1903年,GE公司成功开发了当时世界上功率最大的5000千瓦蒸汽涡轮发电机,该发电机安装在位于芝加哥爱迪生大道的发电站,用于取代活塞式往复发动机发电装置。GE公司开发的蒸汽涡轮发电机与原先的活塞式往复发电装置相比,体积仅是其1/10,重量是其1/8,发电成本是其1/3,GE公司在马萨诸塞州东北部的林恩工厂设立了蒸汽涡轮研究部, 开始了蒸汽涡轮技术和产品的研究开发与工程应用业务。从此,GE公司的蒸汽涡轮发电机占领了全美国的发电市场。
用燃烧器加热蒸汽发生器内的有机液体,使有机液体变为蒸汽,依靠蒸汽的膨胀力推动涡轮叶轮旋转带动发电机发电的装置。通过涡轮做功后的蒸汽经过冷凝器冷凝后恢复为液体,用回流泵再送回蒸汽发生器,使有机液体循环使用,有机液体同时可用于发电机冷却和轴承润滑。有机液体和气体均密封于不锈钢制的闭环循环系统中,有机液体不会损耗。
整个系统只有一个转动部件(涡轮机、发电机、循环泵是同轴的),无金属摩擦,无需润滑;发电机无电刷,转子无绕组;燃烧器是防风的,风速为180Km/h也能正常工作。
这种发电机的优点是工作可靠,平均无故障间隔时间(MTBF)为20000小时;维护简单,使用寿命长(20年);其缺点是耗油量大,启动时间长(约为20-30min)。
燃料可选用汽油、柴油、酒精或天然气。
闭环蒸汽涡轮发电机由ORMAT公司生产,技术规格如下:
输出功率:200-3000W;
输出电压:直流24V或48V;
电压调整:3.5%标准;
直流纹波:20mV峰峰值标准,20mV峰峰值可选值;
电磁兼容(EMI):高于商品要求;
短路容量:额定电流3-5倍;
温度范围:标准-10~+40℃,最高50℃可用;
海拔高度:标准0~1980m,最高4572m可用;
发电机:同步无刷、无线圈和换向器实心的转子;
涡轮机:转速12000~21000r/min;
燃烧室温度:125~250℃;
燃烧种类:液化石油气、柴油、煤油或其他任何热源;
燃料消耗量:25℃时,17600kCal/kW;
可靠性:
(1)单台发电机启动和运行的MTBF:20000h(液体燃料),30000h(气体燃料)
(2)双台热负载发电机可靠性达到99.999%。