具有一体齿轮连接式蒸汽压缩机的功率装置的制造方法
【专利摘要】功率装置包括一体齿轮连接式蒸气压缩机组件(300)，其包括主齿轮(313)和压缩机轴(315)，压缩机轴具有与主齿轮啮合的副齿轮(317)。装置进一步包括蒸气源(301)，蒸气源可流通地与一体齿轮连接式蒸气压缩机组件(300)的入口连接。蒸气涡轮组件(327，329)可流通地与一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的出口连接，以接收来自一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的压缩且过热的蒸气流。由蒸气涡轮组件驱动的发电机(331)将蒸气涡轮组件产生的机械功率转换成电功率。
【专利说明】
具有一体齿轮连接式蒸汽压缩机的功率装置
技术领域
[0001]本文公开的主题的实施例大体涉及功率装置和系统。一些实施例涉及集中式太阳能热功率装置和用于运行它们的系统。其它实施例涉及用于将热能转换成可用机械能或电能的装置。
【背景技术】
[0002]传统的太阳能热功率技术一般包括收集器，收集器集中来自太阳的能量，使得可获得实现高效功率生产所需的高压和高温。不同种类的收集器在本领域中是已知的。它们通常组合起来形成所谓的太阳能场，其中，多个收集器将太阳能集中在热收集回路中，热传递流体或热传递介质在其中循环，所述介质将收集到的热能传递到热力循环中。
[0003]例如，收集到的太阳能热能可在兰金循环中用来产生机械功率，发电机将机械功率可选地转换成电功率。
[0004]热力循环的效率取决于可用太阳能热能，并且特别是取决于在热力循环中可实现的压力和温度状况。
[0005]可由太阳能场收集的功率很大程度上取决于天气状况和白天太阳的位置。在现有技术的一些实施例中，热收集和存储器件用来存储可在一天的中间时期获得的多余热能，多余热能可用来在获得较少太阳能量时的时期期间提高热力循环的总效率。但太阳能热功率装置一天必须关闭几小时，因为太阳能功率可用性不足或者太阳能功率缺乏，例如在晚上和日出和日落期间。
[0006]图1示出现有技术的集中式太阳能热功率装置I。示意性地在3处显示的太阳能场收集太阳能。太阳能场3可包括例如呈抛物面槽的形式的多个太阳能集中器5，太阳能集中器5将太阳能聚集在管5A上，管5A布置在槽的焦点处，并且由导热材料制成，热传递介质在其中流动。管5A收集来自单独排的槽5的热能，管5A合并在管道7中。在管道7中流动的热传递介质将热能输送到系统，在那里，热功率例如通过热力循环，诸如兰金循环借助于蒸汽涡轮，而转换成机械功率。
[0007]按顺序布置的多个热交换器9、11、13、15用来将来自热传递介质的热能传递到热力循环的工作流体。热交换器9是过热器，在那里，循环在闭合回路17中的工作流体被过热。热交换器11是蒸汽发生器，在那里，工作流体从液体相转变成饱和蒸气相。如果工作流体是水，则蒸气是水蒸气，即，蒸汽。热交换器13形成太阳能预热器的一部分，工作流体在其中在液体相中再加热，然后转变成蒸汽或蒸气。
[0008]热交换器15形成太阳能再热器的一部分，太阳能再热器用来在按顺序布置的高压蒸汽或蒸气涡轮19和低压蒸汽或蒸气涡轮21中执行的第一膨胀步骤和第二膨胀步骤之间，使在闭合回路17中循环的蒸汽或蒸气再加热。进入再热器的热传递介质与进入过热器9的热传递介质处于相同温度，并且管道7和再热器13之间的连接经由旁路管线7A。
[0009]返回管道23使热传递介质或热传递流体从热交换器朝太阳能场返回。膨胀容器24设置在返回管道23的上游。
[0010]提供旁路管线25，当太阳能场3收集到的热能高于回路17所需的热能时，以及/或者当热力循环由于某种原因而关闭时，热传递介质流的一部分或全部可通过旁路管线25偏转。流过旁路管线25的热传递介质中含有的热可在热交换器27中传递到收集在热盐存储箱29中的热存储介质，例如盐。当太阳能场3收集到的热能不足以运行回路17中的热力循环时，存储在存储箱29中的热盐可通过经由热交换器27将热盐从存储箱29栗送到冷盐存储箱31来提供补充热，在热交换器27中，热能通过间接热交换从储热盐传递到在旁路管线25中循环的热传递介质。
[0011]在回路17中循环的工作流体通常执行所谓的兰金循环，并且通常使用水。在一些实施例中，兰金循环可为有机兰金循环，其使用有机流体，例如环戊烷。
[0012]由过热器9输送的工作流体处于过热气体状态，并且首先在高压涡轮19中膨胀，然后在低压涡轮21中进一步膨胀。在第一膨胀和第二膨胀之间，工作流体可通过使工作流体在回路33中循环来再加热，回路33包括太阳能再热器15。两个涡轮21和19可用来驱动发电机22，发电机22进而可将电功率输送到示意性地在G处显示的配电网。
[0013]来自低压涡轮21的用过且可选地部分地冷凝的蒸汽或蒸气在冷凝器35中冷凝，而且很可能借助于与部分地膨胀的蒸气或蒸汽的侧流进行热交换来在低压预热器37中预热，部分地膨胀的蒸气或蒸汽例如从低压涡轮21的中间级放出。循环栗39将工作流体栗送到除气器41。给水栗40通过太阳能预热器13、蒸汽发生器11和过热器9从除气器41中栗出工作流体。
[0014]图2显示典型的蒸汽涡轮组件，其中高压蒸汽涡轮19和低压蒸汽涡轮21通过齿轮箱20彼此连接。参考标号15还是表示再热器。如果太阳能场不提供足够的能量来在最小负载状况下运行热力循环，则热力循环必须关闭。
[0015]需要提高现有技术的集中式太阳能功率装置的效率，尤其是当可获得的太阳能低于最小阈值且不足以使蒸汽过热时。
【发明内容】
[0016]根据一些实施例，提供一种功率产生系统，其包括至少一个一体齿轮连接式压缩机组件，至少一个一体齿轮连接式压缩机组件包括主齿轮和压缩机轴，压缩机轴具有与所述主齿轮啮合的副齿轮。蒸气源可流通地与一体齿轮连接式压缩机组件的入口连接，以对一体齿轮连接式压缩机组件提供蒸气。蒸气涡轮组件构造成接收来自一体齿轮连接式压缩机组件的压缩且过热的蒸气流。蒸气涡轮组件将蒸气中含有的能量的至少一部分转换成呈机械能形式的可用能量。在一些实施例中，由蒸气涡轮组件驱动的发电机可进一步将蒸气涡轮组件产生的机械功率的至少一部分转换成电功率。在一些实施例中，发电机可与一体齿轮连接式压缩机组件的主齿轮同轴，并且从而被主齿轮驱动。在其它实施例中，发电机可与蒸气涡轮组件同轴，并且从而被蒸气涡轮组件驱动。
[0017]可提供主驱动器或原动机，以使主齿轮一体齿轮连接式压缩机组件旋转。在一些实施例中，原动机可为电动马达。
[0018]在一些实施例中，驱动主齿轮的原动机可与主齿轮同轴。例如，电动马达可设有驱动轴，驱动轴可通过例如离合器来与主齿轮的轴连接。
[0019]在其它实施例中，原动机可为蒸气涡轮，例如上面提到的蒸气涡轮组件。例如，蒸气涡轮组件可传动地与主齿轮连接，使得蒸气涡轮组件产生的机械功率驱动所述一体齿轮连接式压缩机组件的主齿轮旋转。
[0020]蒸气涡轮组件可包括一个或多个涡轮或涡轮级。在一些实施例中，蒸气涡轮组件可包括高压蒸气涡轮和低压蒸气涡轮。可在高压蒸气涡轮和低压蒸气涡轮之间提供蒸气再加热。
[0021]蒸气涡轮组件可机械地与一体齿轮连接式压缩机组件断开，使得在它们之间不提供驱动连接。在其它实施例中，蒸气涡轮组件可包括至少一个蒸气涡轮或至少一个蒸气涡轮级，其包括传动地与一体齿轮连接式压缩机组件连接的涡轮轴。例如，涡轮轴可传动地与一体齿轮连接式压缩机组件的主齿轮连接。在一些实施例中，涡轮轴包括安装在其上的副齿轮，副齿轮与一体齿轮连接式压缩机组件的主齿轮啮合。涡轮轴的旋转速度可与主齿轮的旋转速度不同。在其它实施例中，蒸气涡轮组件包括涡轮轴，涡轮轴与主齿轮同轴，并且通过例如离合器与主齿轮传动地连接，以选择性地将蒸气涡轮连接到主齿轮上，或者使蒸气涡轮与主齿轮断开。在一些实施例中，还可在涡轮轴和主齿轮之间提供齿轮箱，使得在这种情况下，蒸气涡轮的旋转速度也可与主齿轮的旋转速度不同。
[0022]蒸气祸轮组件例如可包括传动地连接到发电机上的主祸轮和传动地连接到一体齿轮连接式压缩机的主齿轮上的辅助涡轮。在一些实施例中，蒸气源可选择性地与一体齿轮连接式压缩机组件或主涡轮连接，备选地，例如这取决于蒸气状况。
[0023]本文描述的系统可用于用例如通过太阳能收集器收集到的太阳能来产生机械功率和/或电功率，太阳能收集器构造和布置成将太阳能热传递到液体，以产生蒸气。在这种情况下，蒸气源由例如集中式太阳能功率装置的太阳能场收集到太阳能提供功率。
[0024]根据其它实施例，不同的热源可用于产生蒸气。例如可充分利用工业装置中的任何废热源来提供蒸气。在一些实施例中，蒸气源是蒸气发生器，它由来自内燃机(诸如往复式发动机，例如柴油发动机，或别的燃气涡轮)的燃烧排气的热提供功率。
[0025]根据另一方面，本公开涉及集中式太阳能功率装置，它包括:用于收集太阳能量的太阳能场;蒸气涡轮系统，其包括:蒸气涡轮组件，其接收通过加热在蒸气涡轮系统中循环的工作流体而产生的过热蒸气；以及热传递系统，其构造成将来自所述太阳能场的太阳能热能传递到所述蒸气涡轮系统。系统可进一步包括一体齿轮连接式压缩机组件，其构造成在来自太阳能场的太阳能热能不足以产生足够的过热蒸气时使蒸气过热。
[0026]—体齿轮连接式压缩机组件可由电动马达和/或蒸气涡轮组件驱动，蒸气涡轮组件布置成接收来自所述一体齿轮连接式压缩机组件的压缩蒸气。例如，可提供主涡轮组件来驱动发电机，而且可提供辅助蒸气涡轮，它布置成接收来自一体齿轮连接式压缩机组件的压缩蒸气。
[0027]大体上，可使用任何流体的蒸气，例如有机流体。在一些实施例中，流体是水，并且蒸气是蒸汽。
[0028]蒸气涡轮系统可包括兰金循环系统。
[0029]在一些实施例中，太阳能装置可包括接收来自太阳能场的热能的热传递介质回路和单独的工作流体回路，工作流体在工作流体回路中循环，并且例如根据兰金循环使其经历循环热力转变。可提供热交换器组件，其构造和布置成将来自在热传递介质回路中循环的热传递介质的热能传递到工作流体。在其它实施例中，工作流体直接收集太阳能场中的热，通过蒸气涡轮处理工作流体。
[0030]热交换器组件可包括一个或多个热交换器，诸如蒸气发生器和过热器。
[0031]工作流体回路可包括二级回路，其构造和布置成例如在太阳能场不提供足够的太阳能量使蒸气过热的情况下，通过一体齿轮连接式压缩机组件使来自热交换器组件的工作流体选择性地偏转，并且从中偏转到所述蒸气涡轮组件。
[0032]根据又一个实施例，本公开涉及一种用于用热产生可用功率的方法，包括以下步骤:使工作流体在闭合回路中循环;加热所述工作流体，以产生压缩蒸气;借助于一体齿轮连接式压缩机组件使所述蒸气过热;使过热蒸气在蒸气涡轮组件中膨胀，并且用其产生可用功率。
[0033]根据另一方面，本公开涉及一种运行集中式太阳能功率装置的方法，包括以下步骤:用太阳能场收集太阳能热能;通过用所述太阳能热能加热工作流体来产生过热蒸气;使所述过热蒸气在蒸气涡轮组件中膨胀，并且用过热蒸气产生机械功率;在所述太阳能热能不足以产生足够的过热蒸气时，用一体齿轮连接式压缩机组件输送的补充能量补充所述太阳能热能，以使输送到所述蒸气涡轮组件的蒸气过热。
[0034]根据一些实施例，本文公开的方法进一步包括以下步骤:
使热传递介质在第一回路中循环，以将太阳能热能从所述太阳能场传递到第二回路；使工作流体在所述第二回路中循环，所述工作流体执行热力循环，以在所述蒸气涡轮组件中将所述太阳能热能的至少一部分转换成机械能；
在太阳能热能不足以产生足够的过热蒸气时，在所述一体齿轮连接式压缩机组件中处理所述工作流体，以对所述工作流体补充能量。
[0035]这里在下面将尤其参照使用水和蒸汽(S卩，水蒸气)的系统。但是，本公开更一般地涉及其中可使用任何适当的工作流体的系统。例如，本公开的系统和方法可基于使用有机工作流体的有机兰金循环。适当的工作流体可为戊烷、环戊烷或具有适当属性的其它烃。
[0036]特征和实施例在下面公开，并且在所附权利要求中进一步阐述，所附权利要求形成本描述的组成部分。以上简要描述阐述了本发明的各种实施例的特征，以便可更好地理解以下详细描述，以及以便可更好地理解本发明对本领域的贡献。当然，本发明存在其它特征，将在下文描述其它特征，并且将在所附权利要求中阐述其它特征。在这方面，在详细阐明本发明的若干实施例之前，要理解的是，本发明的各种实施例不限于应用于以下描述中阐述或图中示出的结构的细节和构件的布置。本发明能够有其它实施例，并且可用各种方式实践和执行本发明。还要理解的是，本文采用的措词和用语是为了描述，并且不应视为限制。
[0037]因而，本领域技术人员将理解，本公开所基于的概念可容易地用作设计用于实现本发明的若干目的的其它结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是认为权利要求包括这样的等效结构，因为它们不偏离本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0038]将容易地获得本发明的公开的实施例和许多附图的更完整理解，因为当结合附图考虑时，参照以下详细描述，公开的实施例和许多附图将变得更好理解，其中:
图1示出根据现有技术的集中式太阳能功率装置； 图2示出用于集中式太阳能功率装置的典型的再热蒸汽涡轮组件，其中高压蒸汽涡轮用过热蒸汽工作；
图3示出根据本公开的集中式太阳能功率装置的第一实施例；
图3A和3B示出根据本公开的用于集中式太阳能功率装置的太阳能集中器组件的两个可行实施例；
图4示出根据本公开的用于使用改良兰金循环的集中式太阳能功率装置的压力-焓示意图；
图5以简化布置示出根据本公开的改良兰金循环的温度-熵示意图；
图6示出类似于图5的示意图的示意图，其显示再加热循环；
图7示出根据本公开的集中式太阳能功率装置的另一个实施例；
图8示出根据本公开的集中式太阳能功率装置的又一个实施例；
图9示出根据本公开的功率装置的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0039]示例性实施例的以下详细描述参照了附图。不同图中的相同参考标号标识相同或相似的元件。另外，图不必按比例绘制。而且，以下详细描述不限制本发明。本发明的范围而是由所附权利要求限定。
[0040]说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的引用表示，关于实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在公开的主题的至少一个实施例中。因而，在说明书中的各种地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”不一定参照相同的实施例(一个或多个)。另外，特定特征、结构或特性可按任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。
[0041]在一些实施例的以下详细描述中，装置使用热力循环，热力循环基于使用水和蒸汽作为工作流体的兰金循环。但是，在其它实施例中，如上面提到的那样，可使用不同的工作流体。运行方法将是基本相同的，只是将产生和处理这种不同的工作流体的蒸气，而不是蒸汽。
[0042]参照图3，将描述根据本公开的集中式太阳能功率装置101的主要构件。集中式太阳能功率装置101包括太阳能场103。太阳能场103包括多个太阳能集中器105。在图3的示意图中，示意性地表示太阳能场103，它包括多个槽集中器105。集中器将太阳能集中在多个管107上，管107位于抛物面槽105的焦点中。图3A以示例的方式示出一个这种太阳能集中器105，它包括抛物面反射镜105A，管107布置在抛物面反射镜105A的焦点中。因而借助于由槽105A收集的太阳能来加热在管107中流动的热传递流体。
[0043]在本领域技术人员了解的意义上，太阳能场103通常包括布置成排的大量太阳能集中器105，各排设有一个管107，以将热能收集在管107中流动的热传递介质中。控制槽105A，以在白天期间跟踪太阳，以便收集最大辐射能量。
[0044]在其它实施例中，太阳能场103可有不同的设计。图3B以示例的方式示出太阳能场103，它包括多个平面反射镜106，平面反射镜106布置成便将区域108中的太阳能集中在塔架110的顶部上。在区域108中提供热交换器，热传递介质循环通过热交换器，以便被反射镜106所集中的太阳能加热。用马达控制反射镜106来跟踪太阳，以便最大程度地提高集中在区域108上的太阳能。
[0045]在一些实施例中，如图3中显示的那样，由循环通过太阳能场103的热传递介质收集到的热传递到单独的回路，第二流体在那里循环且执行热力循环。因而太阳能热从一级回路传递到二级回路，在一级回路中，热传递流体循环，而不经受任何热力转变，在二级回路中，不同的流体经历热力转变，以将热能转换成可用机械能和/或电能。不排除使用同一个闭合回路的可能性，单个流体在该闭合回路中循环，收集来自太阳能场的热，单个流体转变成加压蒸气，在膨胀器或涡轮中膨胀，在冷凝器中冷凝，并且以液体相被栗送回到太阳能场。
[0046]在图3中，管107集合在输送管道109中，输送管道109通过热交换器组件输送来自太阳能场103的加热热传递介质。在一些实施例中，热交换器组件包括一系列热交换器，其将被称为太阳能过热器111、蒸汽(即，水蒸气)发生器或蒸发器113和太阳能预热器115。在未显示的其它实施例中，两个或更多个上面提到的热交换器可结合成单个热交换组件或单
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[0047]根据一些实施例，进一步提供太阳能再热器117，在旁路管线104中流动的热传递介质的一部分被输送通过其中。在管线104中流动的热传递介质绕过太阳能过热器111、蒸汽发生器113和太阳能预热器115。在其它实施例中，未提供再热器。
[0048]在连续布置的热交换器111-115中，热传递介质在逐步降低的温度下将热能传递到在闭合回路141中循环的工作流体，将在后面描述闭合回路141，工作流体在其中执行热力循环，例如兰金循环，以将热能或热转换成机械能且最终转换成电能。
[0049]在传送通过热交换器之后，冷却热传递介质收集在膨胀容器119中，并且栗123沿着返回管道121再次将冷却热传递介质栗送回到太阳能场103中。
[0050]在一些实施例中，可提供中间热能存储组件125，来存储可从太阳能场103获得的多余热能。
[0051 ]在一些实施例中，热能存储组件125可包括旁路管线127，其接收来自输送管道109的热传递介质，并且将它输送通过热交换器129，在其中，热能传递到储热介质，储热介质从低温箱133流到高温箱131。当需要时，例如当太阳能场103收集较少太阳能时，存储在高温箱131中的热能借助于热交换器129返回到热传递介质。
[0052]因此，热传递介质在闭合回路或回路中循环，其包括太阳能场103、热交换器组件的包括太阳能过热器111的热侧、蒸汽发生器113、太阳能预热器115、太阳能再热器117、输送管道109和返回管道121。
[0053]由太阳能场103收集到的热能通过热交换器111-117被热传递介质传递到第二闭合回路141，在其中，在其中循环的工作流体执行热力循环，并且将热能转换成机械功率。
[0054]闭合回路141包括太阳能过热器111的冷侧、蒸汽发生器113、太阳能预热器115和太阳能再热器117。
[0055]由太阳能过热器111输送的过热蒸汽通过管道143流向蒸汽涡轮组件145。
[0056]在一些实施例中，蒸汽涡轮组件145包括第一高压蒸汽涡轮147和第二低压蒸汽涡轮149，它们按顺序布置，并且分别包括高压转子和低压转子。高压蒸汽涡轮147的高压转子和低压蒸汽涡轮149的低压转子可安装在公共涡轮轴151上。
[0057]涡轮轴151可连接到发电机153上，发电机153将可在涡轮轴151上获得的机械功率转换成电功率，电功率可输送到配电网G。
[0058]在一些实施例中，低压涡轮149和高压蒸汽涡轮147可按不同的旋转速度旋转，如图2中以示例的方式示出的那样。在这种情况下，齿轮箱或另一个速度操纵装置通常布置在高压转子轴和低压转子轴之间。由两个转子和布置在它们之间的齿轮箱形成的轴线然后在一端处连接到发电机153上。
[0059]在一些实施例中，蒸汽在高压蒸汽涡轮147中部分地膨胀，并且随后通过管道155输送到太阳能再热器117。在太阳能再热器117中，部分地膨胀的蒸汽再加热，并且再加热的蒸汽通过管道157输送到低压蒸汽涡轮149的入口。
[0060]离开蒸汽涡轮组件145的用过的蒸汽在冷凝器159中冷凝，并且最后输送通过除气器161且到达太阳能预热器115。
[0061 ] 在一些实施例中，低压预热器160可沿着冷凝工作流体流径布置在冷凝器159和除气器161之间。在低压预热器160中，低压冷凝工作流体预热，从而与从低压蒸汽涡轮149的中间级放出的蒸汽侧流交换热。
[0062]栗163将收集在除气器161中的水或冷凝工作流体的压力提高到所需上限压力，并且输送呈液相的加压工作流体通过太阳能预热器115。仍然呈液相的加热工作流体从太阳能预热器115输送通过蒸汽发生器113，在那里加热工作流体被气化且转换成饱和蒸汽。饱和蒸汽最后在太阳能过热器111中过热。
[0063]蒸汽涡轮系统包括蒸汽涡轮组件145，以及管道和热交换器、除气器161和冷凝器159，工作流体流过冷凝器159，以便执行热力循环，蒸汽涡轮系统进一步包括二级回路171。工作流体可在二级回路171中偏转，以便在可从太阳能场103获得的热能不足对太阳能过热器111的出口处的工作流体实现恰当过热状况时，借助于一体齿轮连接式蒸汽压缩机179使工作流体过热。
[0064]在一些实施例中，二级回路171包括偏转管线173，偏转管线173与从太阳能过热器111通往蒸汽涡轮组件145的管道143处于流体连通。偏转管线173也可与水/蒸汽分离器175处于流体连通。水/蒸汽分离器175的蒸汽出口可连接到一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的入口上。
[0065]来自水/蒸汽分离器175的饱和蒸汽或部分地过热的蒸汽输送到一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的吸入侧。一体齿轮连接式蒸汽压缩机179将饱和蒸汽压缩到足够高的压力，以确保在一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的出口处，蒸汽处于适合在蒸汽涡轮组件145中膨胀的过热状况。可通过管线181A使一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的输送侧与低压蒸汽涡轮149的入口处于流体连通，或者通过管线181B使一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的输送侧与高压蒸汽涡轮147的入口处于流体连通。阀189A、189B可布置在管线181A和181B上，以选择地连接一体齿轮连接式蒸汽压缩机179与两个蒸汽涡轮147、149中的任一个或另一个。在其它实施例中，可仅提供管线181A和阀189A。
[0066]在一些实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179包括主齿轮或中心齿轮179A，其可被电动马达196驱动旋转。电动马达196可由配电网G(如图3中示意性地显示)提供功率，或者直接由发电机153提供功率。
[0067]在一些实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179可包括多个级。在图3的示意图中，仅显示第一级179D和第二级179E，但应理解的是，可提供更多级。
[0068]两个级179D、179E的转子可键锁(key)在公共轴179C上，旋转马达196通过键锁在轴179C上的主齿轮179A和副齿轮179B来驱动公共轴179C。
[0069]在其它未显示的实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179可包括用于单独的压缩机级的单独的轴。各个轴可设有其本身的副齿轮，副齿轮与主齿轮179A啮合，使得各个压缩机级可按不同的速度旋转。
[0070]然而在另外的实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179可包括不止一个轴，其由主齿轮179A驱动。两个压缩机级的两个转子可安装在一个轴、一些轴或所有轴上。
[0071]—个压缩机级、一些压缩机级或所有压缩机级可设有可变入口导叶，以最佳地控制流体流，从而使一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的运行适合运行状况，例如可获得的蒸汽流率。
[0072]如将在下面更详细地描述的那样，二级回路171可选择性地连接到主蒸汽回路上，或者与其隔离开，这取决于太阳能场103的运行状况。
[0073]第一阀183可沿着管道143布置，第一阀183取决于热力循环的运行模式交替地打开或关闭。第二阀185可沿着偏转管线173设置，第三阀187可布置在水/蒸汽分离器175的出口和一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的吸入侧之间。另外的阀189A和189B可如上面提到的那样，沿着管线181A和181B分别布置在一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的输送侧和低压蒸汽涡轮149和高压蒸汽涡轮147的入口之间。
[0074]旁路191可设置在管道155和低压蒸汽涡轮149的排出侧之间。阀193可设置在旁路管线191上。如将在后面更详细地描述的那样，在某些运行状况下，绕过高压涡轮147，并且仅低压蒸汽涡轮149是工作的。在这种情况下，必须使高压蒸汽涡轮147的内部处于真空状况。通过打开阀193，并且通过旁路管线191连接不工作的高压涡轮147与冷凝器159来实现这一点。
[0075]至今参照图3所描述的集中式太阳能功率装置101运行如下。
[0076]在正常运行状况下，当太阳能场103收集到足够的太阳能时，图3的集中式太阳能功率装置以与现有技术的装置(图1)基本相同的方式运行。在导管109、104、121中流动的热传递介质从太阳能场103中抽取热能，并且热能传递到在第二闭合回路141的蒸汽涡轮系统中循环的工作流体。在蒸汽涡轮系统中循环的工作流体执行兰金循环，从而将接收自太阳能场103的热功率转换成可在涡轮轴151上获得的机械功率。
[0077]二级回路171是关闭的。阀185、187、189A和189B是关闭的，而阀183则是打开的。过热蒸汽沿着管道143流到高压蒸汽涡轮147中。部分地膨胀的蒸汽在再热器117中再加热，并且最后在低压蒸汽涡轮149中膨胀。用过的蒸汽在冷凝器159中冷凝且输送到太阳能预热器115，在那里，水被加热，并且随后在蒸汽发生器113中转变成蒸汽，并且在太阳能过热器111中再次过热。
[0078]如果可从太阳能场103中获得的热功率不足以在太阳能过热器111的出口处产生适当的过热工作流体流，则蒸汽涡轮系统切换成改良运行模式，其中，使用一体齿轮连接式蒸汽压缩机179来使工作流体过热。阀183是关闭的，而阀185、187和阀189A、189B中的至少一个则是打开的。
[0079]处于饱和蒸汽状况或过热不足状况的工作流体输送通过水/蒸汽分离器175中的偏转管线173。水从水/蒸汽分离器175的底部排出，并且流回到太阳能预热器115，同时饱和蒸汽通过阀187和输送管道187A输送到一体齿轮连接式蒸汽压缩机179中。一体齿轮连接式蒸汽压缩机179通过在基本绝热压缩过程中提高其压力来将能量引入蒸汽中。由蒸汽压缩机179输送的蒸汽因此处于过热状况，并且处于高于太阳能过热器111处的出口压力的压力。通常，压缩机输送压力低于当集中太阳能功率装置111在设计状况中运行时，即，当使用太阳能量使蒸汽过热时，太阳能过热器111所输送的过热蒸汽的压力。
[0080]过热且部分地加压的蒸汽通过阀189A输送到低压蒸汽涡轮149，从而绕过高压蒸汽涡轮147。如果由一体齿轮连接式蒸汽压缩机179输送的加压蒸汽的压力足够高，则加压蒸汽可通过阀189B输送到高压蒸汽涡轮147。
[0081]通过流过低压蒸汽涡轮149(或备选地通过高压蒸汽涡轮147和低压蒸汽涡轮149两者)，蒸汽膨胀，并且包含在其中的能量至少部分地转换成可在涡轮轴151上获得的机械能。离开低压蒸汽涡轮149的用过的蒸汽在冷凝器159中冷凝，并且经历普通的进一步转变，直到它在液相中再次输送通过太阳能预热器115、蒸汽发生器113和太阳能过热器111。
[0082]在这些改良运行状况下，再热器回路可不工作。取决于一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的输送侧处的蒸汽压力，高压蒸汽涡轮147也可不工作。阀183是关闭的。
[0083]图4示出压力/焓示意图，其显示了图3的集中式太阳能功率装置的三个不同的运行状况。
[0084]在正常设计状况下，由回路141中的工作流体执行的热力循环由点A、B、C、D和E表示。在示例性实施例中，循环中的低压可为大约0.05巴，所述压力由冷凝器系统159实现，并且冷凝物栗通过低压加热器(一个或多个)160将冷凝物栗送到除气器中。进给栗163将流体压力从除气器161中的压力提高到例如大约100巴的高循环压力，并且流体被加热，直到点B，然后开始水/蒸汽相改变，这在C处结束，所述点在饱和线上。然后饱和蒸汽在到达点D时是过热的，点D表示太阳能过热器111的输出处的工作流体状况。过热蒸汽在蒸汽涡轮组件145中从点D膨胀到点E。在图4的示意图中，省略了蒸汽再加热。
[0085]在最小负载状况下，兰金循环由曲线AFGH限定。从大约8巴的饱和蒸汽压力实现过热的例如大约17.6巴的上限工作流体压力，其适合高压蒸汽涡轮的运行。所述上限压力值显著低于设计状况中的压力。可获得足够的太阳能来从点G到点H使蒸汽过热，并且过热蒸汽然后在蒸汽涡轮组件145中膨胀。而且在这种情况下，在示意图中未表示再加热。
[0086]如果可获得甚至更少太阳能，则集中式太阳能功率装置将无法执行标准兰金循环。因此装置切换到改良运行模式，其中一体齿轮连接式蒸汽压缩机179将补充能量输送到工作流体。由工作流体执行的热力循环在这种情况下由曲线AIJHE表示。循环以可低于正常循环的最低运行压力的上限压力运行，例如大约8巴的上限压力。
[0087]在曲线的点I和点J之间，使用可从太阳能场103获得的太阳能将水加热，并且在点J处将水转变成饱和蒸汽。点J表示在太阳能过热器111的出口处的饱和蒸汽的状况。在这些状况下，过热器111实际上作为蒸汽发生器交换器工作，因为由过热器输送的蒸汽处于饱和或大致饱和的状况。A ES是由太阳能场103提供的能量。然后饱和蒸汽输送通过一体齿轮连接式蒸汽压缩机179，并且使其例如在过热状况中处于大约17.6巴的高压的状况，由点H表示。Δ EC表示由一体齿轮连接式蒸汽压缩机179供应的能量。随后蒸汽从点H膨胀到点E会提供机械能量。A ET是由低压蒸汽涡轮149产生的可用机械能量。
[0088]图5示出温度-熵示意图上的相同热力循环。在这种情况下也未显示再加热步骤。
[0089]在图4和5两者的示意图中，已经在简化实施例中表示了热力循环，其中不提供再加热。相同考量也适用于再加热循环的情况。图6示出与图5相同的曲线的情形，其中在蒸汽在高压蒸汽涡轮147中膨胀之后，正常运行状况对蒸汽提供再加热。在这种情况下，在正常运行状况中，即，当太阳能场103输送足够的太阳能功率，以使兰金循环中的蒸汽过热时，蒸汽过热到点D，在高压蒸汽涡轮147中膨胀到点Dl，然后在再热器117中再加热，而达到点D2。从那里，再加热蒸汽在低压蒸汽涡轮149中膨胀到低循环压力且冷凝(点A)。曲线A、1、J、H、E示出改良运行状况中的热力循环，其中过热(曲线JH)由一体齿轮连接式蒸汽压缩机179执行。
[0090]认为图4、5和6中报告的压力值和温度值是示例性而非限制性的。
[0091]在图3的示例性实施例中，当太阳能不足以用标准兰金循环运行涡轮组件时，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179仅用来使饱和蒸汽过热。在其它实施例中，蒸汽压缩机179还可用来实现额外的功能。在未显示的一些实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机可用来提高过热蒸汽的压力，然后过热蒸汽存储在过热蒸汽存储箱中，以在后面在过渡相期间使用，例如当太阳能场103收集到的太阳能减少时。
[0092]图7示出体现本文公开的主题的集中式太阳能装置的另一个实施例。图3中显示和上面描述的相同元件、构件和部件标有相同参考标号，而且不再对其描述。
[0093]在图7中显示的实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179包括齿轮箱200，其包括主齿轮201和安装在布置在外围的轴上的一个或多个副齿轮。
[0094]在一些实施例中，与主齿轮201啮合的第一副齿轮203安装在第一轴205上，从而驱动一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的一个或多个级旋转。在一些示例性实施例中，低压压缩机级207和高压压缩机级209布置在轴205的相对的侧且从而轴205被驱动。如在前面描述的实施例中那样，各个压缩机级包括叶轮，其在相应的轴上布置成悬垂布置。可对压缩机的一个级、一些级或所有级提供可变入口导叶。
[0095]两个压缩机级207和209按顺序连接，使得进入第一压缩机级207的蒸汽从而被压缩，并且输送到第二压缩机级209的吸入侧。
[0096]在未显示的其它实施例中，可提供不止两个压缩机级，它们例如由若干个轴以及与主齿轮201啮合的相关副齿轮驱动，使得各个轴支承一个或两个悬垂叶轮。
[0097]另一个副齿轮111可与主齿轮201啮合，并且安装在轴213上。轴213是辅助蒸汽涡轮215的输出轴。由辅助蒸汽涡轮215产生的功率通过副齿轮211驱动主齿轮201旋转，并且从而通过副齿轮203和轴205，以及任何其它额外的轴和压缩机可能包括的相关压缩机级(一个或多个)(未显示)，来驱动压缩机级207和209。
[0098]水-蒸汽分离器275的蒸汽出口可通过管道287A和阀287选择性地连接到低压压缩机级207或辅助蒸汽涡轮215上。提供阀217和219是为了选择性地将管道287A分别连接到辅助蒸汽涡轮215和/或低压压缩机级207上。
[0099]高压压缩机级209的输送侧可选择性地与辅助蒸汽涡轮215、蒸汽涡轮组件145的低压蒸汽涡轮149或高压涡轮147进行流体连接。为此加压蒸汽输送管道221可通过阀223与辅助蒸汽涡轮215的入口或其中间级连接。输送管道221进一步通过阀189A和189B分别连接到管线181A和181B上，以将压缩蒸汽分别输送到低压蒸汽涡轮149或高压蒸汽涡轮147。
[0100]图7中显示的装置以与图3的装置基本相同的方式运行，当可从太阳能场103获得足以产生过热蒸汽的能量时，过热蒸汽通过管线143输送到蒸汽涡轮组件145，旁路阀185是关闭的。
[0101]当由热交换器组件111-115产生的蒸汽饱和，或者由于太阳能辐射不足而仅部分地过热时，例如，阀193关闭，并且设置在管线173上的阀185打开，使得部分地过热或饱和的蒸汽输送到水/蒸汽分离器175，如已经关于图3所公开的那样。水从水/蒸汽分离器175的底部排出且在闭合回路141的液体分支中再循环，而饱和蒸汽或湿蒸汽则通过管线187A和阀187输送向一体齿轮连接式蒸汽压缩机179，并且输送到辅助蒸汽涡轮215。
[0102]取决于运行状况，至少在一些过渡阶段中，来自水/蒸汽分离器175的饱和蒸汽可仅仅输送到辅助蒸汽涡轮215，从而使阀219保持关闭。因而使用蒸汽，通过辅助蒸汽涡轮215来产生机械功率，并且蒸汽使一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的主齿轮201旋转。
[0103]如果在辅助涡轮轴213上可获得足够的功率，则可通过打开阀219将饱和蒸汽输送到低压压缩机级207的吸入侧。因而由辅助蒸汽涡轮215产生的功率用来驱动一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的压缩机级207、209，因而提高蒸汽的压力。因而在高压压缩机级209的输送侧处输送过热蒸汽。
[0104]一旦一体齿轮连接式蒸汽压缩机179已经开始，并且从而产生充分过热的蒸汽，则阀217可关闭，并且阀223可打开，使得由一体齿轮连接式蒸汽压缩机179输送的过热蒸汽在辅助蒸汽涡轮215中膨胀而产生机械功率，机械功率使一体齿轮连接式蒸汽压缩机179保持运行。
[0105]由一体齿轮连接式蒸汽压缩机179输送的过热压缩蒸汽的一部分可通过管线181A和阀189A输送到蒸汽涡轮组件145的低压蒸汽涡轮149。在某些运行状况下，如果在一体齿轮连接式蒸汽压缩机179的输送侧处实现足够高的压力，则如果需要的话，过热蒸汽可通过管线181B和阀189B在蒸汽涡轮组件145的高压蒸汽涡轮147的第一级或中间级处输送到蒸汽涡轮组件145的高压蒸汽涡轮147。然后过热蒸汽将在高压蒸汽涡轮147中膨胀，并且随后在低压蒸汽涡轮149中膨胀。
[0106]因此，在图7的实施例中，使用辅助蒸汽涡轮215，而非辅助电动马达，用水/蒸汽分离器175输送的同一蒸汽产生补充功率来使蒸汽过热，蒸汽将在蒸汽涡轮组件145中膨胀。本质上，由水/蒸汽分离器175输送的饱和蒸汽流分离:一部分蒸汽流用来产生额外的机械功率，以驱动一体齿轮连接式蒸汽压缩机179，并且另一部分压缩且过热的蒸汽在蒸汽涡轮组件145中膨胀，以产生可用功率，发电机153将该可用功率转换成电功率，并且最终将电功率输送到配电网G。
[0107]来自辅助蒸汽涡轮215的用过的蒸汽沿着管线225被收集在冷凝器159中。来自蒸汽涡轮组件145的用过的蒸汽也收集在冷凝器159中，如上面描述的那样。
[0108]表示由图7的装置执行的改良兰金循环在压力-焓和温度-熵示意图上的曲线与上面描述的图4至6中显示的基本相同。
[0109]图8示出集中式太阳能热功率装置的另一个实施例，当从太阳能场获得的太阳能时，太阳能热功率装置使用一体齿轮连接式蒸汽压缩机来使蒸汽过热。与图3和7中使用的相同的参考标号指示相同或同等的部件、构件或元件，不再次描述它们。
[0110]在图8的示例性实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机179设有主齿轮179A，从而驱动四个压缩机级旋转。键锁在轴179C上的第一副齿轮179B与主齿轮179A啮合，并且驱动两个压缩机级179D和179E旋转。键锁在另一个轴179G上的另一个副齿轮179F与主齿轮179A啮合，并且驱动另外两个压缩机级179H和179J旋转。级的数量可明显不同，而且图8中描绘的四个级仅作为示例。一个压缩机级、一些压缩机级或所有压缩机级可设有可变入口导叶，如上面提到的那样。
[0111]由水/蒸汽分离器175输送的饱和或部分地过热的蒸汽按顺序由压缩机级179D、179E、179H、179J处理，并且输送到蒸汽涡轮组件145。在一些实施例中，蒸汽可输送到高压蒸汽涡轮147，并且按顺序在高压蒸汽涡轮147和低压蒸汽涡轮149中膨胀。可提供阀组件，以绕过高压蒸汽涡轮147，并且将蒸汽直接输送到低压蒸汽涡轮149，这取决于蒸汽状况。在其它实施例中，仅可允许一体齿轮连接式蒸汽压缩机179连接到低压蒸汽涡轮149上。
[0112]涡轮轴151例如可借助于离合器184选择性地连接到一体齿轮连接式蒸汽压缩机179上，或者与其断开。
[0113]图8中示出的当可获得足够的太阳能时的系统的运行与上面关于图3所描述的相同。如果可获得的太阳能不足以使蒸汽过热，则饱和或过热不充分(部分地)的蒸汽或湿蒸汽输送通过一体齿轮连接式蒸汽压缩机179，如上面已经描述过的那样。一体齿轮连接式蒸汽压缩机179在这种情况下被蒸汽涡轮组件145提供的机械功率驱动旋转。因而，被蒸汽涡轮组件145从蒸汽转换成机械功率的功率用来驱动一体齿轮连接式蒸汽压缩机179，并且可在涡轮轴151上获得的任何多余功率都可由发电机153转换成电功率，并且输送到配电网G。
[0114]图9示出根据本公开的组件的另一个实施例。在这个实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机300用作补充能量源，以使用例如来自另一个装置(诸如燃气涡轮等)的废热使来自低温蒸汽发生器的蒸汽过热。
[0115]参考标号301示意性地示出用来产生饱和或部分地过热的蒸汽的热源，饱和或部分地过热的蒸汽通过蒸汽管线303输送到一体齿轮连接式蒸汽压缩机300。在一些实施例中，可提供水/蒸汽分离器305来从输送通过管线303的蒸汽流分离出水。从水/蒸汽分离器305的底部排出的水例如在热交换器301的入口处再循环通过返回管线307。来自水/蒸汽分离器305的蒸汽可通过管线309输送到一体齿轮连接式蒸汽压缩机300。
[0116]一体齿轮连接式蒸汽压缩机300可包括齿轮箱311，齿轮箱311包括主齿轮313，主齿轮313安装成以便围绕轴线313A旋转。其上安装有副齿轮317的压缩机轴315被主齿轮313驱动旋转。副齿轮317与主齿轮313啮合。在一些实施例中，低压压缩机级319和高压压缩机级321可安装在轴315上。可提供一个或多个额外的轴，其驱动一个或多个额外的压缩机级。
[0117]可对一个压缩机级、一些压缩机级或所有压缩机级提供可变入口导叶。
[0118]如在前面的实施例中那样，由于压缩机级(一个或多个)的叶轮以悬垂方式布置在相关轴上，所以可变入口导叶可容易地设置在各个级的入口处，因而允许对单独地对各个级的运行状况进行微调和调节。
[0119]根据一些实施例，设有另一个副齿轮325的另一个轴323传动地连接到主齿轮313上。副齿轮325与主齿轮313啮合。高压蒸汽涡轮327和低压蒸汽涡轮329可传动地连接到轴323上，使得由蒸汽涡轮327、329产生的功率可用来使主齿轮313旋转。两个蒸汽涡轮327、329可布置在轴323的相对的端部处。在其它实施例中，仅单个涡轮可设置在相关轴323的一端处。
[0120]发电机331可传动地与一体齿轮连接式蒸汽压缩机300连接，使得由蒸汽涡轮(一个或多个)327，329产生的机械功率可至少部分地用来驱动发电机且转换成电功率。根据一些实施例，发电机331可与主齿轮313的中心轴313A连接。在其它实施例中，发电机331可由设有与主齿轮313啮合的副齿轮的轴驱动。
[0121]低压压缩机级319的吸入侧连接到管线309上，以接收来自水/蒸汽分离器305的湿蒸汽或饱和蒸汽。被低压压缩机级319压缩的蒸汽从所述低压压缩机级319的输送侧输送到高压压缩机级321的吸入侧。然后压缩蒸汽通过管线335从高压压缩机级321的输送侧输送到到高压涡轮327的入口，高压涡轮327的出口与低压蒸汽涡轮329的入口连接。
[0122]在图9中显示的实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机300包括仅两个压缩机级319、321，它们由公共轴315驱动，使得两个压缩机级319、321的叶轮以相同的速度旋转。在其它实施例中，可使用单独的轴以不同的速度驱动两个压缩机级319、321，各个轴设有与主齿轮313啮合的对应的副齿轮。两个副齿轮可具有不同的直径，使得两个压缩机级可按不同的速度旋转。
[0123]在未显示的另外的实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机300可设有不止两个级，它们由一个轴、两个轴或更多个轴驱动，各个轴传动地与主齿轮313连接，相应的副齿轮与主齿轮313啮合，使得由公共轴驱动的各个压缩机级或各对压缩机级可按不同的速度旋转。可基于各种级的压缩比来优化各种压缩机级的旋转速度。
[0124]在一些实施例中，一体齿轮连接式蒸汽压缩机300的输送侧可选择性地连接到涡轮组件327、329或过热蒸汽箱337上。过热蒸汽箱337又可通过管线339连接到蒸汽涡轮组件327、329的入口上，并且更特别地，例如(如图9中显示的实施例中显示的那样)与高压蒸汽涡轮327的入口连接。阀组件包括例如阀341、343、345，可提供该阀组件来控制和调节通过管线335和339的蒸汽流。
[0125]低压蒸汽涡轮329的出口通过管线347与冷凝器349连接。用过的蒸汽在冷凝器349中冷凝，并且被栗351栗送到热交换器301。
[0126]图9的装置运行如下。热源301产生饱和或部分地过热的蒸汽流，蒸汽流通过管线303输送到水/蒸汽分离器305中。来自水/蒸汽分离器305的蒸汽通过管线309输送到低压压缩机级319。低压压缩机级319和高压压缩机级321被蒸汽涡轮组件327、329驱动旋转，并且蒸汽涡轮组件产生的机械功率部分地用来提高来自管线309的蒸汽的能量含量。在通过压缩机级319、321处理之后，来自管线309的蒸汽被过热，并且通过管线335和阀345输送到高压蒸汽涡轮327。
[0127]蒸汽在高压蒸汽涡轮327中部分地膨胀，并且随后输送到低压蒸汽涡轮329，在那里，蒸汽进一步膨胀，直到在低压蒸汽涡轮329的出口处实现冷凝器压力为止。
[0128]在一些实施例中，如上面提到的那样，可提供仅一个蒸汽涡轮，以使压缩的过热蒸汽膨胀。
[0129]由蒸汽涡轮组件327、329产生的功率，如上面提到的那样，用来驱动一体齿轮连接式蒸汽压缩机300，包括低压压缩机级319和高压压缩机级321。可在轴323上获得的多余功率用来驱动发电机331，并且转换成电功率，电功率可输送到配电网G。
[0130]虽然已经关于若干示例性实施例特别且详细地在图中显示和在上面全面描述了本文描述的主题的公开的实施例，但对本领域普通技术人员将显而易见的是，在本质上不偏离本文阐述的新颖教导、原理和概念，以及所附权利要求中叙述的主题的优点的情况下，许多修改、改变和省略是可行的。因此，公开的创新的恰当范围应当仅由所附权利要求的最宽泛解释确定，以便包含所有这样的修改、改变和省略。另外，可根据备选实施例来改变和重新排列任何处理或方法步骤的顺序或次序。
【主权项】
1.一种功率产生系统，包括: 至少一个一体齿轮连接式蒸气压缩机组件，其包括主齿轮和压缩机轴，所述压缩机轴具有与所述主齿轮啮合的副齿轮； 蒸气源，其可流通地与所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的入口连接； 至少一个蒸气涡轮组件，其可流通地与所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的出口连接，以接收来自所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的压缩且过热的蒸气流，并且产生可用功率。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括由所述至少一个蒸气涡轮组件驱动的发电机，以将所述蒸气涡轮组件产生的至少一部分机械功率转换成电功率。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括原动机，以驱动所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的主齿轮旋转;其中，所述原动机优选包括电动马达；以及其中，所述原动机优选设有与所述主齿轮同轴的驱动轴。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述蒸气涡轮组件传动地与所述主齿轮连接，使得所述蒸气涡轮组件产生的至少一部分机械功率驱动所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的主齿轮旋转。5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述蒸气涡轮组件包括高压蒸气涡轮和低压蒸气涡轮。6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述蒸气涡轮组件包括至少一个涡轮轴，副齿轮安装在所述至少一个涡轮轴上，以及其中，所述副齿轮与所述主齿轮啮合。7.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其特征在于，所述蒸气涡轮组件包括与所述主齿轮同轴的涡轮轴。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括离合器，所述离合器布置在所述涡轮轴和所述主齿轮之间，以选择性地将所述蒸气涡轮组件连接到所述主齿轮上，或者使所述蒸气涡轮组件与所述主齿轮断开。9.根据至少权利要求2所述的系统，其特征在于，所述蒸气涡轮组件包括传动地连接到所述发电机上的主涡轮和传动地连接到所述主齿轮上的辅助涡轮，以及其中，所述蒸气源可与所述主涡轮连接。10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述蒸气源包括太阳能收集器，所述太阳能收集器构造和布置成将太阳能热传递到液体，以产生蒸气。11.一种集中式太阳能功率装置，包括: 用于收集太阳能的太阳能场； 蒸气涡轮系统，其包括蒸气涡轮组件，所述蒸气涡轮组件接收通过加热在所述蒸气涡轮系统中循环的工作流体而产生的过热蒸气； 热传递系统，其构造成将来自所述太阳能场的太阳能热能传递到所述蒸气涡轮系统； 一体齿轮连接式蒸气压缩机组件，其构造成在来自所述太阳能场的太阳能热能不够时，对所述工作流体添加功率，以产生足够的过热蒸气。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件由电动马达驱动。13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件由所述蒸气涡轮组件驱动，所述蒸气涡轮组件布置成接收来自所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的压缩蒸气。14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件由辅助蒸气涡轮驱动，所述辅助蒸气涡轮布置成接收来自所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件的压缩蒸气。15.根据权利要求11至14中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括高压蒸气积聚器，以及其中，所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件构造成选择性地与所述高压蒸气积聚器或所述蒸气涡轮组件进行流体连接。16.—种用于用热产生可用功率的方法，包括以下步骤: 使工作流体在闭合回路中循环； 加热所述工作流体，以产生压缩蒸气； 借助于一体齿轮连接式蒸气压缩机组件来使所述蒸气过热； 使所述过热蒸气在蒸气涡轮组件中膨胀，并且用所述过热蒸气产生可用功率。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:借助于所述蒸气涡轮组件来驱动所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件。18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:借助于电动马达来驱动所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件。19.一种运行集中式太阳能功率装置的方法，包括以下步骤: 用太阳能场收集太阳能热能； 通过用所述太阳能热能加热工作流体来产生过热蒸气； 使所述过热蒸气在蒸气涡轮组件中膨胀，并且用所述过热蒸气产生机械功率； 当所述太阳能热能不足以产生足够的过热蒸气时，用一体齿轮连接式蒸气压缩机组件输送的补充能量补充所述太阳能热能，以使输送到所述蒸气涡轮组件的蒸气过热。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:借助于所述蒸气涡轮组件来驱动所述一体齿轮连接式蒸气压缩机组件。
【文档编号】F01K3/00GK106062317SQ201480068419
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年10月10日
【发明人】K.文卡塔查拉姆, A.N.纳姆伯里, R.戈文达萨米, S.萨蒂什
【申请人】诺沃皮尼奥内股份有限公司