Газова електростанція “ас-в”(“вермекс”)

Газова електростанція, що містить механічний привід, електричний генератор та газо-паливну апаратуру, яка відрізняється тим, що генератор змінного струму з'єднаний одночасно через муфти по краях його ротора з механічним приводом та електричним приводом, який через вузол розподі лу струму з'єднаний з електричними генераторами постійного струму вітрових турбін, з генератором змінного струму зв'язані: блок твердого пального, що складається з газового генератора, теплообмінника з фільтрами, компресора і ресивера; блок водневого пального, що складається з гідролізної камери високого тиску, кисневого клапана, ресивера та водневого клапана; та блок акумулятора і системи комутації, що складається з акумулятора, пускових реле та резисторів, при цьому станція споряджена системою автоматичної регуляції частоти вироблюваного електричного струму. Корисна модель належить до області електровиробної техніки і водночас до області промислового виробництва водню, як газового пального, яке може використовуватися у технологічних циклах металургійних підприємств, у сільському господарстві, побуті та ін. Окрім того, як додаткові продукти газової електростанції "АС-В" виробляє газоподібний кисень, який, розчиняючись у атмосфері, поліпшує екологічний стан навколишнього середовища, а також калійні добрива, які можуть бути використані у сільському господарстві. В якості вихлопу з двигуна - привода у атмосферу викидаються також пари води і вуглекислоти, які не завдають шкоди навколишньому середовищу. В якості палива газової електростанції "АС-В" можуть використовуватись практично всі види твердого органічного палива. У тому числі і відходи, які накопичуються на звалищах великих міст, що також сприяє поліпшенню екологічної обстановки у місцях використання газової електростанції "АС-В". Найбільш близьким до газової електростанції "АС-В" по технічній суті та досягнутому технічному результату є автономна електростанція "ТНТ" (Див. патент України №43605), яка використовується для енергозабезпечення підприємств нафтогазової промисловості і складається з двигуна приводу з електричним (іскровим) запаленням паливної суміші, який з'єднаний з генератором змінного електричного струму. Двигун - привід оснащений газо-паливною апаратурою, що відріз няє електростанцію "ТНТ" від її аналогів. Суттєвим недоліком приведеного вище енергогенеруючого агрегату є використання ним невідновлюємих джерел енергії - органічної паливної сировини. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити газову електростанцію шляхом поєднання її в комплекс з вітрогенераторами. Зважаючи на непередбаченість вітрових ресурсів для комерційного використання вітрових електростанцій в країнах ЄС їх доповнюють швидкозапускаємими газовими турбінами та акумуляторами електричної енергії. Але ці технічні рішення значно ускладнюють конструкцію електростанцій і підвищують вартість виробляємої ними електроенергії. Поставлена задача вирішується тим, що в газовій електростанції, що містить механічний привід, електричний генератор та газо-паливну апаратуру, згідно з корисною моделлю, що генератор змінного струму з'єднаний одночасно через муфти по краях його ротора з механічним приводом, який через вузол розподілу струму з'єднаний з електричними генераторами постійного струму вітрових турбін, з генератором змінного струму зв'язані блок твердого пального, що складається з газового генератора, теплообмінника з фільтрами, компресора і ресивера, блок водневого пального, що складається з гідролізної камери високого тиску, кисневого клапану, ресивера та водневого клапану, та блок акумулятора і системи комутації, що складається з акумулятора, пускових реле та ре (72) Тесленко Віктор Петрович (73) Тесленко Віктор Петрович со о> 7193 зисторів, при цьому станція споряджена системою автоматичної регуляції частоти виробляємого електричного струму. Суть винаходу поясняється графічними матеріалами, на яких зображені на: - Фіг. 1 - функціональна схема газової електростанції, що заявляється; - Фіг.2 - система регуляції газової електростанції. Газова електростанція складається з кількох блоків: агрегатного блоку, "Вітрила", блоку твердого пального, блоку водневого пального, блоку акумулятора і системи комутації та системи автоматичної регуляції частоти виробляємого струму. Агрегатний блок складається з генератора змінного електричного струму Фіг.1 поз.1, електромотору постійного струму 2 та приводу-двигуна внутрішнього горіння з іскровим запаленням паливної суміші 3, які встановлені послідовно таким чином, що генератор змінного електричного струму 1, який має дві змінні муфти по краям ротору з'єднаний одночасно з електричним приводом 2 і з механічним приводом 3. Усі агрегати встановлені співвісно на одній фундаментній рамі. "Вітрило" - це система електричних генераторів постійного струму, які розташовані на опорах висотою 5-7м і мають вітрові турбіни 10. Під тиском вітру турбіни обертаються, а генератори виробляють електричний струм. За допомогою однопрохідної мережі електричний струм від генераторів надходить на вузол розподілу струму R1R2. Блок твердого пального складається з газового генератора 7, теплообмінника з фільтрами 6, компресора 5, ресивера СО-Н2 12 і крану 3-і. Блок водневого пального складається з гідролізної камери високого тиску 9, кисневого клапану Кі, ресивера Нг 11, водневого клапану К2 та крану 3 2 . Блок акумулятора і системи комутації складається з акумулятора 4 пускового реле 1, пускового реле II, а також резисторів R3, R4, Rs- Блок використовується, головним чином, під час запуску комплексу. Система автоматичної регуляції частоти виробляємого електричного струму складається з мікроконтролерного пристрою, на який подається напруга з силової фази генератора 1. Мікроконтролерний пристрій містить у ПЗП програму, що виконує аналіз тривалості періоду напруги, що поступає на один з інформаційних входів та формує еталонні напруги. Система регуляції "АС" також складається з посилювачів електричного сигналу Фіг.2 поз.А, розподілювача запалення і палива Фіг.2 поз.Б і виконавчого механізму Фіг.2 поз.В. Працює газова електростанція у наступних режимах. 1. Режим запуску. Під час запуску пускове реле 1 роз'єднує лінії випрямувача 8 і лінії зарядки АКБ 4, електричного живлення газового генератора 7, ДВГ 3 та компресора 5 і водночас подає електричне живлення від АКБ 4 на газовий генератор 7, ДВГ 3 і компресор 5. Пускове реле II роз'єднує лінію від "Вітрила" 10 і подає живлення на електромотор постійного току 2 від АКБ 4. Електромотор постійного току 2 виводить генератор змінного току 1 на номінальну потужність, ДВГ 3 - на номінальну частоту обертання (без запалення). Газовий генератор 7 починає виробляти Нг і СО, а компресор 5 заповнює ресивер 12 і доводить тиск до номінального. Струм у фазі генератора змінного току Фіг.2 поз.А досягає номінальної частоти і починає видавати еталонний сигнал на АЦП мікроконтролеру системи автоматичної регуляції. По досягненню номінального тиску в ресивері 12, відчиняються крани Зі і 3 3 , подається запалення на ДВГ, перемикається пускове реле 1 і пускове реле II і газова електростанція "АС-В" переходить до роботи в робочих режимах. 2. Регуляція частоти виробляємого електричного струму. Згідно з ГОСТ 23377-84 перехідне відхилення частоти виробляємого газовою електростанцією "АС-В" електричного струму підчас скидання - набору симетричного навантаження має складати не більше як 3%. Первісний сигнал про частоту виробляємого електричного струму береться з обмотки електричного генератора 1 і направляється на мікроконтролерний пристрій. Сигнал поступає на інформаційний вхід мікроконтролеру. Програмно проходить аналіз тривалості сигналу по його спаду. Проходить порівняння з еталонною частотою та вираховується величина відхилення від еталону стандартної робочої частоти струму, виробляємого електричним генератором 1. На базі відхилення на двох АЦП формується напруга для регуляції дії виконавчого механізму, яка підсилюється та поступає на входи "+" та "-" соленоїдних котушок виконавчих механізмів Фіг.2 поз.А, що приводять до дії приводи паливних кранів на кожному з циліндрів двигуна - приводу електричного генератора Фіг.2 поз.В. 3. Твердопаливний режим.. Після запуску газової електростанції "АС-В" гранульована паливна сировина постійно подається в дозатор газового генератора. Розкладене на СО і Н 2 пальне охолоджене у теплообміннику 6 за допомогою компресора 5 накопичується у ресивері 12. З ресиверу через відчинені крани Зі та 3 3 при зачиненому крані 3 2 паливний газ надходить під тиском, до регулюючого крана Т-дозатора Фіг.2 поз.В. Потрібна доза, скерована системою регуляції надходить до впускного клапану кожного циліндру ДВГ 3. В цей же час, постійний електричний струм, який надходить від вітрила 10 на електромотор привод 2 приводить його до дії і він обертає через змінну муфту генератор змінного струму 1. Зважаючи на непередбачуваність вітрового потоку, у разі великого струму від "Вітрила", частина цього струму за допомогою розподілювача R1R2 Фіг.1 скеровується на гідролізну камеру високого тиску 9. У разі нестачі струму від "Вітрила" 10 на підтримку частоти обертання електромотора - приводу 2 система регуляції автоматично збільшує подачу паливного газу і утримує частоту обертання генератора змінного струму 1 на встановленому рівні за рахунок ДВГ 3. У разі підвищення сили постійного струму від "Вітрила" 10 система регуляції автоматично зменшує подачу паливного газу, але 7193 тільки до мінімального робочого рівня (таким чином, що б робота ДВГ 3 не припинялась). 4. Воднепаливний режим. Воднепаливний режим роботи газової електростанції "АС-В" можна розглядати як головний експлуатаційний режим роботи. Постійний електричний струм, який надходить від "Вітрила" 10 завдяки розподілювачу струму Ri, R2, частково надходить до електромотору приводу 2, приводить його до дії і частково іде до гідролізної камери високого тиску 9, де вода під тиском, який відповідає номінальному тиску у водневій системі розкладається на водень і кисень. Останній через клапан Кі виходить до атмосфери. Водень під тиском накопичується у ресивері 11, а звідти через клапан Кг надходить у водневу мережу, а також подається через відчинені крани 3 2 і 3 3 при зачиненому крані Зі, в якості паливного газу на ДВГ 3. Всі механізми регуляції у воднепаливному режимі аналогічні механізмам твердопаливного режиму, але блок твердого пального під час роботи у воднепаливному режимі не працює. Таким чином, газова електростанція "АС-В" виробляє змінний електричний струм, використовуючи одночасно енергію вітру і частково хімічну енергію згоряння генераторного газу або водню, який виробляється шляхом гідролізу і накопичується в ресивері електростанції. При цьому автоматична регуляція частоти змінного електричного струму, виробляємого газовою електростанцією "АС-В", здійснюється ексклюзивною системою регуляції "АС", яка вмикається по досягненню номінальної частоти виробляємого електростанцією змінного електричного струму і здійснює регуляцію шляхом повернення станції у номінальний режим у разі відхилення від нього. ФІГ.1 7193 Фіг.2 Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко 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-42, 01601