ГАЗОТУРБОГЕНЕРАТОР

ГАЗОТУРБОГЕНЕРАТОР


RU (11) 2257515 (13) C2

(51) 7 F25B11/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003115075/06 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.20 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.20 
(43) Дата публикации заявки: 2004.11.20 
(45) Опубликовано: 2005.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2151971 C1, 27.06.2000. RU 2145767 C1, 20.02.2000. RU 2020724 C1, 30.09.1994. RU 2097587 C1, 27.11.1997. SU 422924 A, 05.04.1974. ЕР 0676600 А2, 11.10.1995. 
(72) Автор(ы): Богатырев Н.И. (RU); Темников В.Н. (RU); Курзин Н.Н. (RU); Пушкарский В.В. (RU); Григораш О.В. (RU); Оськин С.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский государственный аграрный университет (RU) 
Адрес для переписки: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, ПИО 

(54) ГАЗОТУРБОГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к области устройств для понижения давления в магистральных газопроводах и может использоваться для утилизации избыточной энергии газа. Для повышения надежности и энергетических показателей в качестве электрической машины использован многополюсный асинхронный электродвигатель в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть, причем турбина, электрическая машина и датчик скорости расположены в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной и датчиком скорости, а с другой стороны через коммутатор с питающей сетью. Изобретение позволяет повысить надежность и энергетические показатели газотурбогенератора. 2 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к устройствам для понижения давления в магистральных газопроводах и может использоваться для утилизации избыточной энергии газа.

Известно техническое решение (см. журнал ИР №1, 1984 г., ИР №11, 1985 г., стр.12-13), где предусмотрено использовать вместо редукционных клапанов газовые турбины - детендеры, сочлененные с электрическим генератором. При этом имеется возможность получения электрической энергии за счет перепада давления в газопроводе. 

Сложность решения задачи заключается в герметизации машин и регулировании скорости турбины для получения стабильной частоты тока. Вопрос герметизации машин частично решен в газотурбогенераторе по а.с. №422924, F 25 В 11/00 от 1974 г. Известный газотурбогенератор содержит расширительную и электрическую машины, валы которых соединены между собой муфтой, расположенной в герметической оболочке, соединяющей корпуса машин. Недостатки известного устройства заключаются в том, что необходимо выполнять герметичными обе машины, а это сложно. С другой стороны, сложность регулирования частоты генератора при работе его на промышленную сеть.

Наиболее близким по техническому решению является изобретение (см. патент RU 2151971, МКП F 25 В 11/00 от 30.10.00), взятое авторами за прототип.

Известный газотурбогенератор, преимущественно для утилизации избыточной энергии газа, содержащий расширительную (например, турбину) и электрическую машины, валы которых соединены между собой муфтой, а в качестве электрической машины использована асинхронная машина в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть, при этом турбина и электрическая машина расположены в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной, а с другой стороны с питающей сетью.

Недостатком известного технического решения являются низкие энергетические показатели в большом диапазоне изменения скорости вращения турбины. Это следует из формулы потерь в асинхронном двигателе:

Р эл2=М( 0-)=М 0s,

где Р эл2 - электрические потери в роторе, Вт;

М - вращающий момент, Н·м;

0=2f/р - скорость вращения магнитного поля, с-1;

f - частота питающего тока, Гц;

р - число пар полюсов, р=1, 2, 3...n;

- скорость вращения ротора асинхронного двигателя, с-1;

s - скольжение, о.е.

Таким образом, при высокой номинальной скорости вращения 0 и больших перепадах скорости вращения ротора (т.е. большом скольжения s) будут и большие потери энергии в роторе электрической машины.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности и энергетических показателей. 

Поставленная задача достигается тем, что газотурбогенератор, преимущественно для утилизации избыточной энергии газа, содержит расширительную камеру, например турбину, и асинхронную машину в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть, расположенные в герметической камере с проходными изоляторами, соединенные с одной стороны с асинхронной машиной, а с другой – с питающей сетью, дополнительно содержит коммутатор и датчик скорости, расположенный в герметической камере, обмотки асинхронной машины соединены с сетью, а датчик скорости - с коммутатором через проходные изоляторы, при этом асинхронная машина выполнена многополюсной.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена использованием многополюсной асинхронной машины, работающей в режиме рекуперативного торможения с отдачей энергии в питающую сеть, дополнительно введенных коммутатора и датчика скорости, расположенного в герметической камере, при этом обмотки асинхронной машины соединены с сетью, а датчик скорости - с коммутатором через проходные изоляторы.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения. Предлагаемое техническое решение промышленно применимо.

Принцип действия газотурбогенератора поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена конструкция устройства, а на фиг.2 - электрическая схема соединений.

Герметическая камера 1 имеет входной 2 и выходной 3 патрубки. Расширительная машина (турбина) 4 с выходным валом 5 через муфту 6 соединена с валом 7 многополюсного асинхронного двигателя (асинхронной машины) 8, который посредством стоек 9 крепится к корпусу герметической камеры 1. Проходные изоляторы 10 с одной стороны соединены с обмотками многополюсного асинхронного двигателя 8, датчиком скорости 11, с другой стороны - с коммутатором 12 и сетью 13 (А, В, С) фиг.2.

Газотурбогенератор работает следующим образом. Газ высокого давления поступает во входной патрубок 2 герметической камеры 1, проходит через турбину 4, создавая при этом вращающий момент и снижая давление. Газ низкого давления проходит в пространстве между корпусом герметической камеры 1 и корпусом многополюсного асинхронного двигателя 8, поступает к выходным патрубкам 3 и далее в газопровод.

Допустим, в начальный момент времени коммутатор 12 находится в положении, показанном на фиг.2, т.е. три нижних контакта замкнуты, а верхние разомкнуты. В таком положении обмотки многополюсного асинхронного двигателя 8 включены на низкую скорость вращения, например 1500 мин-1 (р=2). При увеличении скорости вращения турбины 4 и многополюсного асинхронного двигателя 8 выше скорости вращения магнитного поля (n1>n 01) многополюсный асинхронный двигатель переходит в режим генераторного торможения с отдачей активной мощности в сеть: А, В, С.

При увеличении расхода газа увеличивается скорость вращения турбины, растут активные потери в роторе многополюсного асинхронного двигателя.

При достижении скорости вращения n2>n02, например 3100 мин-1 , датчик скорости 11 подает сигнал, и коммутатор 12 переключается. Верхние по схеме контакты замыкаются (фиг.2), а нижние размыкаются. Обмотки многополюсного асинхронного двигателя 8 переключаются на другое число пар полюсов (р=1). Скорость вращения магнитного поля становится 3000 мин-1, скольжение снижается, снижаются потери в роторе, активная мощность отдается в сеть с высокими энергетическими показателями.

В качестве многополюсного асинхронного двигателя могут использоваться двух-, трех-, четырехскоростные асинхронные машины. Чем больше полюсов у асинхронной машины, тем выше эффективность газотурбогенератора. Причем механические характеристики двигателей могут быть различны, в зависимости от механической характеристики турбины (с постоянным моментом, с постоянной мощностью, вентиляторная и т.д.).

Предлагаемый газотурбогенератор имеет следующие преимущества:

1. Можно изготовлять газотурбогенератор на большой диапазон мощностей. 

2. Имеет простое устройство, высокую надежность и эффективность за счет многополюсного асинхронного двигателя.

3. Многополюсный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором отдает в сеть активную мощность, при неизменной частоте тока, в широком диапазоне изменения скорости вращения, например 750/1000/1500/3000 мин -1, что дает возможность согласовать этот турбогенератор с питающей сетью.

4. Газ, выходящий из турбины, охлаждает электрическую машину, что также повышает КПД системы.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Газотурбогенератор, преимущественно для утилизации избыточной энергии газа, содержащий расположенные в герметической камере турбину и асинхронную машину в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть и проходные изоляторы, соединенные с обмотками асинхронной машины, отличающийся тем, что содержит коммутатор и датчик скорости, расположенные в герметической камере, асинхронная машина выполнена многополюсной, проходные изоляторы, соединенные с обмотками асинхронной машины, соединены через контакты коммутатора с питающей сетью, а датчик скорости соединен с коммутатором также через проходные изоляторы.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru