ТУРБОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому в энергетике, в частности в энергокомплексах на органическом цикле Ренкина. Турбогенератор предназначен для производства электроэнергии в процессе расширения пара органического рабочего тела, генерируемого за счет тепла различных источников. Турбогенератор позволяет расширить применение органического цикла Ренкина для генерации электроэнергии за счет увеличения надежности применяемого оборудования.
Из существующего уровня техники известна теплоутилизационная установка с герметичным замкнутым контуром, состоящая из герметичного контейнера, парогенератора, конденсатно-питательного насоса и конденсатора, соединенных трубопроводами, с расположенными в герметичном контейнере перфорированной перегородкой, электрогенератором и турбиной с единым ротором, установленным в статоре на газодинамических опорах, отличающаяся тем, что герметичный контейнер имеет патрубок пара высокого давления для подачи его от парогенератора на расширение в турбину и патрубок пара низкого давления для отвода пара в конденсатор из герметичного контейнера после охлаждения электрогенератора и прохождения через газодинамические опоры, работающие в его среде, с перепуском части пара через перфорированную перегородку, при этом патрубок пара низкого давления образует неподвижное соединение с паропроводом (RU 182819 U1 опубликовано 04.09.2018 г.).
Недостатками данного технического решения являются:
Увеличенные габариты установки за счет применения двух корпусов;
Усложнение ремонта и обслуживания турбогенератора в связи с необходимостью разборки наружного корпуса для доступа к ротору и опорам.
Задачами, для решения которых предназначена заявляемая полезная модель, являются:
Снижение габаритных размеров турбогенератора за счет размещения турбины и генератора в едином корпусе, сблокированном с конденсатором;
Увеличение надежности турбогенератора за счет охлаждения обмотки статора потоком отработанного пара с выхлопа турбины, с параметрическим впрыском в поток жидкого рабочего тела, обеспечивающим дополнительное охлаждение при увеличении температуры обмотки;
Увеличение надежности турбогенератора за счет компенсации осевой нагрузки на ротор давлением острого пара рабочего тела.
Данная задача решается за счет того, что турбогенератор для органического цикла Ренкина включает: корпус турбогенератора с приваренным патрубком подвода пара рабочего тела, с неподвижно закрепленными в указанном корпусе с внутренней стороны: статором электрического генератора, установленным в корпусе турбогенератора с образованием канала между обмоткой указанного статора и корпусом; форсунками впрыска жидкого рабочего тела в упомянутый выше канал, установленными радиально в плоскости, перпендикулярной оси ротора электрического генератора, и прикрепленными резьбовыми соединениями к трубопроводам, проходящим через корпус турбогенератора, при этом указанные трубопроводы приварены к трубопроводу подачи жидкого рабочего тела, на котором, в свою очередь, посредством фланцевого соединения закреплен регулирующий клапан; газодинамическими опорными подшипниками и упорной пятой газостатического подшипника, в которой выполнено центральное отверстие для подачи пара рабочего тела, поступающего по трубопроводу, проходящему через корпус турбогенератора; корпус конденсатора, со встроенным пучком теплообменных труб, охлаждаемых жидким теплоносителем, присоединенный по фланцам к корпусу турбогенератора, причем к корпусу конденсатора приварены патрубки отвода неконденсирующихся газов и жидкого рабочего тела; ротор электрического генератора, опирающийся на опорные газодинамические и упорный газостатический подшипники, на свободных концах которого со стороны входа пара запрессован диск осерадиальной турбины, ориентированной выхлопом в сторону статора генератора, а со стороны выхода пара запрессован диск упорного подшипника.
Техническими результатами, обеспечиваемыми приведенной совокупностью признаков, являются надежная и компактная конструкция турбогенератора с минимальным количеством вспомогательных систем.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (Фигура 1), на котором изображен турбогенератор для органического цикла Ренкина.
Турбогенератор для органического цикла Ренкина включает: корпус турбогенератора 1 с приваренным патрубком подвода пара рабочего тела 2, с неподвижно закрепленными в указанном корпусе с внутренней стороны: статором электрического генератора 3, установленным в корпусе турбогенератора 1 с образованием канала между обмоткой указанного статора 3 и корпусом 1; форсунками 4 впрыска жидкого рабочего тела в упомянутый выше канал, установленными радиально в плоскости, перпендикулярной оси ротора электрического генератора 5, и прикрепленными резьбовыми соединениями к трубопроводам 6, проходящим через корпус турбогенератора 1, при этом указанные трубопроводы 6 приварены к трубопроводу подачи жидкого рабочего тела 7, на котором, в свою очередь, посредством фланцевого соединения закреплен регулирующий клапан 8; газодинамическими опорными подшипниками 9 и упорной пятой 10 газостатического подшипника, в которой выполнено центральное отверстие для подачи пара рабочего тела, поступающего по трубопроводу 11, проходящему через корпус турбогенератора 1; корпус конденсатора 12, со встроенным пучком теплообменных труб 13, охлаждаемых жидким теплоносителем, присоединенный по фланцам к корпусу турбогенератора 1, причем к корпусу конденсатора 12 приварены патрубки отвода неконденсирующихся газов 14 и жидкого рабочего тела 15; ротор электрического генератора 5, опирающийся на опорные газодинамические 9 и упорный газостатический 10 подшипники, на свободных концах которого со стороны входа пара запрессован диск осерадиальной турбины 16, ориентированной выхлопом в сторону статора генератора 3, а со стороны выхода пара запрессован диск упорного подшипника 17.
Турбогенератор для органического цикла Ренкина работает следующим образом.
Пар органического рабочего тела поступает в патрубок 2, приваренный к корпусу турбогенератора 1, и далее расширяется в осерадиальной турбине 16, приводя во вращение ротор электрического генератора 5, при этом за счет разницы давлений пара с двух сторон турбины 16 возникает осевая сила, направленная по ходу движения пара, которая компенсируется силой давления пара, подаваемого по трубопроводу 11 в зазор между подшипником 17 и подпятником 10. Вращающийся ротор 5 опирается на газодинамические подшипники 9. Отработанный пар с выхода турбины 16 попадает в канал между обмоткой статора электрического генератора 3 и корпуса 1, а также в зазор между статором 3 и ротором 5. На входе в канал установлены форсунки 4, через которые в поток пара при перегреве статора 3 впрыскивается жидкое рабочее тело, поступающее по трубопроводам 7 и 6. Расход жидкости на впрыск регулируется клапаном 8. Пар, проходя канал и зазор, охлаждает обмотку статора 3 и ротор 5. Далее пар попадает в корпус конденсатора 12, где конденсируется на трубном пучке 13, охлаждаемом жидким теплоносителем. Неконденсирующиеся газы отводятся через патрубок 14, а жидкое рабочее тело - через патрубок 15.