SU1188367A1

SU1188367A1 - Solar wind-driven electric plant

Info

Publication number: SU1188367A1
Application number: SU823422955A
Authority: SU
Inventors: Khudajberdy Khallyev; Robert S Babayan; Khudajberdy Dovletov
Original assignee: Proizv Ob Solntse An Tssr N
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1985-10-30

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно к установкам, преобразующим энергию солнечных лучей и ветра в механическую и электричес- 5The invention relates to the field of power engineering, in particular to installations that convert the energy of solar rays and wind into mechanical and electrical

кую, и может быть использовано для энергоснабжения мелких потребителей на 'территориях с малыми плотностями нагрузок.It can be used to power small consumers in areas with low density of loads.

Цель изобретения - увеличение 10 КПД и срока службы и обеспечение согласования мощности с потребителем.The purpose of the invention is to increase 10 efficiency and service life and ensure the coordination of power with the consumer.

На чертеже представлена схема гелиоветроэнергетической установки.The drawing shows a diagram of the helio-wind power installation.

Установка содержит коллектор сол- 15 печной энергии, выполненный в виде солнечного водонагревателя из секций I и 2, теплообменник 3, паровую турбину 4, тепловой аккумулятор 5 с электронагревателем 6 и конденсатор 20The installation contains a collector of solar energy, made in the form of a solar water heater from sections I and 2, a heat exchanger 3, a steam turbine 4, a heat accumulator 5 with an electric heater 6 and a condenser 20

7. Указанные элементы соединены в три замкнутых гидравлических контура. Первый содержит тепловой аккумулятор 5, вентили 8 и 9, секцию 1 солнечного водонагревателя, венти-25 ли 10 и 11 и насос 12, второй - электромагнитный вентиль 13, секцию 2 солнечного водонагревателя, вентиль 14, теплообменник 3 и насос 15, третий -- теплообменник 3, электро- зо7. These elements are connected in three closed hydraulic circuits. The first contains a heat accumulator 5, valves 8 and 9, section 1 of the solar water heater, 10 and 11 valve 25 and pump 12, the second is an electromagnetic valve 13, section 2 of the solar water heater, valve 14, heat exchanger 3 and pump 15, the third heat exchanger 3, electric

магнитный клапан 36, турбину 4, конденсатор 7 и насос 17.solenoid valve 36, turbine 4, condenser 7 and pump 17.

Первый и второй контуры соединены между собой посредством электромагнитных вентилей 18 и 19, в них ₃₅заправлена вода или антифриз, а в третий контур - легкокипящая жидкость,The first and second circuits are interconnected by means of electromagnetic valves 18 and 19, in them _{35 are} filled with water or antifreeze, and in the third circuit - boiling liquid,

μμ

Установка’ содержит также ветроколесо 20 и соединенный с последним 40 посредством редуктора 21 и муфты 22 синхронный генератор 23 электрической энергии. Генератор 23 соединен также с тахогенератором 24 и посредством муфты 25 с турбиной 4. Гене- 45 ратор 23 электрически связан с регулятором 26 автоматического возбуждения, последний при помощи коммутационного аппарата 27 связан с потребительской сетью 28, а при помо- 50 щи коммутационного аппарата 29 - с магнитным усилителем 30. Последний связан с тахогенератором 24 и через коммутационный аппарат 31 - с электронагревателем 6, через выпрями™ 55 тель 32 и коммутационный аппарат 33 с электрохимическим аккумулятором 34, который через коммутационныйThe installation ’also contains a wind wheel 20 and connected to the last 40 by means of a gearbox 21 and a coupling 22 a synchronous generator 23 of electrical energy. The generator 23 is also connected to the tachogenerator 24 and through the coupling 25 to the turbine 4. The generator 45 is electrically connected to the automatic excitation controller 26, the latter by means of the switching device 27 is connected to the consumer network 28, and by means of the 50 switching device 29 - with a magnetic amplifier 30. The latter is connected with a tachogenerator 24 and through a switching device 31 - with an electric heater 6, through the rectifier ™ 55 tel 32 and the switching device 33 with an electrochemical battery 34, which through the switching

аппарат 35 связан с инвертором 36, соединенным через коммутационный аппарат 37 с потребительской сетью 28.the device 35 is connected to an inverter 36 connected via a switching device 37 to a consumer network 28.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

В утренние часы, когда солнечная радиация мала, секции 1 и 2 солнечного водонагревателя нагревают воду, которая поступает через электромагнитные вентили 9, 19, 14 в теплообменник 3. Насосом 15 создается принудительная циркуляция во втором гидравлическом контуре через электромагнитные вентили К), 13, 18 секции 1 и 2 водонагревателя, электромагнитные вентили 9, 19, 14, теплообменник 3. Электромагнитные клапаны 8, 11 закрыты. В теплообменнике 3 низкокипящая жидкость, получая тепло от воды, нагревается до 80-90°С, что создает давление пара до 5 атм. Пары посредством электромагнитного клапана 16 подаются на турбину 4. Отработанные пары после турбины 4 поступают в конденсатор 7, где охлаждаются при помощи холодной воды до жидкого состояния, а затем насосом 17 закачиваются в теплообменник 3. Турбина 4 вращает синхронный генератор 23, который вырабатывает электроэнергию потребителям. Когда величина солнечной радиации достигает значения, при котором одна секция 2 солнечного водонагревателя может обеспечить теплообменнику 3 нужное количество тепла, автоматически другая секция 1 водонагревателя переключается на тепловой аккумулятор 5’ через электромагнитные вентили 8-11, одновременно закрываются вентили 18, 19 и включается насос 12, который обеспечивает циркуляцию воды в первом контуре.In the morning when solar radiation is low, sections 1 and 2 of the solar water heater heat the water that flows through the electromagnetic valves 9, 19, 14 into the heat exchanger 3. The pump 15 creates forced circulation in the second hydraulic circuit through the electromagnetic valves K), 13, 18 sections 1 and 2 of the heater, solenoid valves 9, 19, 14, heat exchanger 3. Solenoid valves 8, 11 are closed. In the heat exchanger 3 low-boiling liquid, receiving heat from water, heats up to 80-90 ° C, which creates a vapor pressure of up to 5 atm. Pairs through the electromagnetic valve 16 are fed to the turbine 4. The spent steam after the turbine 4 enters the condenser 7, where it is cooled with cold water to a liquid state, and then pumped 17 into the heat exchanger 3. The turbine 4 rotates the synchronous generator 23, which generates electricity to consumers . When the amount of solar radiation reaches the value at which one section 2 of the solar water heater can provide the heat exchanger 3 with the required amount of heat, the other section 1 of the water heater automatically switches to the heat accumulator 5 'through the electromagnetic valves 8-11, at the same time the valves 18, 19 are closed and the pump 12 is turned on which circulates water in the primary circuit.

Таким образом, установка одновременно вырабатывает электроэнергию и аккумулирует тепло в тепловом аккумуляторе 5 для продления времени -работы установки при отсутствии солнечной радиации. Во второй половине дня, когда величина солнечной радиации уменьшается до значения, при котором одна секция 2 не может, обеспечить работу установки, автоматически секция 1 водонагревателя подключается параллельно секции 2. Открываются электромагнитные вентили 18, 19, закрываются 8 и 11 и останавлива1188367Thus, the installation at the same time generates electricity and accumulates heat in the heat accumulator 5 to extend the installation time in the absence of solar radiation. In the second half of the day, when the amount of solar radiation decreases to a value at which one section 2 cannot, ensure the operation of the installation, the section 1 of the water heater is automatically connected in parallel to section 2. The electromagnetic valves 18, 19 open, 8 and 11 close and stop 1188367

ется насос 12, циркуляция обеспечивается насосом 15,pump 12 is being circulated by the pump 15,

В вечернее время, когда солнечная радиация настолько мала, что секции 1 и 2 водонагревателя не могут обес- ₅лечить работу установки, при помощи соответствующего автоматического устройства отключаются секции I и 2 водонагревателя от теплообменника 3, к нему подключается тепловой аккуму- ,о лятор 5, Закрываются вентили 9, 10,In the evening when solar radiation is low so that the sections 1 and 2 of the heater ₅ can not obes- treat plant operation, using an appropriate device automatically switched off and the section I 2 of the water heater heat exchanger 3, the heat accumulates connected thereto of trimmer 5 Valves 9, 10 are closing,

13, 14, открываются 18, >11, 8 и 19, образуется контур тепловой аккумулятор 5, вентили 8, 19, теплообменник 3, насос 15, вентили 18, II, насос 15 12, тепловой аккумулятор 5.13, 14, open 18,> 11, 8 and 19, a circuit forms a heat accumulator 5, valves 8, 19, heat exchanger 3, pump 15, valves 18, II, pump 15 12, heat accumulator 5.

Циркуляция в этом контуре обеспечивается насосом 15. В облачные дни при наличии ветра установка сохраняет свою работоспособность. Вращение 20 ветроколеса 20 передается при помощи ременной, карданной или другого вида передачи через редуктор 21 на вал генератора 23 посредством муфты 22. Устройство муфт 22 и 25 таково, 25 что сцепление происходит только в одном направлении, в другом - свободное скольжение. Это необходимо для того, чтобы не создавать дополнительную нагрузку на турбину 4 или ветроколесо 20. Поскольку скорость вращения турбины 4 и ветроколеса: 20 может быть нестабильной, для ее стабилизации дополнительно к основной нагрузке включен, магнитный усилитель 30, который питает электрохимический аккумулятор 34 и электронагреватель 6 теплового аккумулятора 5, При скоростях ниже синхронной потребители автоматически отключаются от генератора 23, Генератор 23 работает только на магнитный усилитель 30, который заряжает электрохимический аккумулятор 34. Если вырабатываемая энергия превышает емкость электрохимического аккумулятора 34, то автоматически включается коммутационный аппарат 31, и подается питание на электронагреватель 6 теплового аккумулятора 5 для дополнитель- ₅₀ного нагрева воды. Для стабильной работы установки необходимо, чтобы вращающий момент ветроколеса 20 и генератора 23 были равны. Вращающие моменты ветроколеса 20 и турби- ₅₅ны 4 с генератором 23 согласуютсяCirculation in this circuit is provided by a pump 15. On cloudy days in the presence of wind, the installation retains its functionality. The rotation 20 of the wind wheel 20 is transmitted using a belt, cardan or other type of transmission through the gearbox 21 to the shaft of the generator 23 through the coupling 22. The device couplings 22 and 25 is such that 25 the clutch occurs only in one direction, in the other - free sliding. This is necessary in order not to create an additional load on the turbine 4 or wind wheel 20. Since the rotation speed of the turbine 4 and wind wheel: 20 may be unstable, in order to stabilize it, in addition to the main load, a magnetic amplifier 30 that feeds the electrochemical battery 34 and the electric heater 6 heat accumulator 5, At speeds below synchronous, consumers are automatically disconnected from generator 23, Generator 23 operates only on magnetic amplifier 30, which charges an electrochemical battery ulyator 34. If the energy generated exceeds the capacity of the electrochemical battery 34, automatically activates the switching device 31, and supplies power to the electric heater 6, the heat accumulator 5 to ₅₀ additional Nogo heating water. For stable operation of the installation it is necessary that the torque of the wind wheel 20 and the generator 23 are equal. The torque of the wind wheel 20 and the turbines ₅₅ with generator 23 are consistent

•следующим образом. Если ветроколесо 20 вращается с большей скоростью, чем номинальная, увеличивается напряжение тахогенератора 24, питающего одну из обмоток управления магнитного усилителя 30 и уменьшается сопротивление силовых обмоток, В свя зи с этим увеличивается ток, протекающий через магнитный усилитель 30. Дополнительный ток, протекающий через магнитный усилитель 30, вызывает дополнительный электромагнитный момент, и следовательно, дополнительный механический момент на валу генератора 23. Таким образом, новый момент ветроколеса 20 будет уравновешен двумя моментами на валу генератора 23: первым, создаваемым током нагрузки [потребитель или сеть 28), и вторым, создаваемым током, протекающим через магнитный усилитель 30. Колебание скорости вращения ветроколеса 20 или колебание основной нагрузки компенсируется при помощи тока, проходящего через магнитный усилитель 30, и обес печивают условия равенства моментов ветроколеса 20 и генератора 23 или турбины 4 и генератора 23. Все указанные процессы выполняются автоматически, блоки автоматического управления на схеме не указаны.•in the following way. If the wind wheel 20 rotates at a higher speed than the nominal one, the voltage of the tachogenerator 24, supplying one of the control windings of the magnetic amplifier 30 increases, and the resistance of the power windings decreases. In connection with this, the current flowing through the magnetic amplifier 30 increases. Additional current flowing through the magnetic amplifier the amplifier 30, causes an additional electromagnetic moment, and therefore, an additional mechanical moment on the shaft of the generator 23. Thus, the new moment of the wind wheel 20 will be balanced by two I moments on the shaft of the generator 23: the first generated by the load current [consumer or network 28), and the second generated by the current flowing through the magnetic amplifier 30. The oscillation of the rotational speed of the wind wheel 20 or the oscillation of the main load is compensated by the current passing through the magnetic amplifier 30 , and ensure the conditions of equality of the moments of the windwheel 20 and generator 23 or turbine 4 and generator 23. All these processes are carried out automatically, automatic control units are not shown in the diagram.

Таким образом, излишки энергии, вырабатываемой при увеличении солнечной радиации и скорости ветра или уменьшении электрической нагрузки, аккумулируются в электрохимическом аккумуляторе 34 и расходуются на собственные нужды - для питания блоков автоматики и насосов 12, 15, 17» Предусмотрено также питание инвертора 36 от электрохимического аккумулятора 34 при отсутствии солнечной энергии и ветра, который может способствовать обеспечению потребителей переменным током. В установке предусмотрено также аккумулирование энергии в виде тепла в тепловом аккумуляторе 5 от генератора 23 через магнитный усилитель 30 электронагревателем 6. К электронагревателю 6 электроэнергия подается только в случаях, когда избыточная энергия генератора 23 больше, чем потребность для зарядки электрохимического аккумулятора 34.Thus, the excess energy generated by increasing solar radiation and wind speed or decreasing the electrical load is accumulated in the electrochemical battery 34 and spent on its own needs - to power the automation units and pumps 12, 15, 17 ”The power of the inverter 36 is also provided from the electrochemical battery 34 in the absence of solar energy and wind, which can help provide consumers with alternating current. The installation also provides for energy storage in the form of heat in the heat accumulator 5 from the generator 23 through the magnetic amplifier 30 by the electric heater 6. Electric power 6 is supplied to the electric heater only in cases when the excess energy of the generator 23 is greater than the need to charge the electrochemical battery 34.

Claims

A HELIOVETROENERGETICHESKY INSTALLATION, containing a solar energy collector, a heat exchanger, a steam turbine, a heat accumulator with an electric heater and a condenser, connected to the working fluid in a closed loop, a wind wheel and connected to the latter, as well as a turbine and electric heater, a generator of electrical energy, in order to increase efficiency and service life and ensure the coordination of power with the consumer, it is equipped with an electrochemical battery connected to the generator, and a solar collector nergii made of sections, each of which is further specified by shut-adjusting elements is connected to the heat accumulator and heat exchanger.

ABOUT

1188367

Sv * | ^one

1188367