[发明专利]一种用于直联天然气向心透平膨胀机发电设备

说明书

一种用于直联天然气向心透平膨胀机发电设备，属于向心透平膨胀机发电技术领域。本发明天然气向心透平膨胀机包括型环、叶轮、喷嘴环、蜗壳和发电机主轴，发电机主轴穿过蜗壳且与蜗壳转动连接，蜗壳的侧壁上设置有干气密封的进气口和出气口，蜗壳的内壁安装有型环，蜗壳的内壁设置有喷嘴环，叶轮通过拉杆螺栓固定安装在发电机主轴的输入端；高速永磁同步发电机包括发电机定子组件、发电机主轴和发电机壳体，发电机定子组件固定安装在发电机壳体上，发电机主轴通过第一磁悬浮轴承、第二磁悬浮轴承与发电机壳体转动连接；蜗壳与发电机壳体固定连接。本发明省却了减速箱装置，占地面积小，本发明设备的性能良好、机组效率高且损失小。

技术领域

本发明涉及一种用于直联天然气向心透平膨胀机发电设备，属于向心透平膨胀机发电技术领域。

背景技术

天然气门站调压过程是通过调压撬的阀组直接降压，在天然气降压过程中会产生很大的压力降，释放大量的压力能，同时降压后温度明显下降，产生大量的冷能。而采用传统的节流阀等调压设施进行降压处理的工艺无法实现对天然气减压过程中能量的回收，因为这种减压工艺是以节流原理进行节流降压的，调压过程中损失较大，传统的减压方式在一定程度上造成能量的浪费。透平膨胀机是一种较好的能量转换装置，可有效回收天然气调压系统损失的能量。天然气透平膨胀机作为能量回收装置，在天然气管道上替代调压阀，可以将管道中带压天然气的焓转换为机械能并完成降压过程，机械能通过膨胀机的轴向外输出，带动发电机发电，也可以带动其它用能设备(如风机，泵，压缩机等)。向心透平具有结构紧凑、制造工艺简单、造价低廉等优点，随着工程技术的迅速发展，近些年来被使用的越来越多了。

目前，天然气高压输送是输气管道发展的趋势之一，我国西气东输及陕京线等输气管线的设计压力都已经达到10.0MPa，天然气在大流量、高压输送的情况下，蕴含大量能量。传统的大功率等级的透平膨胀机发电机组通常都要通过减速箱装置将膨胀机与发电机相连，会造成机组的效率降低，因此提供大功率磁悬浮高速天然气向心透平膨胀机发电设备将有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种用于直联天然气向心透平膨胀机发电设备。

本发明的技术方案：

一种用于直联天然气向心透平膨胀机发电设备，包括天然气向心透平膨胀机和高速永磁同步发电机，天然气向心透平膨胀机和高速永磁同步发电机同轴设置；

所述天然气向心透平膨胀机包括型环、叶轮、喷嘴环、蜗壳和发电机主轴，所述发电机主轴穿过蜗壳且与蜗壳转动连接，所述蜗壳的侧壁上设置有进气口和出气口，所述蜗壳的内壁安装有型环，所述蜗壳的内壁设置有喷嘴环，所述叶轮固定安装在所述发电机主轴的输入端；

所述高速永磁同步发电机包括发电机定子组件、发电机主轴和发电机壳体，所述发电机定子组件固定安装在发电机壳体上，发电机主轴通过第一磁悬浮轴承、第二磁悬浮轴承与发电机壳体转动连接；

所述蜗壳与发电机壳体固定连接。

进一步，所述第一磁悬浮轴承与第二磁悬浮轴承的两侧分别设置有第一辅助轴承和第二辅助轴承，发电机主轴分别通过第一辅助轴承、第二辅助轴承与发电机壳体转动连接。

进一步，所述天然气向心透平膨胀机的发电机主轴与蜗壳之间设置有干气密封，所述干气密封包括分别与一号动环相贴合的一号密封静环组件、与三号动环相贴合的二号密封静环组件和与二号动环相贴合的干气密封静环组件，所述一号动环、二号动环和三号动环均与发电机主轴转动连接，所述一号密封静环组件与干气密封静环组件通过第一螺栓与蜗壳固定连接，所述二号密封静环组件通过第二螺栓与发电机壳体固定连接。

进一步，所述蜗壳与发电机壳体固定安装在底座上。

进一步，所述叶轮通过拉杆螺栓固定安装在发电机主轴的输入端。

进一步，蜗壳的截面形状为非对称椭圆形截面。