RU140650U1 - Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию - Google Patents
Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию Download PDFInfo
- Publication number
- RU140650U1 RU140650U1 RU2013143851/06U RU2013143851U RU140650U1 RU 140650 U1 RU140650 U1 RU 140650U1 RU 2013143851/06 U RU2013143851/06 U RU 2013143851/06U RU 2013143851 U RU2013143851 U RU 2013143851U RU 140650 U1 RU140650 U1 RU 140650U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- electric machine
- electric
- energy
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
1. Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию, содержащая двигатель внутреннего сгорания, связанную с его выпускным коллектором турбину и электрическую машину, вал которой соединен с валом турбины, отличающаяся тем, что в ней имеется электрический преобразователь, электрически связанный с электрической машиной, подключаемый к нагрузке, при этом электрическая машина выполнена с постоянными магнитами, например, синхронного типа, а турбина выполнена радиально-осевой.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический преобразователь содержит, по крайней мере, диодный мост, фильтр, повышающий преобразователь постоянного тока и инвертор.
Description
Полезная модель относится к двигателестроению, точнее к системам рекуперации энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, и предназначена для использования в различных энергетических установках, преимущественно в когенерационных.
Известна система рекуперации отработавших газов в электрическую энергию (WO 2010112958, 07.10.2010 г.), включающая в себя двигатель внутреннего сгорания и установленный на выпускном коллекторе двигателя термоэлектрический модуль, принцип работы которого основан на эффекте Зеебека. Под действием высокой температуры отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и относительно низкой температуры Окружающей среды термоэлектрический модуль вырабатывает электрическую энергию. Достоинством данной системы является ее простота, отсутствие движущихся частей, компактные размеры, а существенным недостатком - слишком низкий коэффициент полезного действия.
Известна также система рекуперации отработавших газов (US 20130106368, 02.05.2013 г.), содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбину и компрессор, соединенные одним валом, электрическую машину, валом соединенную с валом турбины, и электрический преобразователь, соединенный с электрической машиной. Впускной фланец турбины соединен с выпускным коллектором двигателя внутреннего сгорания. Отработавшие газы двигателя через выпускной коллектор попадают в турбину, за счет чего вырабатывается механическая энергия на общем валу турбины и компрессора. Механическая энергия с вала турбины и компрессора передается на вал электрической машины, при вращении ротора которой вырабатывается электрическая энергия, подаваемая через электрический преобразователь к потребителю.
Недостаток этого аналога заключается в том, что в нем система рекуперации позволяет вырабатывать электрическую только на тех режимах работы двигателя внутреннего сгорания, на которых мощность вырабатываемая турбиной превышает мощность потребляемую компрессором, и этот избыток мощности турбины рекуперируется с помощью электрической машины.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию (EP 2246540, 03.11.2010 г.), которая позволяет вырабатывать электрическую энергию за счет энергии отработавших газов в широком диапазоне режимов работы двигателя внутреннего сгорания и содержит турбину, связанную своим впускным штуцером с выпускным коллектором двигателя внутреннего сгорания, при этом вал турбины соединен с валом электрической машины. Отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания через выпускной коллектор поступают в турбину. На валу турбины вырабатывается механическая энергия, передаваемая на вал электрической машины, вследствие чего при вращении ротора электрической машины вырабатывается электрическая энергия.
В прототипе выполнение турбины в виде набора дисков, изготовленных из жаропрочных сталей, несколько усложняет ее конструкцию, обуславливает повышенные массогабаритные параметры и, как следствие, повышает инерционность турбины, а отверстия в перегородках между ступенями турбин увеличивают гидравлические потери отработавших газов, тем самым снижая эффективность.
К недостаткам прототипа можно также отнести то обстоятельство, что в нем получаемые на выходе к потребителю параметры электрического тока, лежат в основном, в диапазоне, диктуемом параметрами используемой электромашины.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, направлена на создание эффективной системы рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию, которая позволяет вырабатывать электрическую энергию в широком диапазоне рабочих режимов двигателя внутреннего сгорания, а так же варьировать параметры электрического тока в соответствии с запросами потребителя и, тем самым, расширить область использования системы в когенерационных установках различного назначения.
Технический результат, получаемый от реализации полезной модели, заключается:
- в снижение инерционных потерь в турбине;
- в снижении стоимости и технологичности изготовления турбины, за счет ее конструктивного упрощения и возможности использования серийно-выпускаемых турбин отличающихся компактностью.
Для достижения технического результата в системе рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию, содержащей двигатель внутреннего сгорания, связанную с его выпускным коллектором турбину и электрическую машину, вал которой соединен с валом турбины, в отличие от аналогов, электрическая машина выполнена с постоянными магнитами, например синхронного типа и имеется электрический преобразователь, электрически связанный с электрической машиной, подключаемый к нагрузке, а турбина выполнена радиально-осевой.
В частных случаях исполнения системы электрический преобразователь содержит, по крайней мере, диодный мост, фильтр, повышающий DC-DC преобразователь и инвертор,
За счет использования электрической машины с постоянными магнитами достигается снижение массогабаритных параметров системы. Использование радиально-осевой турбины позволяет снизить массу вращающихся частей турбины и тем самым снизить инерционность, временные и технологические затраты на изготовление, за счет чего повышается технологичность конструкции и экономическая эффективность. Благодаря введению в схему системы электрического преобразователя обеспечивается возможность варьирования параметров электрического тока на выходе к потребителю в соответствии с его запросами, и, соответственно, расширения области применения предлагаемой системы.
Использование такой системы позволяет увеличить электрический КПД когенерационной установки, тем самым увеличить ее суммарный КПД и снизить расход топлива (в сравнении с установками той же электрической мощности).
На представленном чертеже дана схема общего вида предлагаемой системы.
Система содержит двигатель внутреннего сгорания 1 с выпускным коллектором 2, радиально-осевую турбину 3, связанную с коллектором 2, а также электрическую машину 4 с постоянными магнитами, например синхронного типа, соединенную с турбиной валом 5 и электрический преобразователь 6. Преобразователь 6 содержит последовательно расположенные: диодный мост 7, фильтр 8, повышающий DC-DC преобразователь 9 и инвертор 10. Диодный мост 7 электрического преобразователя 6 соединен с силовыми проводами электрической машины 4. Инвертор 10 соединен с нагрузкой 11 (потребитель электрической энергии).
Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию работает следующим образом.
Отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания 1 по выпускному коллектору 2 поступают в радиально-осевую турбину 3, которая под их действием создает крутящий момент на валу 5. Далее механическая энергия с вала 5 передается на вал электрической машины 4, работающей в генераторном режиме. При вращении вала электрической машины 4 с помощью преобразователя 6 и нагрузки 11 создается тормозной электромагнитный момент на валу 5, обусловленный реакцией якоря электрической машины. При этом преобразователь 6 обеспечивает выходной электрический ток с параметрами, заданными потребителем. Причем, электрический преобразователь 6 не только обеспечивает передачу потребителю электрического тока с заданными параметрами (напряжение, частота), а также регулирует частоту вращения вала машины 4, для предотвращения выхода ее из строя. Управление частотой вращения турбины производится регулированием тормозного электромагнитного момента за счет увеличения или уменьшения электрической энергии отдаваемой в нагрузку 11.
В результате использования предлагаемой системы достигается снижение расхода топлива установок при равной электрической мощности и увеличение мощности когенерационной установки.
Claims (2)
1. Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию, содержащая двигатель внутреннего сгорания, связанную с его выпускным коллектором турбину и электрическую машину, вал которой соединен с валом турбины, отличающаяся тем, что в ней имеется электрический преобразователь, электрически связанный с электрической машиной, подключаемый к нагрузке, при этом электрическая машина выполнена с постоянными магнитами, например, синхронного типа, а турбина выполнена радиально-осевой.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический преобразователь содержит, по крайней мере, диодный мост, фильтр, повышающий преобразователь постоянного тока и инвертор.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143851/06U RU140650U1 (ru) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143851/06U RU140650U1 (ru) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU140650U1 true RU140650U1 (ru) | 2014-05-20 |
Family
ID=50779736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143851/06U RU140650U1 (ru) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU140650U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624076C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-06-30 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ генерирования электроэнергии однотактным двигателем с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха |
-
2013
- 2013-09-30 RU RU2013143851/06U patent/RU140650U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624076C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-06-30 | Анатолий Александрович Рыбаков | Способ генерирования электроэнергии однотактным двигателем с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8578696B2 (en) | Turbulated arrangement of thermoelectric elements for utilizing waste heat generated from turbine engine | |
WO2014174285A3 (en) | Generation of electricity from exhaust gas | |
WO2012079694A3 (de) | Verfahren zum betrieb einer kleingasturbinenanordnung, sowie kleingasturbinenanordnung | |
RU140650U1 (ru) | Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию | |
EP2577853B1 (en) | Permanent magnet multipole alternator for electrical energy generation systems | |
US11949301B2 (en) | Hybrid electric fuel cell power plant | |
JP2012013075A (ja) | 急タービン減速のためのシステム及び方法 | |
US20130181461A1 (en) | Power plant unit | |
Khitrov et al. | Electrical subsystem of the low-power cogeneration plant with low-speed vehicle | |
US20130121844A1 (en) | Variable Speed High Efficiency Gas Compressor System | |
RU2459097C1 (ru) | Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания | |
JP2001012256A (ja) | マイクロタービン発電システム | |
JP6733964B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
CN202231650U (zh) | 一种发电机 | |
RU2008118671A (ru) | Способ охлаждения газотурбинных двигателей при аварийном (внезапном) выключении энергетических установок | |
Kozyaruk et al. | An energy-efficient autonomous energy supply system based on an external combustion engine | |
CN112160830B (zh) | 一种电动可调涡轮增压器及其控制方法 | |
RU2019107177A (ru) | Устройство наддува для двигателя внутреннего сгорания | |
RU97227U1 (ru) | Электроэнергетическая установка | |
RU144521U1 (ru) | Стартер-генераторная установка для автономной системы электроснабжения на базе роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты | |
RU2325539C2 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
RU2574217C2 (ru) | Стартер-генераторная установка для автономной системы электроснабжения на базе роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты и способ ее использования | |
RU152539U1 (ru) | Электромеханическая система | |
WO2020211171A1 (zh) | 一种可循环发电的电机组合系统 | |
RU64446U1 (ru) | Авиационный газотурбинный двигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20170427 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191001 |