[发明专利]带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置

说明书

本发明属于利用高压气体或低品位热源输出电能技术领域，公开了带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置，包括第一电磁阀、第二电磁阀、膨胀机本体、配重小车、直线发电机、液压柱塞缸、单向阀、第三电磁阀、蓄能器、油缸、先导式溢流阀和手动泵，第一电磁阀的A端为气体入口，第二电磁阀的P端为气体出口，直线发电机设有定子，定子沿着直线发电机的轨道滑移切割直线发电机产生的磁感线，单向阀的输入端与第三电磁阀的P端、蓄能器和先导式溢流阀同时管接，先导式溢流阀的下侧与油缸管接，手动泵并联在先导式溢流阀的两端；本发明解决了现有技术膨胀机适应工况范围小的问题，适用于高压气体或低品位热源输出电能。

技术领域

本发明涉及利用高压气体或低品位热源输出电能技术领域，具体为带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置。

背景技术

能源是一切社会生存与发展的基础，而目前全球能源出现紧缺现象，提高系统效率和减少碳排放成为世界需求，低品位热能回收因此具有十分重要意义。对整体能源消耗结构的统计发现，有50％以上的能源转化成为不同类型余热余压而损失。对于中低品位能源的回收利用，若使用水作为循环工质，会导致蒸发器出口处蒸汽初参数低，使得工质在膨胀机中做功能力减弱。为避免这一情况的发生，选用沸点较低的工质作为朗肯循环工质的朗肯循环系统来吸收中低温余能，提高朗肯循环系统做功效率的有机朗肯循环(OrganicRankine cycle，ORC)，能够对一些低温气体余压能的利用。基于ORC理论(有机朗肯循环)的对于低品位能源的利用与收集装置，其主要的应用场景有地热能发电、太阳能发电、生物质能燃烧发电、工业废弃能源回收发电以及温差压差发电。对于这些领域的研究中，膨胀机是作为其中最重要的动力部件，是将其他形式能源转化为电能的关键部分。

膨胀机根据其结构形式的不同主要分为流式透平和轴流式透平膨胀机，这两种也统称为速度型膨胀机；相对的还有涡旋膨胀机、螺杆膨胀机、滑片膨胀机等容积式膨胀机；对于速度型的膨胀机来说，透平式的膨胀机功率较小时，系统只有通过增大转子的转速以维持系统的稳定，当转速过大时，油膜轴承也会由于其过于恶劣的工作环境而失效，其无法实际运用于功率较小的ORC系统；同时透平式的膨胀机由于其转子的适用条件无法运用于两相流甚至多相流的热能回收，因此，透平式普遍适用于大流量、高焓降，热源温度大于150℃的工况。除此之外，无论是轴流式或是径流式透平机都由于转子以及转动部件的制造工艺过于复杂而导致整个系统的成本高昂；涡旋膨胀机是由涡旋式压缩机演变而来，但涡旋式膨胀机会有内部泄露，吸气压力下降和机械损失等而导致效率下降；螺杆式膨胀机与涡旋式膨胀机有诸多相似之处，相比于活塞式膨胀机存在较大的容积损失。尤其是对于工况多变，多场合变工况等作业，现有的膨胀机甚至无法适用，阻碍了将中低品位能源的利用与收集推广运用。

发明内容

本发明意在提供带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置，以解决现有技术膨胀机适应工况范围小的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供的基础技术方案是：带配重系统的液压自由活塞膨胀机直线发电装置，包括第一电磁阀、第二电磁阀、膨胀机本体、配重小车、直线发电机、液压柱塞缸、单向阀、第三电磁阀、蓄能器和油缸，所述第一电磁阀的A端为气体入口，所述第二电磁阀的P端为气体出口，所述第一电磁阀的P端、所述第二电磁阀的A端和所述膨胀机本体三者同时管接，所述膨胀机本体设有活塞，所述活塞与所述配重小车的一端连接，所述配重小车的另一端与所述液压柱塞缸连接，所述直线发电机设有定子，所述定子沿着所述直线发电机的轨道滑移，所述液压柱塞缸与所述定子连接，所述直线发电机设于所述配重小车与所述液压柱塞缸之间，所述液压柱塞缸的自由端与所述单向阀连接，所述第三电磁阀的A端与所述单向阀的输入端连接，所述第三电磁阀的P端与所述单向阀的输出端连接，所述单向阀的输出端还与所述蓄能器和所述油缸同时管接。