本發(fā)明涉及有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用有機(jī)朗肯循環(huán)單元的有機(jī)工質(zhì)對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)的各類工業(yè)余熱資源豐富且回收手段多樣，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)多用于回收溫度在100-300℃的余熱資源。此階段熱量由于溫度較低回收利用困難，有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)是采用低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為循環(huán)工質(zhì)，通過朗肯循環(huán)，實(shí)現(xiàn)電力輸出回收余熱資源的過程。
有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用有機(jī)物進(jìn)行閉式循環(huán)，因此有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的密封是否可靠直接影響到機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中由于旋轉(zhuǎn)摩擦和發(fā)電機(jī)的鐵損銅損等自身損耗會(huì)產(chǎn)生大量熱量需要外部提供冷卻系統(tǒng)，但現(xiàn)有的電機(jī)風(fēng)冷與水冷結(jié)構(gòu)不僅構(gòu)造復(fù)雜還會(huì)影響到系統(tǒng)的整體密封與發(fā)電效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的電機(jī)風(fēng)冷與水冷結(jié)構(gòu)不僅構(gòu)造復(fù)雜還會(huì)影響到系統(tǒng)的整體密封與發(fā)電效率的問題，提供了一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)及冷卻方法。
本發(fā)明的一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括磁懸浮電機(jī)冷卻單元和有機(jī)朗肯循環(huán)單元；
磁懸浮電機(jī)冷卻單元包括溫度檢測(cè)單元、磁懸浮電機(jī)和閥門；
磁懸浮電機(jī)上設(shè)有磁懸浮電機(jī)冷卻入口和磁懸浮電機(jī)冷卻出口；
來自有機(jī)朗肯循環(huán)單元內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)通過磁懸浮電機(jī)冷卻入口進(jìn)入磁懸浮電機(jī)中，對(duì)磁懸浮電機(jī)冷卻，再從磁懸浮電機(jī)冷卻出口排出；
磁懸浮電機(jī)冷卻出口包括第一冷卻出口和第二冷卻出口，均與有機(jī)朗肯循環(huán)單元連通，且在第一冷卻出口處設(shè)有閥門；
溫度檢測(cè)單元，與閥門連接，用于檢測(cè)磁懸浮電機(jī)冷卻入口的工質(zhì)溫度和第一冷卻出口的工質(zhì)溫度，得到磁懸浮電機(jī)冷卻入口的工質(zhì)溫度和第一冷卻出口的工質(zhì)溫度之間的溫度差值；以及將溫度差值與設(shè)定閾值與進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)發(fā)送至閥門；
閥門的初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)，用于接收相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，從而改變閥門的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而改變第一冷卻出口排出的有機(jī)工質(zhì)的量。
本發(fā)明的一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻方法，方法步驟如下：
步驟一、通過第一溫度檢測(cè)器檢測(cè)磁懸浮電機(jī)冷卻入口處的工質(zhì)溫度；
通過第二溫度檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)第一冷卻出口處的工質(zhì)溫度；
步驟二、分別計(jì)算磁懸浮電機(jī)冷卻入口處與一個(gè)第一冷卻出口處的工質(zhì)溫度之間的溫度差值，并判斷溫度差值是否大于等于設(shè)定閾值；
如果溫度差值大于等于設(shè)定閾值，則令第一閥門關(guān)閉；
如果溫度差值小于設(shè)定閾值，則令第一閥門開啟。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明通過設(shè)立有機(jī)朗肯循環(huán)單元、磁懸浮電機(jī)冷卻單元，將有機(jī)朗肯循環(huán)單元中的有機(jī)工質(zhì)直接引入到磁懸浮電機(jī)冷卻單元對(duì)磁懸浮電機(jī)進(jìn)行冷卻。
根據(jù)電機(jī)冷卻進(jìn)出口溫度變化情況，可合理實(shí)現(xiàn)磁懸浮電機(jī)的高效快速冷卻，提高磁懸浮電機(jī)的發(fā)電效率，從而提高有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置的整體熱效率。
本發(fā)明不采用有機(jī)朗肯循環(huán)單元外的任何介質(zhì)參與磁懸浮電機(jī)的冷卻，保證有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的整體密封性，優(yōu)化了系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)發(fā)電效率2％-4％。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻方法的工作原理示意圖；
圖2為本發(fā)明的一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合說明書附圖1來說明下述實(shí)施例。
具體實(shí)施方式一，本實(shí)施方式的一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)，包括磁懸浮電機(jī)冷卻單元1和有機(jī)朗肯循環(huán)單元2；
磁懸浮電機(jī)冷卻單元1包括溫度檢測(cè)單元11、磁懸浮電機(jī)12和閥門13；
磁懸浮電機(jī)12上設(shè)有磁懸浮電機(jī)冷卻入口14和磁懸浮電機(jī)冷卻出口15；
來自有機(jī)朗肯循環(huán)單元2內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)通過磁懸浮電機(jī)冷卻入口14進(jìn)入磁懸浮電機(jī)12中，對(duì)磁懸浮電機(jī)12冷卻，再從磁懸浮電機(jī)冷卻出口15排出；
磁懸浮電機(jī)冷卻出口15包括第一冷卻出口151和第二冷卻出口152，均與有機(jī)朗肯循環(huán)單元2連通，且在第一冷卻出口151處設(shè)有閥門13；
溫度檢測(cè)單元11，與閥門13連接，用于檢測(cè)磁懸浮電機(jī)冷卻入口14的工質(zhì)溫度和第一冷卻出口151的工質(zhì)溫度，得到磁懸浮電機(jī)冷卻入口14的工質(zhì)溫度和第一冷卻出口151的工質(zhì)溫度之間的溫度差值；以及將溫度差值與設(shè)定閾值與進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)發(fā)送至閥門13；
閥門13的初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)，用于接收相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，從而改變閥門13的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而改變第一冷卻出口151排出的有機(jī)工質(zhì)的量。
具體地，本實(shí)施方式的主要原理為，有機(jī)朗肯循環(huán)單元2回收余熱資源產(chǎn)生電能，磁懸浮電機(jī)冷卻單元1使用有機(jī)朗肯循環(huán)單元2的有機(jī)工質(zhì)對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻。
本實(shí)施方式的應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)包括有磁懸浮電機(jī)冷卻單元1和有機(jī)朗肯循環(huán)單元2。
通過金屬管路將自有機(jī)朗肯循環(huán)單元2的有機(jī)工質(zhì)直接通過磁懸浮電機(jī)冷卻入口14引入磁懸浮電機(jī)12，對(duì)磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部進(jìn)行冷卻。閥門13初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)，有機(jī)工質(zhì)在磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部由液態(tài)吸收磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部的熱量變?yōu)闅鈶B(tài)并從磁懸浮電機(jī)12的第一冷卻出口151和第二冷卻出口152同時(shí)排出。
當(dāng)溫度檢測(cè)單元11檢測(cè)到差值溫度差值小于設(shè)定閾值時(shí)，說明磁懸浮電機(jī)12的第一冷卻出口151處由于有機(jī)工質(zhì)引入磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部過多，在磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部產(chǎn)生積液現(xiàn)象會(huì)影響磁懸浮電機(jī)12的正常運(yùn)行，因此打開閥門13排出液態(tài)的有機(jī)工質(zhì)。當(dāng)溫度檢測(cè)單元11檢測(cè)到差值溫度差值大于等于設(shè)定閾值時(shí)，說明第一冷卻出口151處有機(jī)工質(zhì)為氣態(tài)不需要排掉多余液態(tài)的有機(jī)工質(zhì)，因此關(guān)閉閥門13。實(shí)現(xiàn)磁懸浮電機(jī)的高效冷卻。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，有機(jī)朗肯循環(huán)單元2包括蒸發(fā)器21、透平22、冷凝器23、儲(chǔ)液罐24和有機(jī)工質(zhì)泵25；
蒸發(fā)器21的高溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)出口與透平22的高溫氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)入口連通、透平22的乏汽出口與冷凝器23的乏汽入口連通、冷凝器23的低溫液態(tài)有機(jī)工質(zhì)出口與儲(chǔ)液罐24的低溫液態(tài)有機(jī)工質(zhì)入口連通、儲(chǔ)液罐24的有機(jī)工質(zhì)出口與有機(jī)工質(zhì)泵25的有機(jī)工質(zhì)入口連通、以及有機(jī)工質(zhì)泵25的有機(jī)工質(zhì)出口和蒸發(fā)器21的有機(jī)工質(zhì)入口連通構(gòu)成有機(jī)工質(zhì)的循環(huán)通路；
且透平22拖動(dòng)磁懸浮電機(jī)12發(fā)電；
有機(jī)工質(zhì)泵25的有機(jī)工質(zhì)出口還與磁懸浮電機(jī)冷卻入口14連通；
第一冷卻出口151和第二冷卻出口152均與冷凝器23的乏汽入口連通。
具體地，有機(jī)朗肯循環(huán)單元2中的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器21與余熱資源換熱升溫轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷貧鈶B(tài)有機(jī)工質(zhì)，高溫高壓的有機(jī)工質(zhì)再進(jìn)入透平22帶動(dòng)透平22旋轉(zhuǎn)，透平22拖動(dòng)磁懸浮電機(jī)12旋轉(zhuǎn)發(fā)電，經(jīng)透平22做功后的低溫低壓氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)乏氣進(jìn)入冷凝器23內(nèi)被冷卻水冷凝為低溫液態(tài)工質(zhì)，低溫液態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)液罐24緩沖后再經(jīng)由有機(jī)工質(zhì)泵25加壓進(jìn)入蒸發(fā)器21，完成有機(jī)朗肯循環(huán)單元2，實(shí)現(xiàn)供電。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，溫度檢測(cè)單元11包括第一溫度檢測(cè)器111；
第一溫度檢測(cè)器111設(shè)置于有機(jī)工質(zhì)泵25的有機(jī)工質(zhì)出口與磁懸浮電機(jī)冷卻入口14之間，用于檢測(cè)磁懸浮電機(jī)冷卻入口14處的工質(zhì)溫度。
具體地，通過金屬管路將有機(jī)工質(zhì)泵25出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過第一溫度檢測(cè)器111后直接引入到磁懸浮電機(jī)冷卻入口14直接對(duì)磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部吸收熱量發(fā)生相變進(jìn)行冷卻。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，閥門13包括第一閥門131；
溫度檢測(cè)單元11還包括第二溫度檢測(cè)器112；
第一冷卻出口151通過第一閥門131與冷凝器23的乏汽入口連通，第二溫度檢測(cè)器112用于檢測(cè)第一冷卻出口151的工質(zhì)溫度；
第二冷卻出口152直接與冷凝器23的乏汽入口連通。
具體地，通過金屬管路將有機(jī)工質(zhì)泵25出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過第一溫度檢測(cè)器111后直接引入到磁懸浮電機(jī)冷卻入口14直接對(duì)磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部吸收熱量發(fā)生相變進(jìn)行冷卻。
當(dāng)?shù)诙囟葯z測(cè)器112測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值小于設(shè)定閾值時(shí)，打開第一閥門131排出液態(tài)的有機(jī)工質(zhì)。當(dāng)?shù)诙囟葯z測(cè)器112測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值大于等于設(shè)定閾值時(shí)，關(guān)閉第一閥門131。實(shí)現(xiàn)磁懸浮電機(jī)12的高效冷卻。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，第一冷卻出口151的數(shù)量為兩個(gè)；
閥門13包括第一閥門131和第二閥門132；
溫度檢測(cè)單元11還包括第二溫度檢測(cè)器112和第三溫度檢測(cè)器113；
一個(gè)第一冷卻出口151通過第一閥門131與冷凝器23的乏汽入口連通，第二溫度檢測(cè)器112用于檢測(cè)該第一冷卻出口151的工質(zhì)溫度；
另一個(gè)第一冷卻出口151通過第二閥門132與冷凝器23的乏汽入口連通，第三溫度檢測(cè)器113用于檢測(cè)該第一冷卻出口151的工質(zhì)溫度；
第二冷卻出口152直接與冷凝器23的乏汽入口連通。
具體地，通過閥門13的管路增加，能夠令液態(tài)的有機(jī)工質(zhì)的量的控制更加精細(xì)，冷卻更加高效。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，磁懸浮電機(jī)冷卻入口14包括第一冷卻入口141和第二冷卻入口142；
有機(jī)工質(zhì)泵25的有機(jī)工質(zhì)出口經(jīng)過第一溫度檢測(cè)器111后，分別與第一冷卻入口141和第二冷卻入口142連通。
具體地，通過金屬管路將有機(jī)工質(zhì)泵25出口的有機(jī)工質(zhì)分別直接引入到第一冷卻入口141與第二冷卻入口142，直接對(duì)磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部吸收熱量發(fā)生相變進(jìn)行冷卻。
具體實(shí)施方式二，一種應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)的磁懸浮電機(jī)冷卻系統(tǒng)的方法，步驟如下：
步驟一、通過第一溫度檢測(cè)器111檢測(cè)磁懸浮電機(jī)冷卻入口14處的工質(zhì)溫度；
通過第二溫度檢測(cè)器112檢測(cè)一個(gè)第一冷卻出口151處的工質(zhì)溫度；
步驟二、分別計(jì)算磁懸浮電機(jī)冷卻入口14處與一個(gè)第一冷卻出口151處的工質(zhì)溫度之間的溫度差值，并判斷溫度差值是否大于等于設(shè)定閾值；
如果溫度差值大于等于設(shè)定閾值，則令第一閥門131關(guān)閉；
如果溫度差值小于設(shè)定閾值，則令第一閥門131開啟。
具體地，當(dāng)?shù)诙囟葯z測(cè)器112測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值小于5℃時(shí)，說明對(duì)應(yīng)的第一冷卻出口151處由于有機(jī)工質(zhì)引入磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部過多在磁懸浮電機(jī)12內(nèi)部產(chǎn)生積液現(xiàn)象會(huì)影響磁懸浮電機(jī)12的正常運(yùn)行，因此打開第一閥門131排出液態(tài)有機(jī)工質(zhì)。
當(dāng)?shù)诙囟葯z測(cè)器112測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值大于等于5℃時(shí)，說明對(duì)應(yīng)的第一冷卻出口151處有機(jī)工質(zhì)為氣態(tài)不需要排掉多余有機(jī)工質(zhì)液態(tài)，因此關(guān)閉第一閥門131。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式二的進(jìn)一步說明，
步驟一還包括：
通過第三溫度檢測(cè)器113檢測(cè)另一個(gè)第一冷卻出口151處的工質(zhì)溫度；
步驟二還包括：
分別計(jì)算磁懸浮電機(jī)冷卻入口14處與另一個(gè)第一冷卻出口151處的工質(zhì)溫度之間的溫度差值，判斷溫度差值是否大于等于設(shè)定閾值；
如果溫度差值大于等于設(shè)定閾值，則令第二閥門132關(guān)閉；
如果溫度差值小于設(shè)定閾值，則令第二閥門132開啟。
最佳實(shí)施例，本實(shí)施例是對(duì)實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，設(shè)定閾值為5℃。
具體地，當(dāng)?shù)谌郎囟葯z測(cè)器113測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值小于5℃時(shí)，打開第二閥門132；當(dāng)?shù)谌郎囟葯z測(cè)器113測(cè)得的溫度值減去第一溫度檢測(cè)器111測(cè)得的溫度值所得差值大于等于5℃時(shí)，關(guān)閉第二閥門132，實(shí)現(xiàn)磁懸浮電機(jī)的高效冷卻。
本發(fā)明中的第一溫度檢測(cè)器111、第二溫度檢測(cè)器112和第三溫度檢測(cè)器113采用量程為-50-250℃，精度等級(jí)為1％的溫度傳感器，為現(xiàn)有技術(shù)。