[发明专利]一种用于太阳能发电的无冷却超二透平压缩机

说明书

本发明公开了一种用于太阳能发电的无冷却超二透平压缩机，包括高速电机、压缩机和透平，压缩机设置于高速电机转子伸出端并介于高速电机和透平之间，压缩机的压气叶轮、透平涡轮通过涡轮轴同轴设置在高速电机转子上，高速电机上还设有进气孔、排气孔和进气口、排气口，进气孔和进气口分别与压缩机出气口连接，用于将压缩机内的超临界二氧化碳引入高速电机，排气孔和排气口分别与压缩机进气口连接，用于将高速电机排出的超临界二氧化碳汇入压缩系统，对高速电机进行冷却润滑，本发明取消了传统的齿轮箱与电机通过联轴器连接的方式，具有结构紧凑，效率高，噪音小的优点。

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳发电系统技术领域，特别是涉及一种用于太阳能发电的无冷却超二透平压缩机。

背景技术

自第一次工业革命以后，热能的主要利用方式是将热能通过动力系统转化为机械能，为人类的活动提供动力。超临界二氧化碳发电系统属于动力系统的一种，是以超临界状态的二氧化碳作为工质，将热源的热量转化为机械能，其热源可来自核反应堆、太阳能、地热能、工业废热、化学染料燃烧等。超临界二氧化碳工质的优良特性使得其系统具有良好的应用前景和研究价值。在目前超临界二氧化碳发电系统中，压缩机和涡轮机在整个系统中属于关键部件，其中进入涡轮机的超临界二氧化碳气体温度很高，可达500～1000度，然而干气密封的最高工作温度只有150度，因此传统结构中对密封处的冷却有着很高要求，也会占用更多的结构空间。无冷却涡轮压缩机同轴机组集成了高速永磁电机、气体轴承、两级叶轮同轴安装等高技术，由于转速高，所以压缩机的功率密度高，而体积远小于同等功率的普通压缩机，可以有效的节约材料。加上它与原动机相连，取消了传统的增速机构，传动效率高，噪音小。但是由于高速旋转机械所带来的一系列轴系动力学及轴承问题，以及高压工况带来的密封问题，都制约着超临界二氧化碳压缩机的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于太阳能发电的无冷却超二透平压缩机，具有结构紧凑，效率高，噪音小、无需单独设置冷却结构的优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于太阳能发电的无冷却超二透平压缩机，包括高速电机、压缩机和透平，所述压缩机、透平安装在高速电机转子伸出端同侧，压缩机布置在高速电机和透平之间，所述压缩机与高速电机之间设有密封部件，对压缩机和高速电机密封，所述高速电机与透平蜗壳之间设有压缩机隔断，用于替代透平冷却结构，所述高速电机上还设有进气孔、排气孔和进气口、排气口，所述进气孔和进气口分别与压缩机出气口连接，用于将压缩机内的超临界二氧化碳引入高速电机，所述排气孔和排气口分别与压缩机进气口连接，用于将高速电机排出的超临界二氧化碳汇入压缩系统，对高速电机进行冷却润滑。

进一步地，所述高速电机包括电机外壳以及安装在电机外壳内的定子、转子和空气轴承系统，所述电机外壳上开设有轴承进气孔、轴承排气孔、定子冷却气进气口和定子冷却气出气口，所述轴承进气孔连接压缩机出气口，用于将超临界二氧化碳引入空气轴承系统，对空气轴承系统进行润滑，所述轴承排气孔连接压缩机的进气口，用于将空气轴承系统排出的超临界二氧化碳汇入压缩系统，所述定子冷却气进气口和定子冷却气出气口分别与定子冷却通道连通，定子冷却气进气口连接压缩机的出气口，用于将超临界二氧化碳引入定子冷却通道中对定子进行冷却；所述定子冷却气出气口连接压缩机的进气口，用于将定子冷却通道中的超临界二氧化碳汇入压缩系统。

进一步地，所述压缩机的出气口、轴承进气孔之间依次串联有储气罐和压力控制阀门，所述储气罐用于储存超临界二氧化碳，所述压力控制阀门用于控制通入空气轴承系统的超临界二氧化碳的压力。

进一步地，所述轴承排气孔、压缩机的进气口之间连接有抽吸泵，用于将空气轴承系统排出的低压超临界二氧化碳汇入压缩系统。

进一步地，所述定子包括定子铁芯和定子线圈，定子冷却通道设置于定子铁芯中。