DE112021003755T5

DE112021003755T5 - Container für ein Stromerzeugungsaggregat

Info

Publication number: DE112021003755T5
Application number: DE112021003755.2T
Authority: DE
Inventors: Dongsheng Yan; Dexiu Zhao; Lei Wang; Xinjun Jiang; Yongxing Lu; Beihai Gao
Original assignee: Cummins Power Generation Inc
Current assignee: Cummins Power Generation Inc
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2023-04-27
Also published as: WO2022046382A1; GB202302907D0; AU2021332038A1; GB2613290A; CN213980948U; US20230303316A1

Abstract

Systeme und Einrichtungen schließen einen Container für ein Stromerzeugungsaggregat ein. Der Container schließt ein Gehäuse ein, das einen Kühlraum, der strukturiert ist, um einen Kühler und einen Kühlerlüfter innerhalb des Gehäuses aufzunehmen, einen Abgasraum, der strukturiert ist, um ein Nachbehandlungssystem aufzunehmen, einen Motorraum, der strukturiert ist, um den Motor und den Wechselstromerzeuger innerhalb des Gehäuses zu enthalten, ein Lufteinlasssystem, das neben dem Motorraum angeordnet ist, und einen Steuerraum, der strukturiert ist, um die Steuerausrüstung für das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen, einschließt. Der Abgasraum kann ferner Nachbehandlungskomponenten einschließlich eines Auspufftopfes und eines Abgasrohres aufnehmen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der am 27. August 2020 eingereichten chinesischen Gebrauchsmuster-Patentanmeldung Nr. 202021821569.1 , von welcher der gesamte Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Stromerzeugungsaggregate. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Systeme für containerisierte Stromerzeugungsaggregate.
STAND DER TECHNIK
Stromerzeugungsaggregate schließen üblicherweise viele Komponenten oder Teilsysteme ein, die miteinander gekoppelt sind. Zum Beispiel schließen typische Stromerzeugungsaggregate einen Motor, einen Wechselstromerzeuger, ein Kühlsystem zum Kühlen des Motors und ein Nachbehandlungssystem zum Behandeln von Abgasen ein, die von dem Motor erzeugt werden. Einige Stromerzeugungsaggregate schließen einen Motor ein, der innerhalb eines Gehäuses positioniert ist. In solchen Situationen ist ein externes Abgassystem mit der Außenseite des Gehäuses gekoppelt, wodurch der von dem Stromerzeugungsaggregat erforderte Platz vergrößert wird.
Hochspannungs-Stromerzeugungsaggregate (HV-Stromerzeugungsaggregate), die mechanisch angetriebene Kühlerlüfter und/oder Lüfter mit fester Drehzahl verwenden, verbrauchen mehr Strom als Stromerzeugungsaggregate, die mehrere elektrisch angetriebene Lüfter nutzen. Die Zuverlässigkeit eines Systems, das einen einzigen mechanischen Lüfter verwendet, ist niedriger als die eines Stromerzeugungsaggregates, das mehrere elektrische Lüfter einsetzt. HV-Stromerzeugungsaggregate können den Strom für den Betrieb von elektrisch angetriebenen Kühlerlüftern nicht liefern und erfordern, dass der Endbenutzer eine zusätzliche Niederspannungs-Stromversorgung (LV-Stromversorgung) oder einen Abwärtstransformator bereitstellt, um einen LV-Strom von 400 V bereitzustellen. Typische Systeme können einen 10 kV/400 V-Abwärtstransformator einschließen, aber diese Systeme erfordern mehr Ausrüstung und eine größere Grundfläche (z. B. beanspruchen mehr Platz), während sie signifikant zur Systemkomplexität beitragen.
KURZDARS TELLUNG
Eine Ausführungsform bezieht sich auf einen Container für ein Stromerzeugungsaggregat, der ein Gehäuse einschließt, das durch eine erste Endwand, eine zweite Endwand distal von der ersten Endwand, eine erste Seitenwand, die sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckt, eine zweite Seitenwand distal von der ersten Seitenwand und sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckend, einen Boden und ein Dach definiert ist. Ein Kühlraum ist innerhalb des Gehäuses angrenzend an die erste Endwand definiert und schließt eine Kühlraumwand ein. Der Kühlraum ist strukturiert, um einen Kühler und einen Kühlerlüfter innerhalb des Gehäuses aufzunehmen. Ein Absaugraum ist durch die Kühlraumwand von dem Kühlraum getrennt, um den Wärmeaustausch und die Luftströmung zwischen dem Absaugraum und dem Kühlraum zu verhindern. Der Abgasraum schließt eine Abgasraumwand ein und ist strukturiert, um ein Nachbehandlungssystem aufzunehmen. Ein Motorraum ist durch die Abgasraumwand von dem Abgasraum getrennt und tauscht über ein Belüftungssystem Luft mit dem Abgasraum aus. Der Motorraum schließt einen Stromerzeugungsaggregatrahmen ein, der an den Boden gekoppelt und strukturiert ist, um das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen. Der Motorraum ist strukturiert, um einen Motor und einen Wechselstromerzeuger innerhalb des Gehäuses zu enthalten. Ein Lufteinlasssystem ist neben dem Motorraum und distal des Abgasraums positioniert und schließt eine Lamelle ein, die zwischen einer eingefahrenen Position, bei der die Lamelle innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einer ausgefahrenen Position, bei der sich die Lamelle senkrecht zu der ersten Seitenwand außerhalb des Gehäuses erstreckt, beweglich ist. Die Lamelle stellt einen Einlassluftströmungspfad an den Motorraum bereit, und das Lufteinlasssystem schließt ferner eine Lufteinlasssystemwand ein. Ein Steuerraum ist durch die Lufteinlasssystemwand von dem Lufteinlasssystem getrennt, um den Wärmeaustausch und die Luftströmung zwischen dem Steuerraum und dem Lufteinlasssystem zu verhindern. Der Steuerraum ist strukturiert, um eine Steuerausrüstung für das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen.
Eine andere Ausführungsform bezieht sich auf einen Container für ein Stromerzeugungsaggregat, der einen Kühlraum einschließt, der eine Kühlraumwand einschließt, wobei der Kühlraum strukturiert ist, um einen Kühler und einen Kühlerlüfter aufzunehmen, einen Abgasraum, der durch die Kühlraumwand von dem Kühlraum getrennt ist, wobei der Abgasraum eine Abgasraumwand einschließt und strukturiert ist, um ein Nachbehandlungssystem aufzunehmen, einen Motorraum, der durch die Abgasraumwand von dem Abgasraum getrennt ist, wobei der Motorraum eine Lufteinlasssystemwand einschließt und strukturiert ist, um das Stromerzeugungsaggregat und ein Lufteinlasssystem aufzunehmen, das einen Einlassluftströmungspfad von dem Lufteinlasssystem nacheinander durch den Motorraum, den Abgasraum und den Kühlraum bereitstellt, und einen Steuerraum, der durch die Lufteinlasssystemwand von dem Motorraum getrennt ist, wobei der Steuerraum strukturiert ist, um eine Steuerausrüstung für das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen.
Diese Kurzdarstellung dient nur zur Veranschaulichung und soll in keiner Weise einschränkend sein. Weitere Aspekte, erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Vorrichtungen oder Prozesse werden in der hierin dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich, wobei sich gleiche Referenzziffern auf gleiche Elemente beziehen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Stromerzeugungsaggregates gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Ansicht der rechten Seite des Stromerzeugungsaggregates von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Stromerzeugungsaggregates gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist eine Ansicht der rechten Seite des Stromerzeugungsaggregates von 3.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Kühlsystems des Stromerzeugungsaggregates von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
6 ist eine schematische Darstellung des Stromerzeugungsaggregates von 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
7 ist eine schematische Ansicht eines Parallelsystems gemäß einigen Ausführungsformen, das das Stromerzeugungsaggregat von 3 einschließt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend folgend sind detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte mit Bezug auf und Implementierungen von Verfahren, Einrichtungen und Systemen für ein containerisiertes Stromerzeugungsaggregat. Bevor wir uns den Figuren zuwenden, die gewisse beispielhafte Ausführungsformen im Detail veranschaulichen, sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die in der Beschreibung dargelegten oder in den Figuren veranschaulichten Details oder Methoden beschränkt ist. Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte.
Unter Bezugnahme auf die Figuren beziehen sich die verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen auf Systeme, Einrichtungen und Verfahren für ein Stromerzeugungsaggregat, das innerhalb eines Standardtransportcontainers gemäß der internationalen Organisation für Normung (ISO) enthalten ist, wie Container in Übereinstimmung mit den Standards ISO 45G1 (1995), ISO42V0 (1995) oder ISO42G0 (1995). Das containerisierte Stromerzeugungsaggregat definiert separate Räume innerhalb des ISO-Standardtransportcontainers, um die Funktionen des Stromerzeugungsaggregates strategisch zu trennen, um einen verbesserten Betrieb des Stromerzeugungsaggregates in einem eingeschränkten Volumen bereitzustellen. Üblicherweise erfordern Stromerzeugungsaggregate die Hinzufügung externer Komponenten (z. B. Abgassysteme, Kraftstoffsysteme usw.), die die Komplexität der Vor-Ort-Inbetriebnahme erhöhen, das Volumen erhöhen, das von dem in Auftrag gegebenen Stromerzeugungsaggregat eingenommen wird, und die Transportkosten erhöhen, um das Stromerzeugungsaggregat an den endgültigen Standort bereitzustellen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, schließt ein Stromerzeugungsaggregat 10 ein Gehäuse 14, einen Motor 22, einen an den Motor 22 angeschlossenen Wechselstromerzeuger 26, um mechanischen Leistung von dem Motor 22 zu empfangen und elektrische Strom zu erzeugen, ein Lufteinlasssystem 30, das dem Motor 22 und dem Wechselstromerzeuger 26 Frischluft bereitstellt, ein Nachbehandlungssystem 34, das Abgas von dem Motor 22 empfängt und behandelt, ein Kühlsystem 38, das den Motor 22 kühlt, ein Kraftstoffsystem 42, das dem Motor 22 Kraftstoff bereitstellt, und ein Steuersystem 46, das den Betrieb des Stromerzeugungsaggregates 10 steuert, ein.
Das Gehäuse 14 schließt eine erste Endwand, eine zweite Endwand distal von der ersten Endwand, eine erste Seitenwand, die sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckt, eine zweite Seitenwand distal von der ersten Seitenwand und sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckend, einen Boden und ein Dach ein. Das Gehäuse 14 definiert standardmäßige ISO-Containerabmessungen, die eine Containerbreite A von 2,44 Metern zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand, eine Containerhöhe B von 2,59 Metern oder 2,90 Metern zwischen dem Dach und dem Boden und eine Containerlänge C von 12,2 Metern zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand einschließen. Verwenden standardisierter Abmessungen gemäß ISO-Anforderungen erleichtert Integration mit externen Komponenten und steigert die Leichtigkeit des Transports und des Austauschs.
Das Gehäuse 14 schließt eine Kühlraumwand 50, die einen Kühlraum 54 zwischen der ersten Endwand des Gehäuses 14 und der Kühlraumwand 50 definiert, eine Abgasraumwand 58, die einen Abgasraum 62 zwischen der Kühlraumwand 50 und der Abgasraumwand 58 definiert, und eine Lufteinlasssystemwand 66 ein, die einen Motorraum 70 zwischen der Lufteinlasssystemwand 66 und der Abgasraumwand 58 definiert. Zwischen der Lufteinlasssystemwand 66 und der zweiten Endwand des Gehäuses 14 ist ein Steuerraum 74 definiert.
Die Kühlraumwand 50 verhindert Luftströmung und Wärmeübertragung zwischen dem Kühlraum 54 und dem Abgasraum 62. Der Kühlraum 54 ist bemessen, um das Kühlsystem 38 und das Kraftstoffsystem 42 vollständig zu enthalten, sodass sich das Kühlsystem 38 und das Kraftstoffsystem 42 nicht über die Abmessungen des Gehäuses 14 hinaus erstrecken. Der Kühlraum 54 definiert einen Kühllufteinlass 90, der Umgebungstemperaturluft und Umgebungsluftdruck von der Umgebung empfängt, und einen Kühlluftauslass 94, der Luft ausbläst, die aus dem Kühlraum 54 austritt.
Ein Abgasraum 62 ist bemessen, um das Nachbehandlungssystem 34 vollständig zu enthalten, sodass sich das Nachbehandlungssystem 34 nicht über die Abmessungen des Gehäuses 14 hinaus erstreckt oder zusätzliche, externe Komponenten erfordert. Der Abgasraum 62 definiert einen Abluftauslass 98, der Luft, die durch den Motorraum 70 und den Abgasraum 62 passiert ist, ausblasen.
Der Motorraum 70 schließt einen Stromerzeugungsaggregatrahmen in Form eines Motorrahmens 82 und eines Wechselstromerzeugerrahmens 86 ein. In einigen Ausführungsformen sind der Motorrahmen 82 und der Wechselstromerzeugerrahmen 86 starr miteinander verbunden oder als ein einziger Rahmen ausgebildet. In einigen Ausführungsformen sind der Motorrahmen 82 und der Wechselstromerzeugerrahmen 86 getrennt und ermöglichen Bewegung dazwischen. Zum Beispiel kann der Anschluss zwischen dem Motorrahmen 82 und dem Wechselstromerzeugerrahmen 86 angeordnet sein, um den Transfer von Vibration von dem Motor 22 auf den Wechselstromerzeuger 26 zu reduzieren. Der Motorrahmen 82 und der Wechselstromerzeugerrahmen 86 sind strukturiert, um die von dem Motor 22 und dem Wechselstromerzeuger 26 erzeugten Lasten zu tragen, die oft erheblich sein können. Der Motorrahmen 82 und der Wechselstromerzeugerrahmen 86 sind an dem Boden des Gehäuses 14 montiert, um Lasten an den Boden zu übertragen, ohne nachteilige Verzerrung des Gehäuses 14 zu verursachen. In einigen Ausführungsformen sind der Motorrahmen 82 und der Wechselstromerzeugerrahmen 86 mittels Dämpfern 88 an dem Boden des Gehäuses 14 montiert, um die Transmission von Vibrationen zu reduzieren.
Der Motorraum 70 ist bemessen, um den Motor 22, den Wechselstromerzeuger 26 und das Lufteinlasssystem 30 vollständig zu enthalten, sodass sich der Motor 22, der Wechselstromerzeuger 26 und das Lufteinlasssystem 30 nicht über die Abmessungen des Gehäuses 14 hinaus erstrecken, wenn das Stromerzeugungsaggregat 10 in einer Transportkonfiguration angeordnet ist.
Die Lufteinlasssystemwand 66 verhindert Luftströmung und Wärmeübertragung zwischen dem Motorraum 70 und dem Steuerraum 74. Der Steuerraum 74 ist bemessen, um das Steuersystem 46 vollständig zu enthalten, sodass sich das Steuersystem 46 nicht über die Abmessungen des Gehäuses 14 hinaus erstreckt.
Das Kühlsystem 38 ist innerhalb des Kühlraums 54 positioniert und kühlt den Motor 22. In einigen Ausführungsformen schließt das Kühlsystem einen Kühlerlüfter 102 ein, der mittels einer Antriebswelle durch den Motor 22 mechanisch angetrieben wird. Der mechanisch angetriebene Kühlerlüfter 102 kann ein Antriebssystem wie ein Getriebe- oder Riemensystem zum Modifizieren einer Motorausgangsdrehzahl einschließen, um die gewünschte Antriebsdrehzahl für den Kühlerlüfter 102 bereitzustellen. Der Kühlerlüfter 102 ist positioniert, um Luft bei Umgebungstemperatur und -druck von dem Kühllufteinlass 90 an einen Kühlerkern 106 bereitzustellen. Auf diese Weise können solche Ausführungsformen das Ausmaß von Temperaturerhöhungen an dem Kühlerkern 106 reduzieren.
Das Kraftstoffsystem 42 schließt einen Kraftstofftank 110, der innerhalb des Kühlraums 54 positioniert ist, und Kraftstoffhandhabungsaktuatoren, Pumpen und weitere Komponenten zum Zuführen von Kraftstoff an den Motor 22 ein. In einigen Ausführungsformen ist das Kraftstoffsystem 42 angrenzend an den Boden des Gehäuses 14 und unterhalb des Kühlsystems 38 angeordnet.
Das Nachbehandlungssystem 34 (d. h. Abgassystem) ist innerhalb des Abgasraums 62 positioniert und behandelt die von dem Motor 22 erzeugten Abgasemissionen. In einigen Ausführungsformen schließt das Nachbehandlungssystem 34 einen Auspufftopf 111 und ein Abgasrohr 112 ein. In einigen Ausführungsformen schließt das Nachbehandlungssystem 34 ein Abgasrückführsystem, ein selektives Katalysatorreduktionssystem, ein Partikelfiltrationssystem und/oder weitere Nachbehandlungskomponenten ein. In einigen Ausführungsformen sind Komponenten des Nachbehandlungssystems 34 zwischen dem Abgasraum 62 und dem Motorraum 70 verteilt. In einigen Ausführungsformen können nur der Auspufftopf 111 und das Abgasrohr 112 innerhalb des Abgasraums positioniert sein.
Das Nachbehandlungssystem 34 schließt auch ein Belüftungssystem in Form eines Abgaslüfters 114 ein, der Luftströmung aus dem Motorraum 70 in den Abgasraum 62 hinein und aus dem Abluftauslass 98 hinaus bereitstellt. In einigen Ausführungsformen wird der Abgaslüfter 114 durch den Motor 22 mechanisch angetrieben. Der mechanisch angetriebene Abgaslüfter 114 kann ein Getriebe- oder Riemensystem zum Modifizieren einer Motorausgangsdrehzahl einschließen, um die gewünschte Antriebsdrehzahl an den Abgaslüfter 114 bereitzustellen. Die durch den Abgaslüfter 114 bereitgestellte Luftströmung dient dazu, Wärmeaufbau aus dem Abgasraum 62 auszustoßen. In einigen Ausführungsformen ermöglicht eine solche Konfiguration eine geringere Luftströmung für den Motorraum 70.
Der Motor 22 ist an dem Motorrahmen 82 montiert. In einigen Ausführungsformen ist der Motor 22 ein Verbrennungsmotor (z. B. ein Dieselmotor, ein Benzinmotor, ein Erdgasmotor usw.). Der Wechselstromerzeuger 26 ist an dem Wechselstromerzeugerrahmen 86 montiert und empfängt eine mechanische Leistungsausgabe von dem Motor 22. In einigen Ausführungsformen ist der Wechselstromerzeuger 26 ein Hochspannungs-Wechelstromerzeuger und erzeugt etwa 10 kV.
Das Lufteinlasssystem 30 schließt eine Lamelle 118 ein, die zwischen einer eingefahrenen Position, wenn das Stromerzeugungsaggregat 10 in der Transportanordnung vorliegt, und einer ausgefahrenen Position, wenn das Stromerzeugungsaggregat 10 in Gebrauch ist, beweglich ist. Wenn die Lamelle 118 in der eingefahrenen Position vorliegt, ist die Gesamtheit der Lamelle 118 innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet. Wenn die Lamelle 118 in der ausgefahrenen Position angeordnet ist, erstreckt sich die Lamelle 118 außerhalb des Gehäuses 14. In einigen Ausführungsformen gleitet die Lamelle 118 horizontal, senkrecht zu der ersten Seitenwand des Gehäuses 14. Zum Beispiel können lineare Schieber die Lamelle 118 stützen und ein Verriegelungsmechanismus kann verwendet werden, um die Lamelle 118 in der eingefahrenen Position oder der ausgefahrenen Position zu halten. In einigen Ausführungsformen kann die Lamelle 118 rotierende Platten einschließen, die zwischen einer geschlossenen oder eingefahrenen Position und einer offenen oder ausgefahrenen Position schwenken. In einigen Ausführungsformen schließt das Lufteinlasssystem 30 eine Lamellenbaugruppe 118 ein, die an der ersten Seitenwand des Gehäuses 14 positioniert ist. In einigen Ausführungsformen schließt das Lufteinlasssystem 30 zwei im Wesentlichen identische und gespiegelte Lamellenbaugruppen 118 an der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand des Gehäuses 14 ein. Das Lufteinlasssystem 30 und die Lamelle 118 sind vor Ort ohne die Hinzufügung externer Komponenten betätigbar. In einigen Ausführungsformen schließt das Lufteinlasssystem 30 Geräuschminderungsstrukturen (z. B. Schallwände, geräuschdämpfendes Material oder Isolierung usw.) ein.
Die Lamelle 118 stellt einen Einlassluftströmungspfad an den Motorraum 70 bereit. Die Lamelle 118 empfängt Luft bei Umgebungstemperatur und -druck aus der Umgebung. In einigen Ausführungsformen sind die Lamelle 118 und der Abgaslüfter 114 bemessen, um eine Motorraumluftströmung von etwa 8-10 m^3/s bereitzustellen.
Das Steuersystem 46 ist strukturiert, um Betrieb des Motors 22 und des Wechselstromerzeugers 26 zu steuern und schließt einen neutralen Erdungswiderstand (NGR) ein. In einigen Ausführungsformen ist der NGR mit einem Schaltgerät, einer Stromerzeuger-Steuereinheit und/oder weiteren Hilfsausrüstungssteuerkomponenten integriert.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist ein Stromerzeugungsaggregat 10'. das dem vorstehend in Bezug auf 1 und 2 erörterten Stromerzeugungsaggregat 10 ähnlich ist, und ein Kühlsystem 38' und ein Nachbehandlungssystem 34' einschließen. Ähnliche Systeme und Komponenten wurden mit gleichen Zahlen nummeriert.
Wie in 5 gezeigt, schließt das Kühlsystem 38' vier elektrisch angetriebene Kühlerlüfter 122 ein. In einigen Ausführungsformen schließt das Kühlsystem 38' mehr als vier elektrisch angetriebene Kühlerlüfter 122 oder weniger als vier elektrisch angetriebene Kühlerlüfter 122 ein. Kühlerkerne 126 sind so positioniert, dass die elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 eine Strömung von Luft durch die Kühlerkerne 126 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen sind die Kühlerkerne 126 an der ersten Endwand, der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand des Gehäuses 14 angeordnet, und die elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 sind angrenzend an das Dach des Gehäuses 14 positioniert.
In einigen Ausführungsformen verbrauchen die elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 zwischen zwanzig und dreißig Kilowatt elektrischer Leistung (20-30 kWe) und der mechanische Kühlerlüfter 102 verbraucht zwischen fünfzig und siebzig Kilowatt mechanischer Leistung (50-70 kWm).
Das Nachbehandlungssystem 34' schließt einen elektrisch angetriebenen Abgaslüfter 130 ein, der angeordnet ist, um eine Luftströmung aus dem Motorraum 70 in den Abgasraum 62 hinein bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die Luftströmung durch den Motorraum 70 im Vergleich zu typischen Bauweisen von Stromerzeugungsaggregaten reduziert, da von der Luftströmung durch den Motorraum 70 hindurch nicht erfordert wird, durch die Kühlkerne 106, 126 hindurch zu passieren. Zum Beispiel kann in einem typischen Stromerzeugungsaggregat eine Luftströmung von fünfunddreißig bis fünfundvierzig Kubikmetern pro Sekunde (35-45 m^3/s) üblich sein, während die hierin beschriebenen Stromerzeugungsaggregate 10, 10' eine Luftströmung durch den Motorraum 70 hindurch von etwa acht bis zehn Kubikmetern pro Sekunde (8-10 m^3/s) aufweisen können.
In einigen Ausführungsformen kann der elektrisch angetriebene Abgaslüfter 130 innerhalb des Motorraums 70 positioniert sein. Zum Beispiel kann der elektrisch angetriebene Abgaslüfter 130 innerhalb oder angrenzend an das Lufteinlasssystem 30 platziert sein oder das Lufteinlasssystem 30 ersetzen, sodass der elektrisch angetriebene Abgaslüfter 130 Luft durch den Motorraum 70 hindurch in den Abgasraum 62 hinein und aus dem Abluftauslass 98 hinaus drückt.
Die Trennung von Räumen innerhalb des Gehäuses 14 ermöglicht den Komponenten des Stromerzeugungsaggregates 10, 10' erfolgreich arbeiten zu können, während dem Stromerzeugungsaggregat 10, 10' ermöglicht wird, wirtschaftlich transportiert und bewegt und vor Ort mit geringem Aufwand und unter Verbrauch eines minimalen Raumanspruchs in Betrieb genommen zu werden.
Wie in 3 und 4 gezeigt kann das Stromerzeugungsaggregat 10' auch einen Hilfswechselstromerzeuger oder -stromerzeuger 134 einschließen, der durch den Motor 22 mit Strom versorgt wird und strukturiert ist, um elektrischen Strom für die vier elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 und den Abgaslüfter 130 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird der Hilfsstromerzeuger 134 von einem gegenüberliegenden Ende des Motors 22 als der Wechselstromerzeuger 26 angetrieben. In einigen Ausführungsformen ist der Hilfsstromerzeuger 134 ein synchroner Niederspannungs-Stromerzeuger, der von dem Motor 22 angetrieben wird, um Elektrizität von 50 Hz 400 V bereitzustellen und das Kühlsystem 38' und das Nachbehandlungssystem 34' mit Strom zu versorgen. In einigen Ausführungsformen trägt eine solche Konfiguration zu einem geringeren Stromverbrauch durch die Lüfter bei. Der Hilfsstromerzeuger 134 kann direkt von einer Ausgangswelle des Motors 22 oder durch ein Getriebesystem (z. B. einem Riemen, einer Kette oder einem Zahnradantrieb) angetrieben werden. In einigen Ausführungsformen ist der Motor 22 durch eine flexible Kopplung oder durch einen direkten Anschluss an den Hilfsstromerzeuger 134 angeschlossen. In Systemen ohne den Hilfsstromerzeuger 134 ist ein Abwärtstransformator erforderlich, um Niederspannungsstrom bereitzustellen, und solche Systeme erfordern einen größeren Platzanspruch (das heißt, solche Systeme nehmen mehr Platz ein) oder eine größere Grundfläche. Systeme ohne den Hilfsstromerzeuger 134 können motorbetriebene Lüfter für das Nachbehandlungssystem 34 oder weitere Belüftungssysteme und/oder den bzw. die Kühlerlüfter einschließen. Zusätzlich sind Abwärtstransformatorsysteme komplex und können Fehlerstellen einführen.
Wie in 6 gezeigt, schließt der Hilfsstromerzeuger 134 eine elektrische Asynchronmaschine für induzierte Niederspannung, die durch einen mechanischen Koppler 138 in Form eines Getriebes, eines Riemens, eines Direktantriebs oder einer anderen geeigneten Kopplung mit dem Motor 22 gekoppelt ist, um mechanische Bewegung zwischen dem Hilfsstromerzeuger 134 und dem Motor 22 zu übertragen.
Der Hilfsstromerzeuger 134 wird von dem Motor 22 angetrieben und dient als ein asynchroner Wechselstromerzeuger, um dem Kühlsystem 38' und dem Nachbehandlungssystem 34' Strom zu liefern. In einigen Ausführungsformen treibt der mechanische Koppler 138 den Hilfsstromerzeuger 134 direkt an und der Hilfsstromerzeuger 134 stellt weniger als 50 Hz mit einer Klemmenspannung von 380-400 V (oder 220 V) bereit. Während der bereitgestellte Strom weniger als 50 Hz beträgt, werden die Kühlerlüfter 122 und der Abgaslüfter 130 noch beschleunigt, um gewünschte Luftströmungen zu erreichen. In einigen Ausführungsformen schließt der mechanische Koppler 138 ein wirksames Übersetzungsverhältnis (z. B. durch ein Getriebe, ein Riemensystem usw.) ein und der Hilfsstromerzeuger 134 stellt 50 Hz bereit. In einigen Ausführungsformen stellt der Hilfsstromerzeuger 134 eine Kapazität von 50 kW bereit. Der asynchrone Hilfsstromerzeuger 134 erfordert keine Synchronisationssteuerung, wodurch Komplexität, Kosten und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls reduziert werden.
Der asynchrone Hilfsstromerzeuger 134 ist mit dem Motor 22 gekoppelt, um als ein Reserveanlasser zu wirken. Falls ein primärer Anlasser des Motors 22 ausfällt, kann der asynchrone Hilfsstromerzeuger 134 verwendet werden, um das Stromerzeugungsaggregat 10' zu starten.
Das Stromerzeugungsaggregat 10' schließt auch einen Anregungskondensator 142, der durch eine Kondensatorschaltvorrichtung 146 mit dem Hilfsstromerzeuger 134 gekoppelt ist, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 150, die durch eine Stromversorgungsschaltvorrichtung 154 mit dem Hilfsstromerzeuger 134 gekoppelt ist, einen ersten elektrischen Ausgang in Form einer Kühlsystemschaltvorrichtung 158 und einen zweiten elektrischen Ausgang in Form einer Nachbehandlungssystemschaltvorrichtung 162 ein.
Der Anregungskondensator 142 ist in der Lage, Anregung zu speichern und dem Hilfsstromerzeuger 134 ohne die Verwendung eines typischen Anregungssystems bereitzustellen, das elektrische Komponenten einschließt, die oft zu Ausfall führen. Die Kondensatorschaltvorrichtung 146 kann einen Mikroschalter, einen Schütz, eine Sicherung oder eine andere Schaltvorrichtung einschließen.
Die unterbrechungsfreie Stromversorgung 150 (z. B. eine Batteriebank) ist strukturiert, um dem Hilfsstromerzeuger 134 Strom bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen schließt die Stromversorgung 150 einen Frequenzumrichterantrieb ein, der strukturiert ist, um dem asynchronen Hilfsstromerzeuger 134 als ein Anlasser Strom und Steuerbetrieb davon bereitzustellen. Die Stromversorgungsschaltvorrichtung 154 kann einen Mikroschalter, einen Schütz, eine Sicherung oder eine andere Schaltvorrichtung einschließen.
Die Stromausgabe von dem asynchronen Stromerzeuger 134 kann verwendet werden, um Systemen des Stromerzeugungsaggregates 10' Strom bereitzustellen. Zum Beispiel kann die Kühlsystemschaltvorrichtung 158 selektiv Strom an die elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 und weitere Komponenten des Kühlsystems 38' bereitstellen. Die Nachbehandlungssystemschaltvorrichtung 162 kann selektiv Strom an den bzw. die elektrisch angetriebenen Abgaslüfter 130 bereitstellen. Die Ausgangsschaltvorrichtungen 146, 162 können einen Mikroschalter, einen Schütz, eine Sicherung oder eine andere Schaltvorrichtung einschließen. Wenn weitere Hilfsausrüstung Strom von 50 Hz und 400 V erfordert, kann ein AC-AC-Wandler genutzt werden.
Wie in 7 gezeigt, kann das Stromerzeugungsaggregat 10' in ein paralleles System 163 mit einem zweiten Stromerzeugungsaggregat 10'' und einem dritten Stromerzeugungsaggregat 10''' integriert sein. In einigen Ausführungsformen kann das parallele System 163 zwei oder mehr als drei Stromerzeugungsaggregate einschließen. In dem parallelen System 163 schließt jedes Stromerzeugungsaggregat 10', 10'', 10''' einen Ausgangsschalter 164 ein, der das jeweilige Stromerzeugungsaggregat 10', 10'', 10''' selektiv mit einem parallelen Bus 165 koppelt. Jede(r) assoziierte Anregungskondensator 142 und Kondensatorschaltvorrichtung 146 sind auch mit dem parallelen Bus 165 gekoppelt.
Ein Vorteil, der durch ein System bereitgestellt wird, das den parallelen Bus 165 nutzt, schließt die Fähigkeit ein, Zuverlässigkeit zu erhöhen. In einer Situation, in der ein lokaler Hilfsstromerzeuger 134 ausfällt, kann Strom immer noch an die assoziierten Kühlerlüfter 122 bereitgestellt werden und das Stromerzeugungsaggregat 10 kann in Dienst bleiben und Strom erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann der Hilfsstromerzeuger 134 von dem ersten Stromerzeugungsaggregat 10' den Kühlerlüftern 122 des zweiten Stromerzeugungsaggregates 10" Strom bereitstellen.
Jeder Hilfsstromerzeuger 134 ist strukturiert, um selektiv Elektrizität an den parallelen Bus 165 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen schließt das parallele System 163 eine Systemsteuerung ein, die verwendet werden kann, um die Wechselstromerzeuger-Ausgangsstromversorgungen 150 und die Wechselstromerzeuger-Anregungskondensatoren 142 zu steuern und auf diese Art und Weise die Systemparallelisierung zu erreichen. Die Systemsteuerung kann einen Mikrocontroller einschließen, z. B. einen Mikrocomputer, der einen nichtflüchtigen Speicher aufweist und konfiguriert ist, um Anweisungen zu speichern, die, wenn von einem Prozessor des Mikrocomputers ausgeführt, die Systemsteuerung veranlassen, Vorgänge auszuführen, um eins oder mehrere der Netzstromversorgung 170 und/oder des Busses 165 zu steuern.
Ein automatischer Übertragungsschalter (ATS) 166 ist mit jedem Stromerzeugungsaggregat 10', 10'', 10''' assoziiert und stellt jedem Kühlsystem 38' entweder von dem parallelen Bus 165 mittels der Kühlsystemschaltvorrichtung 158 oder einer Netzstromversorgung 170 Strom bereit. Die Einbeziehung des ATS 166 und der Netzstromversorgung 170 verbessert die Zuverlässigkeit des Kühlsystems 38'. In einigen Ausführungsformen sind die Nachbehandlungssysteme 34' oder weitere Systeme des Stromerzeugungsaggregates 10' angeordnet, um Strom von der Netzstromversorgung 170 zu empfangen.
In einigen Ausführungsformen werden das Nachbehandlungssystem 34, das Kühlsystem 38, das Lufteinlasssystem 30 und das Steuersystem 46 allgemein als Systeme beschrieben, die an dem Motor 22 oder dem Wechselstromerzeuger 26 des Stromerzeugungsaggregates 10 angebracht sind. In einigen Ausführungsformen können weitere Systeme, Komponenten oder Strukturen an dem Motor 22 oder Wechselstromerzeuger 26 des Stromerzeugungsaggregates 10 angebracht sein.
Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr“, „etwa“, „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine weit gefasste Bedeutung haben, die mit dem üblichen und akzeptierten Sprachgebrauch von Fachleuten übereinstimmt, bei denen der Gegenstand dieser Offenbarung in Zusammenhang steht. Fachleute, die diese Offenbarung überprüfen, sollten sich darüber im Klaren sein, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale ermöglichen sollen, ohne den Anwendungsbereich dieser Merkmale auf die angegebenen genauen numerischen Bereiche zu beschränken. Dementsprechend sollten diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie darauf hinweisen, dass unwesentliche oder unwichtige Modifikationen oder Änderungen des beschriebenen und beanspruchten Gegenstands als im Anwendungsbereich der Offenbarung liegend angesehen werden, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben.
Es ist anzumerken, dass der Begriff „beispielhaft“ und Variationen davon, wie er hierin zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet wird, angeben soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen oder Veranschaulichungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass solche Begriffe nicht bedeuten sollen, dass solche Ausführungsformen notwendigerweise außergewöhnliche oder superlative Beispiele sind).
Der Begriff „gekoppelt“ und Variationen davon, wie er hier verwendet wird, bedeutet das Verbinden von zwei Elementen direkt oder indirekt miteinander. Eine solche Verbindung kann stationär (z. B. dauerhaft oder fest) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) sein. Eine solche Verbindung kann erreicht werden, indem die beiden Elemente direkt miteinander gekoppelt werden, indem die beiden Elemente unter Verwendung eines oder mehrerer separater Zwischenelemente miteinander gekoppelt werden, oder indem die beiden Elemente unter Verwendung eines Zwischenelements miteinander gekoppelt werden, das einstückig als ein einziger einheitlicher Körper mit einem der beiden Elemente gebildet wird. Wenn „gekoppelt“ oder Variationen davon durch einen zusätzlichen Begriff modifiziert werden (z. B. „direkt gekoppelt“), wird die oben angegebene allgemeine Definition von „gekoppelt“ durch die eindeutige Bedeutung des zusätzlichen Begriffs modifiziert (z. B. bedeutet „direkt gekoppelt“ das Verbinden von zwei Elementen ohne ein separates Zwischenelement), was zu einer engeren Definition als der oben angegebenen allgemeinen Definition von „gekoppelt“ führt. Solche Kopplung kann mechanisch oder elektrisch sein. So kann z. B. die Schaltung A kommunizierend mit der Schaltung B „gekoppelt“ sein, was bedeutet, dass die Schaltung A direkt mit der Schaltung B kommuniziert (d. h. ohne Vermittler) oder indirekt mit der Schaltung B kommuniziert (z. B. über einen oder mehrere Vermittler).
Verweise hierin auf die Stellungen von Elementen (z. B. „oben“, „unten“, „über“, „unter“) werden lediglich verwendet, um die Ausrichtung der verschiedenen Elemente in den FIGUREN zu beschreiben. Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung verschiedener Elemente gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen unterschiedlich sein kann und dass vorgesehen ist, dass derartige Unterschiede in der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sind.
Obwohl die Figuren und Beschreibung eine spezifische Reihenfolge von Schritten veranschaulichen können, kann sich die Reihenfolge solcher Schritte davon unterscheiden, was abgebildet und beschrieben ist, sofern vorstehend nicht anders angegeben. Außerdem können zwei oder mehr Schritte gleichzeitig oder teilweise gleichzeitig durchgeführt werden, sofern oben nicht anders angegeben. Solche Variation kann zum Beispiel von den gewählten Software- und Hardwaresystemen und von bestimmten technischen Spezifikationen abhängen. Alle solchen Variationen sind im Rahmen der Offenbarung möglich. Ebenso könnten Softwareimplementierungen der beschriebenen Vorgänge mit Standardprogrammiertechniken mit regelbasierter Logik und weiterer Logik verwirklicht werden, um Verarbeitungs- und/oder Steuerschritte zu verwirklichen.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Konstruktion und Anordnung der Stromerzeugungsaggregate, wie in den verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, nur veranschaulichend sind. Zusätzlich kann jedes in einer Ausführungsform offenbarte Element in jede andere hier offenbarte Ausführungsform eingebaut oder dort verwendet werden. Zum Beispiel können die elektrisch angetriebenen Kühlerlüfter 122 der beispielhaften Ausführungsform von 5 zum Beispiel in das Stromerzeugungsaggregat 10 einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen integriert sein, wie in 1 und 2 gezeigt. Obwohl vorstehend nur ein Beispiel für ein Element aus einer Ausführungsform beschrieben wurde, das in eine andere Ausführungsform eingebaut oder dort verwendet werden kann, versteht es sich, dass andere Elemente der verschiedenen Ausführungsformen in eine beliebige der anderen hierin offenbarten Ausführungsformen eingebaut oder dort verwendet werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 202021821569 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 45G1 [0009]
ISO42V0 [0009]
ISO42G0 [0009]

Claims

Container für ein Stromerzeugungsaggregat, umfassend: ein Gehäuse, das durch eine erste Endwand, eine zweite Endwand distal von der ersten Endwand, eine erste Seitenwand, die sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckt, eine zweite Seitenwand distal von der ersten Seitenwand und sich zwischen der ersten Endwand und der zweiten Endwand erstreckend, einen Boden und ein Dach definiert ist; einen Kühlraum, der innerhalb des Gehäuses angrenzend an die erste Endwand definiert ist und eine Kühlraumwand einschließt, wobei der Kühlraum strukturiert ist, um einen Kühler und einen Kühlerlüfter innerhalb des Gehäuses aufzunehmen; einen Abgasraum, der durch die Kühlraumwand von dem Kühlraum getrennt ist, um den Wärmeaustausch und die Luftströmung zwischen dem Abgasraum und dem Kühlraum zu verhindern, wobei der Abgasraum eine Abgasraumwand einschließt und strukturiert ist, um ein Nachbehandlungssystem aufzunehmen; einen Motorraum, der durch die Abgasraumwand von dem Abgasraum getrennt ist und über ein Belüftungssystem Luft mit dem Abgasraum austauscht, wobei der Motorraum einen Stromerzeugungsaggregatrahmen einschließt, der an den Boden gekoppelt und strukturiert ist, um das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen, wobei der Motorraum strukturiert ist, um einen Motor und einen Wechselstromerzeuger innerhalb des Gehäuses zu enthalten; ein Lufteinlasssystem, das angrenzend an den Motorraum und distal des Abgasraums positioniert ist und eine Lamelle einschließt, die zwischen einer eingefahrenen Position, bei der die Lamelle innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einer ausgefahrenen Position, bei der sich die Lamelle senkrecht zu der ersten Seitenwand außerhalb des Gehäuses erstreckt, beweglich ist, wobei die Lamelle einen Einlassluftströmungspfad an den Motorraum bereitstellt, wobei das Lufteinlasssystem ferner eine Lufteinlasssystemwand einschließt; und einen Steuerraum, der durch die Lufteinlasssystemwand von dem Lufteinlasssystem getrennt ist, um den Wärmeaustausch und die Luftströmung zwischen dem Steuerraum und dem Lufteinlasssystem zu verhindern, wobei der Steuerraum strukturiert ist, um eine Steuerausrüstung für das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen.
Container nach Anspruch 1, wobei der Kühlraum strukturiert ist, um einen Kraftstofftank zur Versorgung des Motors mit Kraftstoff aufzunehmen.
Container nach Anspruch 1, ferner umfassend den Kühlerlüfter, wobei der Kühlerlüfter mechanisch durch den Motor angetrieben wird.
Container nach Anspruch 3, wobei eine mit dem Kühlerlüfter gekoppelte Antriebswelle durch die Kühlraumwand verläuft.
Container nach Anspruch 1, ferner umfassend den Kühlerlüfter, wobei der Kühlerlüfter von einem durch den Motor angetriebenen Hilfswechselstromerzeuger angetrieben wird.
Container nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Hilfswechselstromerzeuger um eine elektrische Asynchronmaschine für induzierte Niederspannung oder einen synchronen Wechselstromerzeuger handelt.
Container nach Anspruch 5, wobei der Kühlerlüfter eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, elektrisch angetriebenen Lüftern einschließt.
Container nach Anspruch 1, wobei die in den Kühlraum und das Lufteinlasssystem eintretende Luft einen Umgebungsluftdruck und eine Umgebungslufttemperatur definiert.
Container nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtheit des Motors, des Wechselstromerzeugers und eines oder mehrerer an den Motor oder den Wechselstromerzeuger angebrachter Systeme innerhalb des Gehäuses enthalten ist.
Container nach Anspruch 1, wobei eine Gesamtheit der Lamelle innerhalb des Gehäuses enthalten ist, wenn sie in der eingefahrenen Position angeordnet ist.
Container nach Anspruch 1, wobei die erste Seitenwand einen Belüftungseinlass oder -auslass oder Belüftungskanäle, die sich in Längsrichtung entlang des Containers erstrecken, definiert.
Container nach Anspruch 1, wobei der Wechselstromerzeuger ein Hochspannungs-Wechselstromerzeuger ist.
Container nach Anspruch 1, wobei die Steuerausrüstung einen neutralen Erdungswiderstand einschließt.
Container nach Anspruch 1, wobei der Kühlerlüfter zwischen zwanzig und dreißig Kilowatt elektrischer Leistung (20-30 kWe) verbraucht.
Container nach Anspruch 1, wobei eine Luftströmung durch den Motorraum zwischen acht und zehn Kubikmetern pro Sekunde (8-10 m^3/s) beträgt.
Container nach Anspruch 1, wobei die Abmessung des Gehäuses den ISO-Normen entspricht, die erste Endwand etwa 2,44 Meter breit und etwa 2,59 Meter hoch oder etwa 2,9 Meter hoch ist und die erste Seitenwand etwa 12,2 Meter lang ist.
Container nach Anspruch 1, wobei der Abgasraum ferner konfiguriert ist, um einen Auspufftopf und ein Abgasrohr aufzunehmen.
Container für ein Stromerzeugungsaggregat, umfassend: einen Kühlraum, der eine Kühlraumwand einschließt, wobei der Kühlraum strukturiert ist, um einen Kühler und einen Kühlerlüfter aufzunehmen; einen Abgasraum, der durch die Kühlraumwand von dem Kühlraum getrennt ist, wobei der Abgasraum eine Abgasraumwand einschließt und strukturiert ist, um ein Nachbehandlungssystem aufzunehmen; einen Motorraum, der durch die Abgasraumwand von dem Abgasraum getrennt ist, wobei der Motorraum eine Lufteinlasssystemwand einschließt und strukturiert ist, um das Stromerzeugungsaggregat und ein Lufteinlasssystem aufzunehmen, das einen Einlassluftströmungspfad nacheinander von dem Lufteinlasssystem durch den Motorraum, den Abgasraum und den Kühlraum bereitstellt; und einen Steuerraum, der durch die Lufteinlasssystemwand von dem Motorraum getrennt ist, wobei der Steuerraum strukturiert ist, um eine Steuerausrüstung für das Stromerzeugungsaggregat aufzunehmen.
Container nach Anspruch 18, wobei das Lufteinlasssystem eine Lamelle einschließt, die zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegbar ist.