[发明专利]一种高速永磁电机直驱的封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统及其方法

说明书

本发明公开了一种高速永磁电机直驱的封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统，电机布置在封闭壳体中，电机壳体分别与两级压缩机后盖板通过螺栓联接，形成封闭系统。二级压缩机出口的高温高压水蒸气被冷却后，利用压差进入封闭系统中，依次通过冷却通道对电机和轴承进行冷却，保证其在安全温度范围内运行。经过冷却通道后的水蒸气，减压到一级入口压力后重新回到一级压缩机入口进行压缩。本发明完全利用压缩介质进行冷却且冷却介质可循环使用，不需要附加冷却设备，解决了封闭式系统中高速永磁电机及磁悬浮轴承的冷却问题，使得结构更加简单，成本更低。密封泄漏气体可通过冷却回路回到一级压缩机入口重新进行压缩，提高了压缩机整机工作效率。

技术领域

本发明涉及高速永磁电机及高速磁悬浮轴承的冷却技术，具体涉及一种高速永磁电机直驱的封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统及其方法。

背景技术

高速永磁电机直驱的离心式压缩机，省去了增速箱等中间传动环节，机械损耗小，工作效率高，未来应用前景广阔，高速永磁电机必须保证在安全温度范围内运行，因此其散热设计极其重要。传统的散热方法为电机定子浸油冷却或表面循环水冷却，电机转子使用压缩空气进行冷却，这种方式需要配置相应的油站、水泵和循环散热系统以及大量的压缩冷却空气，结构复杂，并不适合封闭式的离心压缩机系统。因此，封闭式的高速电机直驱的水蒸气离心压缩机系统的散热和冷却成为设计中的一个重要问题。

目前也出现了直接利用压缩介质进行冷却的方式，专利201710091125公开了一种高速永磁电机直驱离心机转子的冷却方法及冷却系统：

如图1所示装置，两级压缩的离心机第二级进气端固定叶轮的螺杆、轴上轴心及径向通过钻孔连通构成冷却剂的通路，同时，电机壳体36上开设数个与大气相通的孔，这样，离心机正常工作时二级进气端的气压在1.5bar以上，电机内部气压较低，压力差使离心机进气端的常温气体通过轴心盲孔和连通盲孔的径向孔带走转轴42内部的大部分热量，同时，通过转轴的旋转，使转轴表面与气体进行二次换热，实现冷却，最终从电机壳体上的孔流出，进入大气。

该专利通过在电机壳体上开孔与大气相通，降低电机内部气压到大气压力，实现冷却气体流通所需要的压差，由于开孔与大气相通，仅适用于空气为介质的压缩系统。本发明通过从二级压缩机出口引出冷却气体，直接利用二级压缩机出口与一级压缩机入口的压差克服流道阻力，使冷却气体顺利流通，无需开孔，正因为如此，本发明可适用于空气及其他介质的封闭系统。本发明利用水蒸气进行冷却，相较于用压缩空气进行冷却来说，对冷却气量的需求可减小77％，冷却流道的尺寸更加紧凑。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速永磁电机直驱的封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统，以解决传统冷却方式不适合用于封闭式系统的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高速永磁电机直驱的封闭式双级离心水蒸气压缩机的自冷却系统，一级叶轮，二级叶轮，通过拉杆固定在转轴上，一级密封布置于一级后盖板中，一级后盖板与一级蜗壳、电机壳体通过螺栓联接。二级密封布置于二级后盖板中，二级后盖板与二级蜗壳、电机壳体通过螺栓联接。通过支撑磁悬浮轴承实现对转子的径向支撑，通过止推磁悬浮轴承实现对转子的轴向定位。

电机定子与电机转子之间的气隙形成电机定子绕组内冷却通道。电机定子与电机机壳电机壳体之间的气隙形成电机定子绕组外冷却通道。一级侧支撑磁悬浮轴承与转轴之间的气隙形成一级侧支撑磁悬浮轴承冷却通道，二级侧支撑磁悬浮轴承转轴之间的气隙形成二级侧支撑磁悬浮轴承冷却通道，止推磁悬浮轴承推力盘和平衡磁体之间的气隙以及轴承和转轴之间的气隙形成止推磁悬浮轴承冷却通道。