АВТОНОМНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА "PSTPOWER"

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к автономным источникам электроэнергии и может быть использована в качестве источника бесперебойного электропитания систем удаленного мониторинга, систем автономной аварийной сигнализации, систем передачи параметров КИП на удаленных промышленных и бытовых объектах и др.
Известен электроагрегат (Комплект оборудования 15Р114 Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть 1. - МО, 1987. - с.16-21)., содержащий аккумуляторную батарею, блок управления агрегатом, дизель, трехфазный синхронный генератор, преобразователь переменного тока в постоянный и шины питания потребителей постоянного и переменного тока, выход аккумуляторной батареи соединен с входом блока управления агрегатом и входом шины питания потребителей постоянного тока, выход блока управления агрегатом соединен с входом дизеля, выход которого соединен с входом трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания потребителей переменного тока и входом преобразователя переменного тока в постоянный, выход которого соединен с шиной питания потребителей постоянного тока.
Недостатками известного устройства являются его низкая надежность и долговечность, обусловленная использованием устаревшего оборудования.
Кроме того, из уровня техники известна автономная энергогенерирующая система, включающая в себя котел с магистралями подвода горючего и окислителя, магистрали отвода отработанных газов, магистрали горячего водоснабжения, контур теплоносителя с магистралями и теплообменниками, генератор электрической энергии, механически связанный с приводом. Она дополнительно содержит контур рабочего тела с магистралями, в котле также расположен накопитель циркулирующего теплоносителя, в котором находится змеевик, соединенный с входной и выходной магистралями системы горячего водоснабжения, выполненной с возможностью подачи холодной и выдачи горячей воды, гидрозатвор, выполненный с возможностью удаления избыточного теплоносителя из упомянутого накопителя. В котле также расположены испаритель и пароперегреватель контура рабочего тела, в нижней части котла расположен узел сжигания горючего с магистралью подачи горючего, магистралью подачи окислителя, горелкой, выполненный возможностью пропорциональной подачи горючего и окислителя. При этом магистраль отвода отработанных газов включает дымовую трубу для отвода в атмосферу продуктов сгорания, секцию доохлаждения продуктов сгорания с оросителем и контактным устройством, на котором происходит наиболее интенсивный теплообмен продуктов сгорания и теплоносителя, канал с колпаком для пропускания барботированием продуктов сгорания через теплоноситель в упомянутом накопителе, контур теплоносителя включает магистрали отвода тепла из упомянутого накопителя в конструктивные элементы здания или сооружения. При этом магистрали теплоносителя снабжены входными и выходными вентилями, байпасом с регулирующим клапаном, а конденсатор является зоной пересечения контура теплоносителя и контура рабочего тела, в которой пар рабочего тела после совершения работы в приводах системы конденсируется в зоне теплообмена с теплоносителем, отдавшим тепло в конструктивные элементы здания или сооружения и/или в воздух через воздушный охладитель, в который через трехходовой кран и магистраль поступает теплоноситель и из которого последний поступает в обратную магистраль, а воздух подается вентилятором, вращающимся при помощи привода. При этом система выполнена с возможностью преобразования энергии пара рабочего тела на приводе через генератор в электрическую энергию, которая может подаваться как в сеть потребителей постоянного тока, так в аккумулирующий блок и через инвертор в сеть потребителей переменного тока, электропривод вентилятора подачи окислителя соединен через выключатель с аккумулирующим блоком, подача горючего по магистрали осуществляется через регулирующий клапан, а регулирующие элементы системы могут быть объединены в подсистему управления (см. патент РФ №2448260, кл. F01K 17/02, опубл. 20.04.2012).
Недостатком известного устройства является низкая надежность, обусловленная ее сложной конструкцией, а также необходимость очень частого и регулярного технического обслуживания устройства.
Задачей настоящей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в повышении надежности устройства, обусловленной ее бесперебойной и более длительной работой в отсутствии регулярного технического обслуживания.
Технический результат обеспечивается тем, что автономная энергетическая система содержит газопоршневой электрогенератор, установленный на подставку, прикрепленный к ней и перекрытый антивандальным кожухом, зарядное устройство блока аккумуляторных батарей, блок аккумуляторных батарей и средство управления. Средство управления включает контроллер дистанционного управления, обеспечивающий возможности регулирования процесса зарядки аккумуляторных батарей, отслеживания напряжения на их клеммах, формирования и передачи сигнала. При этом автономная энергетическая система дополнительно снабжена реле запуска и остановки, выполненным с возможностями приема сигнала от контроллера дистанционного управления, переключения электропитания нагрузки, управления запуском и остановки газопоршневого электрогенератора, а блок аккумуляторных батарей включает по меньшей мере четыре свинцово-кислые батареи постоянного тока.
Сущность настоящей полезной модели поясняется иллюстрацией, на которой изображена в схематическом виде автономная энергетическая система.
На иллюстрации отображены следующие конструктивные элементы:
1 - газопоршневой электрогенератор;
2 - зарядное устройство блока аккумуляторных батарей;
3 - средство управления.
4 - блок аккумуляторных батарей;
5 - реле запуска и остановки генератора.
В настоящем устройстве применен газопоршневой электрогенератор 1 мощностью не менее 4 кВт (предпочтительно 7-8 кВт) с воздушным охлаждением, функционирующим на моторном топливе: природный газ или газовая фаза сжиженной Пропан - Бутановой смеси. Газопоршневой электрогенератор 1 подключен к магистральному трубопроводу низкого давления. Он снабжен автоматической системой подачи и отключения газового топлива в карбюратор двигателя внутреннего сгорания (ДВС), что обеспечивает необходимую защиту от утечки топлива. Широкий диапазон рабочего давления магистрального газа, поступающего в газопоршневой ДВС электрогенератора от 75 мм вод. ст. до 355 мм вод. ст., позволяет бесперебойно работать системе в случае возникновения изменения рабочего давления в питающем магистральном газопроводе.
Зарядное устройство аккумуляторных батареи двигателя газопоршневого электрогенератора (на иллюстрации не показано) обеспечивает подзарядку стартерной аккумуляторной батареи от газопоршневого электрогенератора 1.
В целях предупреждения воздействия явлений различного характера (природные явления, вандализм и т.п.) на работу устройства газопоршневой электрогенератор 1 устанавливают на подставку, крепят к ней и перекрывают антивандальным кожухом из металлических листов.
Зарядное устройство блока аккумуляторных батарей 2 преобразует напряжение переменного тока 230 B в напряжение постоянного тока 24 B.
Средство управления 3 содержит контроллер, выполненный с возможностью подачи сигнала на реле запуска и остановки 5 газопоршневого электрогенератора 1. Контроллер контролирует и регулирует процесс зарядки аккумуляторных батарей, а также отслеживает напряжение на их клеммах, формирует и передает сигнал на реле запуска и остановки.
Блок аккумуляторных батарей 4 включает по меньшей мере четыре, последовательно соединенные, свинцово-кислые батареи общим напряжением 24 B постоянного тока. Батареи герметизированы и снабжены усиленными пластинами, увеличивающими срок их службы. Такие аккумуляторные батареи способны выдерживать перезаряд, глубокий разряд, вибрацию и удары. Кроме того, они могут длительное время находиться в режиме ожидания. Зарядное устройства блока аккумуляторных батарей обеспечивает его ступенчатую зарядку, включая высокую силу тока подзарядки и глубокую подзарядку продолжительное время. Блок аккумуляторных батарей 4 можно подзаряжать при очень высоких номинальных параметрах, в несколько раз превышающих их емкостной номинал. Аккумуляторные батареи являются расходным материалом, срок их службы составляет не менее 4 лет.
Кроме того, настоящее устройство имеет реле запуска и остановки 5, управляющим его работой и выполненным с возможностями приема сигнала от контроллера дистанционного управления, переключения электропитания нагрузки, управления запуском и остановки газопоршневого электрогенератора 1.
Настоящее устройство имеет следующие характеристики:
1. Выходное напряжение газопоршневого электрогенератора 1 составляет 230 B переменного тока, а частота - 50 Гц;
2. Система обеспечивает подачу питания средней мощности 50 Вт на нагрузки 24 B постоянного тока;
3. Максимальное потребление для нагрузки составляет 1200 Вт-ч в день;
4. Максимальная кратковременная нагрузка постоянного тока не должна превышать 1000 Вт;
5. Устройство функционирует при температуре 0-50°C;
6. Аккумуляторный блок выдает напряжение в течение 9 дней без подзарядки аккумулятора при температуре 25°C;
7. Устройство обеспечивает возможность работы не менее 10 лет с заменой расходного материала;
8. Устройство обеспечивает 1000 циклов разрядки/подзарядки до разрядки аккумулятора до 55% за период более 10 лет.
Устройство работает следующим образом.
Блок аккумуляторных батарей 4 обеспечивает непрерывное электропитание потребителей средней мощностью 50 Вт на нагрузку 24 B постоянного тока. При этом контроллер дистанционного управления средства управления 3 отслеживает уровень емкости блока аккумуляторных батарей. По достижении разряда батарей на не более 55% общей емкости контроллер подает сигнал на реле запуска и остановки газопоршневого электрогенератора 1. При функционировании газопоршневого электрогенератора 1 вырабатывается электрический переменный ток напряжением 230 В и частотой 50 Гц. Это напряжение подается на зарядное устройство блока аккумуляторных батарей 4, которое обеспечивает автоматическую ступенчатую зарядку блока аккумуляторных батарей 4. При этом на первой ступени обеспечивается кратковременная подача тока повышенной силы, не менее 90 A. На второй ступени обеспечивается продолжительная подача тока силой 70 A, а на третьей заключительной ступени осуществляют подачу тока переменной уменьшающейся силы, до полного заряда блока аккумуляторных батарей 4. Во время работы газопоршневого электрогенератора 1 питание на нагрузку осуществляют напряжением переменного электрического тока 230 B, преобразованным зарядным устройством блока аккумуляторных батарей 2 в постоянный ток 24 B. По достижении полного заряда блока аккумуляторных батарей 4 контроллер дистанционного управления формирует и передает сигнал на реле запуска и остановки 5, обеспечивающим выключение газопоршневого электрогенератора 1. После остановки газопоршневого электрогенератора 1 питание нагрузки осуществляют с помощью блока аккумуляторных батарей 4. Переключение электропитания нагрузки от блока аккумуляторных батарей 4 или газопоршневого электрогенератора 1 происходит при помощи реле запуска и остановки 5. Двигатель газопоршневой электрогенератор 1 работает на стартерной аккумуляторной батареи, подзарядка которой обеспечивается от электрогенератора 1 через зарядное устройство аккумуляторных батареи двигателя газопоршневого электрогенератора (на иллюстрации не показано).
Настоящее устройство является надежным в использовании и не требует высоких затрат на его обслуживание. Обслуживание системы происходит не чаще 2-х раз в год. Замена расходных материалов (блока аккумуляторных батарей) производится не чаще 1 раза в 4 года. Таким образом, автономная энергетическая система может работать в автономном режиме не менее 6 месяцев.
Кроме того, настоящее устройство при его функционировании наносит незначительный вред окружающей среде, поскольку конструкция выхлопных газов обеспечивает смешивание продуктов сгорания с воздушным потоком охлаждения, что снижает концентрацию вредных веществ на 30%.