RU101500U1

RU101500U1 - RESERVE ELECTRIC UNIT

Info

Publication number: RU101500U1
Application number: RU2010130240/06U
Authority: RU
Inventors: Равиль Миргалимович Хисамутдинов; Раис Закиевич Хакимов
Original assignee: Открытое акционерное общество "КАМАЗ"
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2011-01-20

Abstract

1. Резервный электроагрегат, содержащий установленные на раме двигатель, соединенный с генератором, гидравлически связанные с двигателем радиатор охлаждения и устройство подогрева охлаждающей жидкости, топливный бак, систему подготовки воздуха, систему выхлопа, закрепленный на раме кожух, жалюзи, отличающийся тем, что электроагрегат оснащен шкафом управления, имеющим автомат включения резерва, двигатель и генератор установлены на раме через виброопоры и соединены между собой посредством демпфирующей муфты, а жалюзи имеют электромеханический привод и установлены на торцевых стенках кожуха напротив радиатора охлаждения и перед генератором, при этом устройство для подогрева охлаждающей жидкости установлено ниже уровня охлаждающей жидкости рубашки блока цилиндров двигателя, кроме того, глушитель системы выхлопа прикреплен к крыше кожуха изнутри. ! 2. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что кожух изнутри оклеен листами из шумовибропоглащающего материала. ! 3. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что система выхлопа теплоизолирована. ! 4. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что в нижней части рамы закреплены направляющие коробчатой формы для вил погрузчика. ! 5. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что кожух имеет проушины для подъема краном и/или перевозки вертолетом. ! 6. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что кожух имеет дверцы для техосмотра и окно для доливки охлаждающей жидкости. ! 7. Электроагрегат по п.1, отличающийся тем, что рама снабжена элементами крепления заземления. 1. A backup power unit, comprising an engine mounted on a frame connected to a generator, a cooling radiator hydraulically connected to the engine and a coolant heating device, a fuel tank, an air preparation system, an exhaust system, a casing fixed to the frame, shutters, characterized in that the power unit is equipped a control cabinet having a standby switch, the engine and generator are mounted on the frame through vibration mounts and are interconnected by means of a damping clutch, and the blinds have an electromechanical drive and are installed on the end walls of the casing opposite the cooling radiator and in front of the generator, while the device for heating the coolant is installed below the coolant level of the jacket of the engine block, in addition, the exhaust silencer is attached to the roof of the casing from the inside. ! 2. The electric apparatus according to claim 1, characterized in that the casing is glued from the inside with sheets of noise absorbing material. ! 3. The power plant according to claim 1, characterized in that the exhaust system is thermally insulated. ! 4. The electric apparatus according to claim 1, characterized in that in the lower part of the frame box-shaped guides are fixed for the forks of the loader. ! 5. The electric plant according to claim 1, characterized in that the casing has eyes for lifting by crane and / or transportation by helicopter. ! 6. The electric plant according to claim 1, characterized in that the casing has doors for inspection and a window for adding coolant. ! 7. The power plant according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with grounding fasteners.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в качестве автономного и резервного агрегата электропитания.The utility model relates to the field of engineering and can be used as a stand-alone and backup power supply unit.

Известен автономный источник электропитания стабильной частоты, содержащий первичный двигатель с переменной скоростью вращения, снабженный ее регулятором, синхронный генератор, преобразователь частоты, установленный на выходе синхронного генератора и микропроцессорную систему управления, подключенную выходом к регулятору скорости вращения первичного двигателя и снабженную датчиками выходного напряжения и мощности автономного источника (см. патент №34817, МПК⁷ H02J 3/00, опубл. 10.12.2003).Known autonomous power supply of a stable frequency, containing a primary engine with a variable speed, equipped with a controller, a synchronous generator, a frequency converter installed at the output of the synchronous generator and a microprocessor control system connected to the output of the speed controller of the primary engine and equipped with sensors for output voltage and power autonomous source (see patent No. 34817, IPC ⁷ H02J 3/00, publ. 10.12.2003).

Недостатком известного технического решения является сложность электронной схемы управления.A disadvantage of the known technical solution is the complexity of the electronic control circuit.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является дизельный электроагрегат, установленный на основании и заключенный в заполненный шумопоглащающим материалом кожух с управляемыми жалюзи в боковой стенке. Агрегат содержит двигатель с замкнутой системой водяного охлаждения и генератор постоянного тока. Привод генератора осуществлен с помощью клиноременной передачи от шкива, установленного на оси коленчатого вала двигателя и шкива генератора. Между шкивами установлен промежуточный шкив с механизмом натяжения ремня и компенсации вибраций. Агрегат снабжен расширительным бачком, с которым сообщен дополнительный термостатированный водяной бачок и турбиной, установленной в выхлопной трубе (см. патент RU №2256084, МПК⁷ F02B 67/04, опубл. 10.07.2005).The closest to the claimed technical solution in terms of the set of essential features and the achieved technical result is a diesel power unit installed on the base and enclosed in a casing filled with noise absorbing material with controlled shutters in the side wall. The unit contains an engine with a closed water cooling system and a DC generator. The generator is driven by a V-belt drive from a pulley mounted on the axis of the engine crankshaft and the alternator pulley. An intermediate pulley with a belt tensioning mechanism and vibration compensation is installed between the pulleys. The unit is equipped with an expansion tank, with which an additional thermostatically controlled water tank and a turbine installed in the exhaust pipe are connected (see patent RU No. 2256084, IPC ⁷ F02B 67/04, published on July 10, 2005).

Недостатками известного технического решения являются сложность и высокая себестоимость, а также недостаточная надежность конструкции при эксплуатации.The disadvantages of the known technical solutions are the complexity and high cost, as well as insufficient reliability of the design during operation.

Указанные недостатки обусловлены:These shortcomings are due to:

- применением для передачи крутящего момента клиноременной передачи, требующей дополнительных затрат на изготовление шкивов и механизма натяжения ремня, регулировку натяжения ремня и замену ремня при износе, кроме того данная передача совершенно неприемлема для электроагрегатов с повышенным качеством тока и повышенной мощностью в связи с возможной пробуксовкой изношенного ремня;- the use of a V-belt drive for transmitting torque, which requires additional costs for the manufacture of pulleys and a belt tension mechanism, adjusting the belt tension and replacing the belt when worn, in addition, this transmission is completely unacceptable for power units with increased current quality and increased power due to possible slipping of a worn out a belt;

- наличием термостатированного бачка, установленного на одном уровне по вертикали с расширительным бачком, т.е. выше охлаждающих каналов блока цилиндров, в результате чего увеличивается время разогрева при запуске «всегда холодного двигателя»;- the presence of a thermostatically controlled tank installed at the same level vertically with the expansion tank, i.e. higher than the cooling channels of the cylinder block, as a result of which the warm-up time increases when starting the “always cold engine”;

заполнением сложного в изготовлении полого кожуха виброшумопоглащающим материалом с применением затратного технологического процесса, не поддающегося контролю качества, как по толщине стенок, так и по плотности заполнения.filling a vibration-absorbing material that is difficult to manufacture a hollow casing using an expensive process that is not amenable to quality control, both in wall thickness and in filling density.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является упрощение конструкции, снижение себестоимости и повышение надежности при эксплуатации.The task to which the claimed technical solution is directed is to simplify the design, reduce costs and increase reliability during operation.

Для решения поставленной задачи резервный электроагрегат, содержащий установленные на раме двигатель, соединенный с генератором, гидравлически связанные с двигателем радиатор охлаждения и устройство подогрева охлаждающей жидкости, топливный бак, систему подготовки воздуха, систему выхлопа, закрепленный на раме кожух, жалюзи, оснащен шкафом управления, имеющим автомат включения резерва, двигатель и генератор установлены на раме через виброопоры и соединены между собой посредством демпфирующей муфты, а жалюзи имеют электромеханический привод и установлены на торцевых стенках кожуха напротив радиатора охлаждения и перед генератором, при этом устройство для подогрева охлаждающей жидкости установлено на раме под радиатором ниже уровня охлаждающей жидкости рубашки блока цилиндров двигателя, кроме того, глушитель системы выхлопа прикреплен к крыше кожуха изнутри.To solve this problem, a backup power unit containing an engine mounted on the frame connected to the generator, a radiator hydraulically connected to the engine and a coolant heating device, a fuel tank, an air preparation system, an exhaust system, a casing fixed to the frame, shutters, is equipped with a control cabinet, having a power switch, the engine and generator are mounted on the frame through vibration mounts and are interconnected by means of a damping clutch, and the blinds are electromechanically drive and are installed on the end walls of the casing opposite the cooling radiator and in front of the generator, while the device for heating the coolant is installed on the frame under the radiator below the coolant level of the jacket of the engine block, in addition, the exhaust silencer is attached to the roof of the casing from the inside.

Кожух изнутри оклеен листами из шумовибропоглащающего материала, система выхлопа теплоизолирована, в нижней части рамы закреплены направляющие коробчатой формы для вил погрузчика, кожух имеет проушины для подъема краном и/или перемещения вертолетом, дверцы для техосмотра и окно для доливки охлаждающей жидкости, рама снабжена элементами крепления заземления.The inside of the casing is glued with sheets of noise-absorbing material, the exhaust system is thermally insulated, box-shaped guides for the forks of the loader are fixed at the bottom of the frame, the casing has eyes for lifting by crane and / or moving by helicopter, inspection doors and a window for adding coolant, the frame is equipped with fastening elements grounding.

Оснащение электроагрегата шкафом управления, имеющим автомат включения резерва, позволяет обеспечить автоматическое включение электроагрегата, при этом при резервном режиме электроагрегат включается при исчезновении напряжения в сети через автомат включения резерва и отключается при появлении напряжения в наружной сети, вследствие чего повышается бесперебойность обеспечения электропитанием потребителя при аварийных ситуациях, таким образом, обеспечивается надежность при эксплуатацииEquipping the power unit with a control cabinet having a power-on switch allows automatic power-on of the power unit, while in standby mode, the power-supply unit is turned on when the mains voltage disappears through the power-on switch and is turned off when voltage appears on the external network, which increases the continuity of consumer power supply during emergency situations, thus ensuring operational reliability

Отличительные признаки, заключающиеся в том, что двигатель и генератор установлены на раме через виброопоры и соединены между собой посредством демпфирующей муфты, обеспечивающей смягчение толчков, демпфирование крутильных колебаний, компенсацию монтажных неточностей и биение соединяемых валов, позволили упростить конструкцию, снизить ее себестоимость и повысить надежность при эксплуатации,Distinctive features, namely, that the engine and the generator are mounted on the frame through vibration mounts and are interconnected by means of a damping clutch, which provides softening of shocks, damping of torsional vibrations, compensation of mounting inaccuracies and runout of connected shafts, made it possible to simplify the design, reduce its cost and increase reliability during operation

Установка устройства для подогрева охлаждающей жидкости на раме под радиатором, ниже уровня охлаждающей жидкости рубашки блока цилиндров двигателя, позволила обеспечить самоциркуляцию нагретой охлаждающей жидкости и, тем самым, обеспечить условия безотказного включения двигателя при температуре окружающей среды ниже -15°С и поддерживать постоянную температуру охлаждающей жидкости в блоке цилиндров выше +37°С, в результате чего обеспечивается надежность при эксплуатации.The installation of a device for heating the coolant on the frame under the radiator, below the coolant level of the jacket of the engine block of the engine, made it possible to provide self-circulation of the heated coolant and, thereby, ensure conditions for the engine to fail without fail at ambient temperature below -15 ° C and maintain a constant temperature of the coolant fluid in the cylinder block above + 37 ° C, resulting in reliable operation.

Наличие на торцевых стенках кожуха напротив радиатора охлаждения и перед генератором, жалюзи с электромеханическим приводом, позволяет повысить эффективность теплообмена радиатора и обеспечить быстрое снятие выработанного тепла с наружной поверхности всех агрегатов вследствие чего повышается надежность при эксплуатации.The presence on the end walls of the casing opposite the cooling radiator and in front of the generator, shutters with an electromechanical drive, allows to increase the heat transfer efficiency of the radiator and to ensure rapid removal of the generated heat from the outer surface of all units, which increases operational reliability.

Таким образом, указанная совокупность существенных признаков, позволяет обеспечить упрощение конструкции, снижение себестоимости и повышение надежности при эксплуатации.Thus, the specified set of essential features allows to simplify the design, reduce costs and increase reliability during operation.

Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».Analysis of known technical solutions for scientific, technical and patent documentation showed that the set of essential features of the proposed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображен резервный электроагрегат, общий вид.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a backup power unit, General view.

Резервный электроагрегат содержит раму 1, на которой через виброопоры 2 установлены двигатель внутреннего сгорания 3 с однорежимным регулятором и синхронный генератор 4. Двигатель 3 и генератор 4 соединены между собой соосно посредством демпфирующей муфты 5 мембранного типа, состоящей из нескольких дисков сопряжения, изготовленных из пружинной стали. С двигателем 3 гидравлически связан радиатор охлаждения 6 и устройство 7 подогрева охлаждающей жидкости. Рядом, параллельно с генератором 4, расположен воздухоочиститель 8, а между лонжеронами рамы 1 установлен топливный бак 9. Устройство 7 установлено на раме под радиатором 6 ниже уровня охлаждающей жидкости рубашки блока цилиндров двигателя 3. Устройство 7 работает от внешней электрической Цепи или на топливе двигателя и включается автоматически от штатных термостата и датчиков температуры, установленных в блок цилиндров двигателя 3, через шкаф управления 10, установленный на раме 1.The backup power unit contains a frame 1 on which an internal combustion engine 3 with a single-mode controller and a synchronous generator 4 are installed through vibration mounts 2. The engine 3 and the generator 4 are connected coaxially by means of a membrane-type damping coupling 5 consisting of several coupling disks made of spring steel . A cooling radiator 6 and a device 7 for heating the coolant are hydraulically connected to the engine 3. Nearby, in parallel with the generator 4, there is an air purifier 8, and a fuel tank 9 is installed between the side members of the frame 1. The device 7 is mounted on the frame under the radiator 6 below the coolant level of the jacket of the engine block 3. The device 7 is powered by an external electric circuit or by engine fuel and turns on automatically from the standard thermostat and temperature sensors installed in the engine block of the engine 3, through the control cabinet 10 mounted on the frame 1.

Шкаф управления 10 имеет автомат включения резерва, обеспечивающий включение электроагрегата при исчезновении сети и отключение при появлении напряжения в наружной сети.The control cabinet 10 has an automatic switch on reserve, which enables switching on the power unit when the network disappears and shuts off when voltage appears in the external network.

К раме 1 посредством болтового соединения закреплен кожух 11, закрывающий все агрегаты, установленные на раме, при этом глушитель 12 системы выхлопа прикреплен к крыше кожуха 11 изнутри, а снаружи установлена только кнопка аварийного останова.A casing 11 is fastened to the frame 1 by means of a bolted connection, covering all units installed on the frame, while the exhaust silencer 12 is attached to the roof of the casing 11 from the inside, and only an emergency stop button is installed on the outside.

На торцевых стенках кожуха 11 закреплены жалюзи 13 выброса горячего воздуха и жалюзи 14 подачи холодного воздуха. Жалюзи 13 расположены напротив радиатора охлаждения по ходу направления выбрасываемого воздуха. Жалюзи 14 расположены перед генератором 4 и могут быть расположены на боковых стенках кожуха 11. Жалюзи 13 и 14 открываются при включении электроагрегата автоматически через шкаф управления 10 электромеханическим приводом 15. При выключении электроагрегата жалюзи 13 и 14 закрываются усилием пружины электромеханического привода 15. На лопатках жалюзи 13 и 14 могут быть установлены ТЭНы против обледенения. Жалюзи 13 и 14 могут быть заменены на стационарные нормально открытые жалюзи.On the end walls of the casing 11, the shutters 13 for discharging hot air and the shutters 14 for supplying cold air are fixed. The blinds 13 are located opposite the cooling radiator along the direction of the discharged air. The louvers 14 are located in front of the generator 4 and can be located on the side walls of the casing 11. The louvers 13 and 14 open when the unit is turned on automatically through the control cabinet 10 by the electromechanical drive 15. When the unit is turned off, the shutters 13 and 14 are closed by the spring force of the electromechanical drive 15. On the vanes 13 and 14 can be installed TENy anti-icing. Blinds 13 and 14 can be replaced with stationary normally open blinds.

Кожух 11 на боковых стенках имеет дверцы 16 для техобслуживания и ремонта, на торцевой стенке - окно 17 для доливки охлаждающей жидкости, а в верхней части имеет проушины 18 для погрузки краном и перевозки вертолетом. Кожух 11 изнутри оклеен листами из шумовибропоглащающего материала, например, листами из «Изофлекса».The casing 11 on the side walls has doors 16 for maintenance and repair, on the end wall there is a window 17 for topping up coolant, and in the upper part it has eyes 18 for crane loading and helicopter transportation. The casing 11 is glued from the inside with sheets of noise-absorbing material, for example, sheets of "Isoflex".

Система выхлопа от компенсаторов до трубы выброса теплоизолирована для исключения температурного влияния на элементы системы управления.The exhaust system from the expansion joints to the exhaust pipe is thermally insulated to eliminate the temperature effect on the elements of the control system.

В нижней части рамы 1 закреплены направляющие 19 коробчатой формы, предназначенные для вил погрузчика, кроме того, рама 1 снабжена элементами 20 крепления заземления.In the lower part of the frame 1, box-shaped guides 19 are fixed, designed for fork forks, in addition, the frame 1 is equipped with earth fastening elements 20.

Резервный электроагрегат работает следующим образом.The backup power unit operates as follows.

При основном режиме работы запуск двигателя внутреннего сгорания осуществляется вручную через шкаф управления 10. При работе двигатель 3 вырабатывает механическую энергию, которая преобразуется в электрическую с помощью генератора 4 и подается потребителю. Одновременно с запуском двигателя 3, шкаф управления 10 обеспечивает автоматическое открывание жалюзи 13 и 14, стабилизацию выходных электрических параметров и защиту электрических цепей. При открывании жалюзи 14, холодный воздух, охлаждает генератор 4, шкаф управления 10, снимает тепло с наружной поверхности двигателя 3, затем посредством вентилятора подается в радиатор 6 и выбрасывается через жалюзи 13. При выключении двигателя 3 жалюзи 13 и 14 надежно закрываются усилием пружины электромеханического привода 15.In the main mode of operation, the internal combustion engine is started manually through the control cabinet 10. During operation, the engine 3 generates mechanical energy, which is converted into electrical energy by means of a generator 4 and supplied to the consumer. Simultaneously with the start of engine 3, the control cabinet 10 provides automatic opening of the blinds 13 and 14, stabilization of the output electrical parameters and protection of electrical circuits. When opening the blinds 14, cold air cools the generator 4, the control cabinet 10, removes heat from the outer surface of the engine 3, then through the fan it is supplied to the radiator 6 and ejected through the blinds 13. When the engine 3 is turned off, the blinds 13 and 14 are reliably closed by the force of the electromechanical spring drive 15.

При низкой температуре окружающей среды (например, ниже -15°С) сначала производят предпусковой подогрев охлаждающей жидкости двигателя 3 до температуры +37°С при помощи устройства 7 подогрева охлаждающей жидкости, затем производят запуск двигателя 3 как указано выше.At low ambient temperatures (for example, below -15 ° C), the engine 3 is preheated to a temperature of + 37 ° C using the coolant heating device 7, then engine 3 is started as described above.

При резервном режиме обеспечивается автоматическое поддержание температуры охлаждающей жидкости двигателя от +37°С до +104°С устройством 7 подогрева охлаждающей жидкости. При исчезновении напряжения в сети включение двигателя 3 с генератором 4 происходит через автомат включения резерва. Открывание жалюзи 13 и 14 и экстренная подача напряжения потребителю после стабилизации выходных параметров генератора 4, например, через 5 секунд, производится через шкаф управления 10. При появлении напряжения в сети происходит отключение подачи напряжения через автомат включения резерва. Выключение двигателя 4 происходит после его охлаждения через шкаф управления 10, обесточивается электромеханический привод 15 и жалюзи 13 и 14 закрываются усилием пружины. Резервный электроагрегат может широко применяться в отдаленных месторождениях нефтегазодобывающей промышленности, для операционных больниц и крупных вычислительных центров.In standby mode, the engine coolant temperature is automatically maintained from + 37 ° С to + 104 ° С by the device 7 for heating the coolant. When the voltage disappears in the network, the engine 3 with the generator 4 is switched on through the automatic transfer switch. Opening the blinds 13 and 14 and emergency supply of voltage to the consumer after stabilizing the output parameters of the generator 4, for example, after 5 seconds, is done through the control cabinet 10. When voltage appears in the network, the power supply is turned off through the automatic transfer switch. The engine 4 is turned off after it is cooled through the control cabinet 10, the electromechanical drive 15 is de-energized and the shutters 13 and 14 are closed by the spring force. The backup power unit can be widely used in remote fields of the oil and gas industry, for operating hospitals and large computer centers.

Заявляемое техническое решение позволяет обеспечить упрощение конструкции, снижение себестоимости и повышение надежности при эксплуатации.The claimed technical solution allows to simplify the design, reduce costs and increase reliability during operation.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability and is possible for implementation on standard processing equipment.

Claims

1. A backup power unit, comprising an engine mounted on a frame connected to a generator, a cooling radiator hydraulically connected to the engine and a coolant heating device, a fuel tank, an air preparation system, an exhaust system, a casing fixed to the frame, shutters, characterized in that the power unit is equipped a control cabinet having a standby switch, the engine and generator are mounted on the frame through vibration mounts and are interconnected by means of a damping clutch, and the blinds have an electromechanical drive and are installed on the end walls of the casing opposite the cooling radiator and in front of the generator, while the device for heating the coolant is installed below the coolant level of the jacket of the engine block, in addition, the exhaust silencer is attached to the roof of the casing from the inside.

2. The electric apparatus according to claim 1, characterized in that the casing is glued from the inside with sheets of noise absorbing material.

3. The power plant according to claim 1, characterized in that the exhaust system is thermally insulated.

4. The power plant according to claim 1, characterized in that in the lower part of the frame box-shaped guides are fixed for the forks of the loader.

5. The electric plant according to claim 1, characterized in that the casing has eyes for lifting by crane and / or transportation by helicopter.

6. The electric plant according to claim 1, characterized in that the casing has doors for inspection and a window for adding coolant.

7. The power plant according to claim 1, characterized in that the frame is equipped with grounding fasteners.