[发明专利]耦合动力智能式冷热电联供系统及联供方法

权利要求书

1.一种耦合动力智能式冷热电联供系统，其组成包括：燃气轮机、空气涡轮膨胀供冷机、耦合变频发电机、耦合变频电动机、循环水和蒸汽发生装置、永磁磁力耦合联轴器，带有水套的空气预热器，其特征是：所述的空气预热器与压气机入口分流器连接，所述的压气机入口分流器分别与供冷系统压气机、燃气轮机压气机连接，所述的供冷系统压气机通过流量分配阀与供冷系统换热器连接，所述的燃气轮机压气机通过所述的流量分配阀与带有水套的回热器连接。

2.根据权利要求1所述的耦合动力智能式冷热电联供系统，其特征是：所述的供冷系统换热器与供冷系统冷涡轮连接，回冷器与所述的供冷系统冷涡轮连接，所述的供冷系统冷涡轮与永磁磁力耦合联轴器A连接，所述的永磁磁力耦合联轴器A与耦合变频电动机连接，所述的耦合变频电动机与永磁磁力耦合联轴器B连接，所述的永磁磁力耦合联轴器B与所述的供冷系统压气机连接。

3.根据权利要求1所述的耦合动力智能式冷热电联供系统，其特征是：所述的回热器与燃烧室连接，所述的燃烧室通过蒸汽发生系统的射流降温增压器与燃气轮机涡轮连接，所述的燃气轮机涡轮与永磁磁力耦合联轴器D连接，所述的永磁磁力耦合联轴器D与耦合变频发电机连接，所述的耦合变频发电机与永磁磁力耦合联轴器C连接，所述的永磁磁力耦合联轴器C与所述的燃气轮机压气机连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的耦合动力智能式冷热电联供系统，其特征是：所述的回热器与供热系统换热器连接，所述的供热系统换热器与所述的空气预热器连接，所述的空气预热器的水套通过水泵B与水箱连接，所述的水箱与水泵A连接，所述的水泵A与所述的供冷系统换热器连接，所述的供冷系统换热器与所述的燃气轮机涡轮的水套连接，所述的燃气轮机涡轮的水套与所述的燃烧室的水套连接，所述的燃烧室的水套与汽包连接，所述的汽包分别与所述的回热器的水套、所述的射流降温增压器连接，所述的回热器的水套与所述的供热系统换热器的水套连接，所述的供热系统换热器的水套与所述的空气预热器的水套连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的耦合动力智能式冷热电联供系统，其特征是：所述的永磁磁力耦合联轴器包括导体转子、永磁体转子，所述的导体转子与电机轴连接，所述的永磁体转子与负载轴连接，所述的永磁磁力耦合联轴器通过电机一端的导体和负载一端的永磁体之间的感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的间隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载的智能调节。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的耦合动力智能式冷热电联供系统，其特征是：所述的导体转子、所述的永磁体转子的结构采用气体润滑轴承作为润滑支撑形式，在所述的燃气轮机压气机、供冷系统压气机、供冷系统冷涡轮或所述的燃气轮机涡轮的叶轮两端设置轴承支撑位置，在所述的耦合变频发电机转子的两端和所述的耦合变频电动机的两端设置轴承支撑位置；所述的气体润滑轴承采用静压、动压和动静压混合结构。

7.一种耦合动力智能式冷热电联供系统方法，其特征是：空气预热器出口连接压气机入口分流器，经过分流的空气分别进入供冷系统压气机和燃气轮机压气机，供冷系统的压气机出口连接流量分配阀，经过分配阀后的空气一部分流向供冷系统换热器，经过回冷器后进入供冷系统涡轮，在其中膨胀做功后，一部分直接排出作为低温冷源，另一部分经过回冷器升温后，作为中高温冷源，并可为永磁磁力耦合联轴器、轴承、密封等结构件进行冷却, 经过燃机系统压气机的空气，通过燃机系统的回热器，在燃烧室中和燃料掺混燃烧成为燃气，再经过射流降温增压器进入燃气轮机涡轮, 燃机涡轮出口的燃气经过回热器、换热器和空气预热器之后排出；

循环水从水箱中抽出，经过供冷系统换热器加温后，先后通过燃机涡轮外的水套和燃烧室的水套后，进入汽包，

在其中一部分水经过回热器水套、换热器水套和空气预热器水套后回到水箱，完成循环, 另一部分经过汽包加热成为蒸汽，并通过射流降温增压器而进入燃气轮机涡轮。

8.一种所述的耦合型智能式冷热电供能系统的供电方法，其特征是：燃气轮机、空气涡轮膨胀供冷机、耦合变频发电机、耦合变频电动机、循环水和蒸汽发生装置、永磁磁力耦合联轴器安装固定，燃机热涡轮驱动耦合变频发电机发电，在燃机热涡轮中做功后的燃气经过回热器、换热器，作为热源；同时，发电机主轴旋转驱动燃机系统压气机旋转工作；耦合变频电动机驱动供冷系统压气机，压气机产生的高压空气驱动供冷系统冷涡轮，供冷系统冷涡轮通过联轴器驱动电动机，压缩空气在供冷系统涡轮中膨胀做功后，气体温度降低可作为冷源；

循环水和蒸汽发生装置一方面是完成回热器、换热器、预热器、燃机热涡轮水套、燃烧室水套的循环水冷却和热能回收利用，另一方面在汽包中产生蒸汽，蒸汽通过射流降温增压器进入燃气轮机热涡轮，与燃气混合后形成高温高湿燃气，从而在燃气轮机内实现湿空气透平循环（HAT循环）；

流量分配阀根据供能需求，对输入供冷系统冷涡轮和燃机热涡轮的空气流量进行智能化的调整，根据供能-发电的负载变化情况，通过控制供冷系统涡轮的流量和转速和调节燃气轮机的空气流量，智能化的控制供能的配比和分配情况；基于热电联供和冷电联供部件功能和结构系统集成，根据供能-发电的负载变化情况，通过控制供冷系统涡轮的流量和转速和调节燃气轮机的空气流量，实现冷热电负荷匹配的多模式、多工况、智能化的控制；

燃气轮机涡轮轴和燃气轮机压气机轴分别通过永磁磁力耦合联轴器与耦合变频电机转轴连接；实现了在驱动和被驱动侧的无机械链接，这种磁力动力传动方式可通过调节永磁体和导体之间的间隙，控制传递的转矩，从而实现传动负载的智能调节。