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德国ZEITLOS磁悬浮轴承与ORC透平机的完美结合
作者:赛特勒斯轴承科技(北京)有限公司 来源: 浏览次数:13176次 更新时间:2016-10-11 14:57:52

Combined with the German ZEITLOS magnetic bearing and a perfect ORC

德国ZEITLOS磁悬浮轴承与ORC透平机的完美结合

                             ——赛特勒斯轴承科技(北京)有限公司技术篇

 

ORC透平式膨胀机,是利用有机朗肯循环技术实现可再生能源发电,属于实现热功转换的热能机械。利用低品位热源,实现功率输出。传统的热功转化,是利用高压、高温过热蒸汽推动汽轮机转动,再带动同步发电机,从而实现热到功的转化。电力,属于最高级别的能源,使用传输方便,是现今最主要的工农业生产动力来源。汽轮机等发电机组,消耗的是高品位能源或原料,无法使用低品位的能源,同时产生很多废热。ORC透平式膨胀动力机正是利用低品位的热源,实现热功转换。这样做的好处是,热源可以是余热、废热,变废为宝,降低了能耗,增加了产出,实现能源梯度利用,最大限度的节约能源。

ORC透平式膨胀机,利用有机郎肯技术,是低品位热能发电的最有效的实现方式。它可以利用地热能、海洋热能、太阳能、生物能、柴油机尾气及气缸冷却热水回收、焦炉烟气废热回收等其它温度适合的热能。

ORC透平式膨胀机运转原理:

有机工质在换热器中从余热流中吸收热量, 生成具一定压力和温度的蒸汽, 蒸汽进入透平机械膨胀做功, 从而带动发电机,从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热, 凝结成液态, 最后借助工质泵重新回到换热器, 如此不断地循环。

 ORC循环组成部件

ORC循环中,工质的作用是将热源的热值提取出来,将温度转化为压力、动力,从而实现低温热源的动力输出。因为无压力、低压力的热源,无法利用其它办法实现热工转换,ORC透平膨胀机是唯一选择。

ORC发电装置的主要配置及功用:

主要配置有蒸发器、透平膨胀发电机、冷凝器、工质泵、回热器、系统自动控制和并联网设备。

1、蒸发器功用:蒸发器相当于汽轮机发电系统中的余热锅炉,有机工质在蒸发器内与余热源进行热交换,由液态变为具有相当压力的气态;

2、透平膨胀发电机功用:将有机介质气体的压力能和热能转换成机械能,机械能转换成电能;

3、冷凝器功用:将做功后气液两相介质全部冷凝为液体;

4、工质泵功用:将液态工质泵入蒸发器

5、快速关断阀功用:当发电装置出现故障时,快速切断进气和关机;

6、系统自动控制和并联网设备功用:自动控制全系统稳定可靠的工作,保证并网电力符合电网和使用要求。

基于现今ORC透平膨胀发电机的发展,磁悬浮轴承的使用和它密不可分:

l  磁浮轴承技术的透平膨胀机正用于天然气处理、乙烯制冷和露点控制应用。

l  磁浮轴承可为涡轮机械带来许多优势,包括更少的维护工作量、更高的效率和可靠性。然而,对于透平膨胀机来说,使用磁浮轴承的最大好处在用于天然气处理的过程中消除了干气密封、润滑油、润滑系统的使用。因此,处理过程中无润滑油污染,且低温处理液体时也不会出现流体渗透和凝固石油的现象。

l  取消润滑系统的使用还为重要的海上应用增加空间并减少重量。通过应用磁浮轴承,透平膨胀机的OEM 估计可减少30%以上的滑移重量以及近40%的整体体积。

磁悬浮轴承的优点:

1.     超高转速、噪音低;

2.     高可靠性、寿命长;

3.     彻底消除摩擦、节能环保;

4.     无需润滑系统、节省空间;

5.     精确可控;


赛特勒斯轴承科技(北京)有限公司,在转化德国磁悬浮轴承的基础上,正致力于发展磁悬浮系统与ORC透平膨胀发电机的完美结合。

 磁悬浮轴承是利用电磁力,将被支承件稳定悬浮在空间,使支承件与被支承件之间没有机械接触的一种高性能机电一体化轴承。它具有无机械接触、无需润滑、高转速、精度高、功耗低、智能控制等特点。由于具有以上特性,磁悬浮轴承在很多领域有着广泛应用价值,美国、日本、法国、德国等国家早在2O世纪就将磁悬浮轴承应用于离心压缩机、分子涡流泵、汽轮发动机等大型设备上,也被应用于超高速超精密加工机床用的磁轴承主轴,在军事装备中也得到成功应用。

 作为一种典型的机电一体化产品,磁悬浮轴承的研究涉及到机械学、转子动力学、电磁学、控制理论、传感理论和计算机科学等多学科的知识,具有很广泛的应用前景。磁悬浮轴承作为一个独立的功能部件有着十分广阔的应用领域。目前磁悬浮轴承主要应用在有高速度、高精度、自动化,或低速重载,或真空洁静环境等要求的高附加值产品中。如:数控机床、高速铣床、高精度磨床、机器人、真空泵、电机、涡轮机、大型水轮发电机、航空发动机、卫星导航系统、人工心脏泵、污水处理装置等。

磁悬浮轴承的发展方向:
(1 ) 超导磁悬浮轴承的研究。这种轴承的体积很小, 却有很大的承载能力。这方面的研究进展在很大程度上依赖于超导材料的进展。高温超导陶瓷材料由于其固有的属性及具体加工技术的原因, 实际应用十分有限, 还需有很大的突破。
(2) 无传感器磁悬浮轴承的研究。最近几年,结合磁悬浮轴承和无传感器检测两大研究领域的最新研究成果, 诞生了一个全新的研究方向———无传感器的磁悬浮轴承( Sensorless Magnetic Bearing 或Self2SensingMagnetic Bearing) 。它不需要设计专门的位置传感器, 而是通过测量电气回路内部信号来间接地获取转子的位置信息。
(3) 新材料的研究。新材料的研究成功无疑将使磁悬浮轴承突破离心力、磁饱和、磁滞等特性的限制。近年来得到迅速发展的稀土永磁材料也因为结构轻巧、能耗低而极具应用前途。可以预计, 这些新材料的推广普及将会有效地减小磁轴承的体积、能耗,
而大大地提高了承载能力。
(4) 高速控制器的研究。磁悬浮轴承主要用于高速设备, 其控制器的高速运算速度是非常必需的,传统控制器已不能满足磁悬浮轴承高速运算的要求,采用数字信号处理器DSP作磁悬浮轴承控制器是一种发展方向, 采用DSP作控制器有如下优点: 容易实现较复杂的、运算量较大和控制算法, 控制器参数容易修改; 乘法和加法由硬件实现, 运算速度非常快; 控制脉冲频率大大提高, 系统性能得到很好的改善; 容易实现信号处理和滤波电路, 减少外围电路。
(5) 其他型式磁悬浮轴承的研究。磁悬浮轴承的型式可以多种多样, 远不止目前的几种型式, 有待进一步研究。

 

                     

 

                                赛特勒斯轴承科技(北京)有限公司

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