[发明专利]一种两级透平气悬浮ORC发电系统及控制方法

权利要求书

1.一种两级透平气悬浮ORC发电系统，包括循环连接的蒸发器（1）、膨胀发电机组、冷凝器（7）、工质泵（8）以及蒸发器（1）；其特征在于：

所述膨胀发电机组包括高压级透平（4）、气悬浮轴承发电机（6）以及低压级透平（5）；所述高压级透平（4）的出口与低压级透平（5）的入口连通；

所述蒸发器（1）为组合式满液蒸发器（1）；组合式满液蒸发器（1）内腔中设有带有均液孔的内部隔板将蒸发器（1）分隔成连通的上下两部分，上部为满液式蒸发段，下部为工质预热段；

所述蒸发器（1）的预热段出口与膨胀发电机组的发电机之间通过供液冷却管路相连；所述供液冷却管路包括依次连接的蒸发器（1）预热段出口、稳压泵电磁阀（12）以及稳压泵（11）；所述供液冷却管路还包括与稳压泵电磁阀（12）以及稳压泵所在管路并联的旁通供液冷却管路；所述旁通供液冷却管路包括稳压泵旁通电磁阀（13）；稳压泵电磁阀（12）与稳压泵旁通电磁阀（13）为联锁状态；

所述蒸发器（1）的蒸发段出口与膨胀发电机组之间设有进气管路；所述进气管路包括依次连接的蒸发器（1）的蒸发段出口、进气阀（2）、高压透平进气口；所述进气管路还包括进气管路的旁通路；所述进气管路的旁通路包括依次连接的蒸发器（1）的蒸发段出口、旁通阀（3）以及低压透平的出口。

2.根据权利要求1所述的一种两级透平气悬浮ORC发电系统，其特征在于：所述膨胀发电机组为一体式发电机组，其中气悬浮轴承发电机为变转速永磁发电机；变转速永磁发电机内的转子随转轴转动；转轴两端分别安装叶轮形成两个透平；其中的一个透平的出气管与另一个透平的进气管相连，相应的形成高压级透平（4）与低压级透平（5）。

3.一种两级透平气悬浮ORC发电系统的控制方法，控制如权利要求1至2中任一权利要求所述的一种两级透平气悬浮ORC发电系统，其特征在于： 包括以下步骤：

步骤一：系统开始运行，进气阀为闭合状态，旁通阀为开启状态，热源进入蒸发器后，将液态工质加热蒸发，先通过旁通阀进入冷凝器被冷凝；检测蒸发器出口气态工质的温度和压力，检测冷凝器内部工质温度和压力，通过温度和压力，得到蒸发器出口工质和冷凝器出口工质焓值，计算得到两者焓差，根据焓差和流量计算出此时理论上的发电量 ，并将该发电量与预设的膨胀机启动发电量进行对比，如果大于等于膨胀机启动发电量，则打开进气阀，关闭旁通阀，工质气体先进入高压级透平，初步膨胀后进入低压级透平；

步骤二：检测工质泵出口工质气压，如果该压气压值高于预设的冷却管道气压，打开稳压泵电磁阀，闭合稳压泵旁通电磁阀；如果该气压低于预设的冷却管道气压，则闭合稳压泵电磁阀，打开稳压泵旁通电磁阀，通过稳压泵增压使气悬浮轴承得到的压力保持稳定；

步骤三：停机时，热源流量降低，蒸发器换热量降低，进入膨胀机的有机工质的温度和压力逐渐降低，当此时的发电量低于预设停机发电量值，旁通阀由闭合状态打开，进气阀由打开状态闭合，蒸发器出口有机工质直接进入冷凝器被冷凝，直至热源停止进入蒸发器，系统完全停机。