一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，包括工作循环子系统和供回油子系统，工作循环子系统包括膨胀机、冷凝器、工质泵和蒸发器，供回油子系统包括油气分离器、储油罐、油过滤器、回油泵、回热器、第一调节管道、第二调节管道、第一流量调节阀和第二流量调节阀，油气分离器的入口连接膨胀机的出口处，回热器的出口连接膨胀机的入口，第一流量调节阀安装在第一调节管道上，第一调节管道的一端与回热器和膨胀机之间的管道连接，另一端与油气分离器和储油罐之间的管道连接；第二流量调节阀安装第二调节管道上，第二调节管道的两端与回热器两端连接。本设备结构简单，自动化高，简洁高效，占空小，成本低，具有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统
本技术涉及余热回收
，具体为一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统。
技术介绍
随着能源需求与能源价格的持续上涨，以及环境的不断恶化，节能、能源回收已然成为国家的发展战略。有机朗肯循环(ORC)作为中低温余热回收的关键技术，已经成为广大学者的研究热点。其中，膨胀机作为有机朗肯循环的一大关键设备，其运行性能极大地影响着系统的循环热效率，膨胀机在工作过程中处于高速运转的状态，需要有足够的润滑油对其摩擦副进行润滑、降温并且带走摩擦过程中产生的碎屑，膨胀机的供回油系统在很大的程度上决定着膨胀机的工作效率及工作寿命，并将对整个ORC系统的运行性能及循环热效率产生影响。膨胀机润滑系统的好坏直接决定膨胀机的运行效率，进而影响系统的循环效率。目前膨胀机的供回油系统无法实现对膨胀机的供油压力、供油温度及供油量的精准控制，并且无专门的跑油回收系统，导致了膨胀机润滑效果较差，此外还影响了系统中换热设备的换热效率。然而，目前关于膨胀机供回油系统的研究较为缺乏，而且传统的膨胀机供回油系统往往较为简单，无法实现对供油温度、供油压力及供油流量进行精准地监测与控制。再者，受到油气分离器分离效率的影响，传统的膨胀机的供回油系统在达到一定的运行时长后，将有大量润滑油进入并残留在ORC系统的其他部件中(主要为冷凝器、蒸发器等换热部件中)，不仅降低各换热部件的换热效率，还将造成膨胀机供油不足，进而降低整个ORC系统的运行效率。当系统出现跑油严重的情况时，传统的膨胀机供回油系统无法对系统回路中的润滑油进行回收再利用，只能重新更换工质以及补充润滑油，这将增加ORC系统的运行成本，并且随着运行时间的累加，系统的循环效率也会逐步下降。现有技术中，与膨胀机润滑油系统相关的文献较为匮乏。公开号为CN105888731A，申请名称为《一种有机朗肯循环单螺杆膨胀机润滑系统》的中国技术专利申请公开一种有机朗肯循环单螺杆膨胀机润滑系统，其利用有机朗肯工质和润滑油混合物在蒸发器中可以分成气态工质和液态润滑油,来完成有机朗肯循环单螺杆膨胀机的润滑系统。公开号为CN101194084A，申请名称为《蒸汽动力系统中的膨胀机润滑》的中国技术专利申公开一种用于通过使用来自热源的热来产生动力的蒸汽动力产生系统。所述系统包括用于工作流体的闭合回路，并且包括：热交换器组件，用于利用来自所述源的热在压力下加热流体；分离器，用于将加热的流体的汽相与其液相分离；膨胀机，用于使蒸汽膨胀以产生动力；冷凝器，用于对来自所述膨胀机的排出流体进行冷凝；给进泵，用于将来自冷凝器的冷凝的流体返回到加热器；以及回流通路，用于将来自所述分离器的液相返回到加热器。该工作流体的液相包括润滑剂，该润滑剂可溶于液相或者可与液相混溶，并且布置了轴承供给通路，用于将由给进泵加压的液相递送到用于膨胀机的旋转元件的至少一个轴承。上述现有技术普遍存在的不足之处包括：1、将润滑油直接溶解于工质中，润滑油随工质在整个ORC系统中运行，这将导致部分润滑油在各换热器中滞留，不仅降低了各换热部件的换热系数，还极大地增加了润滑油的用油量；2、油气分离器设置在蒸发器出口与膨胀机入口之间，将使润滑油在蒸发器中吸热升温，而后又利用油冷却器对润滑油进行降温，一冷一热相互抵消，造成能源的浪费；3、系统缺少润滑油监测系统，无法准确检测出膨胀机是否缺油；4、循环油泵无法根据膨胀机的入口压力调整供油压力，可能造成油压过低或过高，导致供油失败；5、无法对膨胀机的供油量进行控制，将导致膨胀机富油或者缺油。
技术实现思路
为了克服现有技术提及的缺点，本技术提供一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，可以主要应用于有机朗肯循环中，对膨胀机进行精准供油，并对系统的润滑油量进行监测，必要时切换至跑油回收模式，保障了膨胀机的安全高效运行，同时提高系统的循环热效率。本技术解决其技术问题所采用技术方案为：一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，包括工作循环子系统和供回油子系统，所述工作循环子系统包括膨胀机、油气分离器、冷凝器、工质泵和蒸发器，所述膨胀机与油气分离器连接、所述油气分离器与所述冷凝器连接、所述冷凝器与工质泵连接、所述工质泵与蒸发器连接，所述蒸发器与膨胀机连接，在所述工质泵与蒸发器之间设置回热器；所述供回油子系统包括油气分离器、储油罐、油过滤器、回油泵、回热器、第一调节管道、第二调节管道、第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述油气分离器与储油罐连接，所述储油罐与油过滤器连接，所述油过滤器与回油泵连接，所述回油泵与所述回热器与所述膨胀机连接，所述第一流量调节阀安装在所述第一调节管道上，所述第一调节管道的一端与回热器和所述膨胀机之间的管道连接，另一端与油气分离器和储油罐之间的管道连接，所述第二流量调节阀安装第二调节管道上，所述第二调节管道的两端与回热器两端连接。还包括有控制单元，所述控制单元包括控制器、光电液位感应器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一热电偶和第二热电偶；所述光电液位感应器安装在所述储油罐内，所述第一温度传感器和第一压力传感器安装在膨胀机入口处，所述第二温度传感器和第二压力传感器安装在膨胀机出口处，所述第一热电偶安装于所述膨胀机的油池底部，所述第二热电偶安装于所述第一流量调节阀与所述回热器的连接交汇处；所述光电液位感应器、第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一热电偶和第二热电偶数据连接所述控制器控制，所述控制器控制连接所述回油泵、第一流量调节阀和第二流量调节阀。还包括有跑油回收控制单元，所述跑油回收控制单元包括有第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，所述第二截止阀安装于所述蒸发器与所述膨胀机之间，所述第三截止阀安装于所述膨胀机与所述油气分离器之间，所述第一截止阀并联安装于所述第二截止阀的入口端与所述第三截止阀的出口端，所述控制器控制连接所述第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀。本技术采用油温过热度作为膨胀机供油情况的判定依据，油温过热度的定义为膨胀机中的润滑油温度减去该工作压力下工质的饱和温度(高压腔膨胀机取吸气压力，低压腔膨胀机取排气压力)，油温过热度是一个相对值，表征润滑油超出其初始状态的程度。不同工况下的预设油温过热度也不一样，通过下面循环实验方法可确定出不同工况下的油温过热度：S1.设置膨胀机抽气装置，抽取膨胀机中的工质/润滑油混合物，并将工质与润滑油分离，计算该工况下润滑油的实际溶解度；S2.根据膨胀机的运行温度、压力，查取溶解度-压力/温度图得出正常供油时润滑油的理论溶解度；S3.对比理论溶解度与实际溶解度，判断二者是否接近(可以根据实际工质情况确定接近范围)；S4.若二者接近，则计算出油温过热度，并以此作为该工况下膨胀机的预设油温过热度，进行S5；若二者的偏差量超过预设值，则调整供油量，使其接近理论溶解度，再返回S1；S5.改变膨胀机的运行压力及运行温度，返回S1，进行循环实验，最终绘制出各工况下的预设油温过热度-压力/温度图。本技术的工作过程：1、膨胀机正常供油模式：当所述光电液位感应器检测储油罐中的液位超过预设的最低液位时，工作循环子系统和供回油子系统正常工作；润滑油从储油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，其特征在于，包括工作循环子系统和供回油子系统，所述工作循环子系统包括膨胀机、油气分离器、冷凝器、工质泵和蒸发器，所述膨胀机与油气分离器连接、所述油气分离器与所述冷凝器连接、所述冷凝器与工质泵连接、所述工质泵与蒸发器连接，所述蒸发器与膨胀机连接，在所述工质泵与蒸发器之间设置回热器；所述供回油子系统包括油气分离器、储油罐、油过滤器、回油泵、回热器、第一调节管道、第二调节管道、第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述油气分离器与储油罐连接，所述储油罐与油过滤器连接，所述油过滤器与回油泵连接，所述回油泵与所述回热器与所述膨胀机连接，所述第一流量调节阀安装在所述第一调节管道上，所述第一调节管道的一端与回热器和所述膨胀机之间的管道连接，另一端与油气分离器和储油罐之间的管道连接，所述第二流量调节阀安装第二调节管道上，所述第二调节管道的两端与回热器两端连接。

【技术特征摘要】
1.一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，其特征在于，包括工作循环子系统和供回油子系统，所述工作循环子系统包括膨胀机、油气分离器、冷凝器、工质泵和蒸发器，所述膨胀机与油气分离器连接、所述油气分离器与所述冷凝器连接、所述冷凝器与工质泵连接、所述工质泵与蒸发器连接，所述蒸发器与膨胀机连接，在所述工质泵与蒸发器之间设置回热器；所述供回油子系统包括油气分离器、储油罐、油过滤器、回油泵、回热器、第一调节管道、第二调节管道、第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述油气分离器与储油罐连接，所述储油罐与油过滤器连接，所述油过滤器与回油泵连接，所述回油泵与所述回热器与所述膨胀机连接，所述第一流量调节阀安装在所述第一调节管道上，所述第一调节管道的一端与回热器和所述膨胀机之间的管道连接，另一端与油气分离器和储油罐之间的管道连接，所述第二流量调节阀安装第二调节管道上，所述第二调节管道的两端与回热器两端连接。2.根据权利要求1所述的一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，其特征在于，所述油气分离器设有工质出口和润滑油出口，所述工质出口连接所述冷凝器，所述润滑油出口连接所述储油罐。3.根据权利要求1所述的一种带回热器可自动控制的膨胀机供回油系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓生，罗向龙，陈颖，陈健勇，杨智，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44