双循环发电系统及其停止方法技术方案

双循环发电系统包括工作介质循环路、蒸发器、膨胀机、能量回收机、冷凝器及泵。泵具有壳体、旋转轴及叶轮。壳体呈在长边方向的端部具有端壁的中空状，旋转轴沿壳体的长边方向配置轴芯，在被端壁支撑的状态下，将至少一部分配置在壳体内，并接收旋转驱动力而旋转。多个叶轮沿壳体的长边方向排列，且接合于旋转轴。泵以旋转轴的轴芯与铅垂方向交叉的朝向被配置。

Double-cycle Power Generation System and Its Stopping Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双循环发电系统及其停止方法
本专利技术涉及双循环发电系统及其停止方法，特别涉及包括多级螺旋泵的双循环发电系统及其停止方法。
技术介绍
近年来，已研究开发出了作为热能回收系统的一种的双循环发电系统(例如专利文献1)。双循环发电系统在工作介质的循环路中依次设置有蒸发器、膨胀机、冷凝器及泵，且发电机连接于膨胀机。在蒸发器中，利用回收来的蒸气或温水使工作介质蒸发。在膨胀机中，使在蒸发器中蒸发的工作介质膨胀。接着，在冷凝器中，通过与冷却水进行热交换，使从膨胀机流出的工作介质冷凝。在此种结构的双循环发电系统中，使用沸点比水低的工作介质来驱动膨胀机，由此，与以往那样通过蒸气直接驱动膨胀机的发电系统相比，可在低温度区域内发电。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开公报特开2012-202269号
技术实现思路
但是，在以往技术所涉及的双循环发电系统中存在如下问题：当在冷凝器处于高温的状态下停止系统，其后重启系统时，在泵的壳体内会产生空泡(cavitation)。即，当在冷凝器处于高温的状态下停止系统时，因工作介质停止循环而压力急剧下降，而由于冷凝器的温度处于高温，所以工作介质成为饱和状态。因此，在位于冷凝器下游的泵的吸入口部分，工作介质成为饱和状态。接着，若从在泵的吸入口部分工作介质成为饱和状态的状态重启系统，并驱动泵，则在吸入口部分，工作介质成为过热状态，在壳体内产生空泡。在泵的壳体内产生了空泡的情况下，会发生系统运转故障，另外，有时也会导致泵损坏。本专利技术是为了解决如上所述的问题而作出的专利技术，其目的在于提供一种能够抑制系统重启时在泵内产生空泡的双循环发电系统。本专利技术一个方面所涉及的双循环发电系统包括工作介质循环路、蒸发器、膨胀机、能量回收机、冷凝器及泵。所述工作介质循环路是工作介质循环的路径。所述蒸发器是设置在所述工作介质循环路中，具有通过回收热能使工作介质蒸发的功能的构成部件。所述膨胀机是设置在所述工作介质循环路中的所述蒸发器的下游侧，具有使从所述蒸发器送出的所述工作介质膨胀的功能的构成部件。所述能量回收机是具有回收在所述膨胀机中生成的动能的功能的构成部件。所述冷凝器是设置在所述工作介质循环路中的所述膨胀机的下游侧，具有使从所述膨胀机送出的所述工作介质通过与冷却介质的热交换而冷凝的功能的构成部件。所述泵是设置在所述工作介质循环路中的所述冷凝器的下游侧且所述蒸发器的上游侧，具有向所述蒸发器送出从所述冷凝器送出的所述工作介质的功能的构成部件。所述泵具有壳体、旋转轴及叶轮。所述壳体呈在长边方向的端部具有端壁的中空状。所述旋转轴是沿所述长边方向配置轴芯，在被所述端壁支撑的状态下，将至少一部分配置在所述壳体内，并接收旋转驱动力而旋转的构成部件。所述多个叶轮是以沿所述长边方向排列的状态接合于所述旋转轴的构成部件。而且，所述泵以所述旋转轴的所述轴芯与铅垂方向交叉的朝向被配置。附图说明图1是表示第一实施方式所涉及的双循环发电系统的整体结构的概要的示意图。图2是从侧面侧表示第一实施方式所涉及的泵的结构及配置方式的示意剖视图。图3是从上面侧表示第一实施方式所涉及的泵的结构及配置方式的示意剖视图。图4是从端面侧表示第一实施方式所涉及的泵的结构及配置方式的示意剖视图。图5是表示参考例所涉及的泵的结构及配置方式的剖视图。图6是表示第二实施方式所涉及的双循环发电系统的结构的示意图。图7是表示在第二实施方式所涉及的双循环发电系统中，在停止时由控制器执行的控制流程的流程图。图8是表示第三实施方式所涉及的双循环发电系统的结构的示意图。具体实施方式以下，使用附图对实施方式进行说明。此外，以下说明的方式是本专利技术的一方式，本专利技术除了其基本结构之外，不受以下方式的任何限定。[第一实施方式]1.整体结构使用图1说明第一实施方式所涉及的双循环发电系统1的整体结构。如图1所示，本实施方式所涉及的双循环发电系统1包括工作介质循环路10、预热器11、蒸发器12、膨胀机13、冷凝器14、泵15、发电机(能量回收机)16、变频器17及控制器(控制部)18。工作介质循环路10是工作介质循环的路径。工作介质能够采用沸点比水低且在常温下沸腾的介质，例如氟利昂替代物(HFC245fa等)、氨与水的混合液、或者异戊烷或异丁烷之类的有机物质等。例如，HFC245fa的沸点为15.3[℃]，是在常温下蒸发的介质。预热器11及蒸发器12均是使用了对流装置的原理的热交换器。即，在预热器11及蒸发器12中，向与流经蒸气供应路19的蒸气或温水相对的方向输送工作介质，工作介质在预热器11中被预热后，在蒸发器中蒸发。膨胀机13设置在工作介质循环路10中的蒸发器12的下游侧(工作介质的流动方向的下游侧)。从蒸发器12输送来的工作介质在膨胀机13中膨胀。虽省略了详细的图示，但在本实施方式中，采用具有公母一对的螺杆转子的容积式螺杆膨胀机作为膨胀机13。而且，在膨胀机13中，一对转子通过输送来的气相状态的工作介质的膨胀能量而被旋转驱动。连接于一对螺杆转子中的一个螺杆转子的旋转轴13a从膨胀机13延伸出，该旋转轴13a的端部连接于发电机16。发电机16在本实施方式所涉及的双循环发电系统1中被设置为能量回收机。发电机16接收膨胀机13的旋转驱动力而产生电力。由此，回收被供应的蒸气的热能。冷凝器14设置在工作介质循环路10中的膨胀机13的下游侧。冷凝器14是对流式热交换器，从膨胀机13输送来的气相状态的工作介质与在冷却介质循环路20中输送来的冷却介质(例如冷却水)向对流方向流动从而进行热交换。在冷凝器14中，输送来的工作介质如上所述地被冷却而冷凝，由此成为液相状态而被输送到泵15。泵15设置在工作介质循环路10中的冷凝器14的下游侧且预热器11的上游侧。泵15的详细结构将后述，采用了具有马达和由马达旋转驱动的多个叶轮的所谓的多级螺旋泵。被输送至泵15的工作介质在被加压到指定的压力后，被送出至预热器11。变频器17是用于对泵15的马达进行变速驱动的设备。变频器17通过改变对泵15的马达供应的电力的频率来使马达变速。控制器18基于输入信息，对变频器17发出与泵15的变速相关的指令。2.泵15的结构及配置方式使用图2至图4说明本实施方式所涉及的双循环发电系统1的结构中的泵15的结构及配置方式。图2是从侧面侧表示泵15的结构及配置方式的示意剖视图，图3是从上面侧表示泵15的结构及配置方式的示意剖视图。另外，图4是从端面侧表示泵15的结构及配置方式的示意剖视图。如图2及图3所示，泵15包括壳体150、旋转轴151、多个叶轮152、马达(驱动源)153及轴承154。壳体150具有作为中空筒的侧周壁150c、作为长边方向的端部的端壁150d和端壁150e。如图2及图3所示，壳体150呈长边方向(X方向)的尺寸比直径方向(Y方向、Z方向)的尺寸长的长筒形状。旋转轴151的轴芯Ax15以沿X方向(水平方向)的状态被配置。旋转轴151的X方向右侧的端部插通壳体150的端壁150e而向外侧延伸出。旋转轴151的向壳体150的外侧延伸出而成的端部连接于作为驱动源的马达153的驱动轴153a。轴承154接合于壳体150的端壁150e的外表面侧，并在维持轴芯Ax15的水平姿势(沿着X方向的姿势)的状态下支撑旋转轴151。即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双循环发电系统，其特征在于包括：工作介质循环路，供工作介质循环；蒸发器，设置在所述工作介质循环路中，通过回收热能使所述工作介质蒸发；膨胀机，设置在所述工作介质循环路中的所述蒸发器的下游侧，使从所述蒸发器送出的所述工作介质膨胀；能量回收机，回收在所述膨胀机中生成的动能；冷凝器，设置在所述工作介质循环路中的所述膨胀机的下游侧，使从所述膨胀机送出的所述工作介质通过与冷却介质的热交换而冷凝；以及泵，设置在所述工作介质循环路中的所述冷凝器的下游侧且所述蒸发器的上游侧，向所述蒸发器送出从所述冷凝器送出的所述工作介质，其中，所述泵具有：中空状的壳体，在长边方向的端部具有端壁；旋转轴，其轴芯沿所述长边方向被配置，在被所述端壁支撑的状态下，所述旋转轴的至少一部分被配置在所述壳体内，并接收旋转驱动力而旋转；以及多个叶轮，以沿所述长边方向排列的状态接合于所述旋转轴，所述泵以所述旋转轴的所述轴芯与铅垂方向交叉的朝向被配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.08 JP 2017-0209971.一种双循环发电系统，其特征在于包括：工作介质循环路，供工作介质循环；蒸发器，设置在所述工作介质循环路中，通过回收热能使所述工作介质蒸发；膨胀机，设置在所述工作介质循环路中的所述蒸发器的下游侧，使从所述蒸发器送出的所述工作介质膨胀；能量回收机，回收在所述膨胀机中生成的动能；冷凝器，设置在所述工作介质循环路中的所述膨胀机的下游侧，使从所述膨胀机送出的所述工作介质通过与冷却介质的热交换而冷凝；以及泵，设置在所述工作介质循环路中的所述冷凝器的下游侧且所述蒸发器的上游侧，向所述蒸发器送出从所述冷凝器送出的所述工作介质，其中，所述泵具有：中空状的壳体，在长边方向的端部具有端壁；旋转轴，其轴芯沿所述长边方向被配置，在被所述端壁支撑的状态下，所述旋转轴的至少一部分被配置在所述壳体内，并接收旋转驱动力而旋转；以及多个叶轮，以沿所述长边方向排列的状态接合于所述旋转轴，所述泵以所述旋转轴的所述轴芯与铅垂方向交叉的朝向被配置。2.根据权利要求1所述的双循环发电系统，其特征在于，所述泵以所述旋转轴的所述轴芯相对于铅垂方向成75°～90°的角度被配置。3.根据权利要求1或2所述的双循环发电系统，其特征在于还包括：控制部，进行所述泵的驱动控制，所述控制部在所述工作介质循环路中的所述冷凝器与所述泵之间，维持基于饱和温度和所述冷凝器出口部分的所述工作介质的温度计算出的过冷度为指定的过冷度以上的状态，使所述泵的马达转速梯次地或逐渐降低，从而使该系统停止。4.根据权利要求3所述的双循环发电系统，其特征在于，在所述工作介质循环路中的所述冷凝器与所述泵之间的部分，设置有检测所述部分的所述工作介质的温度的温度检测部和检测所述部分的所述工作介质的压力的压力检测部，在通往所述冷凝器的所述冷却介质的供应路中设置有检测所述供应路中的所述冷却介质的温度的冷却温度检测部，所述控制部依次执行：检测信息受理步骤，依次受理来自所述温度检测部的温度信息、来自所述压力检测部的压力信息以及来自所述冷却温度检测部的冷却温度信息；计算步骤，根据所述压力信息计算出饱和温度Ts；判定步骤，判定所述饱和温度Ts与所述冷凝器出口部分的所述工作介质的温度Tr1之间的差分亦即过冷度(Ts-Tr1)是否为指定的过冷度a以上；转速降低步骤，在所述判定步骤中的判定为肯定的情况下，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥和雄，田中祐治，足立成人，成川裕，西村和真，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP