一种三联供磁悬浮冷水机组的制作方法

本实用新型涉及冷水机组的技术领域，尤其涉及一种三联供磁悬浮冷水机组。

背景技术：

现有的冷水机组一般消耗电网的电能，再由电能驱动制冷系统，最终输出制冷量。在有大量热源的场所，不能利用热源来产生制冷量。而且，现有的冷水机组结构复杂，噪声及振动剧烈，尺寸大，润滑油系统复杂，维护工作量大，维护成本高，效率低下。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种三联供磁悬浮冷水机组，可将热源转化为制冷量。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种三联供磁悬浮冷水机组，包括蒸汽发生器、水泵、蒸汽涡轮机、蒸发冷凝器、第一发电机、工质泵、磁悬浮膨胀机、第一冷凝器、第二发电机、磁悬浮压缩机、第二冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、永磁同步电机；

蒸汽发生器的工质出口通过管道与蒸汽涡轮机的入口相通，蒸汽涡轮机的出口通过管道与蒸发冷凝器的第一工质入口相通，蒸发冷凝器的第一工质出口通过管道与水泵的入口相通，水泵的出口通过管道与蒸汽发生器的工质入口相通，蒸汽涡轮机与第一发电机相连接；

蒸发冷凝器的第二工质出口通过管道与磁悬浮膨胀机的入口相通，磁悬浮膨胀机的出口通过管道与第一冷凝器的入口相通，第一冷凝器的出口通过管道与工质泵的入口相通，工质泵的出口通过管道与蒸发冷凝器的第二工质入口相通，磁悬浮膨胀机与第二发电机相连接；

磁悬浮压缩机的出口通过管道与第二冷凝器的入口相通，第二冷凝器的出口通过管道与电子膨胀阀的入口相通，电子膨胀阀的出口通过管道与蒸发器的入口相通，蒸发器的出口通过管道与磁悬浮压缩机的入口相通，永磁同步电机与磁悬浮压缩机连接。

进一步的是：蒸汽涡轮机通过转轴与第一发电机相连接。

进一步的是：磁悬浮膨胀机设有蜗轮，蜗轮通过磁悬浮转轴与第二发电机相连接，磁悬浮转轴上套装有磁力轴承，蜗轮、磁悬浮转轴、第二发电机、磁力轴承安装在同一个半封闭的壳体内。

进一步的是：冷水机组还包括轴承控制系统和位置传感器，位置传感器设置在磁力轴承上，位置传感器与轴承控制系统信号连接。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型将蒸汽涡轮发电机组、磁悬浮余热发电机组、磁悬浮冷水机组有机地结合起来，实现蒸汽涡轮发电机、磁悬浮余热发电机利用热源发电，产生的电量再输送到磁悬浮泠水机组用于制取冷冻水，实现热能、余热回收、电能、制冷量的过程。本实用新型采用的磁悬浮膨胀机及磁悬浮压缩机，具有变频高速的特点，体积相当小，运行起来不仅安静，而且稳固可靠，维护工作量小，维护成本低。磁悬浮膨胀机及磁悬浮压缩机消除了传统的高摩擦损失和机械磨损以及润滑油系统的高维护成本。

附图说明

图1是本实用新型冷水机组的原理示意图。

图2是本实用新型冷水机组的原理示意图，省去了一些标号。

其中，1为蒸汽发生器，2为水泵，3为蒸汽涡轮机，4为蒸发冷凝器，5为第一发电机，6为工质泵，7为磁悬浮膨胀机，8为第一冷凝器，9为第二发电机，10为磁悬浮压缩机，11为第二冷凝器，12为电子膨胀阀，13为蒸发器，14为电网系统，15为永磁同步电机，16为蒸汽发生器的工质入口，17为蒸汽发生器的工质出口，18为蒸汽涡轮机的入口，19为蒸汽涡轮机的出口，20为蒸发冷凝器的第一工质入口，21为蒸发冷凝器的第一工质出口，22为蒸发冷凝器的第二工质出口，23为蒸发冷凝器的第二工质入口，24为水泵的入口，25为水泵的出口，26为磁悬浮膨胀机的入口，27为磁悬浮膨胀机的出口，28为第一冷凝器的入口，29为第一冷凝器的出口，30为工质泵的入口，31为工质泵的出口，32为磁悬浮压缩机的出口，33为第二冷凝器的入口，34为第二冷凝器的出口，35为电子膨胀阀的入口，36为电子膨胀阀的出口，37为蒸发器的入口，38为蒸发器的出口，39为磁悬浮压缩机的入口。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

结合图1和图2所示，一种三联供磁悬浮冷水机组，包括蒸汽发生器、水泵、蒸汽涡轮机、蒸发冷凝器、第一发电机、工质泵、磁悬浮膨胀机、第一冷凝器、第二发电机、磁悬浮压缩机、第二冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、永磁同步电机。蒸汽发生器设有工质入口和工质出口，蒸汽发生器还设有用于热源进入的其他通道；蒸发冷凝器设有第一工质入口、第一工质出口、第二工质入口、第二工质出口。

本实用新型的磁悬浮冷水机组有三个循环系统，下面对这三个循环系统作详细地说明：

第一个循环系统，即第一联供：蒸汽发生器的工质出口通过管道与蒸汽涡轮机的入口相通，蒸汽涡轮机的出口通过管道与蒸发冷凝器的第一工质入口相通，蒸发冷凝器的第一工质出口通过管道与水泵的入口相通，水泵的出口通过管道与蒸汽发生器的工质入口相通，蒸汽涡轮机与第一发电机相连接。第一个循环系统的管道里流通的是工质是水，该工质在循环流动的过程中，进行液态和气态的相互转化。

第二个循环系统，即第二联供：蒸发冷凝器的第二工质出口通过管道与磁悬浮膨胀机的入口相通，磁悬浮膨胀机的出口通过管道与第一冷凝器的入口相通，第一冷凝器的出口通过管道与工质泵的入口相通，工质泵的出口通过管道与蒸发冷凝器的第二工质入口相通，磁悬浮膨胀机与第二发电机相连接。第二个循环系统的管道里流通的是有机工质，该有机工质在循环流动的过程中，进行液态和气态的相互转化。

第三个循环系统，即第三联供：磁悬浮压缩机的出口通过管道与第二冷凝器的入口相通，第二冷凝器的出口通过管道与电子膨胀阀的入口相通，电子膨胀阀的出口通过管道与蒸发器的入口相通，蒸发器的出口通过管道与磁悬浮压缩机的入口相通，永磁同步电机与磁悬浮压缩机连接。第三个循环系统的管道里流通的是制冷剂。磁悬浮压缩机设有离心式叶轮，永磁同步电机通过磁悬浮转轴与离心式叶轮相连接，磁悬浮转轴上套装有磁力轴承，永磁同步电机、磁悬浮转轴、离心式叶轮、磁力轴承安装在同一个半封闭的壳体内。

下面以一个具体的例子介绍三个循环系统的工作原理：

第一个循环系统：输入2000kW的热量到蒸汽发生器1，蒸汽发生器产生水蒸汽，产生的蒸汽从蒸汽发生器的工质出口流出，然后蒸汽在管道内流动，蒸汽再从蒸汽涡轮机的入口流入蒸汽涡轮机，蒸汽驱动蒸汽涡轮机3运转，蒸汽涡轮机通过转轴带动第一发电机5发电，第一发电机产生220kW的电能，然后蒸汽从蒸汽涡轮机的出口流出，然后蒸汽在管道内流动，蒸汽再从蒸发冷凝器的第一工质入口进入蒸发冷凝器4，工质从蒸汽的气态状冷凝成液态状，工质从蒸发冷凝器的第一工质出口流出后，然后工质再通过水泵2回到蒸汽发生器1，如此不断循环下去。第一个循环系统是蒸汽涡轮发电机组。

第二个循环系统：第二个循环系统里的有机工质从蒸发冷凝器的第二工质入口进入蒸发冷凝器，然后再从蒸发冷凝器的第二工质出口出来，在蒸发冷凝器4，第二个循环系统里的有机工质吸收第一个循环系统里的水的热量，第二个循环系统里的有机工质吸收余热后，有机工质从液态状变成蒸汽的气态状，然后蒸汽进入磁悬浮膨胀机7，磁悬浮膨胀机驱动第二发电机9运转，第二发电机产生220kW的电能，然后蒸汽进入第一冷凝器8冷凝成液态，经过第一冷凝器后，有机工质从蒸汽的气态状冷凝成液态状，然后有机工质再通过工质泵6从蒸发冷凝器的第二工质入口回到蒸发冷凝器4，如此不断循环下去。第二个循环系统是磁悬浮余热发电机组。

第三个循环系统：第一发电机和第二发电机均与电网系统电气连接，电网系统与永磁同步电机电气连接。第一发电机5和第二发电机9共产生440kW的电能，440kw的电能传输到电网系统中，然后电网系统再将这些电能输入到永磁同步电机，永磁同步电机驱动磁悬浮压缩机10工作，磁悬浮压缩机将制冷剂变成高温高压的气体状后输送到第二冷凝器11，第二冷凝器将制冷剂冷凝成高温高压状的液体后输送到电子膨胀阀，电子膨胀阀12将制冷剂节流成低温低压的气液两相混合物后进入蒸发器，气液两相混合物进入蒸发器13后蒸发，产生并输出4400kW的制冷量。第三个循环系统为磁悬浮冷水机组。

蒸汽涡轮机通过转轴与第一发电机相连接。水蒸汽进入蒸汽涡轮机中膨胀做功，再通过转轴带动第一发电机工作，产生电能。

磁悬浮膨胀机设有蜗轮，蜗轮通过磁悬浮转轴与第二发电机相连接，磁悬浮转轴上套装有磁力轴承，蜗轮、磁悬浮转轴、第二发电机、磁力轴承安装在同一个半封闭的壳体内。有机蒸汽进入磁悬浮膨胀机中膨胀做功，再通过磁悬浮转轴带动第二发电机工作，产生电能。

产生的电能输送到永磁同步电机，永磁同步电机做功，再通过磁悬浮转轴带动磁悬浮压缩机工作，压缩制冷剂蒸气，进行蒸气压缩式制冷循环。

冷水机组还包括轴承控制系统和位置传感器，位置传感器设置在磁力轴承上，位置传感器与轴承控制系统信号连接。

本实用新型利用热源，输入2000kW的热量，可以产生4400kW的制冷量，能效比可以达到2.2。

在非制冷季节，可以停止磁悬浮冷水机组的运行，将电能输出。在热量不足时，可以从电网系统输入电能到磁悬浮冷水机组，使磁悬浮冷水机组产生足够的制冷量。

本实用新型采用了磁悬浮膨胀机、磁悬浮转轴、磁力轴承、第二发电机，比传统的使用润滑油的向心涡轮或螺杆膨胀机技术效率更高。磁悬浮膨胀机具有变频高速(达到45000RPM)的特点，体积相当小，运行起来不仅安静，而且稳固可靠。专用的磁力轴承代替了传统的润滑油轴承，消除了高摩擦损失和机械磨损以及润滑油系统的高维护成本。这种无油设计使磁悬浮膨胀机效率极佳。磁悬浮膨胀机的一个主要活动组件(磁悬浮转轴和涡轮)，磁悬浮转轴通过数控磁力轴承系统悬浮转动，磁力轴承上的位置传感器以每秒10万次的频率实时将信号反馈到轴承控制系统，使活动组件始终悬浮于中央位置。蒸汽进入磁悬浮膨胀机膨胀做功，极大地提高了效率和发电量，能最大限度地回收管理有效余热和低位热能。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。