Блочная автоматизированная электростанция контейнерного типа
MODULAR CONTAINER TYPE AUTOMATED POWER PLANT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам питания электросетей и распределения электрической энергии, в частности к блочным электрическим станциям для обслуживания сетей переменного тока, и может быть использована в качестве резервного или аварийного источника электроснабжения.
Известна «Передвижная электростанция» защищенная патентом РФ на изобретение №2295189 (МПК H02J 3/38, H02J 9/06, опубл. 10.03.2007, заявка №2005132860 от 26.10.2005 г.). Известная передвижная электростанция содержит два электроагрегата, каждый из которых включает в себя силовую установку в составе двигателя, функциональных технологических систем, блока коррекции частоты, блока датчиков, блока исполнительных устройств и блока контроля параметров, генераторного комплекса в составе генератора переменного тока, блока коррекции напряжения, регулятора напряжения, щит управления агрегатом, устройство коммутации в составе трех коммутаторов, блок ввода цепей, две линии питания потребителей и линию питания от внешней сети, блок контроля сети, систему автоматизированного противоаварийного управления, включающую в себя блок сбора и обработки информации, блок управления станцией, вычислительный комплекс и блок передачи данных, к которому подключены линии связи от вышестоящей системы управления. Известная электростанция повышает надежность обеспечения питанием потребителей. Но известная электростанция не содержит в числе функциональных технологических систем систему пожаротушения, что снижает ее пожарную безопасность.
Известен «Контейнер для силового, управляющего и вспомогательного электрооборудования верхнего силового привода буровой установки» по патенту РФ на полезную модель №167726 (МПК B65D 88/74, G12B 9/00, Н05К 5/00, опубл. 10.01.2017, заявка №2016102756 от 27.01.2016 г.). Известный контейнер для силового, управляющего и вспомогательного электрооборудования верхнего силового привода буровой установки, содержит основание с цельносварным каркасом с крышей и отделениями. Основание контейнера выполнено в виде сварной рамы с жестко установленным на ней металлическим листом, который смонтирован с отступом от опорной поверхности. При этом каркас разделен на утепленное и неутепленное отделения. Неутепленное отделение по высоте ниже утепленного отделения, и в этом перепаде размещены не менее одного вентиляционного грибка. Известное техническое решение обеспечивает повышение надежности конструкции, повышение ремонтопригодности путем обеспечения удобного доступа для монтажа, демонтажа и технического обслуживания, устанавливаемого в ней электрооборудования, в повышении теплоизоляции внутреннего объема контейнера при изменении наружной температуры воздуха (от +45°С до -60°С), в повышении сохранности оборудования при его транспортировании. Однако известный контейнер обеспечивает размещение только электрооборудования, предназначенного для верхнего силового привода буровой установки, и не позволяет разместить источники электроснабжения, силовую установку в виде дизель-генераторного агрегата с газовыхлопной и топливной системой,
В качестве ближайшего аналога может быть принята «Блочно-комплектная автоматизированная электростанция» по патенту РФ на полезную модель №167363 (МПК H02J 3/00, опубл. 10.01.2017, заявка №2015144452 от 15.10.2015 г. ). Согласно указанному патенту известная блочно-комплектная автоматизированная электростанция содержит утепленный блок-бокс с вентиляционными проемами с воздушными клапанами, герметичными вводами в торцевых стенах для стыковки с другими блок-контейнерами. Она состоит из двух отсеков, агрегатного и управления, снабженных отдельными входами. В первом агрегатном отсеке закреплены резервный источник питания внешней сети в виде высокомощного дизель-генератора, расходный топливный бак, расходный масляный бак, аккумуляторные батареи, воздушные клапаны с электроприводом для подачи воздуха, воздушные клапаны с электроприводом для отвода тепла. Во втором отсеке закреплены щит собственных нужд, связанный с щитом генераторным. При этом шины ввода электропитания от дизель-генератора соединены через автоматический выключатель генератора с шинами вывода щита генераторного к комплектной трансформаторной подстанции, которая подключена к основной внешней электросети для обеспечения подачи и отключения напряжения.
Известное решение ближайшего аналога обеспечивает бесперебойное электропитание потребителей электроэнергии, не допускающих перерыва в электропитании (потребителей). Но известное решение не обеспечивает безопасности работы электростанции из-за размещения дизель-генератора и расходного топливного бака в одной зоне вблизи друг друга. Кроме того, крепление дизель-генератора не содержит антивибрационных устройств, а газовыхлопная система не оборудована сильфонным компенсатором и съемным глушителем, что не обеспечивает снижение шума работы дизель-генератора.
Раскрытие изобретения
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является создание компактной блочной автоматизированной электростанции контейнерного типа (БАЭКТ), обеспечивающей бесперебойное резервное и аварийное электроснабжение потребителей в зависимости от требований заказчика.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении шума работы блочной автоматизированной электростанции контейнерного типа, повышении безопасности и надежности, как в рабочем положении, так и при ее транспортировке.
Технический результат от использования заявляемого технического решения достигается тем, что блочная автоматизированная электростанция контейнерного типа включает корпус, выполненный в виде теплоизолированного контейнерного блок-модуля с дверным проемом, люками, отверстиями и каналами, при этом внутри корпуса стены и потолок обшиты металлическим листом, силовую установку, содержащую дизель-генераторный агрегат и газовыхлопную систему, причем дизель-генераторный агрегат снабжен электрогенератором с регулятором напряжения и щитом электрогенератора. Блочная автоматизированная электростанция контейнерного типа включает топливную систему, включающую расходный бак, прямой и обратный топливопроводы. Она включает расположенное в зоне размещения дизель-генераторного агрегата оборудование вентиляции и обогрева воздуха, включающее приточный и вытяжной универсальные воздушные клапаны с электроприводом, вытяжной канальный вентилятор, электрообогреватель, терморегуляторы и датчики температуры. Она включает систему основного и аварийного электроснабжения, состоящую из щита собственных нужд, снабженного элементами автоматического управления электроснабжением, электрически соединенного с щитом электрогенератора, аккумуляторной батареи, закрепленной на раме дизель-генераторного агрегата, линий и розеток, подсоединенных к щиту собственных нужд, питающих потребителей, и силовых и контрольных кабелей. Кроме того, электростанция включает управляемые и запитанные от щита собственных нужд систему основного и аварийного электроосвещения, систему пожаротушения и охранной сигнализации.
При этом пол корпуса выполнен из рамы и обрешетки, выполненной из швеллера и заваренной металлическим листом, стены и потолок снабжены сливными отверстиями и канавками, при этом обрешетка пола заполнена, а стены и потолок покрыты тепло- и шумоизоляционным материалом, по полу и стенам проложены кабельные каналы, выполненные из негорючего материала. Дизель-генераторный агрегат закреплен на раме посредством узлов крепления, снабженных антивибрационными устройствами, и снабжен электронной панелью управления, выполненной с возможностью автоматического управления дизель-генераторным агрегатом. При этом газовыхлопная система содержит сильфонный компенсатор, проведенную через отверстия корпуса выхлопную трубу, выполненную с теплоизоляцией, и глушитель, установленный на кронштейнах на наружной стороне торцевой стены корпуса с возможностью его демонтажа в транспортном и установки в рабочем положении. Топливная система включает входящую одним концом внутрь расходного бака заливную горловину, установленную на стенке корпуса другим концом, снабженным заправочным люком с крышкой, ручной насос перекачки топлива из наружных емкостей, установленный на перекачивающем топливопроводе, снабженном люком с крышкой и соединенном с расходным баком. При этом расходный бак выполнен с поддоном, расположен вблизи дверного проема внутри корпуса и соединен с прямым и обратным топливопроводами, защищенными металлическим коробом и проложенными по топливопроводным каналам пола. Универсальные воздушные клапаны и вытяжной канальный вентилятор оборудования вентиляции и обогрева воздуха установлены снаружи корпуса в проемах люков, снабженных металлическими решетками и защитными кожухами, открытыми в рабочем и закрытыми в транспортном положениях. Щиты собственных нужд и силового электрогенератора и электронная панель управления размещены на стене корпуса вблизи друг друга. Причем аккумуляторная батарея электрически соединена с щитом собственных нужд с возможностью обеспечения аварийного внутреннего электроснабжения. Силовые и контрольные кабели проложены в негорючих кабельных каналах и через отверстия пола и стен корпуса и соединены с элементами дизель-генераторного агрегата.
Краткое описание чертежей
Заявляемое изобретение БАЭКТ поясняется на следующих фигурах:
фиг. 1 - конструкция БАЭКТ в плане при виде сверху.
фиг. 2 - фрагмент конструкции узла крепления с полусферическими антивибрационными подушками и проушинами дизель-генераторного агрегата БАЭКТ;
фиг. 3-фрагмент конструкции узлов крепления с цилиндрическими антивибрационными подушками и проушинами дизель-генераторного агрегата БАЭКТ.
На фигуре цифрами обозначены следующие позиции: 1 - корпус; 2 - пол; 3 - стены; 4 - дверной проем; 5 - дизель-генераторный агрегат; 6 - рама дизель-генераторного агрегата; 7 - узлы крепления с антивибрационными устройствами дизель-генераторного агрегата; 10 - выхлопная труба; 11 - сильфонный компенсатор; 12 - глушитель; 13 - расходный бак; 14 - поддон расходного бака; 15 - прямой топливопровод; 16 - обратный топливопровод; 17 - заливная горловина; 18 - ручной насос перекачки топлива; 19 - датчик уровня топлива; 20 - проем люка с металлической решеткой и защитным кожухом универсального воздушного клапана; 21 - проем люка с металлической решеткой и защитным кожухом вытяжного канального вентилятора; 22 - приточный универсальный воздушный клапан; 23 - вытяжной универсальный воздушный клапан; 24 - электропривод универсального воздушного клапана; 25 - вытяжной канальный вентилятор; 26 - электрообогреватель воздуха; 27 - датчик температуры воздуха; 28 - щит силового электрогенератора; 29 - электронная панель управления; 30 - щит собственных нужд; 31 - аккумуляторная батарея; 32 - розетка с линией основного электроснабжения 220 в; 33 - розетка с линией аварийного электроснабжения 12 в; 34 - кабельный канал; 35 - выключатель системы основного электроосвещения; 36 - выключатель системы аварийного электроосвещения; 37 - светильник системы основного электроосвещения; 38 - светильник системы аварийного электроосвещения; 39 - контрольный охранно-пожарный прибор (ОПП); 40 - модуль пожаротушения (МПТ); 41 - огнетушитель.
Осуществление изобретения
Блочная автоматизированная электростанция контейнерного типа (БАЭКТ) предназначена для использования в качестве резервного или аварийного источника электроснабжения устройств железнодорожной автоматики и телемеханики трехфазным переменным напряжением 380 В, частотой 50 Гц.
На фиг. 1 приведена конструкция БАЭКТ и схема размещения ее оборудования.
Конструктивно БАЭКТ включает в себя корпус 1 в виде контейнерного блок-модуля, силовую установку, которая может содержать один или группу дизель-генераторных агрегатов 5 и газовыхлопную систему, топливную систему, оборудование технологической и общеобменной вентиляции, оборудование обогрева воздуха, систему основного и аварийного электроснабжения, систему основного и аварийного электроосвещения и систему пожаротушения и охранной сигнализации.
В корпусе выполнены дверной проем 4, проемы люков вентиляции, отверстия и каналы, в том числе кабельные каналы 33, каналы монтажа элементов газовыхлопной, топливопроводные каналы топливной системы. Внутри корпуса стены 3 и потолок выполнены тепло- и шумо- изолированными с использованием материала, например, минеральной ваты и обшиты стальным профилированным листом. Пол 2 корпуса снабжен рамой 6 для крепления дизель-генераторного агрегата 5 и выполненной из швеллера обрешеткой, заполненной тепло- и шумо- изоляционным материалом, например, в виде минеральной ваты, и заваренной рифленым металлическим листом. Стены 3 и потолок корпуса 1 снабжены сливными отверстиями и канавками для слива случайно пролитых технических жидкостей. Кроме того, кабельные каналы размещены внутри корпуса на полу 2 и стенах 3 и выполнены из негорючего материала: металлическими -по полу и пластиковыми - по стенам. При этом выполненные отверстия оборудованы сальниками для прохода кабелей.
Дизель-генераторный агрегат 5 размещен внутри корпуса вблизи торцевой стены 3, противоположной торцевой стене 3, снабженной дверным проемом 4. Он закреплен на раме 6, представляющей собой силовой каркас, посредством узлов крепления 7 (см. фиг. 2 и фиг. 3), снабженных антивибрационными устройствами. Антивибрационные устройства выполнены в виде подушек, которые изготавливают из пластического материала в полусферической или цилиндрической форме, или в сочетании указанных форм, и проушин узлов крепления 7 дизель-генераторного агрегата 5. Подушки и проушины антивибрационных устройств узлов крепления 7 дизель-генераторного агрегата 5 снижают уровень шума, вероятность возникновения поломок и аварий, и повышают безопасность работы и срок службы дизель-генераторного агрегата.
При этом дизель-генераторный агрегат 5 снабжен электрогенератором с регулятором напряжения, щитом электрогенератора 28 и электронной панелью управления 29. Электрогенератор обеспечивает внешнее электроснабжение. Электронная панель управления 29 выполнена с возможностью автоматического управления дизель-генераторным агрегатом 5.
Газовыхлопная система включает в себя выхлопную трубу 10 с теплоизоляцией, сильфонный компенсатор 11 и глушитель 12. Глушитель 12 установлен на кронштейнах на наружной стороне торцевой стены 3 корпуса с возможностью демонтажа в транспортном и установки в рабочем положении.
Топливная система включает расходный бак 13, который снабжен датчиком уровня топлива 19, масляный бак, прямой и обратный топливопроводы 15 и 16, заливную горловину 17, ручной насос перекачки топлива 18. Заливная горловина 17 входит одним концом в расходный бак 13 и другим входным концом установлена на стенке 3 корпуса и снабжена заправочным люком с крышкой. Ручной насос перекачки топлива 18 в расходный бак 13 из наружных емкостей установлен на прямом топливопроводе 15. Входной конец прямого топливопровода 15 установлен на стенке 3 корпуса и снабжен люком с крышкой. Расходный бак 13 выполнен с поддоном 14, снабжен датчиком уровня топлива 19, расположен вблизи дверного проема 4 внутри корпуса и соединен с прямым и обратным топливопроводами 15 и 16. Топливопроводы проложены по топливопроводным каналам пола 2 корпуса и защищены металлическим коробом, что повышает противопожарную защиту БАЭКТ.
Оборудование вентиляции и обогрева воздуха расположено в зоне размещения дизель-генераторного агрегата 5. Оно включает приточный универсальный воздушный клапан 22 с электроприводом 24 и вытяжной универсальный воздушный клапан 23 с электроприводом 24, вытяжной канальный вентилятор 25, электрообогреватель 26, датчики температуры воздуха 27 и терморегуляторы. Универсальные воздушные клапаны и канальные вентиляторы установлены в проемах снаружи корпуса. При этом в корпусе возможна установка группы универсальных воздушных клапанов и канальных вентиляторов в зависимости от размеров корпуса БАЭКТ. Проемы 20, 21 универсальных воздушных клапанов и канальных вентиляторов снабжены металлическими решетками и защитными кожухами. Защитные кожухи открыты в рабочем положении и закрыты в транспортном положении.
Система основного и аварийного электроснабжения состоит из щита собственных нужд 30, аккумуляторной батареи 31, розеток с линиями основного 220 в и аварийного 12 в электроснабжения 32, 33, силовых и контрольных кабелей. Щит собственных нужд 30 снабжен элементами автоматического управления основным и аварийным электроснабжением. Он содержит схемы управления оборудованием вентиляции и обогрева воздуха, внутренней электросетью системы электроосвещения, линиями и розетками электроснабжения потребителей. Аккумуляторная батарея 31 закреплена на раме 6 дизель-генераторного агрегата. Она электрически соединена с щитом собственных нужд 30 и обеспечивает аварийное внутреннее электроснабжение БАЭКТ. При этом система основного и аварийного электроснабжения может включать одну или группу аккумуляторных батарей для надежного и бесперебойного электроснабжения. Розетки с линиями основного и аварийного электроснабжения 32, 33 запитаны от щита собственных нужд 30 и обеспечивают электропитание потребителей. Силовые и контрольные кабели системы основного и аварийного электроснабжения соединены с одной стороны с щитом собственных нужд 30 и с другой - с элементами дизель-генераторного агрегата 5. Они проложены в полу 2 и стенах 3 корпуса через отверстия и в каналах, выполненных из негорючего материала. Щит собственных нужд 30, щит силового электрогенератора 28 и электронная панель 29 управления размещены на стене 3 корпуса вблизи друг друга. При этом щит собственных нужд 30 электрически соединен с щитом электрогенератора 28.
Система основного и аварийного электроосвещения состоит из выключателей и светильников сети внутреннего электроснабжения, установленных внутри корпуса БАЭКТ. Выключатели 35 и светильники 37 основного электроосвещения запитаны через щит собственных нужд 30 от электрогенератора, а выключатели 36 и светильники 38 аварийного электроосвещения - от аккумуляторной батареи 31.
Система пожаротушения и охранной сигнализации включает контрольный охранно-пожарный прибор 39 (ОПП), пульт дистанционного пуска, группу электрически связанных пожарных извещателей, охранных датчиков, информационных линий пожарной и охранной сигнализации, звуковых и световых оповещателей, модуль пожаротушения 40 (МПТ) и группу огнетушителей 41.
БАЭКТ работает следующим образом.
По сигналам дистанционного управления, или от внешних устройств автоматического ввода резервного электроснабжения, или от переключателя электронной панели управления дизель-генераторного агрегата осуществляется запуск и останов дизель-генераторного агрегата.
В процессе работы дизель-генераторного агрегата рама, на которой закреплен дизель-генераторный агрегат, воспринимает и выдерживает от него изгибающие и крутящие моменты. Подушки и проушины антивибрационных устройств узлов крепления дизель-генераторного агрегата, выполненные на раме, значительно снижают воздействие на корпус вибраций. При этом уменьшается шум и вероятность возникновения поломок и аварий, повышается безопасность работы и срок службы дизель-генераторного агрегата. Снижение уровня шума также обеспечивает глушитель газовыхлопной системы при выхлопе отработанных газов из дизель-генераторного агрегата. При этом сильфонный компенсатор компенсирует удлинительные воздействия на выхлопную трубу температуры и давления выхлопных газов и снижает вероятность возникновения неисправностей газовыхлопной системы. При необходимости транспортирования к другому месту подключения внешнего электроснабжения БАЭКТ приводится в транспортное положение, при котором глушитель демонтируется для обеспечения безопасности транспортировки БАЭКТ. При приведении в рабочее положение глушитель вновь устанавливается на кронштейнах на наружной стороне торцевой стены корпуса БАЭКТ.
Подключение нагрузки к электрогенератору и внешнее электроснабжение от него осуществляется по команде от электронной панели управления дизель-генераторного агрегата.
Топливоснабжение дизель-генераторного агрегата осуществляется от расходного бака, датчик уровня топлива бака подключен к электронной панели управления дизель-генераторного агрегата и формирует сигналы: «Уровень топлива на два часа работы», «Аварийный уровень топлива». Первый сигнал передается от электронной панели управления дизель-генераторного агрегата во внешнюю систему мониторинга, второй сигнал приводит к аварийному останову дизель-генераторного агрегата. Пополнение расходного бака топливом осуществляется ручным насосом перекачки топлива через люк с крышкой от внешних емкостей.
При неработающем дизель-генераторном агрегате питание систем обеспечения собственных нужд БАЭКТ осуществляется от внешних источников электроснабжения.
При запуске дизель-генераторного агрегата открывается приточный универсальный воздушный клапан, а при достижении температуры воздуха в корпусе БАЭКТ выше плюс 25°С автоматически открывается вытяжной универсальный воздушный клапан оборудования технологической вентиляции. В случае достижения температуры воздуха плюс 50°С в щите собственных нужд формируется аварийный сигнал на останов дизель-генераторного агрегата.
Если переключатель «Зима - лето», расположенный в щите собственных нужд, находится в положении «Зима» и температура в корпусе БАЭКТ снизилась ниже плюс 10°С, автоматически включается группа электрообогревателей оборудования обогрева воздуха. При работающем дизель-генераторном агрегате работа оборудования обогрева воздуха блокируется. При положении «Лето» переключателя «Зима - лето» и повышении температуры в корпусе БАЭКТ выше плюс 25°С, включается оборудование общеобменной вентиляции - открываются приточный и вытяжной универсальные воздушные клапаны и включается втяжной канальный вентилятор. Возможно принудительное включение оборудования общеобменной вентиляции с помощью тумблера, установленного на щите собственных нужд. При работающем дизель-генераторном агрегате работа оборудования общеобменной вентиляции блокируется.
Светильники аварийного освещения получают электропитание от аккумуляторной батареи при аварийном электроснабжении.
При возникновении пожара система пожаротушения и охранной сигнализации выдает команду на останов дизель-генераторного агрегата и обесточивание электрооборудования БАЭКТ.
Таким образом БАЭКТ обеспечивает работу с пониженным шумом, повышает безопасность и надежность, как в рабочем положении, так и при ее транспортировке различными видами транспорта.
Для реализации БАЭКТ используют стандартные материалы и промышленное оборудование производственных предприятий, что указывает на промышленную применимость заявляемого технического решения.