Енергетична установка

1 Енергетична установка, що включає рідинний акумулятор тепла, контур нагрівання рідини і контур споживання нагрітої рідини, що з'єднані з рідинним акумулятором тепла, тепловий генератор з приводом, включений в контур нагрівання рідини, яка відрізняється тим, що рідинний аку Корисна модель відноситься до галузі тепло та електроенергетики і стосується процесів регулювання споживання тепла і електроенергії з її акумулюванням з допомогою енергосистем на поновлюваних джерелах енергії ВІДОМІ енергетичні установки, у яких електроенергія, що виробляється установками на поновлюваних джерелах енергії (вітрові, сонячні, водяні та ІНШІ) віддається безпосередньо у навантажування (споживачу) При цьому виникають проблеми забезпечення якості електроенергії, які є наслідком нестабільності потоку енергії (зміни сили або направлення вітру, потоку світлової енергії, інтенсивності хвилювання та інше) Для згладжування коливань потужності, що генерується та погодження м з режимом електроспоживання використовуються акумулятори енергії електричні батареї, установки акумулювання повітря, пдроакумулюючі електростанції (ГАЕС) [Материалы советско-японского энергетического симпозиума Иркутск 1980, с 277 - 283 ] У випадку подачі електроенергії від поновлюваного джерела енергії (ПДЕ) на ГАЕС, а потім, коли енергію води, що запасена таким чином використовують у гідрогенераторі для подачі електроенергії споживачу у разі потреби, то утрат енергії не можливо уникнути Енергія, що вироблюється установками на ПДЕ мулятор тепла виконаний двофазним з можливістю утворення парової і рідинної зони, а установка додатково містить паросиловий контур, який з'єднаний з паровою зоною рідинного акумулятора тепла і включає парову турбіну з споживачем механічної енергії на її валу 2 Енергетична установка по п 1, яка відрізняється тим, що паросиловий контур включає теплообмінник, первинний контур якого підключений до виходу парової турбіни, а вторинний контур виконаний з можливістю підключення до системи споживання тепла 3 Енергетична установка по пп 1 і 2, яка відрізняється тим, що має додатковий вихід для подачі технологічної пари до споживачів, підключений перед паровою турбіною паросилового контуру при слабому вітрі, сонячному випромінюванні, хвилюванні та інше не використовується, тому що якість (синусоїдальність, напруга, частота і потужність) не задовольняє як умовам роботи насосів (насоси не працюють, виходять із ладу електричні обмотки), так і у споживача, якому до потреби безперервно одержувати стабілізовану електроенергію від гідрогенератора ВІДОМІ енергетичні установки не забезпечують безперебійність акумулювання енергії і регулювання її споживання, що знижує ефективність енергетичної установки Найбільш близьким відомим рішенням до рішення, що заявляється є енергетична установка модульного типу на базі теплогенератора [http //maul samara ni/~tehnip/new html], що включає рідинний акумулятор тепла, контур нагрівання рідини і контур споживання нагрітої рідини, що з'єднані з рідинним акумулятором тепла, тепловий генератор з приводом, включений в контур нагрівання рідини Ознаками даного відомого рішення, що співпадають з ознаками рішення, що заявляється є енергетична установка, що включає рідинний акумулятор тепла, контур нагрівання рідини і контур споживання нагрітої рідини, що з'єднані з рідинним CM о (О О) 6402 акумулятором тепла, тепловий генератор з приводом, включений в контур нагрівання рідини. Особливістю роботи відомої енергетичної установки є те, що рідину із акумулятора тепла подають по контуру нагрівання рідини подають у тепловий генератор, де здійснюється її нагрівання. Рідина після нагрівання поступає у акумулятор тепла, потім знову подається у тепловий генератор, що дозволяє швидко досягти заданої робочої температури. При досягненні заданої температури контур нагрівання рідини автоматично перекривається. Гаряча рідина циркулює по контуру споживання нагрітої рідини з можливістю проходження через систему споживання тепла. При зниженні температури рідини у акумуляторі тепла, знову включається у роботу тепловий генератор, що дозволяє компенсувати зниження температури. Енергетична установка дозволяє знизити витрати енергоресурсів у порівнянні з іншими відомими установками. Однак відома система не дозволяє забезпечити безперебійність акумулювання енергії і регулювання її споживання, що знижує ефективність енергетичної установки. Режими роботи відомої енергетичної установки з перериваннями являються вкрай не бажаними для систем споживання і регулювання енергії суміщеними приводом з поновлюваними джерелами енергії, тому, що вони потребують постійного підключення до приводу і зупинки теплового генератора приводять до утрат енергії. Причиною, що перешкоджає одержанню очікуваного результату у відомого рішення є виконання рідинного акумулятора тепла однофазним (без присутності парової зони) та відсутність паросилового контура для перетворення парової енергії у механічну енергію для передачі її до споживачів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення енергетичної установки, у якої за рахунок конструктивних особливостей забезпечується безперебійність акумулювання енергії і регулювання її споживання, що підвищує ефективність енергетичної установки. Поставлена задача вирішується тим, що енергетична установка, що включає рідинний акумулятор тепла, контур нагрівання рідини і контур споживання нагрітої рідини, що з'єднані з рідинним акумулятором тепла, тепловий генератор з приводом, включений в контур нагрівання рідини, відповідно до корисної моделі, рідинний акумулятор тепла виконаний двофазним з можливістю утворення парової і рідинної зони, а установка додатково містить паросиловий контур, який з'єднаний з паровою зоною рідинного акумулятора тепла і включає парову турбіну з споживачем механічної енергії на її валу. Доцільно енергетичну установку доповнити паросиловим контуром, що включає теплообмінник, первинний контур якого підключений до виходу парової турбіни, а вторинний контур виконаний з можливістю підключення до системи споживання тепла. Доцільно енергетичну установку доповнити додатковим виходом для подачі технологічного пара до споживачів підключеним перед паровою турбіною паросилового контуру. Указані признаки складають сутність корисної моделі. Між сукупністю суттєвих ознак, енергетичної установки, що заявляються і досягнутим результатом існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним. Для використання енергетичної установки спільно з установками на ПДЕ обов'язковою умовою є їх безперервний режим роботи, а основною проблемою є різкі коливання співвідношення між надходженням, накоплениям і передачею енергії. У результаті того, що цей процес є випадковим, то часто виникають ситуації разбалансу між накоплениям і споживанням енергії, що поступає від ПДЕ. Рідинний акумулятор тепла у такі періоди стає переповненим (тиск і температура стають критичними) і порушується баланс надходження і перерозподілу енергії і таким чином, безперервний процес роботи енергетичної установки порушується. Для підвищення ефективності споживання енергії енергетична установка додатково включає двофазний рідинний акумулятор тепла, що має можливість утворення парової і рідинної зони і має додатковий паросиловий контур, який може працювати як автономно так і паралельно з контуром нагрівання рідини і контуром споживання нагрітої рідини для передачі енергії як у вигляді теплової енергії так і у вигляді других видів енергії, наприклад, механічної або електричної. Сукупність ознак, що приведена у формулі корисної моделі у повній мірі забезпечує можливість досягнення поставленої задачі. Нижче приводиться опис запропонованої енергетичної установки, яка ілюструється кресленням де на фігурі зображена загальна схема енергетичної установки. Дана корисна модель пояснюється конкретним прикладом виконання, який однак не є єдино можливим, але наочно демонструє можливість досягнення даною сукупністю ознак заданого технічного результату. Енергетична установка відповідно фігурі містить привод 1, який безпосередньо або через розподільний пристрій з'єднується з установками на поновлюваному джерелі енергії (вітровими, сонячними, водними та іншими установками) (не показані). У якості приводу 1 можуть використовуватися будь-які відомі типи приводів, у тому числі механічні і електроприводи. Привод 1 має механічне сполучення з тепловим генератором 2, наприклад, кавітаційного типу, у якому нагрівання рідини здійснюється шляхом перетворення енергії руху рідини (ефект кавітації) у теплову енергію. Холодна рідина подається у рідинний акумулятор тепла 3, а також до входу 4 теплового генератора 2 із магістралі подачі холодної рідини 5. Для циркуляції рідини енергетична установка має два замкнених контури: перший контур нагрівання рідини, що складається із регулювальних вентилів 7 і 8, входу 4 і виходу 6 теплового генератора 2 і регулювального вентиля 9 і має вхід і вихід, які замкнені до рідинного акумулятора тепла 3 та другий контур споживання нагрітої рідини, що складається із регулювальних вентилів 10 і 11 і має можливість підключення до входу сис 6402 теми споживання тепла 12, вихід якої підключений до регулювальних вентилів 13 і 14. Вхід і вихід другого контуру підключені до рідинного акумулятора тепла 3. Для маневреної циркуляції нагрітої рідини як по першому так і по другому рідинним контурам установлені регулювальні вентилі 15 і 16, що з'єднують контур нагрівання рідини і контур споживання нагрітої рідини. Для подачі нагрітої рідини до виходу 17 споживачам, наприклад, для побутової потреби (душ, ванна та інше) до точки з'єднання регулювальних вентилів 10, 11 і 15 підключений регулювальний вентиль 18. Рідина у акумуляторі тепла 3 з допомогою теплового генератора 2, наприклад, кавітиційного типу має можливість нагріватися до температури 250°С, причому рідинний акумулятор тепла 3 двофазний і має рідинну зону, яка розташовується у нижній частині рідинного акумулятора тепла 3 і парову зону, яка розташовується у верхній частині акумулятора тепла 3. Пар має можливість циркулювати по замкненому паросиловому контуру, вхід якого підключений до парової зони рідинного акумулятора тепла 3. Паросиловий контур складається із регулювального вентиля 19, парової турбіни 20 з споживачем механічної енергії 21 на її валу. Вихід парової турбіни 20 має можливість для підключення до входу первинного контуру теплообмінника 22, вихід якого через регулювальний вентиль 23 з'єднаний з регулювальним вентилем 14, підключений до рідинного акумулятора тепла 3. Для забезпечення розв'язання та узгодження дії контуру нагрівання рідини, контуру споживання нагрітої рідини і паросилового контуру, останній через регулювальний вентиль 23 підключений до контуру нагрівання рідини через регулювальний вентиль 16 і до контуру споживання нагрітої рідини (точка з'єднання регулювальних вентилів 13,14 і 16). Для передачі технологічного пара до споживачів (вихід 24) установлений регулювальний вентиль 25, який підключений до входу замкненого паросилового контуру. Тепловий генератор 2, наприклад, кавітаційного типу має співвісне механічне сполучення з приводом 1 і його робота заснована на фізичному законі перетворення одних видів енергії у інші. У даному випадку кінетична енергія множини потоків рідини, що рухаються при миттєвих зупинках і за рахунок внутрішнього тертя і кавітації перетворюється у теплову енергію. Енергетична установка працює таким чином. Механічна енергія, яка перетворена із природної енергії (сонячної, вітрової, водної та інших) поновлюваних джерел енергії, в умовах змінювання режимів їх роботи, передається на привод 1, що приводить у обертання вал, який суміщений з валом теплового генератора 2. Рідина із магістралі подачі холодної води 5 подається до рідинного акумулятора тепла 3 і до входу 4 теплового генератора 2 через регулювальні вентилі 7, 8. Рідина усередині теплового генератора розкручується, набуває запасу кінетичної енергії, а далі гальмується і перетворюється у теплову енергію. Теплова енергія нагріває рідину, яка із виходу 6 теплового генератора 2 через регулювальний вентиль 9 поступає у рідинний акумулятор тепла З, а потім через регулювальні вентилі 7 і 8 знову подається до входу 4 теплового генератора 2, що дозволяє швидко досягти заданої робочої температури (до 250°С). Для автоматизації процесу нагрівання застосовується блок управління (не показаний), який дозволяє автоматично включати і відключати установку без зміни параметрів без допомоги персоналу, що її обслуговує. Тепловий генератор 2 може автоматично працювати для нагрівання рідини, що накопичується у рідинному акумуляторі тепла 3. Рідина у рідинному акумуляторі тепла 3 при досяганенні температури більше 100°С розподіляється на дві зони рідинну і парову. Нагріта рідина під тиском через регулювальні вентилі 10 і 11 циркулює по контуру споживання нагрітої рідини з проходженням через систему споживання тепла 12 і через регулювальні вентилі 13, 16 і 8 до входу 4 теплового генератора 2. У моменти коли механічна енергія не передається від приводу 1 нагріта рідина подається із рідинного акумулятора тепла З по замкненому контуру через регулювальні вентилі 10 і 11, систему споживання тепла 12 та регулювальні вентилі 13 і 14 і поступає знову до рідинного акумулятора тепла 3. Залишки нагрітої рідини можуть через регулювальний вентиль 18 подаватися до виходу 17 споживачам технічної рідини, наприклад, для побутових нужд (душ, ванна та інше). При підвищенні тиску і температури нагрівання більше 100°С у рідинному акумуляторі тепла 3 нагріта рідина частково переходить до парової фази. Пар із верхньої частини (зони) рідинного акумулятора тепла 3 під тиском подається по замкненому паросиловому контуру через регулювальний вентиль 19 до парової турбіни 20, розширюється і подається до первинного контуру теплообмінника 22. Теплова енергія вторинного контуру теплообмінника 22 передається до системи споживання тепла 12. Охолоджений конденсат пара через регулювальні вентилі 23, 16 і 8 передається до входу 4 теплового генератора 2 і далі через вихід 6 теплового генератора 2 і регулювальний вентиль 9 до рідинного акумулятора тепла З (коли тепловий генератор 2 працює) або через регулювальний вентиль 14 - до рідинного акумулятора тепла 3 безпосередньо (коли тепловий генератор 2 не працює). Розширення пара викликає обертання турбіни, що передається до споживачів механічної енергії 21, наприклад, до електрогенератора для передачі електричної енергії споживачам у найбільш вигідні періоди, наприклад, вночі. Залишки пара через регулювальний вентиль 25 подається до споживачів технічного пара (вихід 24). Контроль параметрів енергетичної установки та регулювання її роботи здійснюється з допомогою блока управління з використанням тарифного лічильника. Дана енергетична установка дозволяє підвищити ефективність споживання енергії шляхом забезпечення безперебійного її акумулювання і регулювання різних видів енергії. 6402 Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601