀效率。