发电机的制作方法

专利名称：发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于设置在店铺、医院等室内的自家发电设备的发电机。
背景技术：
一般，作为自家发电设备使用的涡轮发电设备中，容量比较大的气体 涡轮发电设备如同2002-221090号专利公报中公开的一样，发电机的轴承 使用油润滑轴承。具有该文献中公开的油润滑轴承的气体涡轮发电设备 由于润滑油的粘性轴承的能量损失大，而且用于供给润滑油的润滑油供 给泵的动力也必须大，因此辅机电力消耗大，结果具有油润滑轴承的气 体涡轮发电设备的发电效率低。 发明内容本发明的目的是提供一种能够提高发电效率的气体涡轮发电设备。 为了实现上述目的，根据本发明第一个发面，提供一种气体涡轮发电 设备，具有压縮空气的压縮机、使燃料与压縮的空气混合并燃烧的燃 烧器、通过所述燃烧器产生的气体驱动的气体涡轮、通过水润滑轴承支 撑的转子，具有冷却水供给装置，从所述冷却水循环装置向所述气体 涡轮驱动的发电机、用于冷却所述发电机的冷却水循环装置和所述水润 滑轴承提供冷却水。而且，根据本发明的第二个方面，提供一种气体涡轮发电设备，具有:吸气侧和出气侧，具有压縮空气的压縮机、使燃料与压縮的空气混合并 燃烧的燃烧器、通过所述燃烧器产生的气体驱动的气体涡轮、在所述气 体涡轮排出的气体和压縮机排出的压縮空气之间进行热交换的再生热交换器、通过水润滑轴承支撑的转子，具有通过所述气体涡轮驱动的发 电机；把上述发电机的输出变换为商用频率电力的电力变换器；冷却水循环装置，从冷却水箱通过散热器向发电机供给供给冷却水，再返回冷 却水箱，冷却所述发电机；润滑水供给装置，经过所述冷却水循环装置 的散热器向所述水润滑轴承提供冷却水；喷雾水供给装置，向所述压縮机的吸气侧和出气侧供给喷雾水。如上所述，由于把发电设备冷却用的一部分冷却水作为润滑油供给支 撑发电机的水润滑轴承，与油润滑轴承比较使用粘性低的润滑水，因此 能够降低轴承的能量损失和辅机所消耗的电力，能够提高气体涡轮发电 设备的发电效率。而且在本发明中，由于向压縮机的吸气侧和出气侧供给喷雾水，使喷 雾水与供给压縮机的空气混合，能够降低供给空气的温度，而且增大压 縮机的空气质量，而且使喷雾水与从压縮机喷出的空气混合，由于降低 了喷出空气的温度，因此能够提高再生热交换器的热效率。结果能够向 燃烧器提供高温空气，能够提高涡轮发电设备的发电效率。而且在上述喷雾水供给装置中设计有除去水中的杂质的杂质除去装 置，由于除去了气体涡轮发电设备中使用的水中喊有的杂质，能够提高 使用水的纯度，能够提高水供给设备的使用寿命，结果可以防止气体涡 轮发电设备的发电效率下降。结合附图通过本发明的实施例详细说明本发明。


图1是示出本发明第一实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图2是示出本发明第二实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图3是示出本发明第三实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图4是示出本发明第四实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图5a和图5b是示出图4所示的浸透膜过滤器工作的原理图； 图6是示出本发明第五实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图7是示出本发明第六实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图8是示出本发明第七实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图9是示出本发明第八实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图10是示出本发明第九实施例的气体涡轮发电设备的方框图；图11是示出本发明第十实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图12是示出本发明第十一实施例的气体涡轮发电设备的方框图； 图13是示出本发明第十二实施例的气体涡轮发电设备的方框图；图14a和图14b是示出水润滑轴承10A中使用的轴承的一个例子的正 视图和侧视图；图15a和图15b是示出水润滑轴承10B中使用的轴承的一个例子的正 视图和侧视图。
具体实施方式
下面根据图1所示的气体涡轮发电设备说明本发明的第一实施例。 图l所示的气体涡轮发电设备，大致具有气体涡轮l;与该气体涡 轮1同轴的压縮机2;与该压縮机2同轴的发电机3;根据负载把该发电机3的输出变换的电力变换器4;燃烧器5，使特别供给的燃料与通过上 述压縮机2压縮的空气混合并燃烧，把所燃烧的气体供给上述气体涡轮1; 再生热交换器6，在所述气体涡轮1排出的气体和上述压縮机2压縮的空 气之间进行热交换；通过上述部件构成再生循环气体涡轮发电设备。上述发电机3是永久磁铁型三相交流发电机，具有使用产生磁场的永久磁铁的转子7和围绕转子7设置的定子8。转子7具有与上述气体涡 轮1和压縮机2同轴的旋转轴9，所述旋转轴10通过水润滑轴承IOA、 10B把上述定子8可以自由旋转地支撑在壳体上。而且，上述定子8具 有定子线圈11，该定子线圈11和上述电力变换器4通过动力线连接。上述电力变换器4是双向电力变换器，把发电机3的交流输出进行直 流变换，结合商用电源变换为交流输出，同时在发电机3作为电动机使 用情况下把交流商用电源进行支流变换，结合发电机3的电源变换为交 流，具有变频器和反相器。通过过滤器13吸入的外部气体通过供给管14供给上述压縮机2。供 给的外部气体在压縮机2内被升压，通过排出管15供给再生热交换器6 的吸热管6A。在吸热管6A被加热的外部气体通过管子16放出到燃烧器 5，在该燃烧器5内与来自燃料供给管17的供给燃料混合并燃烧。燃料 供给管17中设置有燃料供给-停止的阻断阀18。在上述燃烧器5中燃烧的燃烧气体供给上述气体涡轮l，给予气体涡轮l的轮子(图中未示出) 旋转力。旋转驱动气体涡轮1排出气体通过排气管19供给上述再生热交换器6的放热管6B，与吸热管6A之间进行热交换。通过放热管6B排出的气 体通过消音装置20排出到外部。而且，通过过滤器13吸入的一部分外部气体通过送风机21和管子 22供给发电机3，冷却转子7。一方面，用于冷却发电机3的冷却水循环装置的基本结构具有存储 冷却水的冷却水箱23;把冷却水箱23内的水供给各处的管子24;给管 子24内的水加压的水循环泵25;把管子24内的加压水冷却的散热器26; 把经过散热器26的水供给发电机3的定子8的管子27;连接到所述管子 27上形成于定子8内的冷却套管28;把来自冷却套管28的排水回收到 上述冷却水箱23内的管子29。经过这样构成的冷却水循环装置的散热器26的一部分水在管子30处 分支，通过过滤器31除去杂质之后， 一度存储在设置于高于上述水润滑 轴承10A和10B位置的润滑水箱32内。该润滑水箱32开放于大气中。 一度存储在润滑水箱32内的润滑水不受水循环泵25的脉动影响，通常 靠势能以一定的压力经过管子33供给上述水润滑轴承IOA和10B。这样， 由于利用势能供给润滑水，因此即使由于停电等水循环泵25停止不能送 水，在发电设备完全停止之前，能够向上述水润滑轴承IOA、 10B供给 润滑水，能够防止由于润滑水不足旋转轴9和水润滑轴承IOA、 10B之 间过热。如上所述，冷却水循环装置上附加有由管子30-过滤器31-润滑水箱 32-管子33构成的润滑水供给装置。而且，气体涡轮1在由于压縮机3、发电机3的旋转部分重量增大， 不能靠润滑水的自重充分供给水润滑轴承IOA、 10B情况下，也可以使 通过过滤器31之后的润滑水不存储在润滑水箱32内，直接经过管子33 供给上述水润滑轴承IOA、 IOB。而且，润滑水箱32内剩余的润滑水通 过管子34返回到上述冷却水箱23。而且，供给水润滑轴承10A、 IOB润滑和冷却后的冷却水也返回到冷却水箱23。此外，从管子27分支出管子35，通过该管子35冷却电力变换器4 的内部，冷却后的水返回到冷却水箱23内，冷却上述电力变换器4。而且，上述散热器26上设置有送风机36,通过该送风机36把冷却 散热器26之后的外部气体供电力变换器4及设置在气体涡轮发电设备内 的辅机(图中未示出)和发电机3冷却。而且，为了抑制来自上述水润滑轴承10A、 IOB的润滑水分散到发电 机3的内外，通过送风机37把外部气体导入管子38，通过从该管子38 向发电机3供给外部气体，防止来自水润滑轴承IOA、 10B的分散水浸 在定子线圈11 一侧。通过送风机37导入的外部气体被送风在定子线圈11的端面和水润滑 轴承之间，形成空气屏状的密封面，防止从水润滑轴承飞散的水浸到定 子线圈。而且，从冷却水箱23排出的水通过管子41和阀42引导到排水口 43。 给水管40通过阀39连接到上述冷却水箱23，供水管44连接到阀39。如上结构的气体涡轮发电设备运转时，从图中省略的系统向电力变换 器4提供交流商用电源，驱动作为电动机的发电机3，使压縮机2和气体 涡轮1旋转。伴随着旋转轴9的旋转数增加，来自压縮机2的外部气体 排出压力增加，在旋转轴9达到规定的旋转数时，或者来自压縮机2的 外部气体排出压力达到规定的排出压力时，阻断阀18打开，从燃料供给 管17供给燃料。该燃料与来自压縮机2的排出外部气体在燃烧器5内混 合燃烧。来自燃烧器5的燃烧气体在气体涡轮1中膨胀作功，给予旋转 轴9旋转力，来自压縮机2的排出气体在再生热交换器6升温之后排出 到外部。如果气体涡轮1由于燃烧气体驱动通过发电机3开始发电，停 止交流商用电源的电力供给，开始向连接在交流商用电源上的负载供给 电力。伴随着上述气体涡轮发电设备可以动作，发电机3和电力变换器4发 热。为了冷却它们发热，而且向水润滑轴承IOA、 10B给水，从气体涡 轮1启动之前开始驱动水循环泵25，压入冷却水箱23内的水。压入的水在散热器26被冷却，通过管子27供给在发电机3的定子8上形成的冷 却套管28，冷却定子8之后返回冷却水箱23。 一方面，通过散热器26 的部分水经过管子30、 33送入水润滑轴承IOA、 IOB进行冷却和润滑， 然后返回冷却水箱23。根据如上所述的本实施例，利用冷却发电机3的冷却水循环装置的冷 却水冷却和润滑轴承，由于利用比以前的润滑油黏度小的水进行冷却和 润滑，因此能够显著降低轴承部的能量损失。而且，由于供轴承润滑的 水使用冷却发电机3的一部分冷却水，因此不需要水润滑专用的管子和 水循环泵等，而且与润滑油比较能够降低供给润滑材料的循环泵所消耗 的动力。而且，本实施例中轴承的润滑水供给通过散热器26冷却的水。 即，润滑材料使用水的轴承相对于油润滑轴承耐重载荷性变差，因此在 运转时必须向轴承部提供充分的润滑水。可是，在润滑水沸腾状态下， 即气液混合状态下供给轴承部情况下，由于存在润滑水不能充分到达轴 承部的可能性，担心不能起润滑材料的功能。为此，本实施例中设计有 散热器26，冷却向水润滑轴承10A、 IOB提供的润滑水，因此能够防止 润滑水沸腾。因此，由于润滑水以液体状态供给轴承部，保持水润滑轴 承所具有的润滑性能优点，而且能够解决上述所述的耐重载荷的问题。 而且，在向轴承部供给润滑剂的泵由于故障等停止情况下，以前的油润 滑轴承中存在由于轴承部高温油硬化的可能性，但是在本实施例中由于 使用水作为润滑材料，假设泵停止轴承部的水蒸发，也能够抑制轴承部 的可靠性下降。结果，能够提高气体涡轮发电设备的发电效率。而且，由于能够去掉用于油润滑的单元，能够省略其一切维护检修， 能够降低维护费。此外，根据本实施例，能够通过冷却散热器26的送风机36的风冷却 电力变换器或设置在气体涡轮发电设备内的辅机(图中未示出)。这样，本实施例中水润滑轴承作为轴承，冷却发电设备的一部分冷却 水供给所述水润滑轴承。因此，与以前使用油润滑轴承比较，不会发生 由于润滑油的粘性导致轴承部的能量损失或者供给润滑油的辅机消耗的 电力增大，因此能够提高气体涡轮发电设备的发电效率。下面，利用图14a、 14b和图15a、 15b说明水润滑轴承IOA、 10B的 详细结构。图14a是从轴侧面看水润滑轴承10A的截面图，图14b是从轴端面看 的截面图。在高速旋转的微型涡轮中，由于抖动等可能发生不稳定振动。 因此，本实施例如同图14a和图14b所示，圆柱轴承使用可倾垫轴承。 可倾垫轴承由4个垫构成。支撑发电机转子209的垫242放置在轴承箱 244中，构成为泰国侧盖245上设计的槽246防止下落。垫242背面设计 有支点，支点243插入设计在轴承箱244上的凹部247内定位，同时构 成为可以在旋转方向和轴向倾斜。润滑水经过设计在轴承箱244外周上的给水槽248，通过设计在轴承 箱244的垫242之间的给水孔249向电242供给。在润滑水在垫242和 发电机转子209之间润滑之后，排出到垫242的侧面和旋转方向后方。 通过垫242排出的水从设计在侧盖245上的密封部250排出到外部。微 型涡轮用的轴承滑动面使用的材料使用诸如？是PEEK树脂(聚？)这 样的耐热性强的材料。图15 (a)和图15(b)适合于水润滑轴承10B的一个轴承的例子。图 15 (a)是从轴侧面看的截面图，图15 (b)是从轴端面看的截面图。水 润滑轴承10B由于受轴向推力载荷，因此使用可倾式轴承或者推力轴承 两种。在图14中所示的可倾垫轴承的两个侧面设置推力轴承。推力轴承 使用耐载荷性强的锥形面轴承。图15所示的锥形面轴承由六个分锥形面轴承构成，由与给水槽254 相接的平面部251和锥形部252构成。锥形部252的外周设计在与平面 部251同一高度的外周密封部253。图2示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第二实施例，水润滑轴承 作为发电机3的轴承，所述水润滑轴承中使用发电机冷却用的冷却水循 环装置的水、使用各种送风机21、 36、 37方面与上述第一实施例相同。 与第一实施例的不同点是设计有喷雾水供给装置，向压縮机2的吸气侧 和出气侧供给喷雾水，进一步提高气体涡轮发电设备的发电效率。艮P， 概括地说，通过向供给压縮机2的空气供给喷雾水，降低供给空气的温度，增大压縮机的吸气质量，同时通过喷雾水冷却和加湿压縮机2排出 的空气，提高再生热交换器中的热交换效率，通过向燃烧器5供给高温 空气，提高气体涡轮发电设备的发电效率。具体参照图2进行说明。从供水管44分支出管子46，所述供水管44 连接在管子40的阀39前方，管子40连接在冷却水箱23上，喷雾水箱 47通过阀45连接到所述管子46。所述喷雾水箱47通过喷雾水泵48连 接到供水管49。管子51连接到所述供水管49的前方，通过孔50返回喷 雾水箱47。从孔50的后方分支出管子53，该管子53通过反压力调整阀 52连接到上述管子51，在上述反压力调整阔52的后方分支出具有阀54 的管子55，在该管子55的分支处后方分支出具有阀56A、 56B的管子 57A、 57B。喷雾水喷嘴59通过孔58连接到上述管子55的后方，该喷 雾水喷嘴59在位于压縮机2吸气侧的供给管14上开口 。喷雾水喷嘴61A、 61B通过孔60A、 60B连接到上述管子57A、 57B的后方，所述喷雾水喷 嘴61A、 61B在压縮机2的排出管15开口。设计有孔50的循环系统是 防止喷雾泵48断流运转的循环系统，即使在阀54、 56A、 56B全部打开 状态下喷雾水泵48连续运转情况下，也能够流过防止喷雾水泵48过热 的最小水量。而且，反向压力调整阀52不管后方的阀54、 56A、 56B的 开关状态如何，向各个喷雾水喷嘴59、 61A、 61B施加规定压力。下面，说明上述喷雾水供给装置的作用。使喷雾水喷嘴48开始运转 和打开阀54，喷雾水箱47内存储的水压入管子55内到达孔58，在这里 被节流，进一步通过喷雾水喷嘴59，喷雾在压縮机2的供给管14内。通 过该喷雾水降低压縮机2的吸气侧空气压力，发生喷雾水的流量增加， 能够提高压縮机2的压縮性能。另一方面，通过打幵阀56A和/或56B， 通过孔60A和/或60B及喷雾水喷嘴61A和/61B把喷雾水喷到压縮机2 的排出管15内。通过所述喷雾水能够降低从压縮机2流入再生热交换器 6的排出空气温度，能够提高再生热交换器6内与气体涡轮机1排出气体 之间的热交换效率，而且能够增加压縮机2的排出流量。这样，通过提 高与从气体涡轮机1排出气体之间的热交换效率，能够提高来自排出气 体的热回收效率，结果能够获得提高气体涡轮发电设备的发电效率的效果。
如上所述，能够获得与第一实施例相同的效果，而且通过供给喷雾水， 能够进一步提高气体涡轮发电设备的发电效率。
而且，在图2所试的第二实施例中，压縮机2的排出侧设计具有两个 喷雾水喷嘴61A、 61B的喷雾水供给系统，但是设计具有两个以上喷雾 水喷嘴的喷雾水供给系统能够增加喷雾水量。
图3示出根据本发明的气体涡轮发电设备第三实施例。本实施例的基 本结构与图2所示的实施例相同。与第二实施例的第一个差别是在阀56 的后方设计有流量调整阀62，所述阀56设计在压縮机2的排出管15上 开口的喷雾水喷嘴61的管子57上。而且，第二个不同点是喷雾水箱47 中设计的高度计64检测出的水位通过信号线65传输到从供水管44分支 出来的管子46上设计的阀63，根据喷雾水箱47内的水位进行阀63的开 关操作。而且，设计有流量调整阀62的喷雾水喷嘴61的管子57也可以 是多个。
根据本实施例，能够实现与第一实施例相同的效果，而且由于能够通 过流量调整阀62控制压縮机2的排出侧的喷雾水流量，因此能够根据宽 广范围内的运转条件下适当供给喷雾水量，因此能够在宽广范围内的运 转条件下提高发电效率。而且，由于自动向喷雾水箱47供水，因此能够 不切断喷雾水的供给。图4示出根据本发明的气体涡轮发电设备第四实施例。本实施例的基 本结构与图3所示实施例相同。与第三实施例的不同点是使供给喷雾水 箱47的水通过杂质去除装置。
具体地说，把设计有开关阀66和过滤器67的供水管44连接在管子 40的阀39的前方，管子40连接在冷却水箱23上，在过滤器67和阀39 之间分支出管子68。在所述管子68的后方顺次连接阀69-送水泵70-氯 去除过滤器71-反渗透膜过滤器72，从反渗透膜72的后方开始， 一方面 通过阀73连通喷雾水箱47，另一方面通过阀74连通到连接在冷却水箱 23上的管子40。而且，来自反渗透膜过滤器72的排水通过阀75引导到 排水口43。而且，设计在喷雾水箱47中的高度计64通过信号线65与送水泵70电连接，根据来自高度计64的水位检测信号控制送水泵70的开关。上述反渗透膜过滤器72具有作为反渗透膜的高分子材料构成的渗透 膜，施加有压力的水通过所述渗透膜，去除水中的杂质。图5 (a)和5 (b)示出原理。图5 (a)中设计有隔开开放于大气中的U形管76的底 部中央的渗透膜77，该U形管76中装满水，当初水位用虚线示出，左 右位置相同。开放于大气压状态下渗透膜右侧的杂质浓度小的水，通过 渗透膜渗透到左侧杂质78的浓度大的水中。因此，如图中的实线所示， 渗透膜左侧的杂质浓度高的水的水位上升，与杂质浓度低的水之间产生 水位差。与所述渗透膜两侧的溶液产生的水位差相当的压力称为渗透压。 一方面，如图5 (b)所示，杂质78蓄留堵塞左侧的U形管76的端部， 如果加比渗透压大的压力P，只有水通过渗透膜77移动到压力低的右侧， 溶解在水中的杂质78被渗透膜77过滤留在左侧。这样U形管76的右侧 水的纯度提高。图4所示的第四实施例中，把通过反渗透膜过滤器72获得的高纯度 水送入喷雾水箱74或冷却水箱23，打开阀75把溶解杂质的杂质浓度高 的水排出到排水口43。结果，在压縮机2的吸气侧和排出侧除去喷雾水中的二氧化硅或钾等 硬质成分和钠成分，因此硬质成分不会从喷雾水喷嘴59、 61的微细孔析 出堵塞，能够长期稳定把水喷雾。此外，由于能够适用于更微细的喷嘴 孔，能够使喷雾水的水滴直径细微化，能够确实蒸发喷雾水。而且，由 于能够除去水中的钠或钾，能够抑制燃烧气体中产生作为硫磺化合物的 硫化钠，能够防止再生热交换器6内由于硫化钠发生高温腐蚀。这样通 过除去气体涡轮发电设备中使用的水中含有的杂质，能够提高水的纯度， 能够延长给水机器的寿命，结果能够防止气体涡轮发电设备的发电效率 降低。图6示出根据本发明的气体涡轮发电设备第五实施例。本实施例的基 本结构与图4所示第四实施例相同。与第四实施例的第一个差别是来自 渗透膜过滤器72的水通过作为切换阀的电磁三相阀79， 一方面流入排水口 43，另一方面流入连接到冷却水箱23的管子40。第二点是冷却水箱 23中设计有高度计80，而且在来自冷却水箱23的排水管41上设计有电 磁阻断阀81，而且通过信号线82-86把喷雾水箱47的高度计64、送水泵 70、电磁三相阀79、冷却水箱23的高度计80、电磁阻断阀81连接到控 制装置87。在上述结构中，现在冷却水箱23中充分充满用于发电机3和电力变 换器4冷却和水润滑轴承(图中未示出)的润滑用的水。在该状态下如 果气体涡轮发电设备开始运转，关闭用于向压縮机2的吸气侧和排出侧 供给喷雾水的阀39、 74，打开阀66、 69、 73。结果，从供水管44通过 过滤器67向送水泵70供水。这里，通过来自控制装置87的指令运转送 水泵70，向喷雾水箱47供给高纯度水。此时，电磁三相阀79打开，把 来自反渗透膜过滤器72的排水引导到排水口 43。通过高度计64检测水 位，使喷雾水箱47的水位达到适当高度，启动喷雾水泵48，打开阀54、 56。这样，喷雾水被喷雾到压縮机2的吸气管14和排气管15。在本实施例中，在喷雾水喷雾中，在电磁三相阀79进行切换，关闭 排水口 43 —侧，同时打开管子40 —侧，使来自反渗透膜过滤器72的排 水流入管子40并引导到冷却水箱23。然后电磁阀81打开，把冷却水箱 23内的水排出到排水口 43。此时，通过高度计80监视冷却水箱23内的 水位，在水位降低剧烈情况下关闭电磁阀81，水位增加剧烈情况下切换 电磁三相阀79，把反渗透膜过滤器72的排水排出到排水口 43。通过冷 却水箱23的高度计80的信号反复进行电磁三相阀79和电磁阀81的切 换和开关操作，在向压縮机2的吸气侧和排出侧供给喷雾水期间，能够 调整冷却水箱23内的冷却水。如上所述，根据本实施例，除了能够达到与第四实施例相同的效果之 外，由于在供给冷却水过程中能够调整冷却水箱23内的冷却水，因此能 够维持冷却水箱23内的水质和新鲜度。如前所述，由于防止喷嘴的微细 孔析出杂质，防止与燃烧气体中含有的硫磺成分化合，来自喷雾水喷嘴 的喷雾水必须除去杂质，但是一方面由于发电机冷却水和轴承润滑水在 水路中没有微细孔，它们不能直接与燃烧气体接触，即使使用反渗透膜过滤器排出的水也不存在特定问题，有效利用供给发电设备的水，这是 所希望的。结果，能够防止冷却水箱23内发生水垢或者产生微生物，能够减少 气体涡轮发电设备的维护频率，实现有利利用水的效果。图7示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第六实施例。本实施例的基本结构与图6所示的第五实施例相同。与第五实施例的不同点是使通 过过滤器67从给水管44分支出的管子68迂回，能够通过再生热交换器 6和消音装置20进行热交换，在与再生热交换器6和消音装置20相对部 分设置构成升温装置的热交换部88。在本实施例中，从过滤器67到达送水泵70的水，通过管子68的热 交换部88接受来自再生热交换器6和消音装置20的热量升温。升温之 后的水通过送水泵70被送入反渗透膜72。通过反渗透膜72的水量，由 于左右水温显著，水温下降显著。可是，本实施例中，升温后的水供给 反渗透膜过滤器72，透过水量增加，结果能够降低送水泵70等的辅机动 力。而且，反渗透膜过滤器72的渗透膜在冻结情况下失去透水功能，因 此冬季需要保温，但是在本实施例中，不存在这样的问题，不需要选择 气体涡轮发电设备的设置地域或者场所。而且管子68的热交换部88能 够遮挡来自再生热交换器6和消音装置20的热量扩散到设置于周边的 泵、送风机、电磁阀等辅机，能够延长辅机的寿命，确保可靠性。而且，在图7所示的本实施例中，虽然管子68的热交换部88设置在 再生热交换器6和消音装置20附近，主要是使升温后的水透过反渗透膜 过滤器72是重要的，如果在升温后的水在管子68没有沸腾的领域，也 可以把热交换部88设置在气体涡轮1或者燃烧器5附近。或者，在气体 涡轮发电设备内，也可把上述热交换部88设置在能够遮挡热量的场所， 以便保护上述辅机受来自气体涡轮1和燃烧器5、再生热交换器6或设置 在它后方的排气通路的热的影响。根据如上所述的本实施例，除了能够达到与第五实施例相同的效果之 外，增加反渗透膜过滤器72的透过水量，能够降低送水泵70等的辅机 动力。而且，不需要选择气体涡轮发电设备的设置地域或者场所。能够遮挡设置在周边的泵、送风机、电磁阀等辅机受热的影响，延长辅机的 寿命，能够确保可靠性。图8示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第七实施例。在由于气体 涡轮l、压縮机2、发电机3的旋转部分重量增大，靠润滑水的自重向水润滑轴承IOA、 10B供水不充分情况下，如同前面所述实施例一样，通 过过滤器31后的润滑水不存储在润滑水箱32内，直接经过管子33供给 上述水润滑轴承IOA、 10B也可以。而且，为了防止水润滑轴承IOA、 10B 高速旋转时不稳定震动，提高轴承的衰减，采用挤压阻尼方式的轴承也 可以，在轴承支撑部与轴承壳体之间设计有小间隙，通过向该间隙供水 提高衰减效果。在这种情况下，使来自从水循环泵25不经过润滑水箱32 直接供给构成挤压阻尼的上述间隙，能够向轴承部提供高压润滑水。图9示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第八实施例。而且，图9 只记载了气体涡轮系统的循环水和润滑水系统，省略了涡轮系统的吸气 侧和排出侧的记载。在循环水泵25发生任何故障情况下，气体涡轮系统自动停止操作。 此时，为了停止涡轮机，使旋转机构不发生重大损伤，在涡轮机停止动 作过程中通常也要提供润滑水。在前面所述图8所示的实施例中，虽然 能够向轴承部提供高压润滑水，但是在由于循环水泵25的故障等切断润 滑水的供给情况下，不能向旋转轴提供润滑水，这种情况下可能发生轴 承过热等损伤。因此，在图9所示的本实施例中是在图8所示的结构中，在重力方向 看比旋转轴9位置高的位置设置循环水箱32，作为防止循环水泵25发生 故障时损伤轴承的装置。因此利用势能的供给手段和图8所说明的通过 循环水泵25加压的供给手段两种手段并用，从所述循环水箱32向发电 机3的轴承部供给润滑水。下面，对图9的结构进行详细说明。从循环水泵25压力送出的一部 分水经过管子27，作为电力变换器4和发电机3的冷却水使用，其他部 分经过过滤器31作为轴承的润滑水使用。经过过滤器31的润滑水进一 步分支， 一部分经过管子101、止回阀102以加压状态供给轴承部。在过滤器31后方分支出的剩余润滑水经过管子30被引导到设置在比旋转轴(图中未示出，与图1相同)高的位置上的润滑水箱32。润滑水箱32内 的供水量通过设置在管子30上的孔等构成润滑水调整器103等控制。润 滑水箱32相对于发电机旋转轴的高度取能够确保水循环泵25发生故障 时防止轴承破损所必须的最低限供给压的高度差，而且，通过使润滑水 箱32的容积能够在上述非常时期旋转轴停止之前只维持向轴承部供水的 容量，能够使润滑水箱32比图1所示的润滑水箱小。在图9中，通常通过把水循环泵25加压的润滑水供给轴承部的管子 101和利用势能从润滑水箱32供给润滑水的管子33两者供给润滑水。其 中，在水循环泵25发生故障情况下，虽然停止通过管子101供给润滑水， 但是在旋转轴停止之前时间内，润滑水箱32内存储的润滑水供给轴承部。 而且，在管子101设置止回阀102，水循环泵25发生故障时，防止从润 滑水箱32供给的水逆流到水循环泵一侧，确实供给到轴承部。图IO示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第九实施例。本实施例 也与图9所示实施例相同，示出即使水循环泵发生故障时也能够供给润 滑水的结构。在本实施例中，在润滑水供给管101上设置有畜水器104。 而且，所述畜水器104上具有畜水箱入水侧的止回阀105和出水侧的止 回阀106。通过调整畜水箱内压和止回阀105、 106的裂化压力，如果管 子101通水，在畜水箱104内蓄水，如果管子101的压力降低自动把畜 水箱内存储的水放出到管子101。畜水箱具有能够确保在旋转轴停止之前 供给轴承必要水量的容积。图11示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十实施例。图11也设 置有非常用循环水泵107。非常用循环水泵的管子108通过止回阀109在 水循环泵25的排水侧管子24上设置的止回阀110的后方会合。其中， 非常用水泵107和止回阀109设置在循环水箱23的循环水泵25运转时 保留水位(图中以H标记)以下的高度。图11中通常水泵操作时水到达 止回阀109的后方。而且，在非常用水泵107和止回阀109之前，由于 处于比循环水箱的水位低的位置，满足循环水。在图11中循环水泵发生 故障时，启动非常用水泵107，把循环水供给管子24。非常用水泵的管子108通常充满水，在泵运转切换时不会在管子24内混入空气。图12示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十一实施例。本实施 例与图ll的结构比较，在润滑水供给管101上设置畜水箱104，因此在 水泵运转切换时非常用水泵107启动时也能够从畜水箱104供给水，能 够防止轴承部的水断流。图13示出根据本发明的气体涡轮发电设备的第十二实施例。虽然与 图11所示实施例相同，但是由非常用水泵107只向轴承部压力供给水量 的小型泵构成。循环水泵发生故障时旋转轴停止旋转之前压入必要的最 小流量。图13中同时设置有与图12所示结构相同的畜水箱也可以。发明的技术效果根据如上所述的本发明，能够获得发电效率提高的气体涡轮发电设备。
权利要求
1.一种发电机，具备定子和由轴承支撑的转子，其特征在于将上述发电机的轴承配置在发电机壳体内，并将该轴承用水润滑轴承构成，设有对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气的机构。
全文摘要
本发明涉及发电机，该发电机具备定子和由轴承支撑的转子，其中，将上述发电机的轴承配置在发电机壳体内，并将该轴承用水润滑轴承构成，设有对上述发电机壳体内的定子和上述水润滑轴承之间供给空气的机构。
文档编号F02C7/06GK101335473SQ200810210448
公开日2008年12月31日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月24日
发明者中野晋, 井上知昭, 八木学, 坪内邦良, 泽田逸郎, 百百聪 申请人:株式会社日立制作所