UA144166U - Мультифункціональна енергетична установка - Google Patents
Мультифункціональна енергетична установка Download PDFInfo
- Publication number
- UA144166U UA144166U UAU202001783U UAU202001783U UA144166U UA 144166 U UA144166 U UA 144166U UA U202001783 U UAU202001783 U UA U202001783U UA U202001783 U UAU202001783 U UA U202001783U UA 144166 U UA144166 U UA 144166U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- load
- generator
- drive
- engine
- connection
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 63
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 28
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
Abstract
Мультифункціональна енергетична установка, яка включає привод, електричний генератор/двигун, виконаний із можливістю підключення до мережі розподілення електричної енергії, модуль управління, згідно з корисною моделлю привод вибраний з ряду газопоршневий, дизельний, газотурбінний, газодизельний, двигун Стірлінга, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом електричного генератора/двигуна, виконаного із вихідним валом для підключення навантаження, при цьому установка та модуль управління виконані щонайменше із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, та видачі електроенергії в мережу розподілення електричної енергії.
Description
Корисна модель належить до галузі машинобудування та енергетики, і може бути застосована в усіх галузях промисловості і комунального господарства, де необхідна електрична та механічна енергія для технологічних процесів та приведення в дію машин і механізмів, а також для вироблення та постачання електричної енергії.
З рівня техніки відомі генератори на основі теплових (газопоршневих, дизельних) та інших двигунів (перз/ги.мікіредіа.ого/лмікі/т6ро 9593 9500 9680 9500 9587 9500 958Е9500 9589500 958Е9501 958 о 5601 9688 у500 95в0еьро 9585 9500 9582 9500 9580 9501 9568 9501 У568095600 96889500 9585 9о ро 95вАЗЬОЇ 9582 95601 9580 9500 958Е9501 9581 9501 9582 500 9580 9600 У6врогот 686 9500 9о
В8 9501 9081; пЕрз /Лимли.м-р-К.ти/бгапаз/де |епраспе"; пере //ги.мікіредіа.огд/мікі/дороО 9594 У500 588 9500 9587 9500 9585 55600 95889501 95809500 958 ряро во дерті ве 9501 95809500 95889500 9585 9500 95вАЗеОТ 9082 9501 9580 9500 958Е950 1 9581 9601 95682 600 95во 55600 95809501 9586 95600 9588 9501 95815).
Відомі генератори на основі теплових та інших двигунів в основному використовують для забезпечення електроенергією об'єктів паралельно з електричними мережами як основні, резервні і аварійні джерела енергії, а також маневрові для забезпечення пікових навантажень при значних змінах навантаження на енергетичні мережі протягом доби.
Недоліками аналогів є невелике значення коефіцієнта використання виробничих потужностей генераторів через невеликий час їх експлуатації, наприклад: - у разі, коли генератор використовують як резервне або аварійне джерело енергії, дороге устаткування практично не працює; - в разі, коли генератор слугує для надання додаткових послуг енергоринку, за умовами енергоринку генератор може генерувати за домовленістю з енергоринком потужність тільки по команді оператора енергоринку для забезпечення пікових навантажень протягом доби, а решту часу доби дороге устаткування вимушене або простоювати, або працювати в недовантаженому режимі.
З рівня техніки відома вибрана найближчим аналогом приводна установка для приведення в дію навантаження (патент РФ на винахід 2703189, МПК РО2С 7/36, опубл. 16.10.2019, бюл. Мо 29), що містить газотурбінний двигун, розташований і виконаний з можливістю приведення в дію
Зо навантаження, причому газотурбінний двигун містить газогенератор з ротором і силову турбіну з ротором, при цьому ротор силової турбіни механічно відокремлений від ротора газогенератора або не пов'язаний з ним по крутному моменту, електричний двигун/генератор, електрично з'єднаний з мережею розподілу електроенергії першу навантажувальну муфту, яка з'єднує газотурбінний двигун з навантаженням, другу навантажувальну муфту, яка з'єднує навантаження з зазначеним електродвигуном/генератором, і перетворювач частоти, приєднаний між електродвигуном/генератором і мережею розподілу електроенергії, причому вказаний перетворювач частоти виконаний і управляється з можливістю регулювання електричної частоти від мережі розподілу електроенергії до електродвигуна/генератора і від електродвигуна/ленератора до мережі розподілу електроенергії причому вказаний електродвигун/генератор виконаний з можливістю роботи як генератор для перетворення надлишкової механічної потужності газотурбінного двигуна в електричну потужність і доставки зазначеної електричної потужності до мережі розподілу електроенергії, і як двигун для додавання рушійної сили до навантаження, при цьому зазначена приводна установка містить від'єднувальний пристрій для оборотного від'єднання навантаження від газотурбінного двигуна із забезпеченням можливості приведення в дію навантаження тільки за допомогою вказаного електродвигуна.
Від'єднання або з'єднання, здійснюване за допомогою вказаного від'єднувального пристрою, управляється вручну оператором або автоматично за допомогою електроприводу.
Вказаний від'єднувальний пристрій містить зчеплення між навантаженням і газотурбінним двигуном.
Зчеплення між навантаженням і газотурбінним двигуном є самосинхронізуючим зчепленням.
Вказаний від'єднувальний пристрій містить знімну муфту або гідротрансформатор.
Зазначена друга муфта встановлена з протилежного боку від зазначеної першої муфти по відношенню до навантаження, так що навантаження розташоване між зазначеним газотурбінним двигуном і зазначеним електродвигуном/генератором.
Навантаження містить щонайменше один компресор.
Приводна установка містить муфту прямої передачі, виконану між зазначеним щонайменше одним компресором і зазначеним електродвигуном/генератором, при цьому зазначений щонайменше один компресор і вказаний електродвигун/генератор мають загальний вал.
Приводна установка містить муфту, яка містить зчеплення, виконане між зазначеним щонайменше одним компресором і зазначеним електродвигуном/генератором.
Газогенератор містить зазначений компресор газогенератора, камеру згоряння і турбіну високого тиску, причому вказаний ротор газогенератора містить перший ротор зазначеного газогенератора компресора і другий ротор зазначеної турбіни високого тиску, при цьому зазначений перший ротор компресора газогенератора і вказаний другий ротор турбіни високого тиску встановлені на загальному валу. Силова турбіна містить рухливі соплові напрямні лопатки, які можуть використовуватися для зміни характеристик потоку газоподібних продуктів згоряння, що надходять в силову турбіну з газогенератора. Газотурбінний двигун містить компресор газогенератора, що містить рухомі впускні напрямні лопатки і призначений для прийому повітря, при цьому рухомі впускні напрямні лопатки виконані з можливістю управління ними для зміни швидкості потоку повітря, що випускається, в залежності від умов роботи газотурбінного двигуна і навантаження.
Електродвигун/генератор являє собою електродвигун/генератор з частотно-регульованим приводом.
До недоліків відомої установки слід віднести обмеженість режимів роботи, недостатню функціональність, обмеженість сфери застосування, неможливість використання як закінченого створеного на виробництві багатофункціонального виробу, та висока вартість збирання (монтажу) відомої установки.
Недоліком відомої установки є те, що відсутня можливість вибору типу приводу в залежності від вихідних умов - наявного палива, потужності, режимів роботи та навантаження, що робить систему негнучкою, не забезпечує її універсальність та обмежує область застосування.
Використання у відомій установці газотурбінного двигуна як приводу виключає можливість використання відомої установки при наявності різних вихідних умов та параметрів.
Також одним з недоліків відомої установки є виконання електродвигуна/генератора з можливістю роботи як генератора для перетворення лише надлишкової механічної потужності газотурбінного двигуна в електричну потужність і доставки зазначеної електричної потужності до мережі розподілу електроенергії що обумовлено виконанням та з'єднанням складових установки та не дозволяє використовувати установку у режимі перетворення повної механічної
Зо потужності приводу в електричну потужність і доставки зазначеної електричної потужності до мережі розподілу електроенергії.
Отже не забезпечується можливість роботи в режимі чистої генерації, оскільки навантаження знаходиться між газотурбінним двигуном та електродвигуном/генератором.
З'єднання вихідного вала електродвигуна/генератора та приводу лише із навантаженням, та виконання електродвигуна/генератора без вхідного вала для можливості прямого з'єднання із приводом не дозволяє використовувати відому установку у режимі перетворення повної механічної потужності приводу в електричну потужність і доставки зазначеної електричної потужності до мережі розподілу електроенергії, що б дозволило використовувати установку для навантаження, яке повинно працювати періодично, що може бути обумовлено технологічним процесом або іншим, та забезпечувати перетворення максимальної механічної потужності установки в електричну потужність з отриманням максимальної електричної потужності і доставки зазначеної електричної потужності до мережі розподілу електроенергії у час, коли навантаження не повинно працювати.
При цьому відома установка виконана із цільовим навантаженням, а саме компресором, може монтуватись лише на місці встановлення і не може бути готовим окремим виробом багатоцільового призначення.
Відома установка не може бути виготовлена на підприємстві як закінчений виріб (загального призначення), а повинна збиратись із окремих блоків на місці спеціального застосування, що значно здорожує вартість відомої установки.
В основу корисної моделі поставлена задача створити нову ефективну, гнучку та універсальну мультифункціональну енергетичну установку, яка за рахунок нових зв'язків між складовими установки, нових конструктивних рішень та зміни складових може бути виготовлена на виробництві як окремий закінчений виріб із урахуванням різних вихідних даних її використання із вибором та використанням відповідного вихідним даним приводу, із урахуванням різного навантаження та різних режимів його роботи, дозволить розширити режими роботи із можливістю роботи у режимі чистої генерації електричної енергії, підвищити технологічність та знизити вартість виробництва та монтажу, що у свою чергу дозволить розширити функціональність, сфери застосування та коло користувачів.
Поставлена задача вирішується тим, що у мультифункціональній енергетичній установці, 60 яка включає привод, електричний генератор/двигун, виконаний із можливістю підключення до мережі розподілення електричної енергії, модуль управління, згідно із корисною моделлю, привод вибраний з ряду газопоршневий, дизельний, газотурбінний, газодизельний, двигун
Стірлінга, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом електричного генератора/двигуна, виконаного із вихідним валом для підключення навантаження, при цьому установка та модуль управління виконані щонайменше із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, та видачі електроенергії в мережу розподілення електричної енергії.
Також, згідно із корисною моделлю, вихідний вал генератора/двигуна виконаний з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, згідно із корисною моделлю, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/удвигуна через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, та вихідний вал генератора/двигуна виконаний з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, згідно із корисною моделлю, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, який виконаний з модулем з функцією з'єднання-роз'єднання з навантаженням, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, згідно із корисною моделлю, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вихідний вал приводу з'єднаний з проміжним валом приєднання навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, згідно із корисною моделлю, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вали з'єднані через муфти з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, згідно із корисною моделлю, мультифункціональна енергетична установка оснащена утилізатором теплової енергії вихлопних газів і охолоджуючої рідини.
Перераховані ознаки запропонованого технічного рішення є суттєвими ознаками корисної
Зо моделі, що заявляється, а їх сукупність дозволяє отримати очікуваний технічний результат - розширення режимів роботи установки із забезпеченням можливості роботи у режимі чистої генерації електричної енергії із використанням повної механічної енергії приводу, забезпечення можливості використання для різних видів та режимів роботи навантаження, підвищення технологічності та зниження вартості виробництва і монтажу із забезпеченням можливості виготовлення, монтажу заявленої установки на підприємстві як окремого закінченого виробу у потрібному виконанні з урахуванням різних вихідних даних її використання, що у свою чергу дозволяє розширити функціональність, сфери застосування та значно розширити коло користувачів.
Також додатково забезпечується технічний результат - можливість використання заявленої установки для модернізації при існуючому навантаженні із розширенням режимів роботи та підвищенням продуктивності установок.
Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак запропонованого рішення з технічним результатом, що досягається, полягає в наступному.
Завдяки тому, що у заявленій мультифункціональній енергетичній установці привод вибраний з ряду газопоршневий, дизельний, газотурбінний, газодизельний, двигун Стірлінга, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом електричного генератора/двигуна, виконаного із вихідним валом для підключення навантаження, при цьому установка та модуль управління виконані щонайменше із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, та видачі електроенергії в мережу розподілення електричної енергії у сукупності ознак забезпечується можливість при періодичній роботі навантаження повністю використовувати механічну енергію від приводу для генерації електричної енергії, що дозволяє виключити марне простоювання обладнання та підвищити її ефективність. Також забезпечується можливість створювати різні модифікації установок, випускати готовий виріб із заданими характеристиками і у потрібній комплектації, розрахований на різні навантаження та різні умови експлуатації.
При цьому також забезпечується безперебійність роботи навантаження із можливістю використання у разі необхідності (ремонту, профілактики, браку палива та інше) як приводу навантаження електричного генератора/двигуна.
Отже, мультифункціональна енергетична установка набуває нових додаткових функцій, а бо саме можливість перекладу навантаження на роботу від одного або іншого енергоносія і можливість генерувати електричну енергію на інше навантаження або в мережу, забезпечується підвищення коефіцієнта використання виробничих потужностей приводу/генератора за рахунок підключення приводу (на основі турбінного, або поршневого, або іншого двигуна) до електричного генератора/двигуна з двома приєднувальними кінцями (двома валами (силовими передачами)).
Виконання модуля управління із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, забезпечує можливість комплектування установки модулем управління, що не потребує додаткового налаштування установки на місці встановлення, забезпечення режимів роботи установки та управління режимами, з'єднанням - роз'єднанням складових установки, що дозволяє також підвищити надійність, швидкодію заявленої установки. 1. Розглянемо можливі варіанти роботи мультифункціональної енергетичної установки (Фіг. 1) з не роз'єднаними в процесі роботи установки муфтами 6 і 7, відповідно, між приводом З і електричним генератором/двигуном 5, і електричним генератором/двигуном 5 і навантаженням 4. У цьому випадку, модуль управління 2 спроектований таким чином, що він може забезпечити такі варіанти роботи мультифункціональної енергетичної установки: 1.11 При потужності приводу З, наприклад газопоршневого двигуна, рівній потужності навантаження 4: 1.1.1 при команді від модуля управління 2 приводу З (газопоршневому двигуну у варіанті виконання) працювати на всю потужність (АСУ ТП газопоршневого двигуна відпрацьовує команду модуля управління таким чином, що на вхід газопоршневого двигуна З подаються відповідні обсяги газу і повітря) і вся механічна енергія газопоршневого двигуна З передається через ротор електричного генератора/двигуна 5 навантаженню 4 (зокрема відповідає випадку (часу), коли вартість механічної енергії від газопоршневого двигуна менше вартості механічної енергії від електричного двигуна), при цьому модуль управління стежить за режимом роботи навантаження і активна електрична енергія в мережу не генерується, а генерується реактивна електрична енергія, яка може бути реалізована; 1.1.2 при команді від модуля управління 2 газопоршневому двигуну З працювати на мінімальну потужність (зокрема, мінімально допустиму для вибраного приводу 3, зокрема
Зо газопоршневого двигуна або іншого двигуна) і команді від модуля управління 2 електричному генератору/двигуну 5 працювати в режимі двигуна (при цьому модуль управління 2 стежить за режимом роботи навантаження і систему збудження генератора/двигуна 5 переводить на режим роботи двигуна) механічна енергія газопоршневого двигуна З передається через ротор електричного генератора/двигуна 5 навантаженню, а енергія, що відповідає різниці між потужністю навантаження 4 і мінімальною потужністю газопоршневого двигуна 3, надходить на навантаження 4 з мережі через електричний генератор/двигун 5, який переходить в режим двигуна (зокрема це відповідає випадку (часу), коли вартість механічної енергії від газопоршневого двигуна більше вартості механічної енергії від електричного двигуна), при цьому активна електрична енергія в мережу не генерується; 1.2 Потужності газопоршневого двигуна З і електричного генератора/двигуна 5 рівні між собою, але менше потужності навантаження 4 до двох разів, зокрема в момент запуску навантаження 4, - тоді механічна енергія газопоршневого двигуна З передається через ротор електричного генератора/двигуна 5 навантаженню, а енергія, що відповідає різниці між потужністю навантаження 4 і потужністю газопоршневого двигуна 3, надходить на навантаження 4 з мережі через електричний генератор/двигун 5, який переключено в режим двигуна. Це дає можливість збільшення виробничої потужності до двох разів (при необхідності) без зміни складу обладнання мультифункціональної енергетичної установки; 1.3 Потужності газопоршневого двигуна З і електричного генератора/двигуна 5 рівні між собою і більше потужності навантаження 4 - тоді частина механічної енергії газопоршневого двигуна З передається через ротор електричного генератора/двигуна 5 навантаженню, а частина механічної енергії йде на генерацію активної електричної енергії електричним генератором/двигуном 5 в мережу розподілення електричної енергії. Це відповідає можливості зниження виробничої потужності в разі доцільності генерації електричної енергії.
Таким чином система управління 2 виконує регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та електричного генератора/двигуна на навантаження.
При цьому основне завдання модуля управління - оптимізація роботи мультифункціональної енергетичної установки в умовах значних змін вартості енергоресурсів (електроенергії і палива) як сезонних, так і добових, і погодинних. Для цього модуль управління:
1. В залежності від співвідношення цін на енергоресурси регулює співвідношення потужностей механічних енергій, переданих на навантаження від приводу і від електродвигуна як описано вище. 2. У тих випадках, коли виробництво простоює або недовантажено, регулює співвідношення потужностей механічної енергії, що передається на навантаження і електричної енергії, що передається в мережу або іншим споживачам, як описано вище. 3. У разі роботи мультифункціональної енергетичної установки по наданню додаткових послуг енергоринку та участі в балансуванні електромережі, приймає команди від оператора енергоринку, передає відповідні команди (сигнали) управління виконавчим механізмам мультифункціональної енергетичної установки, збирає і передає оператору енергоринку інформацію про роботу мультифункціональної енергетичної установки.
Виконання вихідного вала генератора/двигуна з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління забезпечує можливість додати до можливих варіантів роботи мультифункціональної енергетичної установки можливість її роботи в режимі генерації тільки електричної енергії в разі від'єднання навантаження, у тому числі за сигналом від модуля управління.
З'єднання вихідного вала приводу з вхідним валом генератора/двигуна через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання та виконання вихідного вала генератора/двигуна з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління, дозволяє додати до можливих варіантів роботи можливість роботи навантаження як від газопоршневого двигуна, так і від електричного генератора/двигуна, що переключений в режим двигуна в разі з'єднання чи роз'єднання муфти між приводом та генератором/двигуном, у тому числі за сигналом від модуля управління.
З'єднання вихідного вала приводу з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження з модулем, який виконаний з функцією з'єднання-роз'єднання проміжного вала з навантаженням, у тому числі за сигналом від модуля управління дозволяє до можливих варіантів роботи мультифункціональної енергетичної установки за п.1 додати можливість роботи мультифункціональної енергетичної установки в режимі генерації тільки електричної енергії в разі роз'єднання проміжного вала з навантаженням.
Зо З'єднання вихідного вала приводу з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вихідний вал приводу з'єднаний з проміжним валом приєднання навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління дозволяє до можливих варіантів роботи мультифункціональної енергетичної установки додати можливість роботи навантаження як від приводу (наприклад газопоршневого двигуна), так і від електричного генератора/двигуна, що переключений в режим двигуна в разі з'єднання або роз'єднання муфти між приводом та проміжним валом приєднання навантаження, у тому числі за сигналом від модуля управління.
З'єднання вихідного вала приводу з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вали з'єднані через муфти з функцією з'єднання- роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління, дозволяє до можливих варіантів додати можливість відключення ротора генератора/двигуна при роботі навантаження від приводу, в разі з'єднання або роз'єднання муфти між генератором/двигуном та навантаженням, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Оснащення мультифункціональної енергетичної установки утилізатором теплової енергії вихлопних газів і охолоджуючої рідини дозволяє збільшити коефіцієнт використання палива за рахунок вироблення корисної теплової енергії, що забезпечує підвищення ефективності заявленої установки.
Суть корисної моделі пояснюють креслення, де: фіг. 1 - Схематичне зображення запропонованої установки, підключеної до навантаження та до мережі розподілення електричної енергії, які не входять до складу заявленої установки; фіг. 2 - Схематичне зображення варіанту виконання запропонованої установки із проміжним валом.
Запропонована установка у варіанті виконання, що не є єдино можливим та не обмежує варіанти її здійснення, включає блок підключення до мереж 1, модуль управління 2, привод 3, виконаний у одному з варіантів здійснення як газопоршневий двигун, з вихідним валом 8 (силовою передачею), електричний генератор/двигун 5 з двома валами (силовими передачами) - вхідним валом 9 та вихідним валом 10, який вхідним валом 9 приєднаний через муфту 6 до вихідного вала 8 привода 3, а вихідним валом 10 може бути приєднаний через муфту 7 до механічного навантаження 4, що надає приводу З нових додаткових функцій, а саме можливості перевести навантаження на роботу від одного або другого енергоносія з можливістю генерувати електричну енергію.
Привод може бути виконаний як газопоршневий, дизельний, газотурбінний, газодизельний, двигун Стірлінга або інший.
Установка та модуль управління виконані із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, та видачі електроенергії в мережу розподілення електричної енергії.
Модуль управління 2 виконаний програмованим на різні режими роботи навантажень.
Муфти 6, 7 виконані з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління 2.
Установка включає систему збудження електричного генератора/двигуна 5, яка доповнена функцією переводу генератора/двигуна 5 з режиму електричного генератора в режим двигуна та навпаки.
Мультифункціональна енергетична установка у варіанті виконання може бути укомплектована проміжним валом приєднання навантаження (фіг. 2). В цьому варіанті виконання вихідний вал 8 приводу З з'єднаний з вхідним валом 9 генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження 11, який може бути виконаний з модулем 12, який виконаний з функцією з'єднання-роз'єднання проміжного вала з навантаженням, у тому числі за сигналом від модуля управління. Модуль 12 може бути виконаний у вигляді пристрою, наприклад, різних видів муфт, або у вигляді окремих елементів зчеплення, встановлюваних на відповідних з'єднуваних-роз'єднуваних складових системи. При цьому в разі роз'єднання проміжного вала з навантаженням за допомогою модуля 12 проміжний вал обертається усередині навантаження на підшипниках 13.
Також, у варіанті виконання, вихідний вал 8 приводу З з'єднаний з вхідним валом 9 генератора/двигуна 5 через проміжний вал 11 приєднання навантаження, при цьому вихідний вал 8 приводу з'єднаний з проміжним валом приєднання навантаження 11 через муфту 6 з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Також, у варіанті виконання, вихідний вал 8 приводу З з'єднаний з вхідним валом 9 генератора/двигуна 5 через проміжний вал приєднання навантаження 11, при цьому вали
Зо з'єднані через муфти 6 і 7 з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
Мультифункціональна енергетична установка може бути оснащена утилізатором теплової енергії вихлопних газів і охолоджуючої рідини.
Нижче приводяться варіанти виконання заявленої мультифункціональної енергетичної установки, а саме: - варіант 1, коли потужності приводу З (на основі турбінного або поршневого, або іншого двигуна) і електричного генератора/двигуна 5 рівні і рівні потужності навантаження; - варіант 2, коли потужності приводу (на основі паротурбінного, газотурбінного або газопоршневого двигуна) і електричного генератора/двигуна рівні і перевищують потужність навантаження.
Працює заявлена установка наступним чином.
У першому вказаному вище варіанті генератор/двигун 5 працює в наступних режимах: 1. При включених муфтах б і 7 на обох кінцях електричного генератора/двигуна 5 і виключеною системою збудження мультифункціональна установка працює в базовому режимі, тобто навантаження працює від приводу (на основі турбінного або поршневого, або іншого двигуна), а механічна енергія від приводу (на основі турбінного, або поршневого, або іншого двигуна) передається до навантаження через ротор генератора/двигуна 5. 2. При вимкненій муфті 7 з боку навантаження (наприклад, при ремонті навантаження), включеній муфті 6 з боку приводу (на основі турбінного або поршневого, або іншого двигуна) і включеній системи збудження електричного генератора-двигуна 5, мультифункціональна установка працює в режимі генерації електричної енергії в мережу або подачі на інше навантаження, наприклад, на інший насос (режим генератора). 3. При вимкненій муфті 6 з боку приводу (на основі турбінного або поршневого, або іншого двигуна) 3, включеній муфті 7 з боку навантаження 4 і подачі електричної енергії від мережі 1 до електричного генератора-двигуна 5, навантаження 4 працює від електричного генератора- двигуна 5, включеного як електродвигун (режим двигуна).
У другому варіанті генератор/двигун 5 працює в наступних режимах: 1. При включених муфтах 6 і 7 на обох валах 9, 10 генератора-двигуна 5 і включеній системі збудження мультифункціональна енергетична установка працює в комбінованому режимі, а бо саме частина механічної енергії приводу З передається через ротор електричного генератора-
двигуна 5 навантаженню, інша частина механічної енергії приводу З виробляє електричну енергію, в цьому випадку навантаження може підключатися або відключатися за потребою без зупинки генерації. 2. При вимкненій муфті 7 з боку навантаження 4 (наприклад, при ремонті навантаження), включеній муфті 6 з боку приводу З (на основі турбінного або поршневого, або іншого двигуна) і включеній системи збудження електричного генератора-двигуна 5, мультифункціональна установка працює в режимі генерації електричної енергії в мережу розподілення електричної енергії або на подачу електричної енергії на інші навантаження, зокрема, на групу насосів у варіанті виконання, вся механічна енергія приводу З використовується для вироблення електричної енергії (режим генератора)
Розглянуті можливі варіанти роботи заявленої мультифункціональної установки дозволять брати участь в наданні додаткових послуг енергоринку: - без зупинки технологічного процесу виробництва зміною електричної потужності, споживаної з мережі шляхом перемикання навантаження від приводу З на основі газопоршневого, дизельного, газотурбінного, газодизельного двигуна, двигуна Стірлінга або іншого двигуна на привід на основі електричного генератора/двигуна 5 або навпаки, в цьому випадку надання послуг енергоринку дорівнює потужності мультифункціональної установки; - або якщо технологічний процес виробництва дозволяє відключення навантаження, то переходом від режиму роботи навантаження від електричного генератора-двигуна 5 до режиму генерації електричної енергії в мережу при відключеному навантаженні можна подвоїти потужність по наданню послуг енергоринку.
Із використанням проміжного вала приєднання навантаження 11 заявлена установка може працювати для кількох навантажень (навантаження на проміжному валу 11 та на вихідному валу 10 електричного генератора-двигуна 5), разом або із переключенням навантажень.
У відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено мультифункціональних енергетичних установок із вказаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що відповідає критерію "новизна".
Крім того, запропонована мультифункціональна енергетична установка є придатною для промислового застосування, оскільки не містить у своєму складі жодних конструктивних
Зо елементів або матеріалів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема, у галузі електроенергетики, а отже дане технічне рішення вважається таким, що відповідає критерію "промислова придатність".
Claims (7)
1. Мультифункціональна енергетична установка, яка включає привод, електричний генератор/двигун, виконаний із можливістю підключення до мережі розподілення електричної енергії, модуль управління, яка відрізняється тим, що привод вибраний з ряду газопоршневий, дизельний, газотурбінний, газодизельний, двигун Стірлінга, вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом електричного генератора/двигуна, виконаного із вихідним валом для підключення навантаження, при цьому установка та модуль управління виконані щонайменше із можливістю регулювання співвідношення механічних енергій, які передаються від приводу та генератора/двигуна на навантаження, та видачі електроенергії в мережу розподілення електричної енергії.
2. Мультифункціональна енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що вихідний вал генератора/двигуна виконаний з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
З. Мультифункціональна енергетична установка за п. 1, п. 2, яка відрізняється тим, що вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, та вихідний вал електричного генератора/двигуна виконаний з можливістю підключення до навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
4. Мультифункціональна енергетична установка за п. 1, яка відрізняється тим, що вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження з модулем, який виконаний з функцією з'єднання-роз'єднання проміжного вала з навантаженням, у тому числі за сигналом від модуля управління.
5. Мультифункціональна енергетична установка за п. 4, яка відрізняється тим, що вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вихідний вал приводу з'єднаний з проміжним валом приєднання бо навантаження через муфту з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
6. Мультифункціональна енергетична установка за п. 4, яка відрізняється тим, що вихідний вал приводу з'єднаний з вхідним валом генератора/двигуна через проміжний вал приєднання навантаження, при цьому вали з'єднані через муфти з функцією з'єднання-роз'єднання, у тому числі за сигналом від модуля управління.
7. Мультифункціональна енергетична установка за п. 1, п. 4, яка відрізняється тим, що оснащена утилізатором теплової енергії вихлопних газів і охолоджуючої рідини. і я Інн У А: і з - я Іо ! Ї я 2 і ! З й не Я ши ши Її ! й Н я Я - й З Б 7 ши жит лиш!
Фіг. 1 пийте ци й й ве їх ; і Ї Кк р ще чи : і Мох КЕ окюююююююююююююя як Й дення «Б а ЛИ п КЗ у Н 7 й 1 я їі Її Н і Я Бі, і і ооо сесоооюоє 2 7 осо Ї Гри її
Фіг. 2
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202001783U UA144166U (uk) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Мультифункціональна енергетична установка |
| PCT/UA2020/000040 WO2021183089A1 (ru) | 2020-03-13 | 2020-04-03 | Мультифункциональная энергетическая установка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202001783U UA144166U (uk) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Мультифункціональна енергетична установка |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA144166U true UA144166U (uk) | 2020-09-10 |
Family
ID=73717633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202001783U UA144166U (uk) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Мультифункціональна енергетична установка |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA144166U (uk) |
| WO (1) | WO2021183089A1 (uk) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114961885B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-08-08 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种双动力驱动机组的动力切换方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529296C2 (ru) * | 2012-03-27 | 2014-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоЗАР" | Двухроторный воздушный компрессор для парогазовых установок |
| ITFI20120245A1 (it) * | 2012-11-08 | 2014-05-09 | Nuovo Pignone Srl | "gas turbine in mechanical drive applications and operating methods" |
| ITFI20120292A1 (it) * | 2012-12-24 | 2014-06-25 | Nuovo Pignone Srl | "gas turbines in mechanical drive applications and operating methods" |
| RU2555609C2 (ru) * | 2013-08-15 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Способ работы парогазовой энергетической установки и устройство для его осуществления |
-
2020
- 2020-03-13 UA UAU202001783U patent/UA144166U/uk unknown
- 2020-04-03 WO PCT/UA2020/000040 patent/WO2021183089A1/ru active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021183089A1 (ru) | 2021-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2007295187B2 (en) | Method and system for start and operation of an electrically driven load | |
| US4441028A (en) | Apparatus and method for multiplying the output of a generating unit | |
| US6107693A (en) | Self-contained energy center for producing mechanical, electrical, and heat energy | |
| EP0121392A2 (en) | Method and means for peaking or peak power shaving | |
| US8373295B2 (en) | Method for operating a power plant | |
| US20130318965A1 (en) | Supercharged Combined Cycle System With Air Flow Bypass To HRSG And Hydraulically Coupled Fan | |
| WO1998046871A1 (en) | Dual turbogenerator auxiliary power system | |
| US8987931B2 (en) | Flexible energy balancing system | |
| JP2010161921A (ja) | 固定周波数発電のシステム及び方法 | |
| JP2018115655A (ja) | 同期進相機クラッチのためのシステムおよび方法 | |
| WO2008082388A1 (en) | A power split device for a combined heat and power (chp) system | |
| KR20170086408A (ko) | 파워 플랜트의 작동 방법 및 파워 플랜트 | |
| UA144166U (uk) | Мультифункціональна енергетична установка | |
| JP2013057318A (ja) | 発電所の運転方法 | |
| US11009013B2 (en) | Energy conversion device | |
| CN110735677A (zh) | 一种天然气压气站燃气轮机-蒸汽轮机联合循环控制系统 | |
| JP2023538530A (ja) | 機械駆動機器のためのトレインシステムを動作させるための方法 | |
| JP7226951B2 (ja) | 無効電力供給装置、発電システム、及び、無効電力供給方法 | |
| KR102377181B1 (ko) | 보조 구동기를 갖는 가변 속도 변속기 및 그를 사용하는 시스템 | |
| RU2338907C1 (ru) | Газотурбинная установка для производства электроэнергии, сжатого воздуха и механического привода оборудования | |
| RU2726450C2 (ru) | Способ работы нефтеперекачивающей станции магистральных нефтепроводов и установка для его реализации | |
| AU2009100156A4 (en) | Thermo-chemical solid fuel gasification plant with integrated internal combustion engine and integrated energy storage device | |
| CN115234327B (zh) | 一种单元机组协同运行方法及系统 | |
| RU2740726C1 (ru) | Модуль силовой универсальный | |
| JP2017180350A (ja) | 複合発電設備 |