本實用新型涉及氣體發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種透平膨脹發(fā)電裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來的透平膨脹發(fā)電機組其常規(guī)總體布置結(jié)構(gòu)與運行原理為：透平膨脹機的葉輪驅(qū)動主軸通過低速聯(lián)軸器與減速箱高速軸聯(lián)接；葉輪驅(qū)動主軸的扭矩通過減速箱傳遞到低速軸并減速輸出；低速軸通過低速聯(lián)軸器與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，以驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)動進(jìn)而發(fā)電。一般情況下，每一級透平膨脹機自帶葉輪驅(qū)動主軸，并且每一級透平膨脹機的主軸獨立對應(yīng)一根齒輪軸。對于多級膨脹的情況，若繼續(xù)采用這種一對一的方案，增加了齒輪副和軸承對數(shù)，使軸系復(fù)雜，傳動不穩(wěn)定，機械能損失大，機械效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種透平膨脹發(fā)電裝置，通過將兩臺透平膨脹機的葉輪設(shè)置在同一根齒輪軸的兩端上，以改善上述問題。

本實用新型的另一目的在于提供一種透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)，其能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本實用新型較佳實施例提供一種透平膨脹發(fā)電裝置，包括：發(fā)電機、第一透平膨脹機、第二透平膨脹機以及減速箱。

所述減速箱用于聯(lián)接所述第一透平膨脹機、第二透平膨脹機和發(fā)電機，其中：

所述第一透平膨脹機包括第一葉輪，所述第二透平膨脹機包括第二葉輪。

所述減速箱包括與所述發(fā)電機聯(lián)接的第一齒輪軸和與所述第一透平膨脹機、第二透平膨脹機聯(lián)接的第二齒輪軸，所述第一齒輪軸和第二齒輪軸通過齒輪嚙合。所述第一透平膨脹機和第二透平膨脹機分別設(shè)置在所述第二齒輪軸兩端，所述第二齒輪軸作為所述第一透平膨脹機和第二透平膨脹機的主軸，所述第一葉輪、第二葉輪與所述第二齒輪軸聯(lián)接。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置還包括用于聯(lián)接所述第一齒輪軸和所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸的低速聯(lián)軸器，所述低速聯(lián)軸器包括膜片低速聯(lián)軸器或滑塊低速聯(lián)軸器。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置還包括用于檢測所述第一齒輪軸、所述第二齒輪軸或所述電機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速中的至少一項的轉(zhuǎn)速傳感器。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置中的所述減速箱包括與所述第一齒輪軸、第二齒輪軸配合的徑向止推軸承。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置中的所述第一葉輪、第二葉輪包括多片導(dǎo)葉以及對所述多片導(dǎo)葉的角度進(jìn)行調(diào)整的導(dǎo)葉角度調(diào)節(jié)部件。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置中的所述第二齒輪軸包括用于固定所述第一葉輪、第二葉輪的固定件。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置中的所述固定件包括螺釘或螺栓。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置還包括分別設(shè)置在所述第一透平膨脹機和第二透平膨脹機上的用于檢測氣體流量的流量傳感器。

進(jìn)一步地，上述透平膨脹發(fā)電裝置還包括與所述流量傳感器連接的用于顯示氣體流量數(shù)據(jù)信息的顯示器。

本實用新型較佳實施例還提供一種透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)，該透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)包括上述的透平膨脹發(fā)電裝置。

本實用新型提供的透平膨脹發(fā)電裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的透平膨脹發(fā)電裝置取消了各級透平膨脹機自身的軸承箱，每臺透平膨脹機減少一副軸承，減少了透平膨脹機與減速箱之間的高速聯(lián)軸器。使透平膨脹機結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊。減速箱包括與透平膨脹機聯(lián)接的第二齒輪軸，兩臺透平膨脹機各自的葉輪與第二齒輪軸直掛，第二齒輪軸作為兩臺透平膨脹機共用的主軸，使減速箱軸系減少，軸承、齒輪副對數(shù)減少，減少了機械能的損耗，提高了機械效率。同時第二齒輪軸兩端分別連接有一個葉輪，使其第二齒輪軸的軸向力的平衡，提高發(fā)電裝置運行時的可靠性。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為現(xiàn)有的單側(cè)透平膨脹發(fā)電裝置的示意圖。

圖2為現(xiàn)有的雙側(cè)透平膨脹發(fā)電裝置的示意圖。

圖3為本實用新型較佳實施例提供的單側(cè)透平膨脹發(fā)電裝置的示意圖。

圖4為本實用新型較佳實施例提供的透平膨脹發(fā)電裝置在圖3中I部位的局部放大示意圖。

圖5為本實用新型較佳實施例提供的雙側(cè)透平膨脹發(fā)電裝置的示意圖。

圖標(biāo)：100-透平膨脹發(fā)電裝置；110-膨脹機轉(zhuǎn)軸；120-軸承箱；130-高速聯(lián)軸器；140-減速箱；141-第一齒輪軸；142-第二齒輪軸；143-徑向止推軸承；150-發(fā)電機；160-第一透平膨脹機；161-第一葉輪；170-第二透平膨脹機；171-第二葉輪；180-低速聯(lián)軸器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

請參照圖1，現(xiàn)有的透平膨脹發(fā)電裝置100的透平膨脹機自身帶有膨脹機轉(zhuǎn)軸110，并包括用于保護(hù)膨脹機轉(zhuǎn)軸110的軸承箱120?，F(xiàn)有的透平膨脹發(fā)電裝置100利用高速聯(lián)軸器130實現(xiàn)所述膨脹機轉(zhuǎn)軸110與減速箱140轉(zhuǎn)軸的聯(lián)接以及扭矩的傳遞。由于增加了傳遞過程中的聯(lián)接部件，使整個設(shè)備的機械能傳遞的效率低，同時還增加了設(shè)備的體積。整臺膨脹機位于減速箱140的一側(cè)，所述膨脹機轉(zhuǎn)軸110與減速箱140轉(zhuǎn)軸的軸向力不平衡，徑向止推軸承143燒瓦的風(fēng)險高。

請參照圖2，現(xiàn)有的透平膨脹發(fā)電裝置100擴展膨脹機時，一般是在減速箱140的兩側(cè)各設(shè)置一臺膨脹機，構(gòu)成一臺2級膨脹發(fā)電裝置，這將增加更多的聯(lián)接部件，使機械能的傳遞效率更低。

請參照圖3，本實用新型的實施例提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的透平膨脹發(fā)電裝置100，所述透平膨脹發(fā)電裝置100包括：發(fā)電機150、第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170以及減速箱140。

所述減速箱140用于聯(lián)接所述第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170和發(fā)電機150。其中，所述第一透平膨脹機160包括第一葉輪161，所述第二透平膨脹機170包括第二葉輪171。

所述減速箱140包括與所述發(fā)電機150聯(lián)接的第一齒輪軸141和與所述第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170聯(lián)接的第二齒輪軸142，所述第一齒輪軸141和第二齒輪軸142通過所述減速箱140中的齒輪嚙合。所述減速箱140可以是，但不限于，齒輪減速器，所述齒輪減速器可以是單級齒輪減速器或多級齒輪減速器等。齒輪可以做成，但不限于是，直齒、斜齒或人字齒的齒輪。所述第一透平膨脹機160和第二透平膨脹機170分別設(shè)置在所述第二齒輪軸142兩端，所述第二齒輪軸142作為所述第一透平膨脹機160和第二透平膨脹機170的主軸，所述第一葉輪161、第二葉輪171與所述第二齒輪軸142聯(lián)接。

具體地，所述第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170可以位于所述減速箱140的同一側(cè)，可以以一臺第一透平膨脹機160和一臺第二透平膨脹機170組成一臺2級膨脹發(fā)電裝置。所述第一透平膨脹機160和所述第二透平膨脹機170內(nèi)部需保持良好的氣密性，除了設(shè)置的進(jìn)氣口和出氣口外，沒有漏氣的孔或縫隙。所述第一透平膨脹機160和第二透平膨脹機170的工作原理相同，所述第一葉輪161與第二葉輪171共用一根所述第二齒輪軸142，且共同驅(qū)動所述第二齒輪軸142轉(zhuǎn)動。相比與圖2中的2級膨脹發(fā)電裝置，圖3中的2級膨脹發(fā)電裝置降低了減速箱140的設(shè)計難度。

以所述第一透平膨脹機160舉例說明其工作原理：從所述第一透平膨脹機160的進(jìn)氣口進(jìn)入中高壓氣體，中高壓氣體快速流動，并驅(qū)動所述第一葉輪161轉(zhuǎn)動；由于所述第一葉輪161固定在第二齒輪軸142上，當(dāng)所述第一葉輪161轉(zhuǎn)動時，將帶動第二齒輪軸142快速轉(zhuǎn)動。一般情況下，所述第二齒輪軸142的轉(zhuǎn)速快，扭矩小，需要通過減速箱140減速，以增大輸出扭矩，即通過減速箱140內(nèi)部的齒輪部件，將所述第二齒輪軸142的機械能傳遞到所述第一齒輪軸141，降低所述第一齒輪軸141的轉(zhuǎn)速并增大扭矩。所述第一齒輪軸141的轉(zhuǎn)速比所述第二齒輪軸142的轉(zhuǎn)速低。

請參照圖3，在本具體實施例中，所述透平膨脹發(fā)電裝置100還包括用于聯(lián)接所述第一齒輪軸141和所述發(fā)電機150的轉(zhuǎn)軸的低速聯(lián)軸器180。所述低速聯(lián)軸器180使所述第一齒輪軸141和所述發(fā)電機150的轉(zhuǎn)軸共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩，所述第一齒輪軸141可以作為主動軸，所述發(fā)電機150的轉(zhuǎn)軸可以作為從動軸。所述低速聯(lián)軸器180可以是，但不限于，膜片低速聯(lián)軸器、滑塊低速聯(lián)軸器等，所述低速聯(lián)軸器180可以起到緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。

具體地，發(fā)電機150和減速箱140在運行時，所述發(fā)電機150和減速箱140之間通過一個或數(shù)個不同品種或不同型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將兩者的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接起來，形成軸系傳動系統(tǒng)。由于發(fā)電機150和減速箱140工作原理和結(jié)構(gòu)不同，其機械特性差別大，有的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運轉(zhuǎn)時有沖擊，對傳動系統(tǒng)形成不同的影響。一般可以用具有彈性的聯(lián)軸器，以調(diào)整軸系固有頻率，降低扭振振幅，從而減振、緩沖、保護(hù)傳動裝置部件，改善對中性能，提高輸出功率的穩(wěn)定性。

在本具體實施例中，所述透平膨脹發(fā)電裝置100還包括用于檢測所述第一齒輪軸141、所述第二齒輪軸142或所述電機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速中的至少一項的轉(zhuǎn)速傳感器。所述轉(zhuǎn)速傳感器可以是將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器，可以輸出脈沖信號(近似正弦波或矩形波)。

具體地，所述轉(zhuǎn)速傳感器可以實時、精確的提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)值，方便現(xiàn)場操作人員根據(jù)轉(zhuǎn)速數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的操控。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)的閾值時，操作人員可以增加進(jìn)入所述第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170的氣體量，進(jìn)而加速所述第二齒輪軸142的轉(zhuǎn)動以提高整個軸系的轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速被控制在預(yù)設(shè)的正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

請參照圖3，在本具體實施例中，所述透平膨脹發(fā)電裝置100中的所述減速箱140包括與所述第一齒輪軸141、第二齒輪軸142配合的徑向止推軸承143(又稱推力軸承)。請參照圖4，圖4為圖3中I部位的局部放大示意圖，所述徑向止推軸承143可以用來承受轉(zhuǎn)軸的重量和軸向力(與軸平行的方向的力)。所述徑向止推軸承143可以是，但不限于，固定瓦塊的滑動軸承、可傾瓦塊的滑動軸承或滾動軸承等。

請參照圖4，在本具體實施例中，所述透平膨脹發(fā)電裝置100中的所述第一葉輪161、第二葉輪171包括多片導(dǎo)葉以及對所述多片導(dǎo)葉的角度進(jìn)行調(diào)整的導(dǎo)葉角度調(diào)節(jié)部件。通過調(diào)整導(dǎo)葉開度以調(diào)整氣體的流動速度和氣量，從而改變所述第一透平膨脹機160、第二透平膨脹機170的輸入功率，進(jìn)一步地控制發(fā)電機150的輸出功率。

在本具體實施例中，所述透平膨脹發(fā)電裝置100中的所述第二齒輪軸142包括用于固定所述葉輪的固定件。所述固定件包括螺釘或螺栓。所述葉輪是直接設(shè)置在所述第二齒輪軸142的兩端上的。

具體地，為了提高機械能的轉(zhuǎn)換效率，所述葉輪可以通過螺釘或螺栓固定在所述第二齒輪軸142上，這種固定還可以防止葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中，與所述第二齒輪軸142的連接出現(xiàn)松動而造成事故。當(dāng)設(shè)備運行時，如果上述葉輪出現(xiàn)松動，這不僅會降低機械能的轉(zhuǎn)換效率，還有可能導(dǎo)致整個設(shè)備癱瘓。例如在不同的情形下，葉輪在高速旋轉(zhuǎn)下脫落會導(dǎo)致不同程度的后果發(fā)生，輕者設(shè)備損壞，嚴(yán)重者將會威脅到人生命安全。

在本具體實施例中，上述透平膨脹發(fā)電裝置100還可以包括分別設(shè)置在所述第一透平膨脹機160和第二透平膨脹機170上的用于檢測氣體流量的流量傳感器；與所述流量傳感器連接的用于顯示氣體流量數(shù)據(jù)信息的顯示器。所述顯示器還可以與所述轉(zhuǎn)速傳感器連接，用于顯示轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速。所述顯示器用于顯示傳感器的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場操作人員進(jìn)行相應(yīng)的操控。

請參照圖5，在本具體實施例中，由一臺所述第一透平膨脹機160和一臺所述第二透平膨脹機170組成一個機組，每個機組共用一根齒輪軸?？梢栽谒鰷p速箱140的兩端分別設(shè)置一個機組，形成一臺4級膨脹發(fā)電裝置。兩個機組可以同時運行，以適應(yīng)更大的氣量，滿足更大的功率要求。

具體地，所述4級膨脹發(fā)電裝置與2級膨脹發(fā)電裝置相比，所述4級膨脹發(fā)電裝置可以在更大的氣體流量的環(huán)境下運行。當(dāng)兩個機組共同運行時，從所述減速箱140的兩側(cè)共同驅(qū)動發(fā)電機150轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動以發(fā)電，提高了發(fā)電機150的發(fā)電輸出功率。

本具體實施還提供一種透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)，該透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)包括上述的透平膨脹發(fā)電裝置100。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述透平膨脹發(fā)電系統(tǒng)可以提高機械能的轉(zhuǎn)換效率，即提高氣體能量回收的效率。

綜上所述，本實用新型提供一種透平膨脹發(fā)電裝置及系統(tǒng)。所述種透平膨脹發(fā)電裝置包括：發(fā)電機、第一透平膨脹機、第二透平膨脹機以及減速箱。本實用新型提供的透平膨脹發(fā)電裝置取消了各級透平膨脹機自身的軸承箱，每臺透平膨脹機減少一副軸承，減少了透平膨脹機與減速箱之間的高速聯(lián)軸器。使透平膨脹機結(jié)構(gòu)更簡單、緊湊。所述第一透平膨脹機包括第一葉輪，所述第二透平膨脹機包括第二葉輪，減速箱包括與透平膨脹機聯(lián)接的第二齒輪軸，兩臺透平膨脹機各自的葉輪與第二齒輪軸直掛，第二齒輪軸作為兩臺透平膨脹機共用的主軸，使減速箱軸系減少，軸承、齒輪副對數(shù)減少，減少了機械能的損耗，提高了機械效率。同時第二齒輪軸兩端分別連接有一個葉輪，使其第二齒輪軸的軸向力的平衡，提高發(fā)電裝置運行時的可靠性。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。在本實用新型的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為只是或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“相連”、“相聯(lián)”、“連接”、“聯(lián)接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接?？梢允菣C械連接，也可以是電性連接。可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。