被动的交流发电机减压和冷却系统技术方案

一种减压系统，可以包括具有壳体和转子的交流发电机，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体内。减压系统还可以包括质量管理系统，该质量管理系统包括控制箱，该控制箱配置成保持箱压力低于交流发电机的腔体内的腔体压力，从而形成压力差。第一转移导管可以使工作流体借由压力差从交流发电机的腔体转移到控制箱。质量管理系统可以定位在交流发电机上方的高度处，并且包括配置成冷却容纳在控制箱内的工作流体的制冷回路。第二转移导管可以流体地联接交流发电机和质量管理系统，并且可以使被冷却的工作流体借由重力从控制箱转移到腔体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被动的交流发电机减压和冷却系统本申请要求提交于2015年12月18日的美国临时申请No.62/093,544的权益。在与本申请一致的程度上，该申请整体通过引用并入本文。
技术介绍
废热通常作为工业过程的副产品而产生，在工业过程中，高温的液体、气体或流体的流动流必须被排出到环境中或以某些方式移除，以保持工业过程设备的操作温度。一些工业过程使用热交换器装置来将废热捕获并且将其回收到过程中。然而，对于使用高温、质量流量不足或包括其它不利条件的工业过程，废热的捕获和回收通常是不可行的。可以通过采用热力学方法(例如，兰金循环)的各种热机系统将废热转换成有用能量。兰金循环和类似的热力学方法通常是基于蒸汽的过程，其回收并且使用废热产生用于驱动涡轮机或其它类型的膨胀装置的蒸汽。然后，涡轮机连接到诸如交流发电机的发电机，发电机用于向通常具有随时间变化的负载或需求的电气总线或电网(例如，交流总线)供电。在某些情况下(诸如，例如峰值需求)，交流发电机及其相关部件(例如，转子、定子和轴承)会易于过热。为了消除或减少这种过热，所采用的方法已经包括通过使用鼓风机或风机使气体或流体循环通过外部热交换器然后通过交流发电机来冷却交流发电机。然而，使用这些冷却部件(例如，鼓风机/风机、热交换器、管道和阀)通常会招致额外的费用、增加安装和维护时间、并且产生更大的占地面积。交流发动机还会易于发生交流发电机腔体的过度加压，当来自膨胀装置的额外的工作流体泄漏通过包封交流发电机的转子的轴承和密封时，则会发生过度加压。交流发电机的过度加压通常导致效率降低，并且在某些情况下会导致交流发电机完全关闭。
技术实现思路
于是，需要一种用于热机系统的系统，其根据需要有效地冷却交流发电机并且有效地降低交流发电机内的压力。在一个实施例中，减压系统可以包括交流发电机。交流发电机可以包括壳体和转子，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体内。减压系统还可以包括质量(mass)管理系统，该质量管理系统具有控制箱，该控制箱配置成保持箱压力低于交流发电机的腔体内的腔体压力，从而在它们之间形成压力差。第一转移导管可以配置成使工作流体借由压力差从交流发电机的腔体转移到控制箱。在另一个实施例中，冷却系统可以包括具有壳体和转子的交流发电机，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体中。冷却系统还可以包括质量管理系统，该质量管理系统具有控制箱，该控制箱配置成定位在交流发电机上方的高度处。控制箱可以包括制冷回路，该制冷回路配置成冷却容纳在控制箱内的工作流体。冷却系统可以包括流体地联接交流发电机和质量管理系统的第一转移导管，并且第一转移导管可以配置成使工作流体从腔体转移到控制箱。冷却系统还可以包括流体地联接交流发电机和质量管理系统的第二转移导管，并且第二转移导管可以配置成使被冷却的工作流体借由重力从控制箱转移到腔体。在另一个实施例中，热机系统可以包括处于工作流体回路中的膨胀装置，并且膨胀装置可以配置成在膨胀装置入口处接收处于高压下的工作流体。膨胀装置可以输出处于低压下的工作流体，并且进一步将工作流体中的压降转换成机械能。热机系统可以包括流体地联接到膨胀装置的交流发电机。交流发电机可以将机械能转换成电能，并且包括壳体和定位成至少部分地处于在该壳体内限定的腔体中的转子。交流发电机的腔体还可以配置成接收来自膨胀装置的工作流体的一部分。热机系统可以包括质量管理系统，该质量管理系统包括控制箱，该控制箱配置成保持箱压力基本上低于腔体内的腔体压力，以在它们之间形成压力差。第一转移导管可以配置成使工作流体借由压力差从交流发电机的腔体转移到控制箱。热机系统可以包括泵，该泵流体地联接到膨胀装置并且配置成接收处于低压下的工作流体并且输出处于高压下的工作流体。换热器可以流体地联接到泵并且配置成加热离开泵的工作流体。热机系统还可以包括流体地联接到换热器的废热交换器。废热交换器可以配置成在工作流体离开换热器之后并且在进入膨胀装置之前进一步加热工作流体。附图说明当与附图一起阅读时，从下面的详细描述可以最好地理解本公开。要强调的是，根据工业中的标准实践，没有成比例地绘制各种特征。事实上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减少各种特征的尺寸。图1描绘了根据本文公开的一个或多个实施例的包括用于对交流发电机进行减压和冷却的系统的示例性热机系统。图2描绘了根据本文公开的一个或多个实施例的用于对交流发电机进行减压和冷却的示例性系统。图3是根据本文公开的一个或多个实施例的描绘根据交流发电机中的压力变化的流体摩擦损耗和制冷功的图。具体实施方式应当理解，以下公开描述了用于实现本专利技术的不同特征、结构或功能的几个示例性实施例。以下描述部件、布置和配置的示例性实施例以简化本公开；然而，这些示例性实施例仅作为示例提供，并不旨在限制本专利技术的范围。另外，本公开可以在本文提供的各个示例性实施例和各个附图中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，本身并不表示各个附图中讨论的各个示例性实施例和/或配置之间的关系。此外，在下面的描述中，在第二特征之上或上形成第一特征可以包括其中第一特征和第二特征形成为直接接触的实施例，并且还可以包括其中可以形成介于第一特征和第二特征之间的附加特征而使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。最后，下面呈现的示例性实施例可以以任何方式的组合来组合，即，在不脱离本公开的范围的情况下，来自一个示例性实施例的任何元件可以在任何其它示例性实施例中使用。另外，在以下描述和权利要求中使用某些术语来指代特定部件。如本领域技术人员将理解的，各种实体可以通过不同的名称来指代相同的部件，并且因此，本文所述的元件的命名约定不旨在限制本专利技术的范围，除非本文另有具体定义。此外，本文使用的命名约定不旨在区分名称不同而非功能不同的部件。另外，在下面的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包括”以开放的方式使用，并且因此应被解释为意味着“包括但不限于”。本公开中的所有数值可以是精确值或近似值，除非另有具体说明。因此，在不脱离预期范围的情况下，本公开的各种实施例可以偏离本文公开的数字、值和范围。还应当理解，如本文使用的结合数字的术语“约”是指该数字+/-5％(含)内的值、该数字+/-10％(含)内的值或该数字+/-15％(含)内的值。还应当理解，当本文公开数值范围时，还具体公开了落在该范围内的任何数值。此外，当在权利要求或说明书中使用时，术语“或”旨在涵盖排他性和包容性两种情况，即，“A或B”旨在与“A和B中的至少一个”同义，除非本文另有明确规定。本公开的实施例总体上提供了用于冷却交流发电机和/或减少交流发电机中的压力的系统。本公开的一个或多个实施例还提供了包括用于冷却交流发电机和/或减少交流发电机中的压力的系统的热机系统。图1示出了包括用于加热和冷却交流发电机105的系统100的热机系统10。如在本文的一个或多个实施例中所述的那样，热机系统10还可以被称为热引擎系统、发电系统、废热或其它热回收系统、和/或热电能量转换系统。热机系统10可以包括经由工作流体回路202彼此联接并且彼此热连通的废热系统12和发电系统220。工作流体回路202可以容纳工作流体(例如，超临界CO2(sc-CO2))，并且可以具有高压侧和低压侧，它们将在本文描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减压系统，包括：交流发电机，该交流发电机包括壳体和转子，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体内；质量管理系统，该质量管理系统包括控制箱，该控制箱配置成保持箱压力低于腔体内的腔体压力，以在控制箱和腔体之间形成压力差；和第一转移导管，该第一转移导管配置成使工作流体借由压力差从交流发电机的腔体转移到控制箱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 US 62/093,5441.一种减压系统，包括：交流发电机，该交流发电机包括壳体和转子，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体内；质量管理系统，该质量管理系统包括控制箱，该控制箱配置成保持箱压力低于腔体内的腔体压力，以在控制箱和腔体之间形成压力差；和第一转移导管，该第一转移导管配置成使工作流体借由压力差从交流发电机的腔体转移到控制箱。2.根据权利要求1所述的减压系统，还包括第二转移导管，该第二转移导管配置成使工作流体从控制箱转移到腔体。3.根据权利要求1所述的减压系统，其中，控制箱包括闭合制冷回路，该闭合制冷回路配置成冷却工作流体。4.根据权利要求1所述的减压系统，还包括热交换器，该热交换器配置成在工作流体进入控制箱之前冷却工作流体。5.根据权利要求2所述的减压系统，还包括：第一阀，该第一阀配置成控制通过第一转移导管的工作流体的流动；和第二阀，该第二阀配置成控制通过第二转移导管的工作流体的流动。6.根据权利要求2所述的减压系统，还包括：回流导管，该回流导管与控制箱和交流发电机之间的第二转移导管流体地联接；和泵，该泵与回流导管流体地联接并且配置成将工作流体转移出减压系统。7.根据权利要求1所述的减压系统，其中，控制箱配置成保持介于约0.5MPa和约2MPa之间的箱压力。8.根据权利要求7所述的减压系统，其中，腔体配置成保持腔体压力介于约0.5MPa和约11MPa之间。9.一种冷却系统，包括：交流发电机，该交流发电机包括壳体和转子，该转子定位成至少部分地处于由该壳体限定的腔体中；质量管理系统，该质量管理系统包括控制箱，该控制箱配置成定位在交流发电机上方的高度处，该控制箱包括制冷回路，该制冷回路配置成冷却容纳在控制箱内的工作流体；第一转移导管，该第一转移导管将交流发电机和质量管理系统流体地联接并且配置成使工作流体从腔体转移到控制箱；和第二转移导管，该第二转移导管将交流发电机和质量管理系统流体地联接并且配置成使被冷却的工作流体借由重力从控制箱转移到腔体。10.根据权利要求9所述的冷却系统，其中，制冷回路闭合。11.根据权利要求9所述的冷却系统，还包括热交换器，该热交换器与第一转移导管流体地联接并且配置成在工作流体进入控制箱之前冷却工作流体。12.根据权利要求9所述的冷却系统，其中，控制箱配置成保持箱压力基本上低于交流发电机的腔体内的腔体压力。13.根据权利要求9所述的冷却系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·霍斯特勒，T·赫尔德，K·哈特，J·米勒，
申请(专利权)人：艾克竣电力系统股份有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US