АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к автономным источникам электроэнергии, и может быть использована в качестве автономного источника переменного тока.
Известен электроагрегат (Комплект оборудования 15Р304 Техническое описание - МО, 2017 г., стр. 12), содержащий аккумуляторную батарею, систему управления, дизельный двигатель, трехфазный синхронный генератор, преобразователь переменного тока в постоянный и шины питания по постоянному и переменному току. Выход аккумуляторной батареи соединен с входом шины питания потребителей постоянного тока и входом системы управления агрегатом, выход системы управления агрегатом соединен с входом дизельного двигателя, выход которого соединен с ротором синхронного генератора, вращение которого приводит к получению на выходе электрической энергии переменного тока. Выход синхронного генератора 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 повышенный удельный расход топлива при малой потребляемой электрической мощности, что приводит к увеличению часового расхода топлива и уменьшению времени автономной работы электроагрегата от одной заправки топливом, отсутствие в схеме резервирования генератора.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является автономный электроагрегат (патент РФ №192315, 2018 г.), содержащий два дизельных двигателя, три датчика угловой скорости, систему управления, электронноуправляемую муфту, два трехфазных синхронных генератора, шину питания потребителей переменного тока, две однотипные электронноуправляемые муфты и симметричный дифференциал с электронноуправляемым механизмом блокировки. Входы симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, соединены с выходами однотипных электронноуправляемых муфт, входы которых соединены с выходами датчиков угловой скорости, входы которых соединены с выходом системы управления и с выходами дизельных двигателей, входы которых соединены с выходом системы управления, выходы системы управления также соединены с входами однотипных электронноуправляемых муфт и с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, выход которого соединен с входом первого трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания потребителей переменного тока и с входом электронноуправляемой муфты, выход которой соединен с входом датчика угловой скорости, выход которого соединен с входом системы управления и входом второго трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания потребителей переменного тока.
Недостатком известного электроагрегата является низкий коэффициент полезного действия, что приводит к увеличению часового расхода топлива и уменьшению времени автономной работы электроагрегата от одной заправки топливом.
Задачей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия электроагрегата за счет использования тепла отработавших газов приводного двигателя для получения электроэнергии, уменьшение расхода топлива и увеличение времени автономной работы электроагрегата от одной заправки топливом.
Сущность полезной модели заключается в том, что в автономный электроагрегат, содержащий дизельный двигатель, два датчика угловой скорости, систему управления, две электронноуправляемые муфты, трехфазный синхронный генератор, шину питания потребителей переменного тока, две однотипные электронноуправляемые муфты, симметричный дифференциал с электронноуправляемым механизмом блокировки, входы которого соединены с выходами однотипных электронноуправляемых муфт, входы которых соединены с выходами датчиков угловой скорости, выходы системы управления также соединены с входами однотипных электронноуправляемых муфт и с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, выход которого соединен с входом трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с шиной питания потребителей переменного тока, отличающийся тем, что введены паровой утилизационный водотрубный котел, пароперегреватель, первый теплообменник-экономайзер, второй теплообменник-экономайзер, сепаратор пара, регулятор расхода пара, конденсатор пара, паровой поршневой двигатель, питающий насос, линии питающей воды, выход дизельного двигателя соединен с входом парового утилизационного водотрубного котла, с входом пароперегревателя, с входом первого теплообменника-экономайзера и с входом первого датчика угловой скорости, выход которого соединен с входом системы управления и с входом первой электронноуправляемой муфты, выход которой соединен с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, выход которого соединен с входом трехфазного синхронного генератора, выход которого соединен с входом шины питания переменного тока, выход парового утилизационного водотрубного котла соединен с входом сепаратора пара, выход которого соединен с входом пароперегревателя, выход которого соединен с входом регулятора расхода пара, выход которого соединен с входом второго теплообменника-экономайзера и с входом парового поршневого двигателя, выход которого соединен с входом второго теплообменника-экономайзера и с входом второго датчика угловой скорости, выход которого соединен с входом системы управления и с входом второй электронноуправляемой муфты, выход которой соединен с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, выход системы управления соединен с входом дизельного двигателя, с входом первой электронноуправляемой муфты, с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки, с входом регулятора расхода пара и с входом второй электронноуправляемой муфты, выход первого теплообменника-экономайзера соединен с входом второго теплообменника-экономайзера, выход которого соединен с входом парового утилизационного водотрубного котла и с входом конденсатора пара, выход которого соединен с входом питающего насоса, выход которого соединен с входом первого теплообменника-экономайзера, выход линии питающей воды соединен с входом конденсатора пара.
В предлагаемой полезной модели, представленной на фиг. 1, выход дизельного двигателя 1 соединен с входом парового утилизационного водотрубного котла 2, с входом пароперегревателя 3, с входом первого теплообменника-экономайзера 4 и с входом первого датчика угловой скорости 5, выход которого соединен с входом системы управления бис входом первой электронноуправляемой муфты 7, выход которой соединен с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8, выход которого соединен с входом трехфазного синхронного генератора 9, выход которого соединен с входом шины питания переменного тока 10, выход парового утилизационного водотрубного котла 2 соединен с входом сепаратора пара 11, выход которого соединен с входом пароперегревателя 3, выход которого соединен с входом регулятора расхода пара 12, выход которого соединен с входом второго теплообменника-экономайзера 13 и с входом парового поршневого двигателя 14, выход которого соединен с входом второго теплообменника-экономайзера 13 и с входом второго датчика угловой скорости 15, выход которого соединен с входом системы управления бис входом второй электронноуправляемой муфты 16, выход которой соединен с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8, выход системы управления 6 соединен с входом дизельного двигателя 1, с входом первой электронноуправляемой муфты 7, с входом симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8, с входом регулятора расхода пара 12 и с входом второй электронноуправляемой муфты 16, выход первого теплообменника-экономайзера 4 соединен с входом второго теплообменника-экономайзера 13, выход которого соединен с входом парового утилизационного водотрубного котла 2 и с входом конденсатора пара 17, выход которого соединен с входом питающего насоса 18, выход которого соединен с входом первого теплообменника-экономайзера 4, выход линии питающей воды 19 соединен с входом конденсатора пара 17.
От системы управления 6 подаются сигналы на запуск дизельного двигателя 1, включение первой электронноуправляемой муфты 7 и на блокировку симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8. С первого датчика угловой скорости 5 на вход системы управления 6 поступает сигнал о начале вращения вала дизельного двигателя 1. Вал дизельного двигателя 1 раскручивается до синхронной скорости и далее система управления 6 поддерживает эту скорость постоянной. Дизельный двигатель 1 через электронноуправляемую муфту 7 приводит во вращение шестерни заблокированного симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8, который передает крутящий момент на ротор трехфазного синхронного генератора 9, и он начинает вырабатывать электрическую энергию, которая поступает на шины питания переменного тока 10, а далее к потребителям электроэнергии. После запуска дизельного двигателя 1 горячие газы, выходящие из его коллектора, направляются вначале на теплообменник пароперегревателя 3, а далее на теплообменник парового утилизационного водотрубного котла 2. Нагретая вода системы охлаждения дизельного двигателя 1 подается в первый теплообменник-экономайзер 4. При этом задействуется питающий насос 18, который последовательно подает воду из конденсатора пара 17 и линии питающей воды 19 (при уменьшении уровня воды в конденсаторе пара) в первый теплообменник-экономайзер 4, далее во второй теплообменник-экономайзер 13, затем через паровой утилизационный водотрубный котел 2 и сепаратор пара 11 в пароперегреватель 3. Вода, поступающая от питающего насоса 18, первоначально нагревается в первом теплообменнике-экономайзере 4 за счет нагретой до 85°С воды системы охлаждения дизельного двигателя 1. Далее подогретая вода через второй теплообменник-экономайзер 13 поступает в теплообменник парового утилизационного водотрубного котла 2, где за счет выхлопных газов, имеющих температуру 450 - 470°С переходит в парообразное состояние и поступает в сепаратор пара 11, где происходит отделение насыщенного влажного пара от сухого пара. Далее сухой пар поступает в пароперегреватель 3, где за счет дополнительного нагрева отработавшими газами дизельного двигателя 1 в его теплообменнике, приобретает большую температуру и давление. Из пароперегревателя 3 пар поступает в регулятор расхода пара 12 и далее в паровой поршневой двигатель 14. Вал парового поршневого двигателя 14 раскручивается и как только его скорость, которая измеряется вторым датчиком угловой скорости 15, станет синхронной, система управления 6 подает сигнал на включение второй электронноуправляемой муфты 16 и снимает сигнал на блокировку симметричного дифференциала с электронноуправляемым механизмом блокировки 8. При этом через симметричный дифференциал с электронноуправляемым механизмом блокировки 8 передается суммарный крутящий момент на ротор трехфазного синхронного генератора 9. Регулятор расхода пара 12 подает такое количество пара по сигналу от системы управления 6 в паровой поршневой двигатель 14, которое приводит к поддержанию скорости вращения его вал равной синхронной скорости. В этом режиме генерация электрической энергии происходит от двух двигателей и количество топлива, подаваемого в дизельный двигатель 1, снижается. Излишки пара, которые регулятор расхода пара 12 отсекает от парового поршневого двигателя 14 в случае его избыточности, направляются совместно с отработавшим в паровом поршневом двигателе 14 паром во второй теплообменник-экономайзер 13, где он дополнительно отдает свое тепло предварительно подогретой в первом теплообменнике-экономайзере 4 воде, тем самым улучшая эффективность предварительного нагрева воды экономайзерами. При этом в паровом утилизационном водотрубном котле 2 предварительно нагретая вода быстрее переходит в паровую фазу, тем самым улучшается его эффективность работы.
Таким образом, за счет использования тепла системы охлаждения и тепла отработавших газов приводного двигателя для получения пара с целью привода парового поршневого двигателя, приводящего совместно с дизельным двигателем, во вращение синхронный генератор, повышается коэффициент полезного действия электроагрегата, уменьшается расход топлива и увеличивается времени автономной работы электроагрегата от одной заправки топливом.