Індивідуальна теплоелектростанція і локальна мережа

Номер патенту: 78991

Опубліковано: 10.05.2007

Автори: Негре Сіріл, Негре Гай

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

   1. Теплоелектростанція, у якій переважно використовується компресорно-генераторний агрегат, оснащений термічним нагрівачем і працюючий незалежно, втягуючи стиснуте повітря, подаване з однієї або кількох ступенів стиску, у залежності від необхідних робочих тисків, причому стиснуте повітря потім нагрівається в нагрівальній системі (29), у якій його температура підвищиться, що приведе до збільшення його об'єму та/або підвищення його тиску, потім повторно впорскуються в розширювальні камери головних циліндрів (15, 15А), де розширюється і здійснює робочий хід, забезпечуючи роботу агрегату, яка відрізняється тим, що як термічний нагрівач містить пристрій опалення (32) даного будинку, якою б не була його робоча енергія, за винятком електроенергії, що забезпечує роботу компресора станції, що подає електроенергію, використовуючи генератор електричної енергії.

   2. Теплоелектростанція за п. 1, яка відрізняється тим, що  генератором електричної енергії є генератор змінного струму (48), вбудований на маховику зазначеного агрегату.

   3. Теплоелектростанція за п. 1, яка відрізняється тим, що  компресорно-генераторний агрегат оснащений баком стиснутого повітря високого тиску для забезпечення експлуатації станції в аварійному режимі.

   4. Локальна мережа з теплоелектростанціями, яка відрізняється тим, що кожний будинок у групі будинків, що являють собою, наприклад, міський мікрорайон, обладнаний індивідуальною теплоелектростанцію за пп. 1-3, і кожна з них з'єднана з іншою(ими) електричним провідником (41), що утворює локальну мережу з пунктом керування подачею енергії (42) для керування подачею електроенергії в кожний з будинків, об’єднаних з щонайменше одним із агрегатів, які мають можливість запуску послідовно та/або поперемінно в залежності від загальної потреби в електроенергії всіх будинків мережі.

   5. Локальна мережа за п. 4, яка відрізняється тим, що  пункт керування подачею енергії має систему зв'язку між електричними чи електронними блоками установки, причому кожний блок містить:

 радіоприймач-передавач;

 мікропроцесор керування і незалежного діалогу;

 джерело живлення постійного струму і сполучений з іншими блоками, зокрема із блоком керування, за допомогою модульованих радіохвиль, наприклад, з амплітудною, частотною чи будь-якою іншою модуляцією й у якій:

 кожен блок у ланцюзі прийому та/або передачі радіосигналів модульований по частоті і має індивідуальний ідентифікаційний код, при цьому переданий сигнал формується мікропроцесором, що наявний в кожнім блоці, підсилюється електронною схемою і передається через антену на  інші блоки;

 мікропроцесор має можливість формувати аналогові радіосигнали, що передаються, аналізувати отримані радіосигнали і формувати цифровий кадр, що потім розшифровується для одержання  даних, наприклад, коду передавального блока, коду приймального блока, коду авторизації, різних даних і параметрів і ключа для цього кадру;

  приймальний блок має можливість виконувати команду, що міститься в отриманому кадрі, і направляти повідомлення-підтвердження в передавальний блок через свій внутрішній мікропроцесор, що формує цифровий кадр, що потім перетвориться в аналоговий сигнал, що підсилюється, потім передається через антену всім іншим блокам і в передавальний блок.

  радіозв'язок діалогової системи встановлено через провідник, що з'єднує між собою всі блоки і дозволяє уникнути всіх перешкод.

   6. Теплоелектростанція в локальній мережі за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що встановлена в багатоквартирному будинку, де кожна квартира має індивідуальне опалення і компресорно-генераторний агрегат, де внутрішньою мережею для цього будинку має можливість керування в такий же спосіб, як і у випадку будинків локальної мережі за п. 3.

   7. Теплоелектростанція в локальній мережі за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що встановлена в групі багатоквартирних будинків, у яких кожна квартира має індивідуальне опалення, причому кожен будинок обладнано теплоелектростанцією високої потужності, що виробляє електроенергію для свого та/або інших будинків у зазначеній локальній мережі, а пункт керування має можливість керувати роботою мережі  так само, як  для індивідуальних будинків.

   8. Теплоелектростанція високої потужності за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що являє собою об’єднану групу теплоелектростанцій низької потужності (40, 40А-40F),  зв'язаних між собою з можливістю керування з пункту керування шляхом подачі енергії (42), причому кожний з енергоблоків у цій групі має можливість бути запущеним послідовно один за іншим у залежності від потреби будинку в електроенергії.

Текст

Винахід відноситься до теплоелектростанцій для багатоквартирних і індивідуальних житлових будинків, споруд, гр уп будинків, заводів і лікарень. Теплоелектростанції є ефективним засобом виробництва електроенергії з однорідного джерела енергії, наприклад, з викопного палива, такого як, природний газ, чи будь-якого іншого, шляхом експлуатації двигуна, наприклад, газової турбіни або двигуна внутрішнього згоряння, що приводить генератор змінного струму, і одночасного використання калорій, що відводяться або втрачаються зазначеним двигуном, для опалення зазначених будинків навіть одержання кондиційованого повітря, за рахунок використання тих калорій, що втрачаються. Автор зареєстрував декілька патентів, що відносяться до пристроїв привода електродвигунів, а також до їх установок, зокрема, на транспортних засобах, з використанням додаткового стиснутого повітря, для забезпечення їх цілком екологічно чистої роботи в міських і приміських районах: WO 96/27737 WO 97/00655 WO 97/48884 WO 98/12062 WO 98/15440 WO 98/32963 WO 99/37885 WO 99/37885 Для того щоб здійснити ці винаходи на практиці, він описав також у своїй заявці на [патент WO 99/63206], на зміст якої в цьому описі можуть бути посилання, спосіб і пристрій для управління ходом поршня двигуна, що дозволяють зупиняти поршень двигуна у вер хній мертвій точці; у його [заявці на патент WO 99/20881], на зміст якої в цьому описі теж можуть бути посилання, описано також спосіб, що відноситься до роботи цих двигунів у режимах з одним або двома видами енергії, двома або трьома видами палива. Транспортні засоби, обладнані цими приводними пристроями, повинні мати систему поповнення стиснутого повітря бортовим компресором, що приводиться електродвигуном, як описано в [заявці на винахід WO 98/12062], на зміст якої в цьому описі можуть бути посилання. Ці транспортні засоби повинні мати також електричну систему п уску, призначену для пуску двигуна і генератора змінного струму для зарядки акумуляторів і подачі необхідної бортової електроенергії. Випускалися і випускаються численні системи пускових генераторів змінного струму, наприклад, компаній «Панхард-Левассор» (Panhard-Levassor) у 1930-х роках і «Ісард Гласс» (Isard Glass) у 1958p., що були оснащені пристроєм, відомим як «дінастар»; останнім часом серійно випускаються численні системи для управління модуляцією електричного моменту, і з'являються системи електричних двопаливних двигунів внутрішнього згоряння, у яких використовується електродвигун. Для того, що отримати високий ККД і обмежити ступінь стискування в кожнім циліндрі, у компресорах високого тиску повинні використовуватися кілька ступіней з теплообмінниками між ними для охолодження стиснутого повітря. Як приклад можна привести 3- і 4-ступеневі поршневі компресори, що містять 3 або 4 блоки поршень-циліндр, що у даний час використовуються в промисловості. На першій ступіні, наприклад, відбувається стиск повітря під атмосферним тиском до 8 бар, потім на другій стадії повітря стискується від 8 до 30 бар, потім на третій стадії - з 30 до 100 бар, і, нарешті, на четвертій - від 100 до 300 бар. Робоча ємність кожного з циліндрів зменшена для компенсації підвищення тиску. Повітря, перегріте стискуванням, охолоджується в теплообмінниках після кожної ступіні стискування. У своєму [патенті №WO 98/32963], на зміст якого в цьому описі можуть міститися посилання, автор описує систему для рекуперації зовнішньої теплової енергії, у якій стиснуте повітря, що міститься в баку-накопичувачі під дуже високим тиском (наприклад, 200 бар) і навколишній температурі (наприклад, 20°С), до його кінцевого використання при більш низькому тиску (наприклад, 30 бар) розширюється в системі змінного об'єму (наприклад, поршень у циліндрі, що виконує роботу) до тиску, близького до необхідного для кінцевого використання; результатом цього розширення з одночасним виконанням роботи є те, що стиснуте повітря для кінцевого використання, що розширене з тиском близьким до зазначеного, охолоджується до вкрай низької температури (наприклад, мінус 100°С). Це стиснуте повітря потім направляється в теплообмінник з навколишнім повітрям, у результаті чого воно нагрівається і його тиск підвищується та/або об'єм збільшується за рахунок рекуперації теплової енергії, узятої з атмосфери. Цю систему можна використовувати на декількох ступінях розширення. У своїй [заявці на патент WO 99/37885], на зміст якої в цьому описі можуть приводитися посилання, автор пропонує рішення, що дозволяє збільшити кількість доступної і використовуваної енергії. Це рішення відрізняється тим, що перед подачею в камеру згоряння та/або розширювальну камеру стиснуте повітря, що надходить з бака-накопичувача, направляється, або безпосередньо, або після того, як пройде через теплообмінник (теплообмінники) системи рекуперації зовнішньої теплової енергії, і до його подачі в камеру згоряння, у термічний нагрівач, де в результаті підвищення його температури його тиск підвищується та/або об'єм збільшується перед подачею в камеру згоряння та/або розширювальну камеру, завдяки чому експлуатаційні характеристики, яких можна домогтися для зазначеного двигуна, значно поліпшуються. Використання термічного нагрівача, незважаючи на його роботу на природному паливі, має перевагу, тому що це уможливлює застосування безупинного екологічно чистого згоряння, продукти якого можна каталізувати або очистити від забруднення будь-яким відомим способом з метою одержання низьких рівнів забруднюючих викидів. У своєму [патенті WO 99/63206] автор описує спосіб експлуатації, що дозволяє використовувати двигун у двох режимах (робота на стиснутому повітрі в місті і робота на стиснутому повітрі та на звичайному паливі на заміських автомагістралях) у випадку без акумуляторної камери стиску. Спосіб відрізняється тим, що змінено цикл відкриття-закриття випускного клапана, що відкритий при ході поршня нагору при кожнім обороті двигуна; при цьому він працює так, що відкривається під час ходу поршня нагору при кожнім другому обороті двигуна, і тим, що двигун у той же час має впуск для повітря і палива, наприклад, бензину, дизельного чи палива будьякого іншого, що дозволяє подавати заряд паливної суміші, що витягається при ході поршня вниз, а потім стискується у розширювальній камері, що після цього стає камерою згоряння, у якій ця суміш спалюється, потім розширюється, виконуючи при цьому роботу, переміщаючи поршень назад, а потім відводиться назад у вихлопну тр убу, як у циклі стандартного 4-тактного двигуна. У тім же патенті автор пропонує рішення для роботи в потрійному режимі, яке відрізняється тим, що двигун працює або використовуючи стиснуте повітря без нагрівання, наприклад, при їзді по місту без забруднення навколишнього середовища, або використовуючи стисн уте повітря, нагріте від зовнішнього горіння в термічному нагрівачі, що працює на традиційному паливі, наприклад, при їзді з низьким рівнем забруднення в приміських районах або по заміських автомагістралях, причому внутрішнє згоряння з впуском повітря і бензину (чи будь-якого іншого палива) дозволяє подавати заряд паливної суміші, що витягається при ході поршня вниз, потім стискується у розширювальній камері, що, таким чином, стає камерою згоряння, у якій ця суміш спалюється, потім розширюється, виконуючи при цьому роботу, а потім викидається в атмосферу, як у циклі стандартного 4тактного двигуна. Три режими роботи, що описані вище, можна використовувати окремо або разом, якими б не були режими відкриття-закриття для вихлопної і впускної труб, способи і пристрої, керовані електронними, електромеханічними або іншими пристроями для переходу з одного режиму на іншій, використовувані рідкі палива чи гази, у межах сутності даного винаходу, що викладена у зазначеному патенті. Аналогічним образом, впускні і випускні клапана можуть управлятися електричними, пневматичними або гідравлічними системами, якими управляє електронний обчислювальний пристрій відповідно до робочих параметрів. Винахідник зареєстрував також [патент №WO 00/07278], на зміст якого в цьому описі можуть наводитися посилання, що відноситься до резервного генератора електричної потужності, розробленого на основі описаних вище технологій. У своїй заявці на [патент FR 01/13798] автор описує компресорно-генераторний агрегат змінного струму, що відрізняється застосовуваними пристроями, узятими разом або окремо, а саме: -тим, що по діаметру поршні мають двоступінчасту конструкцію, що складається з днища великого діаметра, що сковзає в циліндрі, яка називається ступінню двигуна, що забезпечує роботу двигуна при розширенні, після чого настає вихлоп, і в який зазначене днище переходить у поршень другої ступіні меншого діаметра, яка називається ступінню стискування, що забезпечує стискування стиснутого повітря, що міститься в баці високого тиску; -тим, що поршні другої ступіні використовуються для розширення з одночасною функцією роботи в системі рекуперації зовнішньої теплової енергії; -тим, що між різними циліндрами встановлені засоби для переключення і взаємодії, що дозволяє відключати функцію двигуна при операції стискування та/або відключати функцію компресора при роботі двигуна та/або також включати функцію рекуперації зовнішньої теплової енергії при роботі двигуна; - тим, що між кожним циліндром стискування та/або циліндром розширення для рекуперації теплової енергії встановлені теплообмінники для охолодження повітря, що проходить через них при операції стискування, та/або для його нагрівання при операції рекуперації зовнішньої теплової енергії; - тим, що маховик двигуна має засіб, прикріплений по його окружності, що дозволяє отримати електричний двигун з електронним управлінням для привода агрегату при його роботі в режимі компресора з живленням від побутови х електричних мереж (220В). - тим, що електричний двигун є двонаправленим і може використовуватися як генератор або генератор змінного струму. По одному з варіантів здійснення згаданого винаходу, генератор змінного струму дозволяє запускати агрегат у режимі двигуна, забезпечуючи, принаймні, один оборот двигуна, що дозволяє привести двигун у положення упорскування стиснутого повітря, та/або особливим образом брати участь у підвищенні крутного моменту дви гуна, чи знову виробляти електричну енергію при безупинній роботі для одержання бортової електричної енергії, чи використовувати його в якості деселератора шляхом створення протилежного крутного моменту під час вироблення електричної енергії. У режимі стискування агрегат працює, використовуючи енергію, що подається з побутової мережі, і по ще одному варіанті винаходу електричний двигун відрізняється тим, що його частота обертання є перемінною і з високою частотою обертання, якщо бак порожній і крутний момент необхідний від електродвигуна привода компресора, занадто низький, щоб досягти більш низької частоти обертання, графік якої нагадує форму кривої крутного моменту електричного двигуна. Електричний двигун, встановлений на маховику, може працювати по добре відомому принципу дії електродвигунів з постійними магнітами, причому зазначені магніти кріпляться до його ротора (який, фактично, є маховиком двигуна), навіть якщо котушки електромагнітів встановлені майже концентрично, прикріплені радіально або аксіально до відповідного вбудованого корпусу для блоку компресорно-генераторного агрегату, або навіть за принципом дії електродвигунів зі змінним магнітним опором, відомим фахівцям у даній області техніки, у межах сутності даного винаходу. Переважно, блок компресора-генератора змінного струму за вищезгаданим винаходом оснащений системою рекуперації зовнішньої теплової енергії, наприклад, описаної автором у [патенті WO 98/32963], у якій стиснуте повітря, що міститься в баку-накопичувачі під вкрай високим тиском, наприклад, 200 бар, і навколишній температурі, наприклад, 20°С, до його кінцевого використання при більш низькому тиску, наприклад, 30 бар, розширюється в системі змінного об'єму, наприклад, поршень у циліндрі, що виконує роботу, до тиску, близького до необхідного для кінцевого використання, причому цю енергію можна рекуперувати і використовувати усіма відомими механічними, електричними, гідравлічними чи іншими засобами. Результатом такого розширення з одночасним виконанням роботи є те, що стиснуте повітря, розширене до тиску, близького до тиску для його кінцевого використання, охолоджується до вкрай низької температури, наприклад, мінус 100°С. Розширене стиснуте повітря під тиском для використання і при дуже низькій температурі потім направляється в теплообмінник з навколишнім повітрям. Нагрівається до температури, близької до навколишнього, у результаті чого підвищи ться його тиск та/або збільшиться об'єм за рахунок рекуперації теплової енергії, взятої з атмосфери. Цю операцію можна повторювати кілька разів на декількох ступінях. Запропонована система рекуперації зовнішньої теплової енергії відрізняється тим, що для виконання цих послідовних розширень використовуються циліндри і поршні розширення, і тим, що теплообмінники, використовувані для охолодження повітря, коли воно використовується в компресорі, використовуються також для нагрівання повітря, до цього розширеного, а також відрізняється тим, що для того, щоб послідовно використовувати різні ступіні циліндрів рекуперації, передбачений засіб для відведення об'ємів, що у міру того, як тиск у баку-накопичувачі падає, стають усе більше і більше, щоб забезпечити відповідні розширення. Компресорно-генераторний агрегат за вищезгаданим винаходом, переважно, обладнаний системою термічного нагрівання, описаною автором в іншому [патенті WO/99/37885], у якому він пропонує рішення, що дозволяє збільшити кількість доступної і використовуваної енергії. Це рішення відрізняється тим, що перед подачею в камеру згоряння та/або розширювальну камеру стиснуте повітря, що надходить з баканакопичувача, направляється, або безпосередньо, або після того, як пройде через теплообмінник системи рекуперації зовнішньої теплової енергії, і до його подачі в камеру згоряння, у термічний нагрівач, де в результаті підвищення його температури його тиск підвищується та/або об'єм збільшується перед подачею в камеру згоряння та/або розширювальну камеру, завдяки чому експлуатаційні характеристики, яких можна домогтися для зазначеного двигуна, значно поліпшуються. Використання термічного нагрівача має ту перевага, що при цьому можливо використання екологічно чистого безупинного згоряння, продукти якого можна каталізувати або очистити від забруднення будь-яким відомим способом з метою одержання низьких рівнів забруднюючих викидів. У термічному нагрівачі в якості джерела енергії може використовуватися викопне паливо, наприклад, бензин, дизельне паливо або навіть зріджений паливний і природний газ, що дозволяє досягти роботи з двома видами енергії і зовнішнім згорянням, при якій підвищення температури буде викликати пальник. По іншому варіанту здійснення винаходу, у нагрівачі переважно використовуються термохімічні процеси, що основані на процесах абсорбції і десорбції, наприклад, такі, що використовуються й описані, наприклад, [патентах ЕР 0 307297 А1 і ЕР 0 382586 В1]. У цих процесах використовується перетворення рідини, наприклад, рідкого аміаку, при її випаровуванні в газ, що вступає в реакції із солями, наприклад, хлористим кальцієм, хлористим чи магнієм будь-якими іншими хлоридами. Система діє подібно тепловій батареї, у якій на першій стадії випаровування запасеного аміаку, що міститься у випарнику, з одного боку, створює холод, а з іншої сторони викликає хімічну реакцію в реакторі, що містить солі, з виділенням тепла. При вичерпанні запасу аміаку систему на другій стадії можна перезарядити подачею в реактор тепла, що робить реакцію зворотною, при якій хлорид розпадається з виділенням газоподібного аміаку, що шляхом конденсації повертається в рідкий стан. Спосіб і пристрій за вищевказаним винаходом відрізняються тим, що описаний термохімічний нагрівач використовує тепло, отримане на стадії 1, для підвищення тиску та/або збільшення об'єму стиснутого повітря, що надходить з бака-накопичувача високого тиску, перед його подачею в розширювальну камеру головного циліндра. На стадії 2 система відновлюється завдяки подачі тепла, що віддається вихлопними трубами, з різних ступіней компресора при його роботі для перезарядження головного бака-накопичувача високого тиску. По одному з варіантів здійснення вищезгаданого винаходу, агрегат компресора-генератора змінного струму оснащений пальником або термічним нагрівачем будь-якого іншого типу і термохімічним нагрівачем, подібним описаному вище, що на стадії 1 термохімічного нагрівача можна використовувати одночасного чи послідовно, і термічний нагрівач типу пальника дозволить відновити (стадія 2) термохімічний нагрівач, коли останній спорожниться, шляхом нагрівання його реактора при продовженні роботи агрегату з використанням нагрівача пальникового типу. По іншому варіанті здійснення вищезгаданого винаходу, компресорно-генераторний агрегат, оснащений термічним нагрівачем, працює незалежно без використання стиснутого повітря високого тиску, що міститься в баку-накопичувачі. Він втягує стиснуте повітря, подаване з однієї чи декількох ступіней стискування, в залежності від необхідних робочих тисків. Це стиснуте повітря потім нагрівається в нагрівальній системі, у якій його температура підвищиться, що приведе до збільшення його об'єму та/або підвищенню його тиску, потім повторно впорскуються в розширювальні камери головних циліндрів, де розширюється і здійснює робочий хід, забезпечуючи роботу агрегату. По іншому різновиду описаного вище варіанта здійснення і якщо агрегат працює незалежно, відпрацьоване повітря розширювального циліндра відводиться або безпосередньо, або через одну або кілька стадій стискування, на яких його температура підвищиться, що приведе до збільшення його об'єму та/або підвищенню його тиску, потім повторно впорскується в розширювальні камери розширювальних циліндрів та здійснює робочий хід, забезпечуючи роботу агрегату. Запобіжний клапан у вихлопній системі, розташований перед термічним нагрівачем, дозволяє контролювати тиск і випускати будь-яке надлишкове повітря в атмосферу. По іншому різновиді описаного вище варіанта здійснення, частина стиснутого повітря може відводиться і використовува тися для перезарядження головного бака при незалежній роботі двигуна, як описано вище, та/або для цієї мети використовуються інші ступіні компресора. Оснащений у такий спосіб компресорно-генераторний агрегат працює в режимі подвійної енергії, використовуючи при їзді по місту, наприклад, стиснуте повітря, що не створює забруднення, яке міститься в баку-накопичувачі високого тиску, а на заміських автомагістралях, знов-таки в прикладі незалежної роботи з термічним нагрівачем, що працює на енергії викопного палива, з перезарядженням бака-накопичувача високого тиску з його однієї чи декількох ступіней стискування. Компресорно-генераторний агрегат працює з чотирма джерелами енергії, що при його роботі можуть використовува тися разом або окремо в залежності від бажаних або необхідних характеристик. - Енергія стиснутого повітря, що міститься в баці-накопичувачі високого тиску, є основним джерелом і використовується для абсолютно екологічно чистої роботи в міських районах. - Термохімічна енергія використовується для поліпшення експлуатаційних характеристик і підвищення автономності використання з екологічно чистою роботою. Викопна енергія для нагрівача пальникового типу, що використовується: - для забезпечення незалежної роботи агрегату, - для поліпшення експлуатаційних характеристик і підвищення автономності використання при роботі з упорскуванням стиснутого повітря, - для перезарядження бака, що необхідно для роботи агрегату, - для відновлення термохімічного нагрівача при спорожнюванні останнього. Електрична енергія, що використовується: - для приводу компресора під час перезарядження бака стиснутого повітря, коли транспортний засіб підключений до побутової електромережі напругою 220В, - для пуску агрегату, що живиться акумуляторною батареєю, - для збільшення крутного моменту двигуна, коли це необхідно в особливих випадках. Компресорно-генераторний агрегат, описаний у ви щезгаданій заявці, оснащений також пристроєм для управління переміщенням поршня і відрізняється тим, що поршневі пальці опозитних поршнів і нерухома точка коромисла майже співвісні уздовж однієї осі, і відрізняється тим, що палець керуючого стрижня, з'єднаного з колінчатим валом, розташований не на пальці, загальному для шарнірних напівкоромисел, а на самому коромислі між загальним пальцем і нерухомою точкою або центром обертання. Тому нижнє напівкоромисло і його проекція показують коромисло в одній точці з віссю обертання або нерухомою точкою майже в його центрі і з двома пальцями на кожнім з його вільних кінців, з'єднаних з опозитними поршнями. Заявка на патент 000/4555 відноситься до діалогу між електричними чи електронними пристроями мобільної чи стаціонарної установки, зокрема, транспортних засобів. Заявник дістав права за вищевказаною [заявкою, зареєстрованої в Національному відомстві промислової власності (Бразилія) під №0701.02 125132]. Ця заявка відноситься до незалежної системи діалогу, призначеної для спрощення існуючих систем і управління ними шляхом виміру напруг, стр умів, виявлення наявності навантаження, а також несправностей. Зазначена система відрізняється тим, що кожний блок містить: - радіоприймач-передавач; - мікропроцесор управління і незалежного діалогу; - джерело живлення постійного струму; і сполучений з іншими блоками, зокрема, із блоком управління, за допомогою модульованих радіохвиль, наприклад, з амплітудною, частотною чи будь-якою іншою модуляцією. Ця система дозволяє передавати різні команди на переключення в різні електричні чи електронні елементи установки; одночасно вона дозволяє робити фізичні виміри, результати яких вона потім використовує для виявлення будь-якої аномалії в роботі конкретного елемента, і передавати їх в інші блоки. Кожен блок у ланцюзі прийому та/або передачі радіосигналів модульований по частоті і має індивідуальний ідентифікаційний код. Переданий сигнал формується мікропроцесором, що наявний в кожнім блоці; потім сигнал підсилюється електронною схемою і потім передається через антену на всі інші блоки. Мікропроцесор формує передані аналогові радіосигнали й аналізує отримані радіосигнали і формує цифровий кадр, що потім розшифровується для одержання різних даних, наприклад, коду передавального блоку, коду приймаючого блоку, коду авторизації, різних даних і параметрів і ключа для цього кадру. Цифровий кадр одержують усі блоки, і мікропроцесори зазначених приймаючих блоків порівнюють свій індивідуальний ідентифікаційний код з тим, що міститься в кадрі, і спрямовану команду виконує тільки цільовий блок. Якщо цифровий кадр призначений для даного конкретного блоку, внутрішній мікропроцесор цього блоку аналізує кадр, щоб установити, чи дійсний він. Це означає, що мікропроцесор обчислює цифровий ключ, використовуючи всі біти, що містяться в отриманому кадрі, і порівнює його з ключем, що міститься в самому кадрі. Якщо в результаті ви ходить нульове значення, то отриманий кадр не містить помилки передачі. Після цей мікропроцесор виконує команду, що міститься в отриманому кадрі, і направляє повідомленняпідтвердження в передавальний блок. Для передачі даних блок своїм внутрішнім мікропроцесором формує цифровий кадр, потім перетворить його в аналоговий сигнал. Отриманий у такий спосіб аналоговий сигнал підсилюється, потім передається через антену всім іншим блокам і в блок команд чи блок управління. Переважно, радіозв'язок діалогової системи встановлюється через провідник, що з'єднує між собою всі блоки, що дозволяє уникнути всіх перешкод. Цифровий кадр, сформований мікропроцесором, містить код приймаючого блоку, код передавального блоку, команду, дані, параметри, а також ключ кадру. Такий спосіб кодування означає, що кожен блок знає, хто є передавачем і хто є приймачем. Даний винахід відноситься до використання і технології експлуатації компресорно-генераторних агрегатів і систем зв'язку, подібних описаної вище, для одержання особливо ефективних теплоелектростанцій. У пропонованій індивідуальній теплоелектростанції використовується компресорно-генераторний агрегат, оснащений термічним нагрівачем, що працює незалежно без використання стиснутого повітря високого тиску, що міститься в баку-накопичувачі. Він утягує стисн уте повітря, подаване з однієї чи декількох ступіней стиску, у залежності від необхідних робочих тисків. Це стиснуте повітря потім нагрівається в нагрівальній системі, у якій його температура підвищиться, що приведе до збільшення його об'єму та/або підвищенню його тиску, потім повторно впорскуються в розширювальні камери головних циліндрів, де розширюється і здійснює робочий хід, забезпечуючи роботу агрегату. Він відрізняється тим, що як термічний нагрівач використовується пристрій для опалення будинку, що забезпечує роботу двигуна, що подає електричну енергію, використовуючи генератор змінного струму, вбудований на маховику зазначеного агрегату. Зазначений пристрій для опалення будинку може працювати на газі, чи вугіллі чи біомасі будь-якому іншому паливі в межах сутності даного винаходу. По одному з варіантів здійснення винаходу, теплоелектростанція переважно працює з використанням процесів абсорбції і десорбції, подібних описаної вище, що забезпечує роботу теплоелектростанції, коли опалення будинків відключене. По одному з варіантів здійснення винаходу, компресорно-генераторний агрегат оснащений чи пальником термічним нагрівачем будь-якого іншого типу і термохімічним нагрівачем, подібним описаний вище, що на стадії 1 термохімічного нагрівача можна використовувати одночасно чи послідовно, і термічний нагрівач типу пальника дозволить відновити (стадія 2) термохімічний нагрівач, коли останній спорожниться, шляхом нагрівання його реактора при продовженні роботи агрегату з використанням нагрівача пальникового типу. По одному з варіантів здійснення винаходу, компресорно-генераторний агрегат оснащений баком стиснутого повітря високого тиску, що при відключенні електроенергії дозволяє експлуатувати станцію як аварійний генератор електричної енергії і виробляти електроенергію для будинку. По одному з варіантів здійснення винаходу, кожен будинок у гр упі будинків, що представляють собою, наприклад, міський мікрорайон, має пропоновану індивідуальну теплоелектростанцію, і кожна теплоелектростанція з'єднана з іншими електричним провідником, що представляє собою локальну мережу. Установлюється пункт управління подачею енергії, призначений для управління подачею електроенергії в кожний з будинків, згрупованих таким чином, з одного чи декількох агрегатів, що можуть запускатися послідовно та/або поперемінно в залежності від загальної потреби в електроенергії всіх будинків мережі. Переважно, пропонований пункт управління подачею енергії оснащений системою зв'язку, описаною вище. Для ілюстрації пропонованої локальної мережі і як приклад, розглянемо 10 будинків одного мікрорайону, кожний з який обладнаний теплоелектростанцією потужністю 15квт, тобто, із сумарною потужністю для цієї групи будинків 150квт. В позапіковий період, наприклад, у нічний час, коли середнє споживання електричної енергії для кожного будинку складає, скажемо, 1квт (чи 10квт у цілому по групі), пункт управління подачею енергії запускає одну теплоелектростанцію, що подає електричну енергію в усі вдома локальній мережі. Пункт буде автоматично враховувати час роботи кожної з цих станцій, щоб розподіляти їхнє використання, і запускати станції одна за інший послідовно та/або поперемінно в залежності від потреби в електроенергії. Пропонований пункт оснащений лічильниками електроенергії для визначення точної вартості електроенергії, спожитої кожним користувачем. У ранкові години, коли електроенергія потрібна в кожнім будинку, пункт запустить другу теплоелектростанцію в локальній мережі, потім третю і т.д., щоб забезпечити потреби всього мікрорайону. У зимовий час, оскільки потреби в опаленні в кожнім будинку можуть розрізнятися, пункт буде управляти теплоелектростанціями будинків, віддаючи пріоритет опаленню. Крім того, установку пропонованої теплоелектростанції в локальній мережі можна здійснити й у багатоквартирному будинку, де кожна квартира має індивідуальне опалення, і внутрішня мережа для цього будинку буде управлятися в такий же спосіб, як і у випадку будинків локальної мережі, описаних ви ще. Крім того, пропоновану теплоелектростанцію в локальній мережі можна установити для групи будинків, кожне з який має станцію центрального опалення, причому кожен будинок буде обладнано теплоелектростанцією високої потужності, що робить електроенергію для свого та/або інших будинків, і пункт управління буде управляти роботою мережі точно так само, як описано для індивідуальних будинків. По одному з варіантів здійснення винаходу, теплоелектростанція високої потужності, наприклад, з теплотворною здатністю 600 теплових одиниць, використовувана в одному чи будинку мережі з групи будинків, переважно заміняється групою теплоелектростанцій низької потужності, наприклад, 12-ю енергоблоками з теплотворною здатністю по 50 теплових одиниць, зв'язаних між собою будь-яким способом і керованих з пункту управління подачею енергії, як описано вище, причому кожний з енергоблоків у цій групі буде запускатися послідовно один за іншим у залежності від потреби будинку в електроенергії. Інші цілі, переваги й ознаки даного винаходу стан уть зрозумілими після прочитання опису, що не є таким що обмежує об'єм даного винаходу, декількох варіантів здійснення, що ведеться з посиланнями на додані креслення, на яких: - Фіг.1 являє собою схематичний розріз рухливи х елементів компресорно-генераторного агрегату в нижній мертвій точці. - Фіг.2 являє собою схематичний розріз тих же рухливи х елементів агрегату у верхній мертвій точці. - На Фіг.3 приведене схематичне зображення в його верхній мертвій точці пропонованого компресорногенераторного агрегату, оснащеного термічним нагрівачем і призначеного для незалежної роботи. - На Фіг.4 приведене схематичне зображення того ж агрегату в його нижній мертвій точці. - На Фіг.5 приведене схематичне зображення того ж агрегату, пристроєм для нагрівання якого є котел центрального опалення будинку. - На Фіг.6 приведене схематичне зображення агрегату, оснащеного пристроєм для виробництва електроенергії. - На Фіг.7 показана група будинків, об'єднаних у локальну мережу. - На Фіг.8 показана теплоелектростанція високої потужності, що складається з 9 пропонованих енергоблоків чи теплоелектростанцій. Фіг.1 і 2 являють собою схематичні зображення конструкції рухливи х елементів пропонованої станції в розрізі, що містить два майже опозитні поршні і циліндра на одній осі XX’. На цих фігура х показані двоступінчасті поршні 1 і 1А, кожний з який має першу ступінь двигуна, утворену днищем великого діаметра 2 і 2А, що має ущільнення 3 і ЗА поршневі кільця і ковзним усередині їхнього головного чи розширювального циліндра 4 і 4А, і другу концентричну ступінь стиску 5 і 5А, утворену штоком меншого діаметра, що теж має ущільнення 6 і 6А поршневого кільця, циліндрів стиску 7 і 7А, причому кожен поршень має також бобишки 8 і 8А, призначені для з'єднання їхній за допомогою пальця, називаного поршневим пальцем, 9 і 9А із системою шток поршня - кривошип через шатуни 10 і 10А, що у свою чергу з'єднані загальним пальцем 11 і 11А із двома вільними кінцями коромисла 12, установленого таким, що повертається, майже у своєму центрі, на нерухомому пальці 12А, розташованому майже на осі циліндрів Х,Х'; таким чином, нерухомий палець 12А поділяє коромисло 12 на два напівкоромисла 12В і 12С. На одному з напівкоромисел, а саме, 12В, що керує стрижень 13, з'єднаний із шатунною шийкою 13А колінчатого вала 14, що обертається на своєму пальці 15, прикріплений пальцем 12D. При обертанні колінчатого вала (у напрямку, показаному стрілкою) керуючий стрижень 13 прикладає силу до пальця 12D, викликаючи переміщення поворотного коромисла 12, у результаті чого поршні 1 і 1А переміщаються по осі циліндрів 4, 4А, 6, 6А чи навіть осі XX' з нижньої мертвої точки (Фіг.1) у вер хню мертву точку (Фіг.2), і при зворотному ході воно передає сили, прикладені до поршням 1 і 1А при робочому ході з верхньої мертвої точки в нижню мертву точку на колінчатий вал 14, викликаючи тим самим обертання зазначеного колінчатого вала. При перебуванні поршнів у їх вер хній мертвій точці (Фіг.2) шатуни 10 і 10А і поворотне коромисло 12 співвісні по осі XX'. У цьому положенні відстань між шатунною шийкою 13 А колінчатого вала і віссю XXі майже незмінно протягом частини обертання колінчатого вала, і тим самим забезпечується управління ходом поршнів, що залишаються зупиненими в положенні їхньої верхньої мертвої точки протягом значного періоду часу. На Фіг.3 показаний компресорно-генераторний агрегат, оснащений одним з можливих пристосувань для незалежної роботи без бака-накопичувача стисн утого повітря високого тиску. На цій фігурі показаний пропонований агрегат, оснащений пальником 29, що працює на викопній енергії з газового балона 30; вихлопні труби 18 і 18А з'єднані трубою 22 із впускним клапаном 19А циліндра стиску 6А, а випускний клапан 20А зазначеного циліндра стиску 6А з'єднаний з буферною ємністю 27 трубою 25 через термічний нагрівач 29. Коли поршень знаходиться у вер хній мертвій точці (Фіг.3), працюють форсунки впуску повітря, і тиск у розширювальних камерах 15 і 15А підвищується, поршні 1 і 1А переміщаються назад у свою нижню мертву точку, виконуючи при цьому робочий хід; при ході поршнів нагору (Фіг.4) випускні клапани 17 і 17А відкриті, і розширене повітря повторно стискується і подається назад у циліндр стиску 6А по вихлопних труба х 18, тр убі 22, через радіатор 22Е і впускний клапан циліндра стиску 6А; повітря попадає в циліндр 6А, як тільки поршні доходять до верхньої мертвої точки, і стиснуте повітря в циліндрі стиску 6А від попереднього циклу виштовхується назад у нагрівач 29, у якому його тиск підвищується та/або об'єм збільшується, і подається в буферну ємність 27, відкіля у форсунки 16 і 16А. Клапан скидання тиску 21D у вихлопній системі дозволяє регулювати тиск на впуску циліндра стиску 6А і випускати будь-яке надлишкове повітря в атмосферу. На Фіг.5 дуже схематично показана пропонована теплоелектростанція, що використовує індивідуальний котел центрального опалення з будинку як свій пристрій для нагрівання. На цій фігурі показаний компресорногенераторний агрегат, оснащений одним з можливих пристосувань для незалежної роботи без баканакопичувача стиснутого повітря високого тиску. На цій фігурі показаний пропонований компресорногенераторний агрегат, у якому вихлопні труби 18 і 18А з'єднані трубою 22 із впускним клапаном 19А циліндра стиску 6А, а випускний клапан 20А зазначеного циліндра стиску 6А з'єднаний з буферною ємністю 27 трубою 25 і через індивідуальний котел центрального опалення з будинку 32. Коли поршень знаходиться у вер хній мертвій точці (Фіг.5), працюють форсунки впуску повітря, і тиск у розширювальних камерах 15 і 15А підвищується, поршні 1 і 1А переміщаються назад у свою нижню мертву точку, виконуючи при цьому робочий хід; при ході поршнів нагору, випускні клапани 17 і 17А відкриті, і розширене повітря повторно стискується і подається назад у циліндр стиску 6А по вихлопних труба х 18, тр убі 22, через радіатор 22Е і впускний клапан циліндра стиску 6А; повітря попадає в циліндр 6А, як тільки поршні доходять до верхньої мертвої точки, і стиснуте повітря в циліндрі стиску 6А від попереднього циклу виштовхується назад у котел центрального опалення 32, у якому його тиск підвищується та/або об'єм збільшується, і подається в буферну ємність 27, відкіля у форсунки 16 і 16А. Клапан скидання тиску 21D у вихлопній системі дозволяє регулювати тиск на впуску циліндра стиску 6А і випускати будь-яке надлишкове повітря в атмосферу. Генератор змінного струму, що використовується для станції генерування струму, на Фіг.1-5 не показаний. Фіг.6 являє собою схематичне зображення станції, описаної з посиланнями на попередні фігури, обладнаної генератором змінного струму 48 для вироблення електроенергії. На цій фігурі маховик 45 містить постійні магніти 46, 46А, 46В, що при обертанні проходять над електромагнітами 47, 47А, 47В, 47С, 47D і виробляють електроенергію, для одержання якої і призначена робота описаної теплоелектростанції. На Фіг.7 показана локальна мережа, що з'єднує гр уп у з 6 будинків, що утворюють міський мікрорайон. Кожен будинок обладнаний пропонованою теплоелектростанцією 40, 40А, 40В, 40С, 40D, 40Е, і кожна теплоелектростанція з'єднана з іншими електричним провідником 41, що утворить локальну мережу; показаний пункт управління подачею енергії 42, призначений для управління подачею електроенергії в кожний з згрупованих таким чином будинків, з одного або кількох енергоблоків, що можуть запускатися чи послідовно поперемінно в залежності від сумарної потреби будинків мережі в електроенергії. На Фіг.8 показана теплоелектростанція високої потужності, наприклад, з теплотворною здатністю 450 теплових одиниць, що складається за даним винаходом з 9 теплоелектростанцій низької потужності - з теплотворною здатністю 50 теплових одиниць - подібних описаним вище, 40, 40А, 40В, 40С, 40D, 40Е, 40F, 40G, 40Н. Кожна станція має свій генератор змінного струму (не показаний), свою систему подачі і термічного нагрівача, змонтовані на стійці 43, з'єднані електричними провідниками 41 з пунктом управління подачею енергії 42, що у свою чергу з'єднаний із джерелом електропостачання будинку відповідним засобом 44 чи іншою установкою. Пункт управління буде запускати енергоблоки цієї станції один за іншим, коли буде потрібно електроенергія. Кількість компресорно-генераторних агрегатів теплоелектростанції ні яким образом не обмежується описаними вище прикладами, і винахід дозволяє регулювати загальну потужність для задоволення потреби в електроенергії шляхом вибору потужності кожного агрегату і їхньої кількості. Винахід не обмежується описаними і показаними варіантами здійснення: описане устатк ування, засоби управління, пристрої можуть мінятися за умови, що будуть еквівалентними і такими, що дають такі результати, аналогічним образом, можуть бути різними кількість квартир та/або будинків, включених у локальну мережу, відстані між ними і рівні встановленої потужності в межах описаної сутності вина ходу. Хоча винахід більш конкретно адаптовано до використання описаних компресорно-генераторних агрегатів, а також системи зв'язку, можливе використання різних робочих електродвигунів і інших систем управління подачею енергії в межах описаної сутності винаходу.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Individual heat electric power plant and local network

Назва патенту російською

Индивидуальная теплоэлектростанция и локальная сеть

МПК / Мітки

МПК: F02G 5/00, F02G 1/00, F01B 23/00, F04B 35/00, F01B 29/00, F01B 17/00, F04B 27/00

Мітки: мережа, індивідуальна, теплоелектростанція, локальна

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/8-78991-individualna-teploelektrostanciya-i-lokalna-merezha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Індивідуальна теплоелектростанція і локальна мережа</a>

Подібні патенти