СИСТЕМА ПОДДЕРЖАНИЯ ВАКУУМА В КОНДЕНСАТОРЕ ПАРОВОЙ МИКРОТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на паровых микротурбинных установках малой мощности, от 5 до 40 кВт электрической мощности и от 20 до 270 кВт тепловой.
Известна система откачки паровоздушной среды из конденсатора паровой турбины для поддержания в нем необходимого вакуума с помощью пускового и основного эжекторов [Лосев С.М., Паровые турбины и конденсационные устройства. Теория, конструкции и эксплуатация: Издание десятое, переработанное - М. Энергия, 1964. - 221-224 с]. Данная система реализуется в паротурбинной установке АТ-25-1 посредством пускового пароструйного эжектора ЛМЗ и основного двухступенчатого парового эжектора типа 25-Э-1. Система откачки паровоздушной среды из конденсатора паровой турбины состоит из пускового пароструйного эжектора ЛМЗ, основного двухступенчатого парового эжектора типа 25-Э-1, трубопровода, системы клапанов и вентилей, расходомера определяющего количество удаляемого воздуха. «Питается» данная система паром из отбора турбины.
Недостатками данной системы являются:
- дороговизна оборудования;
- крупногабаритность, не позволяющая применять данную систему для тепловых установок бытового назначения;
- высокие начальные параметры рабочей среды, что делает невозможным применение данной системы на паровых микротурбинах.
Прототипом полезной модели принимается система создания вакуума в конденсаторе влажно-паровой микротурбинной установки, которая входит в состав микроэнергокомплекса МЭК-5 [Микроэнергетический комплекс (МЭК) электрической мощностью 5 и 30 кВт: Эскизный проект (ГК №16.526.11.6012 этап №1, промежуточный)/ Донские технологии; рук. Ефимов Н.Н.;испол.: Кихтев И.М. и др. - Новочеркасск, 2012. - 122 с. - № ГР 01201268878. - Инв. № ДТ-11/12. с.53-59], состоящая из водоструйного эжектора, теплообменника эжектора, бака запасного конденсата, соединительного трубопровода, системы клапанов (клапан с сервоприводом) и вентилей. «Питается» данная система водой из бака запасного конденсата. Недостатками данной системы являются:
- серийно такие системы создания вакуума в конденсаторе влажно-паровой микротурбинной установки (на очень малые расходы паровоздушной смеси) не выпускаются, поэтому для паровых микротурбин необходимо специально проектировать и изготовливать такую систему;
- дороговизна, поскольку необходимо изготовление на заказ водоструйного эжектора для паровой микротурбины, стоимость его составляет существенную долю от общей стоимости микротурбинной установки;
- для работы водоструйного эжектора необходимо, чтобы температура рабочей воды была значительно ниже температуры насыщения, соответствующей давлению в месте отсоса из конденсатора. Для этих целей в водоструйном эжекторе предусмотрен бак, наличие которого усложняет систему поддержания вакуума в конденсаторе влажно-паровой микротурбинной установки и увеличивает ее стоимость.
Задача полезной модели - разработать систему поддержания вакуума в конденсаторе паровой микротурбины, отличающуюся простотой исполнения, относительно малыми капитальными затратами и подходящую для применения на паровых микротурбинах бытового назначения.
Технический результат полезной модели заключается в разработке системы поддержания вакуума в конденсаторе паровой микротурбины, с помощью которой осуществляется отсос паровоздушной среды, которая проста в исполнении и обладает относительно малыми капитальными затратами. Система поддержания вакуума в конденсаторе паровой микротурбины «питается» водой из водопровода, и не требует доли свежего пара (как в аналоге), т.е. весь пар идет на выработку тепла или электричества, также система не требует специального бака запасного конденсата (как в прототипе), т.е. нет необходимости изготавливать специальный резервуар для воды.
Технический результат достигается с помощью системы поддержания вакуума в конденсаторе паровой микротурбины, состоящей из водокольцевого вакуумного насоса, клапана с сервоприводом, соединительного трубопровода и вентилей.
На фигуре представлена тепловая схема паровой микротурбины с системой поддержания вакуума в конденсаторе при помощи водокольцевого вакуумного насоса. Тепловая схема паровой микротурбины с водокольцевым вакуумным насосом состоит из паровой микротурбины 1 с конденсатором 2, к которому посредством трубопровода (на фиг. не обозначен) присоединен водокольцевой вакуумный насос 3. В состав данной тепловой схемы также входит электрогенератор 4, установленный на паровую микротурбину 1 и регулируемый клапан с сервоприводом 5, который установлен на трубопровод (на фиг. не обозначен), соединяющий конденсатор 2 и водокольцевой вакуумный насос 3. До и после водокольцевого вакуумного насоса установлены вентили 6.
Рассмотрим принцип работы системы поддержания вакуума в конденсаторе паровой микротурбины.
Отработавший в паровой микротурбине 1 пар поступает в конденсатор 2, где частично конденсируется, несконденсировавшиеся газы удаляются водокольцевым вакуумным насосом 3 через патрубок (на фиг. не обозначен) в конденсаторе 2. Совместно с удалением газов в межтрубном пространстве конденсатора 2 создается разрежение (вакуум), необходимое для срабатывания заданного теплоперепада паровой микротурбины 1, что способствует выработке необходимого количества электрической энергии в электрогенераторе 4. Глубина вакуума автоматически регулируется клапаном с сервоприводом 5 в зависимости от расхода пара, поступающего в конденсатор 2. «Питается» данная система холодной водой из водопровода, которая после водокольцевого вакуумного насоса 3 отводится в канализацию. Скорость потока рабочей воды регулируется вентилями 6. Водокольцевой вакуумный насос 3 подключается к конденсатору 2 паровой микротурбины 1, отличается высокой эффективностью, благодаря простоте конструкции, является значительно более компактным по сравнению с водоструйной эжекторной установкой.