ДВУХПОТОЧНЫЙ ТУРБОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА

Полезная модель относится к оборудованию, применяемому в энергетике, в частности в энергокомплексах на органическом цикле Ренкина. Двухпоточный турбогенератор предназначен для производства электроэнергии в процессе расширения пара органического рабочего тела, генерируемого за счет тепла различных источников. Двухпоточный 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 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.
Из существующего уровня техники известен бинарный цикл комбинированной электростанции, содержащий подогреватель, пароперегреватель, конденсатор-испаритель, воздушно-конденсаторную установку, насос и электрогенератор с приводом от двухступенчатой турбины, отличающийся тем, что приводные ступени турбины размещены по торцам электрогенератора и выполнены радиально-осевыми (RU 4613 U1 опубликовано 27.06.2005 г.).
Недостатками данного технического решения в части турбины и электрогенератора являются:
- Необходимость компенсации осевого усилия на ротор подшипниками электрогенератора;
- Наличие узлов уплотнения выходов вала из корпуса турбины, что усложняет изготовление и эксплуатацию электрогенератора и турбины;
- Необходимость организации отдельной системы охлаждения электрогенератора.
Задачами, для решения которых предназначена заявляемая полезная модель, являются:
- Снижение габаритных размеров турбогенератора, за счет размещения турбины и генератора в едином корпусе;
- Увеличение надежности турбогенератора за счет охлаждения обмотки статора потоком отработанного пара с выхлопа турбины;
- Увеличение надежности турбогенератора, за счет симметричного расположения идентичных дисков турбин и встречного направления движения двух потоков мятого пара, что обеспечивает самокомпенсацию осевой нагрузки на ротор;
Данная задача решается за счет того, что двухпоточный турбогенератор для органического цикла Ренкина включает корпус турбогенератора, выполненный как зеркально симметричная конструкция с плоскостью симметрии перпендикулярной оси ротора, с двумя патрубками подвода острого пара рабочего тела, с одним круглым патрубком отвода мятого пара рабочего тела, диаметр которого лежит на указанной выше плоскости симметрии, патрубком отвода конденсата, расположенным в нижней точке корпуса, 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, гидростатическими опорными подшипниками, установленными зеркально симметрично относительно вышеуказанной плоскости симметрии, в которые от коллектора конденсата насосом смазки подается жидкое рабочее тело; ротор электрического генератора, опирающийся на указанные опорные подшипники, на свободных концах которого со стороны входов пара запрессованы зеркально симметричные диски турбин, ориентированные выхлопом в сторону патрубка отвода мятого пара рабочего тела; коллектор острого пара рабочего тела, присоединенный фланцевыми соединениями к двум патрубкам подвода острого пара рабочего тела на корпусе турбогенератора; приваренный к центру указанного коллектора патрубок, на котором с противоположной от коллектора стороны закреплен фланцевым соединением регулирующий клапан.
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 двухпоточный турбогенератор для органического цикла Ренкина.
Двухпоточный турбогенератор для органического цикла Ренкина, включает: корпус турбогенератора 1, выполненный как зеркально симметричная конструкция с плоскостью симметрии перпендикулярной оси ротора 2, с двумя патрубками подвода острого пара рабочего тела 3, с одним круглым патрубком отвода мятого пара рабочего тела 4, диаметр которого лежит на указанной выше плоскости симметрии, патрубком отвода конденсата 5, расположенным в нижней точке корпуса 1, с неподвижно закрепленными в указанном корпусе 1 с внутренней стороны: статором электрического генератора 6, установленным в корпусе турбогенератора 1 с образованием канала между обмоткой указанного статора 6 и корпусом 1, гидростатическими опорными подшипниками 7, установленными зеркально симметрично относительно вышеуказанной плоскости симметрии, в которые от коллектора конденсата 8 насосом смазки 9 подается жидкое рабочее тело; ротор электрического генератора 2, опирающийся на указанные опорные подшипники 7, на свободных концах которого со стороны входов пара запрессованы зеркально симметричные диски турбин 10, ориентированные выхлопом в сторону патрубка отвода мятого пара рабочего тела 4; коллектор острого пара рабочего тела 11, присоединенный фланцевыми соединениями к двум патрубкам подвода острого пара рабочего тела 3 на корпусе турбогенератора 1; приваренный к центру указанного коллектора патрубок 12, на котором с противоположной от коллектора стороны закреплен фланцевым соединением регулирующий клапан 13.
Двухпоточный турбогенератор для органического цикла Ренкина работает следующим образом.
Острый пар органического рабочего тела через регулирующий клапан 13 поступает в патрубок 12 и далее в коллектор 11, в котором распределяется на два потока с эквивалентными расходами и параметрами пара. Указанные потоки острого пара через патрубки 3 на корпусе 1 направляются на вход турбин 10, в которых расширяются, совершая полезную работу и обеспечивая вращение ротора 2. С выхода турбин 10 встречные потоки мятого пара попадают в канал между корпусом 1 и статором 6, охлаждают указанный статор 6 и через патрубок 4 удаляются в конденсатор. Вращающийся ротор 2 опирается на подшипники 7, в которые через коллектор 8 насосом 9 нагнетается жидкое рабочее тело цикла. Благодаря симметричной конструкции турбогенератора и встречному движению потоков мятого пара обеспечивается самокомпенсация осевой нагрузки на ротор.