RU46049U1

RU46049U1 - ENERGY INSTALLATION

Info

Publication number: RU46049U1
Application number: RU2004138025/22U
Authority: RU
Inventors: В.О. Сайданов; А.Н. Агафонов; М.А. Антипов; Н.И. Олейник
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Энергетический центр "Президент-Нева"
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2005-06-10

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к установкам для автономного электро- и теплоснабжения потребителей объектов, где отсутствуют возможности подачи тепловой и электрической энергии от внешней энергосистемы. В энергетической установке для совместной выработки электрической и тепловой энергии, содержащей электрический генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания, имеющего системы: охлаждения моторного масла, охлаждения блока цилиндров, наддува, газовыхлопа, каждая система имеет теплообменник-утилизатор теплоты, при этом система охлаждения моторного масла включена между первым выходом двигателя и его первым входом, система охлаждения блока цилиндров включена между вторым выходом и вторым входом двигателя, система наддува подсоединена к третьему входу двигателя, а система газовыхлопа подсоединена к третьему выходу двигателя, теплообменники-утилизаторы теплоты системы наддува и системы охлаждения моторного масла последовательно включены в систему охлаждения блока цилиндров двигателя, в которую между вторым выходом двигателя и ее теплообменником-утилизатором теплоты последовательно включены первый и второй терморегулирующие клапаны, каждый из которых имеет один вход и два выхода, причем ко второму выходу двигателя подключен The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to installations for autonomous electric and heat supply to consumers of facilities where there is no possibility of supplying heat and electric energy from an external power system. In a power plant for the joint generation of electric and thermal energy containing an electric generator driven by an internal combustion engine having a system: cooling engine oil, cooling a cylinder block, pressurization, gas exhaust, each system has a heat exchanger-heat recovery unit, while the engine oil cooling system connected between the first output of the engine and its first input, the cooling system of the cylinder block is connected between the second output and the second input of the engine, the boost system is connected to the third input of the engine, and the gas exhaust system is connected to the third output of the engine, heat exchangers-heat exchangers of the boost system and engine oil cooling systems are sequentially included in the cooling system of the engine block, in which the first one is connected in series between the second output of the engine and its heat exchanger-heat exchanger and a second thermostatic valve, each of which has one input and two outputs, and connected to the second output of the engine

вход первого терморегулирующего клапана, первый выход которого соединен со входом второго терморегулирующего клапана, при этом установка снабжена дополнительным теплообменником, подключенным к первому выходу второго терморегулирующего клапана и к магистрали между теплообменниками-утилизаторами теплоты систем наддува и охлаждения блока цилиндров, в указанную магистраль между теплообменником-утилизатором теплоты системы наддува и точкой подсоединения дополнительного теплообменника включен циркуляционный насос, при этом участок указанной магистрали между циркуляционным насосом и теплообменником-утилизатором теплоты системы охлаждения блока цилиндров двигателя соединен со вторым выходом первого терморегулирующего клапана. В результате решается задача обеспечения необходимого отвода тепла от ДВС при любых эксплуатационных режимах и тем самым повышения эффективности и надежности установки.the input of the first thermostatic valve, the first output of which is connected to the input of the second thermostatic valve, the installation is equipped with an additional heat exchanger connected to the first output of the second thermostatic valve and to the line between the heat exchangers-heat exchangers of the pressurization and cooling systems of the cylinder block, into the specified line between the heat exchanger - the heat pump of the boost system and the connection point of the additional heat exchanger include a circulation pump; the indicated line between the circulation pump and the heat exchanger-heat exchanger of the cooling system of the engine block is connected to the second output of the first thermostatic valve. As a result, the task of ensuring the necessary heat removal from the internal combustion engine under any operating conditions and thereby increase the efficiency and reliability of the installation is solved.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к установкам для автономного электро- и теплоснабжения потребителей объектов, где отсутствуют возможности подачи тепловой и электрической энергии от внешней энергосистемы.The utility model relates to mechanical engineering, in particular, to installations for autonomous electric and heat supply to consumers of facilities where there is no possibility of supplying heat and electric energy from an external power system.

Известна энергетическая установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии, содержащая электрический генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), имеющего систему газовыхлопа, в которой установлен теплообменник-утилизатор теплоты отработавших газов ДВС, SU1760147A1.A known power plant for the joint generation of electric and thermal energy, comprising an electric generator driven by an internal combustion engine (ICE) having a gas exhaust system in which an internal combustion engine heat exchanger-exhaust heat exchanger SU1760147A1 is installed.

Недостатком этой установки является ее низкая экономичность, так как в ней не утилизируется теплота, отводимая с моторным маслом, охлаждающей жидкостью блока цилиндров и наддувочным воздухом.The disadvantage of this installation is its low profitability, since it does not utilize the heat removed with engine oil, engine block coolant and charge air.

Известна энергетическая установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии, содержащая электрический генератор с приводом от ДВС, имеющего системы газовыхлопа и охлаждения блока цилиндров, в которых установлены теплообменники-утилизаторы теплоты отработавших газов и охлаждающей жидкости, SU 1560763 A1.A known power plant for the joint generation of electric and thermal energy, containing an electric generator driven by an internal combustion engine, having a gas exhaust system and cooling a cylinder block, in which heat exchangers are utilized for the heat of exhaust gases and coolant, SU 1560763 A1.

Недостатком известной установки является ее низкая экономичность, ввиду того, что в ней не утилизируется теплота, отводимая с моторным маслом и надувочным воздухом.A disadvantage of the known installation is its low efficiency, due to the fact that it does not utilize the heat removed with engine oil and inflatable air.

Известна также энергетическая установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии, содержащая электрический генератор с приводом от ДВС, имеющего системы: охлаждения моторного масла, охлаждения блока цилиндров, наддува и газовыхлопа, в которых установлены теплообменники-утилизаторы теплоты, при этом система охлаждения моторного масла включена между выходом двигателя и его входом, система охлаждения блока цилиндров включена между другим выходом и другим входом двигателя, система наддува подсоединена к следующему входу двигателя, а система газовыхлопа подсоединена к следующему выходу двигателя, RU 2171913.Also known is a power plant for the joint generation of electric and thermal energy, comprising an electric generator driven by an internal combustion engine, having systems for cooling engine oil, cooling a cylinder block, pressurization and gas exhaust, in which heat exchangers are utilized for heat recovery, while the engine oil cooling system is turned on between the output of the engine and its input, the cooling system of the cylinder block is connected between the other output and the other input of the engine, the boost system is connected to the next input at the engine, and the gas exhaust system is connected to the next output of the engine, RU 2171913.

Данное техническое решение принято за прототип настоящей полезной модели.This technical solution is taken as a prototype of this utility model.

Известная установка не обеспечивает достаточного охлаждения наддувочного воздуха, моторного масла и блока цилиндров ДВС ввиду отсутствия соответствующего теплоотвода при высоких температурах или малых расходах теплоносителя внешней тепловой сети потребителей теплоты. В результате возникает перегрев ДВС и соответственно снижаются эффективность выработки энергии и надежность установки.The known installation does not provide sufficient cooling of the charge air, engine oil and engine block because of the lack of adequate heat removal at high temperatures or low heat carrier flow of the external heat network of heat consumers. As a result, the internal combustion engine overheats and, accordingly, the efficiency of energy generation and the reliability of the installation are reduced.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи обеспечения необходимого отвода тепла от ДВС при любых The present utility model is based on the solution of the problem of providing the necessary heat removal from the internal combustion engine for any

эксплуатационных режимах и тем самым повышения эффективности и надежности установки.operating conditions and thereby increase the efficiency and reliability of the installation.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что в энергетической установке для совместной выработки электрической и тепловой энергии, содержащей электрический генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания, имеющего системы: охлаждения моторного масла, охлаждения блока цилиндров, наддува, газовыхлопа, каждая система имеет теплообменник-утилизатор теплоты, при этом система охлаждения моторного масла включена между первым выходом двигателя и его первым входом, система охлаждения блока цилиндров включена между вторым выходом и вторым входом двигателя, система наддува подсоединена к третьему входу двигателя, а система газовыхлопа подсоединена к третьему выходу двигателя, теплообменники-утилизаторы теплоты системы наддува и системы охлаждения моторного масла последовательно включены в систему охлаждения блока цилиндров двигателя, в которую между вторым выходом двигателя и ее теплообменником-утилизатором теплоты последовательно включены первый и второй терморегулирующие клапаны, каждый из которых имеет один вход и два выхода, причем ко второму выходу двигателя подключен вход первого терморегулирующего клапана, первый выход которого соединен со входом второго терморегулирующего клапана, при этом According to a utility model, this problem is solved due to the fact that in a power plant for the joint generation of electric and thermal energy containing an electric generator driven by an internal combustion engine having systems: cooling engine oil, cooling a cylinder block, pressurization, gas exhaust, each system has heat recovery heat exchanger, while the engine oil cooling system is connected between the first engine output and its first input, the cylinder block cooling system is connected between w the second output and the second input of the engine, the boost system is connected to the third input of the engine, and the gas exhaust system is connected to the third output of the engine, heat exchangers-heat exchangers of the heat of the boost system and the engine oil cooling system are sequentially connected to the engine block cooling system, in which between the second engine output and its heat exchanger-heat recovery unit, the first and second thermostatic valves are sequentially connected, each of which has one input and two outputs, and to the second at the engine output, the input of the first thermostatic valve is connected, the first output of which is connected to the input of the second thermostatic valve, while

установка снабжена дополнительным теплообменником, подключенным к первому выходу второго терморегулирующего клапана и к магистрали между теплообменниками-утилизаторами теплоты систем наддува и охлаждения блока цилиндров, в указанную магистраль между теплообменником-утилизатором теплоты системы наддува и точкой подсоединения дополнительного теплообменника включен циркуляционный насос, при этом участок указанной магистрали между циркуляционным насосом и теплообменником-утилизатором теплоты системы охлаждения блока цилиндров двигателя соединен со вторым выходом первого терморегулирующего клапана.the installation is equipped with an additional heat exchanger connected to the first output of the second thermostatic valve and to the line between the heat exchangers-heat exchangers of the pressurization and cooling systems of the cylinder block, a circulation pump is included in the specified line between the heat exchanger-heat recovery coil of the pressurization system and the connection point of the additional heat exchanger; lines between the circulation pump and the heat exchanger-heat recovery system of the engine block cooling system the needle is connected to the second output of the first thermostatic valve.

Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».The applicant has not identified technical solutions that are identical to the claimed utility model, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

Энергетическая установка для совместной выработки электрической и тепловой энергии содержит электрический генератор 1 с приводом 2, который соединяет его с двигателем 3 внутреннего сгорания, например, дизелем. Двигатель 3 имеет системы: охлаждения моторного масла, охлаждения блока цилиндров, наддува и газовыхлопа; система охлаждения моторного масла имеет теплообменник-утилизатор теплоты 4, система охлаждения блока цилиндров дизеля имеет теплообменник-утилизатор теплоты 5; система наддува имеет теплообменник-утилизатор A power plant for the joint generation of electric and thermal energy contains an electric generator 1 with a drive 2, which connects it to an internal combustion engine 3, for example, a diesel engine. Engine 3 has the following systems: engine oil cooling, cylinder block cooling, pressurization and gas exhaust; the engine oil cooling system has a heat recovery heat exchanger 4, the diesel engine block cooling system has a heat recovery heat exchanger 5; boost system has a heat exchanger-utilizer

теплоты 6, с воздухозаборником 7, система газовыхлопа имеет теплообменник-утилизатор теплоты 8; система охлаждения моторного масла включена между первым выходом двигателя 3 и его первым входом; система охлаждения блока цилиндров двигателя включена между вторым выходом и вторым входом двигателя; система наддува подсоединена к третьему входу двигателя, а система газовыхлопа подсоединена к третьему выходу двигателя; теплообменники-утилизаторы теплоты 4 и 6 соответственно системы наддува и системы охлаждения моторного масла последовательно включены в систему охлаждения блока цилиндров двигателя, в которую между вторым выходом двигателя и ее теплообменником-утилизатором теплоты 5 последовательно включены первый и второй терморегулирующие клапаны 9 и 10, каждый из которых имеет один вход и два выхода; ко второму выходу двигателя 3 подключен вход первого терморегулирующего клапана 9, первый выход которого соединен со входом второго терморегулирующего клапана 10, при этом установка снабжена дополнительным теплообменником 11, подключенным к первому выходу второго терморегулирующего клапана 10 и к магистрали между теплообменниками-утилизаторами теплоты 6 и 5 систем наддува и охлаждения блока цилиндров; в указанную магистраль между теплообменником-утилизатором теплоты 6 системы наддува и точкой 12 подсоединения дополнительного теплообменника 11 heat 6, with an air intake 7, the gas exhaust system has a heat exchanger-heat recovery 8; the engine oil cooling system is connected between the first output of the engine 3 and its first input; an engine cylinder cooling system is connected between the second output and the second engine input; the boost system is connected to the third input of the engine, and the gas exhaust system is connected to the third output of the engine; heat exchangers-heat exchangers 4 and 6, respectively, of the supercharging system and engine oil cooling systems are sequentially included in the cooling system of the engine block of the engine, in which between the second output of the engine and its heat exchanger-utilizer of heat 5 are sequentially connected the first and second thermostatic valves 9 and 10, each of which has one input and two outputs; the input of the first thermostatic valve 9 is connected to the second output of the engine 3, the first output of which is connected to the input of the second thermostatic valve 10, while the installation is equipped with an additional heat exchanger 11 connected to the first output of the second thermostatic valve 10 and to the line between heat recovery heat exchangers 6 and 5 systems of pressurization and cooling of the cylinder block; to the indicated line between the heat exchanger-heat recovery unit 6 of the boost system and the point 12 of connecting the additional heat exchanger 11

включен циркуляционный насос 13, при этом участок указанной магистрали между циркуляционным насосом 13 и теплообменником-утилизатором теплоты 5 системы охлаждения блока цилиндров двигателя соединен со вторым выходом первого терморегулирующего клапана 9. В системе газовыхлопа между двигателем 3 и теплообменником-утилизатором теплоты 8 имеется запорно-регулирующий орган (ЗРО) 14. Выброс отработавших газов от двигателя в атмосферу осуществляется через ЗРО 15. Потребители электрической энергии подключаются к генератору 1 через коммутационное устройство 16.the circulation pump 13 is turned on, while the portion of the indicated line between the circulation pump 13 and the heat exchanger-heat recovery unit 5 of the engine cylinder cooling system is connected to the second output of the first thermostatic valve 9. In the gas exhaust system between the engine 3 and the heat recovery heat exchanger 8 there is a shut-off and control valve authority (ZRO) 14. Emission of exhaust gases from the engine into the atmosphere is carried out through the ZRO 15. Consumers of electrical energy are connected to the generator 1 through the switching device 16.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Возможны три режима функционирования:Three modes of operation are possible:

1) режим запуска и прогрева двигателя.1) engine start and warm-up mode.

2) режим совместной выработки электрической и тепловой энергии для нужд потребителей.2) the mode of joint generation of electric and thermal energy for the needs of consumers.

3) режим выработки электрической энергии с отводом теплоты наддувочного воздуха, моторного масла, охлаждающей жидкости блока цилиндров через дополнительный теплообменник в окружающую среду.3) the mode of generation of electric energy with the removal of heat of charge air, engine oil, coolant of the cylinder block through an additional heat exchanger into the environment.

Режим функционирования №1.Functioning mode No. 1.

При запуске и прогреве двигателя коммутационное устройство 16 отключено, и генератор 1 не вырабатывает электрическую энергию. При этом также закрыт ЗРО 14 и открыт ЗРО 15, и отработавшие газы When starting and warming up the engine, the switching device 16 is turned off, and the generator 1 does not generate electrical energy. At the same time, ZRO 14 is closed and ZRO 15 is open, and the exhaust gases

двигателя 3 выбрасываются в атмосферу. В системе охлаждения блока цилиндров закрыт первый и соответственно открыт второй выход терморегулирующего клапана 9, и вся жидкость системы охлаждения блока цилиндров после двигателя поступает на вход циркуляционного насоса 13, который подает ее через подключенные последовательно теплообменники-утилизаторы 6 и 4 на вход двигателя, при этом теплообменник-утилизатор 5 отключен от внешней тепловой сети потребителей теплоты. После достижения температурой жидкости на выходе из двигателя значения нижнего предела, установленного предприятием-изготовителем, (например, 75°С) установка переходит в режим функционирования №2.engine 3 are released into the atmosphere. In the cooling system of the cylinder block, the first and accordingly the second output of the thermostatic valve 9 is closed, and all the liquid of the cooling system of the cylinder block after the engine enters the inlet of the circulation pump 13, which feeds it through heat exchangers-utilizers 6 and 4 connected in series to the engine input, while heat exchanger-utilizer 5 is disconnected from the external heat network of heat consumers. After the temperature of the liquid at the outlet of the engine reaches the lower limit set by the manufacturer, (for example, 75 ° C), the installation switches to operating mode No. 2.

Режим функционирования №2.Functioning mode No. 2.

Коммутационное устройство 16 включено, генератор 1 вырабатывает электрическую энергию для питания потребителей. ЗРО 15 закрыто, а ЗРО 14 открыто и отработавшие газы двигателя 3 поступают в теплообменник-утилизатор 8. В системе охлаждения блока цилиндров закрыт второй и соответственно открыт первый выход терморегулирующего клапана 9, и вся жидкость системы охлаждения блока цилиндров после двигателя поступает на вход терморегулирующего клапана 10, у которого соответственно закрыт первый и открыт второй выход, через который жидкость поступает в теплообменник-утилизатор 5, где охлаждается, The switching device 16 is turned on, the generator 1 generates electrical energy to power consumers. ZRO 15 is closed, and ZRO 14 is open and the exhaust gases of engine 3 are fed to a heat exchanger-heat exchanger 8. In the cooling system of the cylinder block, the second and the first output of the thermostatic valve 9 is open, and all the liquid of the cooling system of the cylinder block after the engine enters the inlet of the thermostatic valve 10, in which the first outlet is respectively closed and the second outlet is opened, through which the liquid enters the heat exchanger-utilizer 5, where it is cooled,

нагревая теплоноситель внешней тепловой сети потребителя теплоты. Охлажденная жидкость насосом 13 подается последовательно в теплообменники-утилизаторы 6 и 4, где охлаждает поступающий через воздухозаборник 7 и сжатый в агрегате наддува (на чертеже не показан), наддувочный воздух и выходящее из двигателя 3 моторное масло, после чего поступает на вход двигателя 3. Теплообменник-утилизатор 5 подключен к внешней тепловой сети потребителей теплоты. При этом «холодный» теплоноситель внешней тепловой сети проходит последовательно через теплообменники-утилизаторы 5 и 8, где нагревается до расчетной температуры тепловой сети, охлаждая соответственно жидкость системы охлаждения блока цилиндров и отработавшие газы двигателя 3, которые после охлаждения выбрасываются в атмосферу. Таким образом, установка вырабатывает и тепловую энергию для потребителей теплоты. При изменении расчетного режима работы потребителей теплоты (уменьшении теплоотвода), когда уменьшается расход или возрастает температура теплоносителя внешней тепловой сети до значений, не обеспечивающих нормальное охлаждение жидкости системы охлаждения блока цилиндров, начинает увеличиваться температура жидкости на выходе из двигателя 3. После достижения температурой жидкости на выходе из двигателя значения верхнего предела, установленного предприятием-изготовителем (например, 95°С), heating the heat carrier of the external heat network of the heat consumer. Cooled liquid is pumped 13 by a pump to heat exchangers-utilizers 6 and 4, where it cools the charge air and engine oil coming out of engine 3, which is pumped through the air intake 7 and compressed in the boost unit (not shown), and then enters the engine 3. The heat exchanger-utilizer 5 is connected to an external heat network of heat consumers. In this case, the “cold” coolant of the external heat network passes sequentially through heat exchangers-utilizers 5 and 8, where it is heated to the calculated temperature of the heat network, cooling the liquid of the cooling system of the cylinder block and the exhaust gases of the engine 3, which are released into the atmosphere after cooling. Thus, the installation also generates thermal energy for heat consumers. When changing the calculated mode of operation of heat consumers (decreasing heat removal), when the flow rate decreases or the temperature of the heat carrier of the external heat network increases to values that do not ensure normal cooling of the liquid of the cooling system of the cylinder block, the temperature of the liquid at the engine outlet 3 begins to increase. exit from the engine of the upper limit value set by the manufacturer (for example, 95 ° C),

установка переходит в режим функционирования №3.the installation goes into operating mode No. 3.

Режим функционирования №3. Коммутационное устройство 16 включено, генератор 1 вырабатывает электрическую энергию для питания потребителей. ЗРО 14 закрыт, а ЗРО 15 открыт и отработавшие газы двигателя 3 выбрасываются в атмосферу. В системе охлаждения блока цилиндров закрыты вторые и соответственно открыты первые выходы терморегулирующих клапанов 9, 10 и вся жидкость системы охлаждения блока цилиндров после двигателя поступает в дополнительный теплообменник 11 (например, воздушный радиатор с автономным приводом вентилятора или приводом от коленчатого вала ДВС), где охлаждается, отдавая теплоту окружающей среде. После охлаждения жидкость поступает на вход насоса 13 и далее через теплообменники-утилизаторы 6 и 4 - на вход двигателя 3.Functioning mode No. 3. The switching device 16 is turned on, the generator 1 generates electrical energy to power consumers. ZRO 14 is closed, and ZRO 15 is open and the exhaust gases of engine 3 are released into the atmosphere. In the cooling system of the cylinder block, the second and the first outputs of the thermostatic valves 9, 10 are open, and all the liquid of the cooling system of the cylinder block after the engine enters an additional heat exchanger 11 (for example, an air radiator with an independent fan drive or a drive from the ICE crankshaft), where it is cooled giving warmth to the environment. After cooling, the liquid enters the inlet of the pump 13 and then through heat exchangers-utilizers 6 and 4 to the inlet of the engine 3.

Claims

A power plant for the joint generation of electric and thermal energy, containing an electric generator driven by an internal combustion engine having a system for cooling engine oil, cooling a cylinder block, pressurization, exhaust gas, each system has a heat exchanger-heat recovery unit, while the engine oil cooling system is turned on between the first output of the engine and its first input, the cooling system of the cylinder block is connected between the second output and the second input of the engine, the boost system is connected is connected to the third engine inlet, and the gas exhaust system is connected to the third engine outlet, characterized in that heat exchangers-heat exchangers of the boost system and engine oil cooling systems are sequentially included in the engine block cooling system, in which between the second engine outlet and its heat exchanger-heat exchanger heats are sequentially connected to the first and second thermostatic valves, each of which has one input and two outputs, and the input of the first is connected to the second output of the engine a thermostatic valve, the first outlet of which is connected to the inlet of the second thermostatic valve, while the installation is equipped with an additional heat exchanger connected to the first output of the second thermostatic valve and to the line between the heat exchangers-heat exchangers of the pressurization and cooling systems of the cylinder block, to the indicated line between the heat exchanger-heat utilizer pressurization system and an additional heat exchanger connection point, a circulation pump is turned on, while Strahl between circulating pump and heat exchanger-heat of the cooling system of the engine cylinder block connected to the second output of the first thermostatic valve.