一种压缩机透平一体式机组及其运行方法技术

本发明专利技术涉及动力装置领域，旨在解决现有的超临界CO

A compressor turbine integrated unit and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种压缩机透平一体式机组及其运行方法
本专利技术涉及动力装置领域，具体而言，涉及压缩机透平一体式机组及其运行方法。
技术介绍
对于中等功率和大功率超临界CO2发电机组，其驱动部分通常需要有主压缩机、再压缩机、透平等设备，为实现驱动部分的启动，一般还需要盘车实现。现有技术中，这些设备之间的连接通常较为松散，导致整个驱动机组体积庞大，管路复杂。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种压缩机透平一体式机组及其运行方法，以解决现有的超临界CO2发电机组各构件组合形式松散的问题。本专利技术的实施例是这样实现的：一种压缩机透平一体式机组，其包括透平、电机、齿轮箱和主压缩机和多级的再压缩机；电机为驱动、发电一体机，且当机组启动时，电机处于电动机工况，驱动轴系转动；当机组正常工作时，电机处于发电机工况，对外发电；齿轮箱具有多个传动连接的齿轮轴；电机、透平、齿轮箱和主压缩机依次同轴连接，其中透平的轴和主压缩机的轴分别连接齿轮箱的其中一个齿轮轴的两端；再压缩机的各级分布于齿轮箱的两侧，并各自连接齿轮箱的其他齿轮轴的连接端。本方案中的一体式驱动机组使用时，首先以电动机工况启动电机，使驱动电机带动齿轮箱和连接于齿轮箱的齿轮轴上的主压缩机、透平、和各级再压缩机启动运转；待机组完成启动正常运转后，将电机切换至发电机工况，以透平作为驱动设备，一面驱动主压缩机和各级压缩机运转，一面对外做功。并且本方案中的电机能够取代透平的盘车的功能，机组可取消单独的盘车装置。另外，本方案中，机组的透平和各压缩机集成于一齿轮箱上，并且分布在齿轮箱的两侧，且主压缩机、再压缩机和对外做功发电均采用同一台透平驱动，透平的输出功一部分用于驱动主压缩机和再压缩机，另外一部分输出做功，机组结构和功能紧凑，减少了复杂的连接结构，且提高了整体的能量转化率；且主压缩机、再压缩机、透平采用两侧布置，可有效平衡轴向推力；电机兼做用于带动机组启动的驱动电机和用于由透平带动发电的发电机，节约了设备配置的成本并减小了结构的整体尺寸。在一种实施例中，压缩机透平一体式机组还包括长条形的公共底座，主压缩机、齿轮箱、透平和电机呈线性布置在公共底座上；再压缩机的各级分别连接于齿轮箱的两侧的齿轮轴的两端。主压缩机、再压缩机、电机、透平布置在公共底座上，可实现机组整体发运。在一种实施例中，主压缩机的气缸和再压缩机的各级的气缸分别通过法兰连接的方式连接于齿轮箱的箱体。在一种实施例中，透平的轴的两端分别设置轴承箱，透平的轴转动支撑于两端的轴承箱之间。在一种实施例中，齿轮箱包括箱体、三个依次转动设置于箱体的齿轮轴，以及固连于各齿轮轴的传动齿轮，各个传动齿轮彼此啮合传动连接；齿轮轴的至少一端设置为用于连接其他结构的连接端。在一种实施例中，再压缩机共有四级，四级再压缩机分别连接于剩下的两个齿轮轴的四个连接端中的一个。在一种实施例中，各个传动齿轮的齿数不相等，以使齿轮轴的转速不相等。机组采用多轴布置，通过齿轮箱进行转速匹配，可实现各转子之间不同转速。本申请还提供一种压缩机透平一体式机组，其包括透平、电机、齿轮箱和主压缩机和多级的再压缩机；电机为驱动、发电一体机，且当机组启动时，电机处于电动机工况，驱动轴系转动；当机组正常工作时，电机处于发电机工况，对外发电；齿轮箱具有三个传动连接的齿轮轴，其中一个位于另外两个的中间位置；电机、透平和齿轮箱的位于中间的齿轮轴依次同轴连接；再压缩机多级，主压缩机和多级再压缩机分布于齿轮箱的两侧，并各自连接齿轮箱的其他两个齿轮轴的共四个连接端。本方案相对前述方案不同之处在于，主压缩机不需要设置在齿轮箱中间的齿轮轴上，而是可以设置在两侧的齿轮轴上和再压缩机的某一级或多级同轴设置。该设置方式也具有一定的平衡性，能够平衡轴向推力。本申请还提供前述压缩机透平一体式机组的运行方法，其包括以下步骤：首先，以电动机工况启动电机，使电机带动齿轮箱和连接于齿轮箱的齿轮轴上的主压缩机、透平和各级再压缩机启动运转；待机组完成启动正常运转后，将电机切换至发电机工况，以透平作为驱动设备，一面驱动主压缩机和各级压缩机运转，一面驱动发电机运转发电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例中的压缩机透平一体式机组的三维视图；图2为图1的结构原理视图；图3为本专利技术实施例中的压缩机透平一体式机组的第二种实施方式的示意图(结构原理简图)；图4本专利技术实施例中的压缩机透平一体式机组的第三种实施方式的示意图(结构原理简图)；图5为本专利技术实施例中的压缩机透平一体式机组的第四种实施方式的示意图(结构原理简图)。图标：1-公共底座；2-主压缩机；3-再压缩机；31-第一级再压缩机；32-第二级再压缩机；33-第三级再压缩机；34-第四级再压缩机；7-齿轮箱；71-箱体；72-齿轮轴；73-齿轮；8-透平；9-电机；21-轴承箱；22-气缸；K1-进口；K2-出口。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，本专利技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，本专利技术的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩机透平一体式机组，其特征在于：/n包括透平、电机、齿轮箱和主压缩机和多级的再压缩机；/n所述电机为驱动、发电一体机，且当机组启动时，电机处于电动机工况，驱动轴系转动；当机组正常工作时，电机处于发电机工况，对外发电；/n所述齿轮箱具有多个传动连接的齿轮轴；/n电机、透平、齿轮箱和主压缩机依次同轴连接，其中透平的轴和主压缩机的轴分别连接齿轮箱的其中一个齿轮轴的两端；/n所述再压缩机的各级分布于所述齿轮箱的两侧，并各自连接齿轮箱的其他齿轮轴的连接端。/n

【技术特征摘要】
1.一种压缩机透平一体式机组，其特征在于：
包括透平、电机、齿轮箱和主压缩机和多级的再压缩机；
所述电机为驱动、发电一体机，且当机组启动时，电机处于电动机工况，驱动轴系转动；当机组正常工作时，电机处于发电机工况，对外发电；
所述齿轮箱具有多个传动连接的齿轮轴；
电机、透平、齿轮箱和主压缩机依次同轴连接，其中透平的轴和主压缩机的轴分别连接齿轮箱的其中一个齿轮轴的两端；
所述再压缩机的各级分布于所述齿轮箱的两侧，并各自连接齿轮箱的其他齿轮轴的连接端。


2.根据权利要求1所述的压缩机透平一体式机组，其特征在于：
还包括长条形的公共底座，所述主压缩机、齿轮箱、透平和电机呈线性布置在所述公共底座上；所述再压缩机的各级分别连接于所述齿轮箱的两侧的齿轮轴的两端。


3.根据权利要求1所述的压缩机透平一体式机组，其特征在于：
所述主压缩机的气缸和所述再压缩机的各级的气缸分别通过法兰连接的方式连接于齿轮箱的箱体。


4.根据权利要求1所述的压缩机透平一体式机组，其特征在于：
所述透平的轴的两端分别设置轴承箱，所述透平的轴转动支撑于两端的轴承箱之间。


5.根据权利要求1所述的压缩机透平一体式机组，其特征在于：
所述齿轮箱包括箱体、三个依次转动设置于所述箱体的所述齿轮轴，以及固连于各齿轮轴的传动齿轮，各个所述传动齿轮彼此啮合传动连...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖健鑫，田瑞青，王文武，钱勇，倪剑，刘海杰，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51