[发明专利]一种燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，特别涉及一种燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统。

背景技术

随着燃气轮机技术的逐渐成熟，以及分布供能系统的发展，燃气轮机的应用将越来越广泛。特别是在燃气轮机分布式供能系统中，燃气轮机经常处于变工况运行，然而喘振是燃气轮机在偏离设计工况时容易发生的一种现象，当进口流量减小时，冲角为正值，气流在叶背侧会产生分离，在此区域内，分离一旦产生，就有继续发展下去的趋势，因此，过大的正冲角可使压气机的工作不稳定，从而引起喘振。燃气轮机中的压气机喘振会导致燃气轮机部件的强烈机械振动和热端超温，并在极短的时间内造成燃机的严重损坏。目前燃气轮机防喘振的主要措施有：1)压气机中间级放气；2)可调进口导流叶片和静叶片；3)进气机匣处理；4)双转子结构等措施；其中压气机中间级放气防喘振措施是通过改变进压气机的气流的轴向分速度，亦即改变压气机的空气流量的方法来实现控制喘振的目的，大量的试验和理论研究表明，从压气机中间级放气是最简便实用的防喘措施，但是一方面压气机中间级放气防喘振控制措施中，10～25％的压缩空气被放掉，造成很大的不经济性；另一方面压气机中间级放气喘振措施放气量是变化，采用直接的膨胀透平回收放气压力能，会导出膨胀透平经常处于非设计工况工作，这样影响透平的工作效率以及回收效果。这些原因导致了防喘振放气压力能回收的难度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统。

(二)技术方案

本发明提供了一种燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统，该燃气轮机防喘振放气能量回收利用系统包括进气子系统、透平发电子系统和排气子系统，其中，进气子系统，其进气口连接燃气轮机的压气机61，该进气子系统接收所述压气机61的防喘振放气；透平发电子系统，其进气口连接进气子系统的排气口，该透平发电子系统接收该进气子系统中的防喘振放气，利用防喘振放气作为工质气体做功发电，并将降温后的工质气体作为尾气由排气口排放；排气子系统，其进气口连接透平发电子系统的排气口，接收透平发电子系统排放的尾气。

优选地，透平发电子系统包括透平发电机组和蓄电池23，透平发电机组包括高速空气膨胀透平21和发电机22，高速空气膨胀透平21的进气口连接进气子系统的出气口，发电机22连接蓄电池23，透平发电机组用于将防喘振放气的压力能转换为电能，蓄电池23用于存储电能。

优选地，透平发电机组为一体化集成透平发电机组，其包括机壳501、永磁电机绕组504、径向永磁悬浮轴承、角接触球轴承、平衡质量块蜗壳507、涡轮蜗壳508、平衡质量块509、转轴510、永磁电机转子511和涡轮512；平衡质量块蜗壳507和涡轮蜗壳508分别固定于机壳501左、右两侧板，转轴510贯穿机壳501左、右两侧板并延伸至平衡质量块蜗壳507内和涡轮蜗壳508内，第一径向永磁悬浮轴承502和第二径向永磁悬浮轴承503分别固定于机壳501内腔的两端，机壳501内腔的第一径向永磁悬浮轴承502右侧部位固定第一角接触球轴承505，第二径向永磁悬浮轴承503左侧部位固定第二角接触球轴承506，第一、第二角接触球轴承505、506对转轴510进行轴向和径向支撑，第一径向永磁悬浮轴承502和第二径向永磁悬浮轴承503提供径向辅助支撑，转轴510的正中位置布置永磁电机转子511，永磁电机绕组504镶嵌于机壳501内腔与永磁电机转子511对应的位置，涡轮512和平衡质量块509分别位于涡轮蜗壳508内和平衡质量块蜗壳内507，并分别固定于转轴510的两端，平衡质量块509、永磁电机转子511以及涡轮512固定在同一根转轴510上。

优选地，防喘振放气由一体化集成透平发电机组进气口513进入涡轮蜗壳508，先通过涡轮蜗壳508的渐缩管，气体速度逐渐增加，然后由涡轮蜗壳508的导气环引入到涡轮512，气体推动涡轮512旋转做功，涡轮512旋转带动同轴的永磁电机转子511旋转，永磁电机绕组504切割旋转的永磁电机转子511的磁场磁力线，产生电能，推动涡轮512旋转做功后的气体由一体化集成透平发电机组排气口514排出，平衡质量块509与涡轮512保持相同的运动状态。

优选地，透平发电子系统还包括压力缓冲装置24，压力缓冲装置24的进气口连接进气子系统的排气口，其出气口连接透平发电机组的进气口。