本實(shí)用新型涉及透平機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于海洋溫差發(fā)電的氨透平裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界人口增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源需求的迅速增長(zhǎng)導(dǎo)致許多國(guó)家都在尋找非傳統(tǒng)能源，如太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能等，來獲取多元的能源解決方法。海洋溫差能由于結(jié)合了海洋能和太陽(yáng)能被認(rèn)為是最具有潛能的能源之一，而且海洋溫差能發(fā)電具有幾乎不會(huì)排放二氧化碳，可以獲得淡水的優(yōu)點(diǎn)，因而有可能成為解決全球變暖和缺水這些21世紀(jì)最大環(huán)境問題的有效手段。

海洋溫差能發(fā)電系統(tǒng)是將海洋表層溫海水(25℃左右)與海洋深層冷海水(5℃左右)的溫差通過透平轉(zhuǎn)化為電能的系統(tǒng)。由于海水的溫差較小，因此透平中只能采用一些低沸點(diǎn)的物質(zhì)如丙烷、異丁烷、氟利昂、氨等作為工作流體，通過研究發(fā)現(xiàn)，氨作為海洋溫差能發(fā)電的工質(zhì)，在5℃-25℃的范圍內(nèi)具有高效的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)性和熱傳導(dǎo)性等方面有突出優(yōu)點(diǎn)。

氨透平屬于微型透平機(jī)械的一種，現(xiàn)有的微型透平在高轉(zhuǎn)速下密封性能較差，有較大的泄漏，而采用氨工質(zhì)的透平不允許有任何的泄露，另外由于微型透平在運(yùn)行過程中處于高速狀態(tài)(轉(zhuǎn)速在10000-80000轉(zhuǎn)/分之間)，軸承方面的潤(rùn)滑、散熱及運(yùn)行時(shí)間也存在一定的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種適用于海洋溫差發(fā)電的氨透平裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中微型透平在高轉(zhuǎn)速下密封性能較差，有較大的泄漏，不適用于氨工質(zhì)以及軸承的潤(rùn)滑、散熱等方面存在的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案：

一種用于海洋溫差發(fā)電的氨透平裝置，包括透平機(jī)體、流道系統(tǒng)、軸系系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和油路系統(tǒng)，其中，

透平機(jī)體位于整個(gè)氨透平裝置中部，是整個(gè)氨透平裝置的支撐及包裹部分；

流道系統(tǒng)位于透平機(jī)體一側(cè)，包括蝸殼、噴嘴、葉輪和擴(kuò)壓器，蝸殼罩于噴嘴和葉輪之上，噴嘴設(shè)置于葉輪輪周外側(cè)，擴(kuò)壓器位于葉輪出口處與蝸殼連接；

軸系系統(tǒng)包括透平主軸、軸承及聯(lián)軸器，其中透平主軸上套有軸承，聯(lián)軸器位于透平主軸與發(fā)電機(jī)的主軸之間，用于連接兩個(gè)主軸；

發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的整流逆變系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)通過聯(lián)軸器與透平主軸連接；

密封系統(tǒng)包括動(dòng)密封部件和靜密封部件，動(dòng)密封部件采用雙端面機(jī)械密封，包括動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，動(dòng)環(huán)固定于透平主軸上與軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)位于動(dòng)環(huán)兩側(cè)，固定于透平機(jī)體上，保證動(dòng)環(huán)僅可與透平主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；靜密封部件設(shè)置于透平機(jī)體與蝸殼連接處、蝸殼與擴(kuò)壓器連接處及透平機(jī)體與噴嘴連接處；

油路系統(tǒng)包括密封潤(rùn)滑油路、軸承油膜油路和發(fā)電機(jī)散熱油路，密封潤(rùn)滑油路經(jīng)由透平機(jī)體和噴嘴提供到密封部件處，軸承油膜油路經(jīng)透平機(jī)體提供至軸承處，發(fā)電機(jī)散熱油路通過發(fā)電機(jī)機(jī)體進(jìn)入發(fā)電機(jī)軸系潤(rùn)滑處，密封潤(rùn)滑油路和軸承油膜油路中由液壓系統(tǒng)給予潤(rùn)滑油一定的壓力。

進(jìn)一步的，動(dòng)環(huán)采用碳化硅；

進(jìn)一步的，靜環(huán)采用浸銻石墨；

進(jìn)一步的，靜密封部件為抗氨O(jiān)型圈；

進(jìn)一步的，密封潤(rùn)滑油路和軸承油膜油路的壓力為0.9MPa；

進(jìn)一步的，蝸殼和葉輪采用316L不銹鋼；

進(jìn)一步的，油路系統(tǒng)采用抗氨潤(rùn)滑油；

進(jìn)一步的，軸承為可傾瓦軸承；

進(jìn)一步的，可傾瓦軸承與軸相摩擦的部分采用錫基巴氏合金制造。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

(1)本實(shí)用新型中密封潤(rùn)滑油路和軸承油膜油路為0.9MPa壓力油路，該壓力油路不僅為密封及軸承提供相應(yīng)的潤(rùn)滑及散熱作用，而且保證了壓力高于氨工質(zhì)側(cè)的壓力，對(duì)氨工質(zhì)有絕對(duì)的密封作用；

(2)本實(shí)用新型中動(dòng)密封部件采用雙端面機(jī)械密封，配合壓力油路(密封潤(rùn)滑油路和軸承油膜油路)，可以有效防止泄露，其中動(dòng)環(huán)采用碳化硅材質(zhì)、靜環(huán)采用浸銻石墨材質(zhì)，密封材質(zhì)的高硬度、高耐磨性及高光滑表面保證了密封的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；

(3)本實(shí)用新型中軸承采用可傾瓦軸承，對(duì)軸系的高速旋轉(zhuǎn)及軸向推力進(jìn)行保證，可傾瓦軸承與軸相摩擦的部分采用錫基巴氏合金制造，利于減少磨損和提高軸承的承載力；

(4)本實(shí)用新型中與氨工質(zhì)接觸部位均采用抗氨部件，蝸殼葉輪均采用306L不銹鋼，密封處潤(rùn)滑油采用抗氨潤(rùn)滑油。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：1.透平主軸；2.軸承；3.聯(lián)軸器；4.透平機(jī)體；5.發(fā)電機(jī)；6.靜環(huán)；7.動(dòng)環(huán)；8.噴嘴；9.葉輪；10.蝸殼；11.擴(kuò)壓器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖所示，一種用于海洋溫差發(fā)電的氨透平裝置，包括透平機(jī)體、流道系統(tǒng)、軸系系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和油路系統(tǒng)，其中，

透平機(jī)體4位于整個(gè)氨透平裝置中部，是整個(gè)氨透平裝置的支撐及包裹部分；

流道系統(tǒng)位于透平機(jī)體的右側(cè)，包括蝸殼10、噴嘴8、葉輪9和擴(kuò)壓器11，蝸殼罩于噴嘴和葉輪之上，噴嘴設(shè)置于葉輪輪周外側(cè)，擴(kuò)壓器位于葉輪出口處與蝸殼使用螺釘連接；

軸系系統(tǒng)包括透平主軸1、軸承2及聯(lián)軸器3，主要是將推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的功傳遞到發(fā)電機(jī)5來進(jìn)行發(fā)電，透平主軸在透平側(cè)貫穿透平主要旋轉(zhuǎn)部件，由右至左包括葉輪、機(jī)械密封、軸承及聯(lián)軸器；軸承采用可傾瓦軸承，兩個(gè)可傾瓦軸承分別位于透平機(jī)體內(nèi)部的左右兩側(cè)，套于主軸上，用于支撐主軸及防止主軸的軸向竄動(dòng)；其與軸相摩擦的部分采用利于可以減少磨損和提高軸承的承載力的錫基巴氏合金制造，聯(lián)軸器位于透平主軸與發(fā)電機(jī)的主軸之間，用于連接兩個(gè)主軸，保證兩者之間的動(dòng)能無損耗傳遞。

發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的整流逆變系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)通過聯(lián)軸器與透平主軸連接；該發(fā)電機(jī)可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)主軸以36000轉(zhuǎn)/分的額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電頻率為1200Hz，再通過整流逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為50Hz的常規(guī)用電。

密封系統(tǒng)包括動(dòng)密封部件和靜密封部件。動(dòng)密封部件主要是在軸系高速旋轉(zhuǎn)的過程中安裝在葉輪部件一側(cè)用于隔離流道系統(tǒng)與外界系統(tǒng)的雙端面機(jī)械密封，包括碳化硅材質(zhì)的動(dòng)環(huán)7和浸銻石墨材質(zhì)的靜環(huán)6，其中動(dòng)環(huán)固定于透平主軸上與軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)靜環(huán)位于動(dòng)環(huán)兩側(cè)，固定于機(jī)體上保證動(dòng)環(huán)僅可與軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)外無其他的位移方式，該密封材質(zhì)的高硬度、高耐磨性及高光滑表面保證了密封的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。靜密封部件主要是靜止部件接觸處的抗氨O(jiān)型圈，用來隔離氨工質(zhì)、潤(rùn)滑油及外界空氣等，包括機(jī)體與蝸殼連接處、蝸殼與擴(kuò)壓器連接處及機(jī)體與噴嘴連接處。

油路系統(tǒng)包括密封潤(rùn)滑油路、軸承油膜油路和發(fā)電機(jī)散熱油路。密封潤(rùn)滑油路經(jīng)由透平機(jī)體、噴嘴板提供到密封部件處，軸承油膜油路經(jīng)機(jī)體提供至兩個(gè)可傾瓦軸承處，高速發(fā)電機(jī)散熱油路則通過發(fā)電機(jī)機(jī)體進(jìn)入發(fā)電機(jī)軸系潤(rùn)滑處。其中發(fā)電機(jī)散熱油路為普通的油路系統(tǒng)，密封潤(rùn)滑油路和軸承油膜油路為壓力油路，由液壓系統(tǒng)給予潤(rùn)滑油一定的壓力，油路中的潤(rùn)滑油需油站產(chǎn)生約0.9MPa壓力，該壓力油路不僅為密封及軸承提供相應(yīng)的潤(rùn)滑及散熱作用，而且保證了壓力高于氨工質(zhì)側(cè)的壓力，對(duì)氨工質(zhì)有絕對(duì)的密封作用。

由于氨的腐蝕性很強(qiáng)，因此在氨工質(zhì)接觸部位均采用抗氨部件，蝸殼葉輪噴嘴和擴(kuò)壓器采用316L不銹鋼加工完成，密封處潤(rùn)滑油也采用抗氨潤(rùn)滑油。

本實(shí)用新型通過采用雙端面機(jī)械密封，配合壓力油路，保證了氨工質(zhì)零泄露；采用可傾瓦軸承對(duì)軸系的高速旋轉(zhuǎn)及軸向推力進(jìn)行保證；最終通過各處部件的優(yōu)化整合，保證透平機(jī)械能高效穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，上述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例范圍。本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍內(nèi)。