RU2053376C1

RU2053376C1 - Electric power plant

Info

Publication number: RU2053376C1
Application number: RU93018231A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Ефремович Булкин; Арсений Александрович Калашников; Владимир Валентинович Москаленко; Валерий Иванович Панов; Евгений Иванович Панов
Original assignee: Анатолий Ефремович Булкин; Арсений Александрович Калашников; Владимир Валентинович Москаленко; Валерий Иванович Панов; Евгений Иванович Панов
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1993-04-09
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: arranged in housing 1 are condensate receiver 2, electric generator 5, turbine 6 and feed pump 7. Connected with exhaust branch pipe 30 is regenerative heater 31 connected with condenser heat exchanger 34 by means of pipe line 33. Heat exchanger 34 is located in heat receiving zone and steam generator 16 is located in heat source zone. To enhance reliability of plant in starting it, plant is provided with separator 20 fitted with float-type level regulator 23, steam valve 21, drain valve 24 and bypass valve. Separator 20 keeps moisture from entering the flow section of turbine through separation of moisture from gaseous phase and directing the flow of working medium past turbine 6 at initial stage of starting. Starting reservoir 10 which is temporarily placed in heat source zone makes it possible to ensure initial circulation of working medium and other parts of the cycle. Fan 36 is used to intensify operation of heat exchanger 34 when ambient air is used as heat receiver. EFFECT: enhanced reliability. 25 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии путем утилизации теплоты низкопотенциальных источников, природных (например, геотермальных) или на основе производственных отходов (например, попутных газов, потоков нагретой воды и т.п.). The invention relates to a power system and can be used to produce electric energy by utilizing the heat of low-potential sources, natural (e.g. geothermal) or based on industrial waste (e.g., associated gases, heated water flows, etc.).

Известны электроэнергетические установки с низкопотенциальным источником теплоты, содержащие корпус, внутри которого размещены конденсатосборник, электрический генератор, турбина и питательный насос, и размещенные вне корпуса парогенератор и теплообменник конденсатора, соединенные трубопроводами с турбиной, конденсатосборником и насосом. Known electric power plants with a low potential heat source, containing a housing inside which there is a condensate collector, an electric generator, a turbine and a feed pump, and a steam generator and a condenser heat exchanger located outside the housing, connected by pipelines to a turbine, a condensate collector and a pump.

В этих установках не предусмотрены схемные и конструктивные меры для повышения экономичности в условиях малого располагаемого теплоперепада, в результате чего утилизируемая теплота используется недостаточно эффективно. Кроме того, в указанных установках отсутствуют средства регулирования и запуска, что отрицательно сказывается на надежности как в пусковых, так и в нормальных режимах. Лопаточный аппарат турбины не защищен от попадания на него капель жидкой фазы рабочего тела, что особенно существенно при пуске. These installations do not provide circuit and structural measures to increase efficiency in conditions of low available heat transfer, as a result of which the utilized heat is not used efficiently. In addition, in these installations there are no means of regulation and start-up, which negatively affects the reliability in both start-up and normal modes. The turbine blade apparatus is not protected from dropping the liquid phase of the working fluid, which is especially important during start-up.

Известна также электроэнергетическая установка с низкопотенциальным источником теплоты, содержащая корпус, внутри которого размещены конденсатосборник, связанные между собой посредством роторов, снабженных подшипниками, электрический генератор, турбина с паровпуском и выхлопным патрубком и питательный насос с входным и выходным патрубками, размещенные вне корпуса парогенератор и теплообменник конденсатора, первый из которых помещен в зоне источника теплоты, а второй в зоне приемника теплоты (см. Кульмамедов К.О. Разработка и исследование автономной солнечной энергетической установки паротурбинного типа: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ашхабад, Туркменский гос. университет, 1990, 19 с. ). И здесь не предусмотрены меры по повышению надежности, отсутствуют средства регулирования и запуска, а также в недостаточной степени использованы возможности повышения эффективности производства электроэнергии. Also known is a power plant with a low potential heat source, comprising a housing, inside which there is a condensate collector, interconnected by rotors equipped with bearings, an electric generator, a turbine with a steam inlet and an exhaust pipe, and a feed pump with inlet and outlet pipes, a steam generator and a heat exchanger located outside the housing condenser, the first of which is placed in the zone of the heat source, and the second in the zone of the heat sink (see Kulmamedov K.O. Development and research the study of an autonomous solar power plant of a steam-turbine type: Abstract of a dissertation for the degree of candidate of technical sciences, Ashgabat, Turkmen State University, 1990, 19 pp.). And here measures are not envisaged to increase reliability, there are no means of regulation and start-up, and the possibilities of increasing the efficiency of electricity production are not used enough.

Техническая задача изобретения состоит в повышении надежности при пуске установки. The technical task of the invention is to increase reliability when starting the installation.

Для решения технической задачи электроэнергетическая установка с низконапорным источником теплоты, содержащая корпус, внутри которого размещены конденсатосборник, связанные между собой посредством роторов, снабженных подшипниками, электрический генератор, турбина с паровпуском и выхлопным патрубком и питательный насос с входным и выходным патрубками, размещенные вне корпуса парогенератор и теплообменник конденсатора, первый из которых помещен в зоне источника теплоты, а второй в зоне приемника теплоты, дополнительно снабжена регенеративным подогревателем и сепаратором, причем вход регенеративного подогревателя по греющей среде подключен к выхлопному патрубку турбины, выход к теплообменнику конденсатора, а по нагреваемой среде вход к выходному патрубку питательного насоса, а выход ко входу парогенератора, сепаратор выполнен в виде емкости с поплавковой камерой, помещенным в нее поплавком, дренажным трубопроводом и сбросным трубопроводом с дросселем, при этом сепаратор размещен внутри корпуса установки и включен в трубопровод между парогенератором и паровпуском турбины, а дренажный и сбросной трубопроводы соединены с полостью регенеративного подогревателя. To solve the technical problem, an electric power installation with a low-pressure heat source, comprising a housing, inside which there is a condensate collector, interconnected by rotors equipped with bearings, an electric generator, a turbine with a steam inlet and an exhaust pipe, and a feed pump with inlet and outlet pipes located outside the steam generator body and a condenser heat exchanger, the first of which is placed in the zone of the heat source, and the second in the zone of the heat sink, is additionally equipped with a regene an iterative heater and a separator, and the regenerative heater inlet connected to the turbine exhaust pipe, the output to the condenser heat exchanger, and the heated medium inlet to the feed pump outlet pipe, and the output to the steam generator input, the separator is made in the form of a tank with a float chamber placed into it a float, a drainage pipe and a discharge pipe with a throttle, while the separator is placed inside the installation housing and is included in the pipeline between the steam generator and the steam inlet m of turbine, and the drainage and waste pipelines are connected to the cavity of the regenerative heater.

Установка может быть дополнительно снабжена охладителем дренажа, который включен в дренажный трубопровод между сепаратором и полостью регенеративного подогревателя, причем вход охладителя дренажа по нагреваемой среде подключен к подогревателю, а выход к парогенератору. Дополнительное повышение экономичности путем создания разрежения внутри корпуса перед пуском установки может быть достигнуто, когда установка снабжена штуцером для присоединения пускового вакуум-насоса с обратным клапаном и заглушкой и вакуум-метром. The installation can be additionally equipped with a drainage cooler, which is included in the drainage pipe between the separator and the cavity of the regenerative heater, and the drainage cooler inlet is connected to the heater through the heated medium, and the outlet to the steam generator. An additional increase in efficiency by creating a vacuum inside the housing before starting the installation can be achieved when the installation is equipped with a fitting for connecting the starting vacuum pump with a check valve and a plug and a vacuum meter.

Установка может быть снабжена датчиками давления и температуры, установленными на трубопроводе между парогенератором и сепаратором. Сепаратор снабжен паровым и обводным клапанами, причем паровой клапан включен на линии между внутренней полостью сепаратора и паровпуском турбины и соединен с датчиком давления, а обводной клапан включен в сбросной трубопровод и соединен с датчиком температуры. The installation can be equipped with pressure and temperature sensors installed on the pipeline between the steam generator and the separator. The separator is equipped with steam and bypass valves, the steam valve being connected on the line between the separator cavity and the turbine inlet and connected to the pressure sensor, and the bypass valve is included in the discharge pipe and connected to the temperature sensor.

Установка может быть снабжена электрическим аккумулятором и переключателем, подключенными к генератору. Она может быть снабжена также аккумулятором, управляемым инвертором и переключателем, подключенными к этому генератору. Для автоматизации запуска установка может быть снабжена двумя пороговыми элементами и логическим элементом И, через которые датчики давления и температуры подключены к переключателю. Установка может быть снабжена пусковым резервуаром, выполненным в виде корпуса из теплопроводного материала с двумя входными и одним выходным трубопроводами, и двумя обратными клапанами, включенными во входные трубопроводы, причем полость пускового резервуара через трубопроводы подсоединена к парогенератору и конденсатосборнику, а сам резервуар помещен в зоне источника теплоты. Установка может быть снабжена пусковым насосом, который через обратные клапаны подсоединен к линии между входным патрубком питательного насоса и трубчатым нагревателем. Пусковой насос может быть снабжен ручным или ножным приводом, в том числе в виде жесткой пластины и сильфона или электрическим приводом и аккумулятором. The installation can be equipped with an electric battery and a switch connected to the generator. It can also be equipped with a battery controlled by an inverter and a switch connected to this generator. To automate the start-up, the installation can be equipped with two threshold elements and an AND logic element, through which pressure and temperature sensors are connected to the switch. The installation can be equipped with a start-up tank, made in the form of a housing of heat-conducting material with two inlet and one outlet pipelines, and two check valves included in the inlet pipelines, the cavity of the start-up tank through the pipelines connected to the steam generator and the condensate collector, and the tank itself is placed in the zone source of heat. The installation can be equipped with a start-up pump, which is connected through check valves to the line between the inlet of the feed pump and the tubular heater. The start-up pump can be equipped with a manual or foot drive, including in the form of a rigid plate and bellows or an electric drive and a battery.

Электрический генератор может быть снабжен охлаждающей камерой, внутренняя полость которой включена в рассечку трубопровода между регенеративным подогревателем и парогенератором. Питательный насос может быть выполнен центробежным и снабжен шнеком, размещенным в его входном патрубке и укрепленным на роторе насоса. The electric generator can be equipped with a cooling chamber, the internal cavity of which is included in the cut pipe between the regenerative heater and the steam generator. The feed pump can be made centrifugal and equipped with a screw located in its inlet pipe and mounted on the pump rotor.

Установка с использованием в качестве приемника теплоты окружающего атмосферного воздуха может быть снабжена вентилятором, установленным в зоне теплообменника конденсатора. При использовании в качестве приемника теплоты водоема или потока воды установка может быть снабжена циркуляционным насосом, а теплообменник конденсатора снабжен кожухом, соединенным трубопроводами с циркуляционным насосом, входной патрубок которого погружен под уровень воды. An installation using ambient air as heat can be equipped with a fan installed in the area of the condenser heat exchanger. When using the heat of a body of water or a stream of water as a receiver, the installation can be equipped with a circulation pump, and the condenser heat exchanger is equipped with a casing connected by pipelines to a circulation pump, the inlet of which is immersed under the water level.

Установка может быть снабжена дополнительными трубопроводами, которые подключены к трубопроводу между регенеративным подогревателем и парогенератором и к подшипникам роторов турбины и электрического генератора. The installation can be equipped with additional pipelines that are connected to the pipeline between the regenerative heater and the steam generator and to the bearings of the turbine rotors and the electric generator.

Установка может быть снабжена датчиком частоты вращения, регулирующим клапаном с приводом и датчиком обратной связи, причем датчик частоты вращения может быть выполнен в виде измерительного насоса, а привод клапана в виде гидромеханического усилителя, который может быть снабжен изодромным устройством. Привод регулирующего клапана может быть выполнен в виде электромеханического усилителя с преобразователем, который может быть подключен к выходу электрического генератора или к выполненному электрическим датчику частоты вращения. Для повышения надежности при пуске регулирующий клапан может быть снабжен камерой обогрева, полость которой включена в рассечку трубопровода между парогенератором и сепаратором. The installation can be equipped with a speed sensor, a control valve with a drive and a feedback sensor, and the speed sensor can be made in the form of a measuring pump, and the valve drive in the form of a hydromechanical amplifier, which can be equipped with an isodromic device. The control valve actuator can be made in the form of an electromechanical amplifier with a converter, which can be connected to the output of an electric generator or to an electric speed sensor. To increase reliability during start-up, the control valve can be equipped with a heating chamber, the cavity of which is included in the cut of the pipeline between the steam generator and the separator.

Электроэнергетическая установка снабжена регенеративным подогревателем, вход которого по греющей среде подключен к выхлопнному патрубку турбины, выход к теплообменнику конденсатора, а по нагреваемой среде вход подключен к выходному патрубку питательного насоса, а выход ко входу парогенератора, и сепаратором, выполненным в виде емкости с поплавковой камерой, помещенным в нее поплавком, дренажным трубопроводом и сбросным трубопроводом с дросселем, причем сепаратор размещен внутри корпуса установки и включен в трубопровод между парогенератором и паровпуском турбины, а дренажный и сбросной трубопроводы соединены с полостью регенеративного подогревателя, образуют вместе с известными из прототипа такую совокупность признаков, которая обладает существенными отличиями по сравнению с совокупностью признаков известных установок и обеспечивает решение технической задачи. Указанные конструктивное выполнение регенеративного подогревателя и сепаратора и их включение в схему установки повышает экономичность, предотвращает попадание капель жидкой фазы рабочего тела из парогенератора на лопаточный аппарат турбины и тем самым повышает надежность при пуске установки, когда температура рабочего тела в парогенераторе еще недостаточна для образования чисто перегретого пара. Признаки, приведенные в дополнительных пунктах формулы, также обеспечивают достижение указанных эффектов. The electric power plant is equipped with a regenerative heater, the input of which is connected through a heating medium to the exhaust pipe of the turbine, the output to the condenser heat exchanger, and the input is connected to the output pipe of the feed pump through the heated medium, and the output to the steam generator input, and a separator made in the form of a tank with a float chamber placed in it by a float, a drainage pipe and a discharge pipe with a throttle, and the separator is placed inside the installation and is included in the pipeline between the steam eratorom turbine and steam input, and a drain connected to the waste pipelines cavity regenerative preheater together with the known prior art of such combination of features, which has significant differences as compared with the set of attributes of known installations and provides a solution to the technical problem. The indicated constructive implementation of the regenerative heater and separator and their inclusion in the installation scheme increases the economy, prevents droplets of the liquid phase of the working fluid from the steam generator falling onto the turbine blade apparatus, and thereby increases the reliability at the start-up of the installation, when the temperature of the working fluid in the steam generator is still insufficient to form a purely overheated couple. The signs given in the additional claims also provide the achievement of these effects.

На фиг. 1 приведена принципиальная конструктивная схема предлагаемой энергетической установки с низкопотенциальным источником теплоты; на фиг. 2 показано конструктивное выполнение сепаратора; на фиг. 3 и 4 приведены схемы подключения к аккумулятору соответственно генератора постоянного и переменного тока для обеспечения возможности работы генератора в режиме пускового двигателя; на фиг. 5 показана схема подключения пускового насоса; на фиг. 6 приведена конструкция пускового насоса с ручным приводом; на фиг. 7 конструкция питательного насоса со шнеком во входном патрубке; на фиг. 8 показана схема подключения циркуляционного насоса; на фиг. 9 приведена конструкция гидромеханического усилителя с изодромным устройством; на фиг. 10 схема подключения электромеханического усилителя; на фиг. 11 приведена конструкция регулирующего клапана с камерой обогрева. In FIG. 1 shows a schematic structural diagram of the proposed power plant with a low potential heat source; in FIG. 2 shows the design of the separator; in FIG. Figures 3 and 4 show the connection diagrams of the alternator and alternating current generator to the accumulator, to enable the generator to operate in the starting engine mode; in FIG. 5 shows the connection diagram of the starting pump; in FIG. 6 shows the design of a manual start-up pump; in FIG. 7 design of the feed pump with a screw in the inlet pipe; in FIG. 8 shows a connection diagram of a circulation pump; in FIG. 9 shows the design of a hydromechanical amplifier with an isodromic device; in FIG. 10 wiring diagram of an electromechanical amplifier; in FIG. 11 shows the design of a control valve with a heating chamber.

Электроэнергетическая установка с низкопотенциальным источником теплоты содержит корпус 1, в нижней части которого размещен конденсатосборник 2 с жидкой фазой рабочего тела. Рабочее тело должно быть с низкой температурой кипения (например, спирты, ароматические углеводороды и т.п.). На перегородке 3 установлен редуктор 4, через который соединены между собой роторы электрического генератора 5, турбины 6 и питательного насоса 7 (возможно и в некоторых случаях целесообразно непосредственное, без редуктора соединение роторов генератора, турбины и насоса). Входной патрубок 8 питательного насоса 7 снабжен фильтром и помещен под уровень жидкости в конденсатосборнике 2. С ротором питательного насоса 7 соединен ротор измерительного насоса 9, являющегося датчиком частоты вращения. An electric power plant with a low-grade heat source contains a housing 1, in the lower part of which there is a condensate collector 2 with a liquid phase of the working fluid. The working fluid should be at a low boiling point (for example, alcohols, aromatic hydrocarbons, etc.). A gear 4 is installed on the partition 3 through which the rotors of the electric generator 5, turbine 6 and the feed pump 7 are connected to each other (it is possible and in some cases it is advisable to directly connect the rotors of the generator, turbine and pump without a gear). The inlet pipe 8 of the feed pump 7 is equipped with a filter and placed under the liquid level in the condensate collector 2. The rotor of the metering pump 9, which is a speed sensor, is connected to the rotor of the feed pump 7.

Пусковой резервуар 10, корпус которого выполнен из теплопроводного материала, помещен во время пуска в зоне источника теплоты. Входными трубопроводами 11 и 12 через обратные клапаны 13 резервуар 10 подсоединен к трубопроводу 14 и к конденсатосборнику 2. Выходным трубопроводом 15 резервуар 10 подсоединен к парогенератору 16, помещенному в зону источника теплоты. К выходу парогенератора 16 подсоединен трубопровод 17 тракта подвода пара к паровпуску 18 турбины 6. В этом тракте установлены датчик 19 температуры, сепаратор 20, паровой клапан 21 сепаратора и регулирующий клапан 22. Сепаратор 20 снабжен поплавковым регулятором 23 уровня, соединенным с дренажным клапаном 24, который установлен в дренажном трубопроводе 25. Сепаратор снабжен также сбросным трубопроводом 26 с дросселем 27 и обводным клапаном 28, соединенным с датчиком 19 температуры. Паровой клапан 21 подсоединен к датчику 29 давления. The launch tank 10, the housing of which is made of heat-conducting material, is placed during start-up in the area of the heat source. The inlet pipelines 11 and 12 through the non-return valves 13, the tank 10 is connected to the pipe 14 and to the condensate collector 2. The outlet 10 to the tank 10 is connected to a steam generator 16 placed in the heat source zone. To the output of the steam generator 16 is connected a pipe 17 of the steam supply path to the steam inlet 18 of the turbine 6. A temperature sensor 19, a separator 20, a steam valve 21 of the separator and a control valve 22 are installed in this path. The separator 20 is equipped with a float regulator 23 connected to the drain valve 24, which is installed in the drain pipe 25. The separator is also equipped with a discharge pipe 26 with a throttle 27 and a bypass valve 28 connected to the temperature sensor 19. The steam valve 21 is connected to the pressure sensor 29.

С выхлопным патрубком 30 турбины 6 соединена полость регенеративного подогревателя 31. В этой полости размещен трубчатый нагреватель 32 и к этой полости подсоединен вход сбросного трубопровода 26. С помощью трубопровода 33 полость регенеративного подогревателя 31 соединена с теплообменником 34 конденсатора, а с помощью трубопровода 35 теплообменник 34 подсоединен к конденсатосборнику 2. При использовании в качестве приемника теплоты окружающего атмосферного воздуха в зоне теплообменника 34 может быть установлен вентилятор 36 с электрическим приводом, подсоединенным через кабель 37, выключатель 38 и предохранитель 39 к линии 40 на выходе электрического генератора 5. Сюда же подсоединен и кабель 41 для снабжения внешнего потребителя электроэнергией, вырабатываемой данной установкой. The cavity of the regenerative heater 31 is connected to the exhaust pipe 30 of the turbine 6. A tubular heater 32 is placed in this cavity and the inlet of the waste pipe 26 is connected to this cavity. Using the pipe 33, the cavity of the regenerative heater 31 is connected to the condenser heat exchanger 34, and through the pipe 35, the heat exchanger 34 connected to the condensate collector 2. When using ambient air as heat in the heat exchanger 34, a fan 36 can be installed with electric vodom, connected through a cable 37, switch 38 and fuse 39 to the line 40 at the output of the electric generator 5. Here it is connected and the cable 41 for supplying external power consumers generated by this setting.

Выходной патрубок 42 питательного насоса 7 соединен с трубчатым нагревателем 32 при помощи трубопровода 43. Выход трубчатого нагревателя 32 соединен трубопроводом 44 с охладителем 45 дренажа, полость которого подключена к дренажному трубопроводу 25 и к выхлопному патрубку 30 турбины. Охладитель дренажа 45 через трубопровод 46 подсоединен к охлаждающей камере 47, которая выполнена в корпусе электрического генератора 5, и далее через трубопровод 14 к парогенератору 16. Дополнительными трубопроводами 48, 49 и 50 подшипники турбины 6 и генератора 5 подсоединены к трубопроводу 46, соединяющему регенеративный подогреватель и парогенератор. Тем самым обеспечена смазка подшипников рабочим телом установки. Для этой цели возможно и подключение дополнительного трубопровода 48 к трубопроводу 43, т.е. на участке подачи рабочего тела в регенеративный подогреватель (на фиг. 1 это условно не показано). Здесь рабочее тело менее нагрето и может обеспечивать поэтому не только смазку, но и охлаждение подшипников. The outlet pipe 42 of the feed pump 7 is connected to the tubular heater 32 by a pipe 43. The outlet of the tubular heater 32 is connected by a pipe 44 to a drain cooler 45, the cavity of which is connected to the drain pipe 25 and to the exhaust pipe 30 of the turbine. The drainage cooler 45 through a pipe 46 is connected to a cooling chamber 47, which is made in the housing of the electric generator 5, and then through a pipe 14 to a steam generator 16. With additional pipes 48, 49 and 50, the bearings of the turbine 6 and the generator 5 are connected to a pipe 46 connecting the regenerative heater and a steam generator. This ensures lubrication of the bearings by the working fluid of the installation. For this purpose, it is possible to connect an additional pipeline 48 to the pipeline 43, i.e. at the site of supply of the working fluid to the regenerative heater (in Fig. 1, this is conditionally not shown). Here, the working fluid is less heated and can therefore provide not only lubrication, but also cooling of the bearings.

Регулирующий клапан 22, установленный перед паровпуском турбины 6, снабжен приводом 51. Если датчиком частоты вращения является измерительный насос 9, как это показано на фиг. 1, привод 51 может быть выполнен в виде гидромеханического усилителя, входной патрубок измерительного насоса 9 соединен с полостью низкого давления рабочего тела, например непосредственно с конденсатосборником 2, а привод 51 соединен с выходным патрубком насоса 9 (и с его входным патрубком) трубопроводами 52. The control valve 22 installed in front of the steam inlet of the turbine 6 is provided with an actuator 51. If the speed sensor is a metering pump 9, as shown in FIG. 1, the actuator 51 can be made in the form of a hydromechanical amplifier, the inlet of the measuring pump 9 is connected to the low pressure cavity of the working fluid, for example directly to the condensate collector 2, and the actuator 51 is connected to the outlet of the pump 9 (and its inlet) by pipelines 52.

Корпус установки снабжен крышкой 53, герметично закрывающей полость внутри корпуса. К этой полости подключен штуцер 54 для присоединения пускового вакуум-насоса (вакуум-насос на фиг. 1 не показан). Штуцер 54 снабжен обратным клапаном 55 и заглушкой 56. Для контроля разрежения в полости внутри корпуса предусмотрен вакуум-метр 57. The housing of the installation is equipped with a cover 53, hermetically closing the cavity inside the housing. A fitting 54 is connected to this cavity for attaching a starting vacuum pump (the vacuum pump is not shown in FIG. 1). The fitting 54 is equipped with a check valve 55 and a plug 56. To control the vacuum in the cavity inside the housing provides a vacuum meter 57.

Сепаратор установки (см. фиг. 2) содержит корпус 58 сепаратора, корпус 59 поплавковой камеры и корпус 60 датчика 19 температуры, которые могут быть снабжены теплоизоляцией 61. Внутри корпуса 58 расположен спиральный трубопровод 62 с дренажными отверстиями 63, каналом 64 трубопровод 62 соединен с полостью внутри корпуса 60 датчика температуры, к которой присоединен трубопровод 17 от парогенератора. Полость внутри корпуса 58 сепаратора соединена с поплавковой камерой непосредственно и с трубопроводом 65 к паровпуску турбины через паровой клапан 21. The installation separator (see Fig. 2) comprises a separator housing 58, a float chamber housing 59 and a temperature sensor housing 60, which may be provided with thermal insulation 61. Inside the housing 58, there is a spiral pipe 62 with drainage holes 63, a channel 64 is connected to a channel 64 a cavity inside the housing 60 of the temperature sensor, to which a pipe 17 is connected from the steam generator. The cavity inside the separator housing 58 is connected to the float chamber directly and to the pipeline 65 to the turbine inlet through the steam valve 21.

В поплавковой камере помещен поплавок 66 поплавкового регулятора уровня. Через рычаг 67 поплавок кинематически соединен с дренажным клапаном 24, размещенным в корпусе 68. Паровой клапан 21 соединен через шток 69 с регулятором давления, образованным сильфоном 70 и пружиной 71. Пружина 71 опирается своими торцами на тарелку штока 69 и на колпачок 72, а торцы сильфона 70 закреплены на клапане 21 и на крышке 73, снабженной ограничителем 74 хода клапана. Внутренняя полость сильфона 70 сообщена каналом 75 с полостью 76 за обводным клапаном 28. Этот клапан соединен с датчиком 19 температуры, выполненным в виде расположенного внутри корпуса 60 штока. Материал штока имеет коэффициент теплового расширения больше, чем аналогичный коэффициент материала корпуса 60. Один конец штока закреплен неподвижно относительно корпуса 60 при помощи перегородки 77 и накидной гайки 78. In the float chamber placed float 66 float level control. Through the lever 67, the float is kinematically connected to a drain valve 24 located in the housing 68. The steam valve 21 is connected through a stem 69 to a pressure regulator formed by a bellows 70 and a spring 71. The spring 71 rests its ends on the stem plate 69 and on the cap 72, and the ends bellows 70 are mounted on valve 21 and on cover 73 provided with a valve travel stop 74. The internal cavity of the bellows 70 is communicated by a channel 75 with a cavity 76 behind the bypass valve 28. This valve is connected to a temperature sensor 19, made in the form of a rod located inside the housing 60. The rod material has a coefficient of thermal expansion greater than the similar coefficient of the material of the housing 60. One end of the rod is fixed motionless relative to the housing 60 by means of a partition 77 and a union nut 78.

Для запуска установки необходимо обеспечить циркуляцию рабочего тела через парогенератор, турбину и конденсатор. Одна из возможностей состоит в том, чтобы использовать для этого питательный насос 7 (см. фиг. 1), привод которого на этапе запуска обеспечивается электрическим генератором 5, работающим в режиме пускового электродвигателя. В случае применения в установке электрического генератора постоянного тока предусмотрено питание его в режиме запуска от электрического аккумулятора 79 (см. фиг. 3), подключенного к генератору 5 через переключатель 80. В случае применения электрического генератора переменного тока (например, трехфазного синхронного генератора с возбуждением от постоянного магнита) в цепь между аккумулятором 79 и переключателем 80 (см. фиг. 4) включен управляемый инвертор 81, на выходе которого формируется переменный ток с частотой, плавно нарастающей до номинального значения в процессе запуска. Автоматическое согласование длительности работы генератора в режиме двигателя с моментом достижения при запуске необходимых для нормального функционирования параметров рабочего тела обеспечивается использованием датчика 19 температуры и датчика 29 давления. Как показано на фиг. 3 и 4 эти датчики через пороговые элементы 82 подключены ко входам логического элемента И 83, выход которого подсоединен к переключателю 80. To start the installation, it is necessary to ensure the circulation of the working fluid through the steam generator, turbine and condenser. One of the possibilities is to use a feed pump 7 (see Fig. 1), the drive of which at the start-up phase is provided by an electric generator 5 operating in the starting electric motor mode. If an electric generator of direct current is used in the installation, it is provided for in the start-up mode from an electric accumulator 79 (see Fig. 3) connected to the generator 5 via switch 80. If an electric alternator (for example, a three-phase synchronous generator with excitation) is used from a permanent magnet), a controlled inverter 81 is connected to the circuit between the battery 79 and the switch 80 (see Fig. 4), at the output of which an alternating current is generated with a frequency that gradually increases to the nominal nogo values during startup. Automatic coordination of the duration of the generator in the engine mode with the moment of achievement when starting the necessary parameters for the normal functioning of the working fluid is provided by using the temperature sensor 19 and pressure sensor 29. As shown in FIG. 3 and 4, these sensors are connected through threshold elements 82 to the inputs of AND gate 83, the output of which is connected to switch 80.

Возможен также запуск установки с помощью специального пускового насоса. Входной патрубок 84 с фильтром пускового насоса 85 (см. фиг. 5) подсоединен с конденсатосборнику 2, а выходной патрубок соединен через обратный клапан 86 с трубопроводом 43. В этот же трубопровод, соединяющий выходной патрубок питательного насоса и трубчатый нагреватель, включен (до точки подсоединения обратного клапана 86) обратный клапан 87. Пусковой насос 85 может быть снабжен электрическим приводом 88. Для питания этого привода может быть использован аккумулятор 79, размещенный снаружи корпуса 1 установки. Линией 89 аккумулятор 79 соединен с блоком 90 коммутации и преобразования. В этот блок входят предохранитель 39 (см. фиг. 1), переключатель 80 (см. фиг. 3 и 4), управляемый инвертор 81, а также выпрямитель (при необходимости обеспечить питание потребителей постоянным током от установки с генератором переменного тока) и другие элементы электрической схемы установки, например, средства контроля и сигнализации. Аналогично электрическому генератору 5 (см. фиг. 1) блок 90 может быть снабжен охлаждающей камерой, включенной в рассечку трубопровода между регенеративным подогревателем и парогенератором. К блоку 90 подключен электрический привод 88 пускового насоса, а также кабель 37 подвода питания к приводу вентилятора (см. фиг. 1) и кабель 41 для снабжения внешнего потребителя. It is also possible to start the installation using a special starting pump. The inlet pipe 84 with the filter of the starting pump 85 (see Fig. 5) is connected to the condensate collector 2, and the outlet pipe is connected through a non-return valve 86 to the pipe 43. In the same pipe connecting the outlet pipe of the feed pump and the tubular heater is included (up to the point connecting the non-return valve 86) non-return valve 87. The start-up pump 85 may be equipped with an electric actuator 88. A battery 79 may be used to power this actuator, located outside the unit casing 1. Line 89, the battery 79 is connected to the block 90 switching and conversion. This block includes a fuse 39 (see Fig. 1), a switch 80 (see Figs. 3 and 4), a controlled inverter 81, and a rectifier (if necessary, supply consumers with direct current from a unit with an alternator) and others elements of the electrical circuit of the installation, for example, control and alarm systems. Similarly to the electric generator 5 (see Fig. 1), the block 90 can be equipped with a cooling chamber included in the cut of the pipeline between the regenerative heater and the steam generator. An electric drive 88 of the starting pump is connected to block 90, as well as a cable 37 for supplying power to the fan drive (see Fig. 1) and cable 41 for supplying an external consumer.

Пусковой насос может быть снабжен ручным или ножным приводом. Ручной привод может быть выполнен (см. фиг. 6) в виде скрепленных между собой жесткой пластины 91 и сильфона 92, прикрепленного также к нижней части корпуса 1, где находится конденсатосборник 2. Внутренняя полость сильфона 92 сообщена с конденсатосборником 2 с помощью дополнительного обратного клапана 93 и фильтра 94. Резьбовой шток 95 ручного привода установлен в неподвиж- ной направляющей 96, связанной с ограничительной крышкой 97 (на фиг. 6 эта связь условно не показана). Шток 95 снабжен штурвалом 98 и тарелкой 99, кинематически связанной с пластиной 91. The starting pump can be equipped with a manual or foot drive. The manual drive can be made (see Fig. 6) in the form of a rigid plate 91 fastened together and a bellows 92, also attached to the lower part of the housing 1, where the condensate collector 2 is located. The internal cavity of the bellows 92 is in communication with the condensate collector 2 using an additional non-return valve 93 and filter 94. The threaded rod 95 of the manual actuator is mounted in a fixed guide 96 connected to the restriction cover 97 (this connection is not shown conditionally in Fig. 6). The rod 95 is equipped with a helm 98 and a plate 99, kinematically connected with the plate 91.

Полость внутри корпуса 1 (см. фиг. 1) находится под разрежением. Чтобы в этих условиях уменьшить угрозу кавитации питательного насоса 7, его входной патрубок помещен под уровень жидкости в конденсатосборнике 2. Для дополнительного повышения надежности защиты от кавитации во входном патрубке 8 (см. фиг. 7) размещен шнек 100, укрепленный на роторе насоса, образованном валом 101 и рабочим колесом 102. Поэтому шнек 100 вращается вместе с рабочим колесом 102, создавая подпор на всасывающей стороне колеса. The cavity inside the housing 1 (see Fig. 1) is under vacuum. In order to reduce the risk of cavitation of the feed pump 7 under these conditions, its inlet pipe is placed under the liquid level in the condensate collector 2. To further increase the reliability of protection against cavitation in the inlet pipe 8 (see Fig. 7), a screw 100 is mounted on the pump rotor formed the shaft 101 and the impeller 102. Therefore, the screw 100 rotates together with the impeller 102, creating a backwater on the suction side of the wheel.

В качестве приемника теплоты может быть использован не только атмосферный воздух, как это показано на фиг. 1, но и водоем или поток воды (см. фиг. 8). В этом случае теплообменник 34 конденсатора снабжен кожухом 103, имеющим подводящий трубопровод 104 и отводящий трубопровод 105. К подводящему трубопроводу 104 подсоединен выходной патрубок 106 циркуляционного насоса 107, а входной патрубок 108 этого насоса снабжен обратным клапаном 109 и погружен под уровень воды в водоеме 110 (искусственном или естественном) или в потоке воды (в ручье, реке, канале и т.п.). Насос 107 снабжен электрическим приводом 111, к которому подведено питание от выхода электрического генератора установки через выключатель 38 и кабель 37. As a heat receiver, not only atmospheric air can be used, as shown in FIG. 1, but also a body of water or a stream of water (see FIG. 8). In this case, the condenser heat exchanger 34 is provided with a casing 103 having an inlet pipe 104 and an outlet pipe 105. An outlet pipe 106 of the circulation pump 107 is connected to the supply pipe 104, and the inlet pipe 108 of this pump is equipped with a check valve 109 and is submerged under the water level in the reservoir 110 ( artificial or natural) or in a stream of water (in a stream, river, canal, etc.). The pump 107 is equipped with an electric drive 111, which is supplied with power from the output of the electrical generator of the installation through a switch 38 and a cable 37.

Как показано на фиг. 1, для автоматического регулирования режима работы установки предусмотрен регулирующий клапан 22, установленный перед паровпуском 18 турбины 6 и снабженный приводом 51, к которому подключен датчик частоты вращения, кинематически связанный с ротором турбины 6. При использовании в качестве датчика частоты вращения измерительного насоса 9 привод 51 гидромеханический усилитель может быть выполнен согласно фиг. 9. В корпусе привода размещен золотник 112, поршень 113 управления регулирующим клапаном (на фиг. 9 показан шток 114 этого клапана), поршень 115 изодромного устройства, сильфон 116, прикрепленный к корпусу и к тарелке 117, соединенной с золотником 112, и пружина 118. Входной и выходной патрубки измерительного насоса 9 подсоединены трубопроводами 52 к камерам 119, 120, 121, 122. Камера 120 внутри сильфона 116 и камера 121 под поршнем 115 постоянно сообщены между собой. Камера 123 над этим поршнем может быть сообщена с камерой 120 или камерой 122 соответственно через окна 124 или окна 125 в зависимости от смещения поршенька 126 золотника 112 относительно поршня 115 соответственно вверх или вниз. Аналогично полость 127 под поршнем 113 может быть сообщена с камерой 122 или со сливной полостью 128 соответственно через окна 129 или окна 130 при смещении поршенька 131 золотника 112 относительно поршня 113 соответственно вверх или вниз. Полость 132 над поршнем 112 сообщена со сливной полостью 128 постоянно. As shown in FIG. 1, for automatic regulation of the operation mode of the installation, a control valve 22 is installed, installed in front of the steam inlet 18 of the turbine 6 and equipped with a drive 51, to which a speed sensor is connected kinematically connected with the rotor of the turbine 6. When using the drive 51 as a speed sensor of the measuring pump hydromechanical amplifier can be made according to FIG. 9. A spool 112, a control valve control piston 113 (FIG. 9 shows the valve stem 114 of this valve are shown in FIG. 9), an isodromic piston 115, a bellows 116 attached to the body and to a plate 117 connected to the spool 112, and a spring 118 are located in the drive housing; The inlet and outlet nozzles of the measuring pump 9 are connected by pipelines 52 to the chambers 119, 120, 121, 122. The chamber 120 inside the bellows 116 and the chamber 121 under the piston 115 are constantly interconnected. Chamber 123 above this piston may be in communication with chamber 120 or chamber 122, respectively, through windows 124 or windows 125, depending on the displacement of piston 126 of spool 112 relative to piston 115, respectively, up or down. Similarly, the cavity 127 under the piston 113 can be in communication with the chamber 122 or with the drain cavity 128, respectively, through the windows 129 or the windows 130 by displacing the piston 131 of the spool 112 relative to the piston 113, respectively, up or down. The cavity 132 above the piston 112 is in communication with the drain cavity 128 continuously.

Привод 51 регулирующего клапана может быть выполнен также в виде электромеханического усилителя. На фиг. 10 показано одно из возможных выполнений электромеханического усилителя 4 в виде тягового электромагнита, образованного магнитопроводом 133, катушкой 134 и якорем 135, и противодействующей пружины 136. Шток 137 электромагнита взаимодействует с регулирующим клапаном 22. Сильфон 138 предназначен для предотвращения утечек рабочего тела, находящегося под давлением в камере клапана 22, в полость внутри корпуса установки. Катушка 134 подключена к управляющему блоку 139, ко входу которого подключен сумматор 140. Один из входов сумматора 140 подключен через формирователь 141 к выходу преобразователя 142, а второй вход сумматора подключен через формирователь 143 к датчику 144 обратной связи, взаимодействующему со штоком 137. The actuator 51 of the control valve can also be made in the form of an electromechanical amplifier. In FIG. 10 shows one of the possible embodiments of the electromechanical amplifier 4 in the form of a traction electromagnet formed by a magnetic circuit 133, a coil 134 and an armature 135, and an opposing spring 136. The electromagnet rod 137 interacts with a control valve 22. The bellows 138 is designed to prevent leaks of the working fluid under pressure in the valve chamber 22, into the cavity inside the installation body. The coil 134 is connected to the control unit 139, to the input of which an adder 140 is connected. One of the inputs of the adder 140 is connected through the driver 141 to the output of the converter 142, and the second input of the adder is connected through the driver 143 to the feedback sensor 144 interacting with the rod 137.

Ко входу преобразователя 142 может быть подключен специально предусмотренный электрический датчик 145 частоты вращения, кинематически связанный с ротором турбины. В этом случае электрический генератор 5 обеспечивает только питание блока 139 преобразователя 142, формирователя 143 и других элементов схемы. Возможно также использование генератора 5 и в качестве датчика частоты вращения роторов установки, так как ток на выходе генератора содержит информацию об изменении частоты вращения в виде отклонения напряжения или также и частоты тока (в генераторе переменного тока). При этом использование специального датчика частоты вращения становится излишним. A specially provided electrical speed sensor 145 that is kinematically coupled to the turbine rotor can be connected to the input of converter 142. In this case, the electric generator 5 provides only power to the unit 139 of the converter 142, the driver 143 and other circuit elements. It is also possible to use the generator 5 as a sensor for the rotational speed of the rotors of the installation, since the current at the generator output contains information about the change in the rotational speed in the form of a voltage deviation or also the current frequency (in the alternator). Moreover, the use of a special speed sensor becomes redundant.

Регулирующий клапан 22 может быть снабжен камерой подогрева, как это показано на фиг. 11. В корпусе 146 клапана, снабженном крышкой 147, выполнена камера 148 обогрева, включенная в рассечку трубопровода 17 между парогенератором и сепаратором. Этим обеспечивается прогрев корпуса 146 клапана в самом начале пуска, когда нагретое рабочее тело установки поступает от парогенератора в сепаратор. Для повышения эффективности прогрева корпус 146 может быть покрыт теплоизоляцией 149. Предварительный прогрев уменьшает интенсивность температурных напряжений в процессе пуска, снимает опасность попадания влаги в проточную часть турбины и тем самым повышает надежность работы установки. The control valve 22 may be provided with a heating chamber, as shown in FIG. 11. In the valve body 146 provided with a cover 147, a heating chamber 148 is made, which is included in the cut of the pipe 17 between the steam generator and the separator. This ensures that the valve body 146 is warmed up at the very beginning of the start-up, when the heated working fluid of the installation comes from the steam generator to the separator. To increase the heating efficiency, the casing 146 can be covered with thermal insulation 149. Preheating reduces the intensity of temperature stresses during the start-up process, eliminates the risk of moisture entering the turbine flow path, and thereby increases the reliability of the installation.

Данная электроэнергетическая установка работает следующим образом. При нормальном режиме работы в парогенераторе 16 (см. фиг. 1), помещенном в зоне источника теплоты (например, геотермального или использующего теплоту сжигания попутного газа или отходов какого-либо производства), образуется пар. По трубопроводу 17 пар через сепаратор 20 и его паровой клапан 21 поступает к регулирующему клапану 22 и далее через паровпуск 18 в турбину 6. Ротор турбины 6 вращает ротор генератора 5, на выходе которого вырабатывается постоянный или переменный ток (в зависимости от типа генератора), который по линии 40 подается к предохранителю 39 и далее по кабелю 41 к внешнему потребителю (с необходимыми преобразованиями рода тока и его напряжения). This electrical installation works as follows. During normal operation, in the steam generator 16 (see Fig. 1), placed in the area of the heat source (for example, geothermal or using the heat of combustion of associated gas or waste of any production), steam is generated. Through the pipe 17, steam passes through the separator 20 and its steam valve 21 to the control valve 22 and then through the steam inlet 18 to the turbine 6. The turbine 6 rotor rotates the rotor of the generator 5, the output of which produces direct or alternating current (depending on the type of generator), which is fed through line 40 to the fuse 39 and then through cable 41 to an external consumer (with the necessary conversions of the kind of current and its voltage).

Отработавший в турбине 6 пар через выхлопной патрубок 30 поступает в полость регенеративного подогревателя 31, где отдает часть теплоты рабочему телу, прокачиваемому через трубчатый нагреватель 32. Затем пар по трубопроводу 33 поступает в теплообменник 34, расположенный в зоне приемника теплоты. Если в качестве приемника теплоты используется атмосферный воздух, то можно интенсифицировать работу теплообменника 34 с помощью вентилятора 36. Электрический привод этого вентилятора получает питание от электрического генератора 5 через выключатель 38 и кабель 37. The steam that has worked in the turbine 6 through the exhaust pipe 30 enters the cavity of the regenerative heater 31, where it transfers part of the heat to the working fluid pumped through the tubular heater 32. Then the steam enters the heat exchanger 34 through the pipe 33 located in the zone of the heat receiver. If atmospheric air is used as a heat receiver, then the operation of the heat exchanger 34 can be intensified by a fan 36. The electric drive of this fan is powered by an electric generator 5 through a switch 38 and a cable 37.

В качестве приемника теплоты можно использовать также водоем 110 или поток воды в ручье, реке и т.п. (см. фиг. 8). В этом случае теплообменник заключен в кожух 103, куда подается охлаждающая вода из водоема 110 циркуляционным насосом 107. Электрический привод 111 насоса 107 получает питание от генератора аналогичным образом через выключатель 38 и кабель 37. Обратный клапан 109 предотвращает опорожнение полости кожуха 103 в случае остановки насоса 107. A reservoir 110 or a stream of water in a stream, river, etc., can also be used as a heat sink. (see Fig. 8). In this case, the heat exchanger is enclosed in a casing 103, where cooling water is supplied from the reservoir 110 by the circulation pump 107. The electric drive 111 of the pump 107 receives power from the generator in the same way through the switch 38 and the cable 37. The check valve 109 prevents the cavity of the casing 103 from being emptied if the pump stops 107.

В теплообменнике 34 рабочее тело цикла конденсируется и по трубопроводу 35 (см. фиг. 1) поступает в конденсатосборник 2. Под уровень жидкости в конденсатосборнике 2 помещен входной патрубок 8 питательного насоса 7. Ротор этого насоса кинематически связан с ротором турбины 6 и вращается вместе с ним, подавая жидкое рабочее тело через трубопровод 43 в трубчатый нагреватель 32. После нагревателя 32 рабочее тело поступает в охладитель дренажа 45, сливаемого из сепаратора 20. Затем по трубопроводу 46 жидкость поступает в охлаждающую камеру 47, где дополнительно нагревается благодаря теплоте, выделяемой в электрическом генераторе 5. К трубопроводу 46 подсоединены дополнительные трубопроводы 48, 49, 59, по которым рабочее тело подается на смазку подшипников роторов турбины 6 и генератора 5. После подшипников эта часть рабочего тела сливается опять в конденсатосборник 2. In the heat exchanger 34, the working fluid of the cycle condenses and flows through the pipe 35 (see Fig. 1) to the condensate collector 2. The inlet pipe 8 of the feed pump 7 is placed under the liquid level in the condensate collector 2. The rotor of this pump is kinematically connected to the rotor of the turbine 6 and rotates with him, feeding the liquid working fluid through the pipe 43 to the tubular heater 32. After the heater 32, the working fluid enters the drainage cooler 45 drained from the separator 20. Then, through the pipe 46, the liquid enters the cooling chamber 47, where It is heated due to the heat generated in the electric generator 5. Additional pipes 48, 49, 59 are connected to pipeline 46, through which the working fluid is supplied to lubricate the bearings of the turbine 6 rotors and generator 5. After the bearings, this part of the working fluid is again discharged into the condensate collector 2.

По трубопроводу 14 рабочее тело подается через один из обратных клапанов 13 в парогенератор 16 для повторного нагрева и испарения. Through the pipeline 14, the working fluid is supplied through one of the check valves 13 to the steam generator 16 for reheating and evaporation.

Для эффективной работы установки полость внутри корпуса 1, где размещены турбина 6, конденсатосборник 2 и большинство других узлов, должна находиться под разрежением, соответствующим давлению насыщения рабочего тела при температуре охлаждающей среды. Поэтому полость внутри корпуса 1 закрыта герметично крышкой 53, и все выводы наружу трубопроводов и кабелей должны быть герметизированы. Перед началом работы из полости должен быть удален воздух. Для этого предусмотрен штуцер 54, к которому присоединяется пусковой вакуум-насос. Процесс откачки воздуха контролируется по вакуум-метру 57. После окончания откачки воздуха вакуум-насос отсоединяют и полость внутри корпуса 1 оказывается запертой обратным клапаном 55. Дополнительная плотность обеспечивается заглушкой 56. For the installation to operate efficiently, the cavity inside the housing 1, where the turbine 6, the condensate collector 2, and most other nodes are located, must be under vacuum, corresponding to the saturation pressure of the working fluid at the temperature of the cooling medium. Therefore, the cavity inside the housing 1 is closed hermetically by a cover 53, and all conclusions to the outside of pipelines and cables must be sealed. Before starting work, air must be removed from the cavity. For this, a fitting 54 is provided, to which a starting vacuum pump is connected. The process of pumping air is controlled by a vacuum meter 57. After pumping the air, the vacuum pump is disconnected and the cavity inside the housing 1 is closed by a check valve 55. Additional density is provided by a plug 56.

Чтобы установка начала работать, необходимо поднять параметры рабочего тела до уровня, соответствующего перегретому пару, без частиц влаги, когда возможна безопасная работа турбины. До этого момента турбина 6 не вращает питательный насос 7 и, следовательно, подачу рабочего тела в парогенератор 16 необходимо обеспечить иными средствами. На фиг. 1 показано одно из возможных решений с помощью пускового резервуара 10. Этот резервуар сначала заполняют рабочим телом по трубопроводу 12 через обратный клапан 13, опустив резервуар ниже уровня жидкости в конденсатосборнике 2, а затем помещают на время запуска (для этого трубопроводы 11, 12 и 15 следует выполнить гибкими) в зону источника теплоты. Корпус резервуара 10 выполнен из теплопроводного материала, и рабочее тело в резервуаре начинает нагреваться, а затем испаряться, поступая через парогенератор 16 в сепаратор 20. При этом обратные клапаны 13 не допускают потока рабочего тела в конденсатосборник 2 и трубопровод 14. Запас рабочего тела в резервуаре выбирается, исходя из ожидаемого времени пуска. In order for the installation to start working, it is necessary to raise the parameters of the working fluid to the level corresponding to the superheated steam, without moisture particles, when safe operation of the turbine is possible. Up to this point, the turbine 6 does not rotate the feed pump 7 and, therefore, the supply of the working fluid to the steam generator 16 must be provided by other means. In FIG. 1 shows one of the possible solutions using a start-up tank 10. This tank is first filled with a working fluid through a pipe 12 through a non-return valve 13, lowering the tank below the liquid level in the condensate collector 2, and then placed at the start-up time (for this, pipelines 11, 12 and 15 should be flexible) to the heat source zone. The body of the tank 10 is made of heat-conducting material, and the working fluid in the tank begins to heat up and then evaporates, passing through the steam generator 16 to the separator 20. Moreover, the check valves 13 do not allow the flow of the working fluid into the condensate collector 2 and pipe 14. The supply of the working fluid in the tank is selected based on the expected start time.

Циркуляцию рабочего тела на стадии пуска можно обеспечить также с помощью питательного насоса 7, если на этот период использовать электрический генератор 5 в режиме двигателя. Для этого, согласно фиг. 3 и 4, генератор подключают к электрическому аккумулятору 79 через переключатель 80. Генератор постоянного тока может быть подключен к аккумулятору, как показано на фиг. 3, если напряжение на выходе аккумулятора согласовано с параметрами генератора, или через дополнительные преобразователи. Для использования генератора переменного тока в режиме двигателя необходим управляемый инвертор 81 (см. фиг. 8), частота переменного тока на выходе которого возрастает, чтобы обеспечить увеличение частоты вращения агрегата в заданном темпе. The circulation of the working fluid at the start-up stage can also be achieved using the feed pump 7, if an electric generator 5 is used for this period in engine mode. For this, according to FIG. 3 and 4, the generator is connected to the electric battery 79 via a switch 80. A DC generator can be connected to the battery, as shown in FIG. 3, if the voltage at the output of the battery is consistent with the parameters of the generator, or through additional converters. To use an alternator in motor mode, a controlled inverter 81 is required (see Fig. 8), the frequency of the alternating current at the output of which increases to provide an increase in the speed of the unit at a given pace.

Окончание работы в режиме двигателя и переход генератора 5 в нормальный режим генерирования электрического тока возможны после достижения требуемых параметров пара перед турбиной, включения ее в работу, в том числе и для привода питательного насоса. Наступление этого момента можно контролировать по сигналам датчика 19 температуры и датчика 29 давления. При достижении температурой и давлением пара соответствующих пороговых значений, установленных пороговыми элементами 82, срабатывает логический элемент И 83, что вызывает автоматическое отключение переключателем 80 аккумулятора 79 от генератора 5 (см. фиг. 3 и 4). The end of operation in engine mode and the transition of the generator 5 to the normal mode of generating electric current are possible after reaching the required steam parameters in front of the turbine, turning it on, including for driving the feed pump. The onset of this moment can be controlled by the signals of the temperature sensor 19 and the pressure sensor 29. When the temperature and steam pressure reach the corresponding threshold values set by the threshold elements 82, the AND gate 83 is activated, which causes the switch 80 to automatically disconnect the battery 79 from the generator 5 (see Fig. 3 and 4).

Начальную циркуляцию рабочего тела можно создать также специальным пусковым насосом. Если этот насос снабжен электрическим приводом 88, как показано на фиг. 5, то при запуске установки также используется аккумулятор 79, к которому привод 88 подключен через блок 90 коммутации и преобразования. Обратные клапаны 86 и 87 предотвращают слив рабочего тела через пусковой насос 85 или питательный насос соответственно при работе питательного или пускового насоса и обеспечивают подачу рабочего тела только в трубопровод 43. Отключение пускового насоса 85 после вступления в работу турбины и питательного насоса можно автоматизировать с помощью датчиков температуры и давления пара аналогично показанному на фиг. 3 и 4. The initial circulation of the working fluid can also be created with a special starting pump. If this pump is electrically driven 88, as shown in FIG. 5, when starting the installation, a battery 79 is also used, to which the drive 88 is connected via a switching and converting unit 90. The non-return valves 86 and 87 prevent the working fluid from draining through the start-up pump 85 or the feed pump, respectively, when the feed or start-up pump is operating, and provide the supply of the working fluid only to pipeline 43. Shutdown of the start-up pump 85 after the turbine and feed pump come into operation can be automated using sensors temperature and vapor pressure similar to that shown in FIG. 3 and 4.

В блоке 90 (см. фиг. 5) может быть предусмотрен преобразователь для автоматической зарядки аккумулятора 79 от генератора установки в процессе ее нормальной работы. In block 90 (see Fig. 5), a converter may be provided for automatically charging the battery 79 from the generator of the installation during its normal operation.

Если пусковой насос снабжен ручным приводом, показанным на фиг. 6, начальную циркуляцию рабочего тела при запуске обеспечивают воздействием на штурвал 98. В результате резьбовой шток 95 и тарелка 99 начинают подниматься, воздействуя на пластину 91. Это приводит к вытеснению жидкости из полости внутри сильфона 92 через обратный клапан 86 в трубопровод 43, подающий рабочее тело в парогенератор. Как и в предыдущем случае обратный клапан 87 препятствует сливу рабочего тела через питательный насос 7 при запуске. Первоначальное заполнение полости внутри сильфона 92 осуществляется из конденсатосборника 2 через обратный клапан 93 и фильтр 94. Ограничительная крышка 97 препятствует при этом чрезмерной деформации сильфона 92. If the start-up pump is equipped with a manual drive as shown in FIG. 6, the initial circulation of the working fluid at start-up is provided by acting on the helm 98. As a result, the threaded rod 95 and the plate 99 begin to rise, acting on the plate 91. This leads to the displacement of fluid from the cavity inside the bellows 92 through the check valve 86 into the pipe 43, which supplies the working body into a steam generator. As in the previous case, the check valve 87 prevents the discharge of the working fluid through the feed pump 7 at startup. The initial filling of the cavity inside the bellows 92 is carried out from the condensate collector 2 through the check valve 93 and the filter 94. The restriction cap 97 prevents the excessive deformation of the bellows 92.

Чтобы обеспечить надежную работу турбины и установки в целом, необходимо свести к минимуму возможность попадания жидкости фазы рабочего тела в проточную часть турбины. Такая возможность особенно велика при пуске, когда температура и давление рабочего тела еще заметно ниже нормального уровня. На этом этапе сепаратор, предусмотренный в составе данной установки, не только отделяет жидкую фазу от газообразной, но и направляет рабочее тело в обвод турбины. Как показано на фиг. 2, рабочее тело из парогенератора поступает в сепаратор по трубопроводу 17. В начальный период пуска обводной клапан 28 полностью открыт, а паровой клапан 21 и дренажный клапан 24 полностью закрыты. Рабочее тело в основном направляется через клапан 28, полость 76, дроссель 27 и сбросной трубопровод 26 в полость регенеративного подогревателя и далее в теплообменник конденсатора, минуя турбину. Некоторая часть рабочего тела поступает также по каналу 64 в спиральный трубопровод 62, где благодаря вращательному движению потока жидкая фаза его интенсивно отделяется и через дренажные отверстия 63 стекает в поплавковую камеру. При повышении уровня жидкости в камере поплавок 66 начинает открывать дренажный клапан 24 и избыток жидкости направляется по дренажному трубопроводу 25 к охладителю дренажа и далее через полость регенеративного подогревателя в теплообменник конденсатора. To ensure reliable operation of the turbine and the installation as a whole, it is necessary to minimize the possibility of liquid entering the phase of the working fluid in the flow part of the turbine. This possibility is especially great at start-up, when the temperature and pressure of the working fluid are still noticeably below the normal level. At this stage, the separator provided in this installation not only separates the liquid phase from the gaseous phase, but also directs the working fluid into the turbine bypass. As shown in FIG. 2, the working fluid from the steam generator enters the separator through pipeline 17. At the initial start-up period, the bypass valve 28 is fully open, and the steam valve 21 and the drain valve 24 are completely closed. The working fluid is mainly directed through the valve 28, cavity 76, throttle 27 and waste pipe 26 into the cavity of the regenerative heater and then into the condenser heat exchanger, bypassing the turbine. Some part of the working fluid also enters through a channel 64 into a spiral pipe 62, where due to the rotational movement of the flow, the liquid phase is intensively separated and flows through the drainage holes 63 into the float chamber. When the liquid level in the chamber rises, the float 66 begins to open the drain valve 24 and the excess liquid is directed through the drain pipe 25 to the drain cooler and then through the cavity of the regenerative heater to the condenser heat exchanger.

По мере повышения давления за парогенератором и внутри корпуса сепаратора 58 возрастает разность усилий, действующих на большую поверхность парового клапана 21 со стороны полости внутри корпуса 58 и на меньшую поверхность этого же клапана со стороны полости внутри сильфона 70. Когда указанная разность усилий становится больше усилия со стороны пружины 71, паровой клапан 21 начинает подниматься, открывая доступ газообразной фазе в трубопровод 65 и далее к паровпуску турбины. По мере повышения температуры рабочего тела за парогенератором датчик 19 температуры, являющийся штоком обводного клапана 28, удлиняется больше, чем корпус 60, так как выполнен из материала с большим коэффициентом теплового расширения, чем у материала корпуса. Поэтому обводной клапан 28 начинает постепенно закрываться, и при температуре, несколько ниже номинальной, полностью перекрывает поступление рабочего тела в полость регенеративного подогревателя. В результате весь поток из парогенератора направляется по каналу 64 в полость внутри корпуса 58 сепаратора. Паровой клапан 21 при этом полностью открыт, так как после закрытия клапана 28 давление внутри полости сильфона 70 резко падает, приближаясь по своему значению к давлению за турбиной. В трубопровод 65 и к паровпуску турбины поступает отсепарированный от влаги пар, а влага сливается через дренажный клапан 24. При повышении температуры пара сверх номинального значения дальнейшее удлинение штока датчика 19 температуры вызывает его работу на продольный изгиб. As the pressure increases behind the steam generator and inside the separator housing 58, the difference in the forces acting on the larger surface of the steam valve 21 from the cavity inside the housing 58 and on the smaller surface of the same valve from the cavity inside the bellows 70 increases. When the specified force difference becomes greater than the force side of the spring 71, the steam valve 21 begins to rise, allowing access to the gaseous phase in the pipe 65 and then to the steam inlet of the turbine. As the temperature of the working fluid behind the steam generator rises, the temperature sensor 19, which is a rod of the bypass valve 28, lengthens more than the housing 60, as it is made of a material with a large coefficient of thermal expansion than the material of the housing. Therefore, the bypass valve 28 begins to gradually close, and at a temperature slightly lower than the nominal, it completely blocks the flow of the working fluid into the cavity of the regenerative heater. As a result, the entire flow from the steam generator is directed through the channel 64 into the cavity inside the separator body 58. The steam valve 21 is completely open, since after closing the valve 28, the pressure inside the cavity of the bellows 70 drops sharply, approaching in value to the pressure behind the turbine. Steam separated from moisture enters the pipeline 65 and to the steam inlet of the turbine, and the moisture is drained through the drain valve 24. As the temperature of the steam rises above the nominal value, further extension of the stem of the temperature sensor 19 causes it to longitudinally bend.

Автоматическое поддержание частоты вращения роторов турбины и генератора, а следовательно, в большей степени и стабилизация параметров электрического тока, вырабатываемого данной установкой, осуществляется регулирующим клапаном, установленным на подводе пара к турбине. Управление этим клапаном по сигналу гидродинамического датчика частоты вращения измерительного насоса 9 выполняется гидромеханическим усилителем (см. фиг. 9). Например, при увеличении частоты вращения роторов турбины и насосов, в том числе насоса 9, возрастает давление в камере 119 снаружи сильфона 116, и золотник 112, преодолевая усилие пружины 118, смещается вверх. Через окна 129, открытые поршеньком 131, рабочее тело из камеры 122 от насоса поступает в полость 127, и поршень 113 также смещается вверх, перемещая шток 114 регулирующего клапана в сторону его закрытия. Кроме того, при движении золотника 112 вверх его поршенек 126 открывает окна 124, камера 123 сообщается через камеру 120 с линией всасывания измерительного насоса 9, и давление над поршнем 115 изодромного устройства снижается. Поршень 115 начинает двигаться вверх, причем это движение происходит медленнее, чем движение поршня 113, так как окна 124 (и 125) выполнены с уменьшенным проходным сечением. Движение вверх поршня 115 приводит к уменьшению натяга пружины 118, к дополнительному перемещению вверх золотника 112 и поршня 113 и к дополнительному закрытию регулирующего клапана турбины. Этим достигается изодромное действие гидромеханического усилителя. Динамический и остаточный статизм такого изодромного регулирования определяется соотношением жесткостей сильфона 116 и пружины 118. Automatic maintenance of the rotational speed of the turbine and generator rotors, and therefore, to a greater extent, stabilization of the parameters of the electric current generated by this installation, is carried out by a control valve mounted on the steam supply to the turbine. This valve is controlled by a hydrodynamic speed sensor of the measuring pump 9 by a hydromechanical amplifier (see Fig. 9). For example, as the rotational speed of the turbine rotors and pumps, including pump 9, increases, the pressure in the chamber 119 increases outside the bellows 116, and the spool 112, overcoming the force of the spring 118, moves upward. Through the windows 129 opened by the piston 131, the working fluid from the chamber 122 from the pump enters the cavity 127, and the piston 113 also moves upward, moving the valve stem 114 of the control valve toward its closing. In addition, when the slide valve 112 moves upward, its piston 126 opens the windows 124, the chamber 123 communicates through the chamber 120 with the suction line of the measuring pump 9, and the pressure above the piston 115 of the isodromic device decreases. The piston 115 begins to move upward, and this movement is slower than the movement of the piston 113, since the windows 124 (and 125) are made with a reduced bore. The upward movement of the piston 115 leads to a reduction in the interference of the spring 118, to an additional upward movement of the spool 112 and the piston 113, and to an additional closure of the turbine control valve. This achieves the isodromic action of the hydromechanical amplifier. The dynamic and residual statism of such an isodromic regulation is determined by the ratio of the stiffnesses of the bellows 116 and the spring 118.

При отклонении частоты вращения в сторону ее снижения действие элементов гидромеханического усилителя происходит аналогичным образом, но в противоположную сторону. When the speed deviates in the direction of its decrease, the action of the elements of the hydromechanical amplifier occurs in a similar way, but in the opposite direction.

Если привод регулирующего клапана выполнен в виде электромеханического усилителя, то датчик частоты вращения целесообразно также иметь электрическим (см. фиг. 10). Специальный датчик 145 или электрический генератор 5 подают сигнал об изменении частоты вращения на вход преобразователя 142, где отклонение частоты или напряжения преобразуется в сигнал на входе формирователя 141. Через сумматор 140 сигнал об изменении частоты вращения подается на управляющий блок 139, что приводит к изменению тока в катушке 134 и усилия, действующего на якорь 135 и уравновешиваемого пружиной 136. В результате шток 137 смещает регулирующий клапан 22 так, чтобы ограничить отклонение частоты вращения роторов турбины и связанных с ней агрегатов. Обратная связь по перемещению клапана осуществляется сигналом датчика 144, подаваемым на вход сумматора 140. В управляющем блоке 139 могут быть реализованы при необходимости более сложные законы регулирования, включая воздействие по производной и интегралу отклонения. If the control valve actuator is made in the form of an electromechanical amplifier, then it is advisable to have a speed sensor also electric (see Fig. 10). A special sensor 145 or an electric generator 5 provides a signal about the change in speed to the input of the converter 142, where the deviation of the frequency or voltage is converted into a signal at the input of the driver 141. Through the adder 140, a signal about the change in speed is supplied to the control unit 139, which leads to a change in current in the coil 134 and the force acting on the armature 135 and balanced by the spring 136. As a result, the rod 137 biases the control valve 22 so as to limit the deviation of the rotational speed of the turbine rotors and associated ag regattas. Feedback on the movement of the valve is carried out by the signal of the sensor 144 supplied to the input of the adder 140. In the control unit 139, more complex control laws can be implemented, if necessary, including the action of the derivative and the deviation integral.

Claims

1. ELECTRIC POWER INSTALLATION with a low-potential heat source, comprising a housing that contains a condensate collector, interconnected by rotors equipped with bearings, an electric generator, a turbine with a steam inlet and an exhaust pipe, and a feed pump with inlet and outlet pipes located outside the steam generator body and a condenser heat exchanger the first of which is placed in the zone of the heat source, and the second in the zone of the heat sink, characterized in that it is additionally provided with regeneration a preheater, a separator, and the inlet of the regenerative heater in the heating medium is connected to the exhaust pipe of the turbine, the output is connected to the condenser heat exchanger, and in the heated medium the input is connected to the output pipe of the feed pump, and the output to the steam generator input, the separator is made in the form of a tank with a float a chamber placed in it by a float, a drain valve kinematically connected to the float, a drain pipe and a discharge pipe with a throttle, while the separator is placed in the housing and is included in the pipe water between the steam generator and the steam inlet of the turbine, and the drainage and waste pipelines are connected to the cavity of the regenerative heater.

2. Installation according to claim 1, characterized in that a drainage cooler is connected to the drain pipe between the separator and the cavity of the regenerative heater, the inlet of which is connected to the regenerative heater through the heated medium, and the output to the steam generator.

3. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a fitting for attaching a starting vacuum pump with a check valve and a plug and a vacuum gauge, the fitting and the vacuum gauge installed outside the housing and connected to its cavity.

4. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with pressure and temperature sensors mounted on the pipeline between the steam generator and the separator.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the separator is equipped with steam and bypass valves, and the steam valve is connected between the inner cavity of the separator and the steam inlet of the turbine and connected to the pressure sensor, and the bypass valve is included in the discharge pipe and connected to the temperature sensor.

6. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with an electric battery and a switch, which are connected in series to an electric generator.

7. Installation according to claim 6, characterized in that a controlled inverter and a switch connected to the output of the inverter and the electric generator are connected to the electric battery.

8. Installation according to claims 6 and 7, characterized in that it is equipped with two threshold elements and a logical element And, moreover, the pressure and temperature sensors are connected through threshold elements to the inputs of the logical element And, the output of the second is connected to a switch.

9. Installation according to claims 1 to 5, characterized in that it is equipped with a launch tank made in the form of a housing of heat-conducting material with two inlet and one outlet pipelines, and two check valves included in the inlet pipelines, the first inlet pipe, cavity the start tank and the outlet pipe are connected in series in the cut of the pipe between the regenerative heater and the steam generator, the second inlet pipe is connected to the condensate collector, and the start tank is placed in th heat source.

10. Installation according to claims 1 to 5, characterized in that it is equipped with a start-up pump with inlet and outlet nozzles and two non-return valves, the inlet port of the start-up pump connected to the condensate collector, the outlet nozzle to the pipeline between the outlet nozzle of the feed pump and the regenerative heater on the heated medium, and check valves are installed in series with the inlet nozzles of the feed and starting pumps.

11. Installation according to claim 10, characterized in that the starting pump is equipped with a manual or foot drive.

12. Installation according to claim 11, characterized in that the starting pump is made in the form of a rigid plate and a bellows, one end of which is attached to the plate, and the second to the bottom of the housing, the drive is kinematically connected to the plate, and one of the check valves is connected to bellows inner cavity.

13. Installation according to claim 10, characterized in that the starting pump is equipped with an electric drive and a battery.

14. Installation according to claim 1, characterized in that the electric generator is equipped with a cooling chamber, which is made in its housing and whose internal cavity is included in the cut pipe between the regenerative heater and the steam generator.

15. Installation according to claims 1 and 10, characterized in that the feed pump is made centrifugal and equipped with a screw located in its inlet pipe and mounted on the pump rotor.

16. The installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a fan with an electric drive, and the fan is installed in the area of the condenser heat exchanger, and its electric drive is connected to the output of the electric generator.

17. The installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a circulation pump with an electric drive, with inlet and outlet pipes and a check valve, and the condenser heat exchanger is equipped with a casing with inlet and outlet pipes, and the inlet pipe is connected to the outlet pipe of the circulation pump, a check valve is installed in the inlet pipe, which is submerged under the water level, and the electric drive of the circulation pump is connected to the output of the electric generator.

18. Installation according to claim 1, characterized in that it is provided with additional pipelines connected to the pipeline between the regenerative heater and the steam generator and to the bearings of the turbine rotors and the electric generator.

19. The installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a speed sensor and a control valve with a drive and a feedback sensor, the control valve installed on the pipe in front of the steam inlet of the turbine, and the speed sensor is kinematically connected with the rotor of the turbine and connected to the drive control valve.

20. Installation according to p. 19, characterized in that the speed sensor is made in the form of a measuring pump with inlet and outlet nozzles, and the control valve actuator is in the form of a hydromechanical amplifier, the inlet of the measuring pump is connected to the low-pressure cavity of the working fluid, and output pipe - with hydromechanical amplifier.

21. Installation according to claim 20, characterized in that the hydromechanical amplifier is equipped with an isodromic device.

22. Installation according to claim 19, characterized in that the control valve actuator is made in the form of an electromechanical amplifier equipped with an adder connected to its input and a converter connected with its output to the first input of the adder, the second input of which is connected to a feedback sensor.

23. The apparatus of claim 22, wherein the input of the converter is connected to the output of an electric generator.

24. Installation according to p. 20, characterized in that the speed sensor is electric, and the input of the converter is connected to the output of this sensor.

25. Installation according to claims 19 to 24, characterized in that the control valve is equipped with a heating chamber, made in the outer part of the valve body and the cavity of which is included in the cut pipe between the steam generator and the separator.