КОМБИНИРОВАННАЯ ВЕТРОГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

КОМБИНИРОВАННАЯ
Полезная модель относится к области использования энергии ветра для новышения эффективности промышленных установок, например для выработки электроэнергии или для обеспечения работы подкачивающих компрессоров на магистралях транспортировки природного газа.
Известна ветроэнергетическая установка (ВЭУ) с тепловым двигателем (патент России № 2112153, МКИ - F 03 d 9/00, 9/02) , содержащая тепловой двигатель (ТД), снабженный компрессором наддува и соединенный через муфту сцепления и редуктор с электрогенератором, систему управления, ветродвигатель (ВД) с воздушным компрессором (КЕД), который соединен трубопроводами через последовательно установленные ресивер и управляемые клапаны с воздушной турбиной и с тепловым двигателем, при этом на валах, соединяющих воздушную турбину с редуктором и тепловой двигатель с его компрессором установлены муфты сцепления, а выход компрессора теплового двигателя снабжен управляемым клапаном. Повышение КПД теплового двигателя в данной установке достигается тем, что сжатый компрессором ВЭУ воздух используется для наддува теплового двигателя.
Однако в указанной схеме использования наддува ТД от дополнительного компрессора КЕД для повышения КПД теплового двигателя возможно не всегда. Е случае, когда скорость ветра уменьшается и становится недостаточной для работы ТД с требуемой мощностью, при помощи соответствующих муфт и клапанов наддув дополнительного компрессора перекрывается, сам компрессор отключается и подключается собственный компрессор теплового двигателя, т.е. установка переводится в другой режим работы. Таким образом, для наддува ТД не используется весь диапазон скорости ветра, вследствие чего значительная часть возможной экономии теряется.
Указанный недостаток является следствием того, что схема установки не нозволяет без значительных потерь давления организовать одновременный наддув ТД от двух компрессоров: компрессора КЕД - для получения экономии за счет энергии ветра, и собственного компрессора ТД - для восполнения недостающего наддува, так как в условиях изменяющейся скорости ветра оба компрессора вырабатывают существенно разное давление, и при попытке объединить их в магистраль для наддува ТД необходимо при помощи соответствующих регулирующих устройств срезать и отбросить ту часть давления, которая превыщает минимальный уровень, а это и есть потери. Еторым фактором, усложняющим одновременный наддув ТД от двух компрессоров, является необходимость поддерживать постоянные обороты выходного вала ТД, которые обычно требуются для потребителя, например, электрогенератора или магистрального насоса. При этом собственный компрессор ТД в случае его подключения сразу начинает вращаться с высокими оборотами, соответствующими оборотам выходного вала, что еще более увеличивает потери на привод собственного компрессора ТД.
Целью предлагаемой полезной модели является повыщение КПД работы ТД, а именно газотурбинной установки, за счет возможности одновременного наддз а ТД от собственного компрессора и компрессора ЕЭУ, полного использования давления создаваемого компрессором ЕЭУ, обеспечивая при этом постоянные обороты потребителя.
Объект - устройство МКИ: F 03d 9/00 ВЕТРОГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА
свободной турбины, в предлагаемой установке наддув газотурбинного двигателя от компрессора ветродвигателя производится через дополнительную камеру сгорания, не связанную с основным компрессором, что позволяет компрессорам работать как совместно на любых режимах, так и но отдельности, а наличие свободной турбины позволяет суммировать вырабатываемую мощность и одновременно обеспечивает ностоянные обороты потребителя и возможность задействовать и останавливать любой компрессор без остановки потребителя и без применения муфт сцепления.
В результате поиска по источникам патентной и наз но-технической информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемую комбинированную ветрогазотурбинную установку, не была обнаружена. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности новое.
Предложенная комбинированная ветрогазотурбинная установка может найти применение в промышленных установках, например для выработки электроэнергии или для обеспечения работы подкачивающих компрессоров при перекачке природного газа. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности нромышленно применима.
Полезная модель поясняется чертежами.
Па фиг. 1 - представлена комбинированная ветрогазотурбинная установка.
Представленная на фиг. 1 комбинированная ветрогазотурбинная установка содержит ветродвигатель 1, компрессор 2 и газотурбинный двигатель 3 состоящий из компрессора 4, камеры сгорания 5, турбины 6, свободной турбины 7, соединенной с полезной нагрузкой (потребителем) 8, причем газотурбинный двигатель 3 снабжен дополнительной камерой сгорания 9 и дополнительным ротором свободной турбины 10, при этом компрессор ветродвигателя 2 трубопроводом надцува 11 соединен с дополнительной камерой сгорания 9, выход которой подключен к дополнительному ротору свободной турбины 10.
Устройство работает следующим образом. Основным источником мощности является газотурбинный двигатель 3, так как только он может обеспечить непрерывный круглосуточный режим работы потребителя, требующийся в промышленных установках. При этом газогенераторная часть двигателя, состоящая из компрессора 4 и камеры сгорания 5 вырабатывает горячий газ, энергия которого расходуется на привод турбины 6 и свободной турбины 7 с полезной нагрузкой 8. При наличии ветра компрессор 2 ветродвигателя 1 подает через трубопровод наддува 11 сжатый воздух в дополнительную камеру сгорания 9, горячий газ из которой направляется на дополнительный ротор свободной турбины 10, передающей потребителю (полезной нагрузке) 8 некоторую мощность и тем самым снимая часть нагрузки с турбины 6, за счет чего может быть снижена подача топлива в основную камеру сгорания 5 без снижения оборотов турбины 6 и потребителя 8. При увеличении скорости ветра мощность дополнительного ротора свободной турбины 10 возрастает, подача топлива в камеру сгорания 5 и обороты компрессора 4 снижаются еще более вплоть до того момента, когда ветродвигатель I разовьет такую мощность, которая позволит ему осуществить привод потребителя 8 в одиночку через свой комнрессор 2, дополнительную камеру сгорания 9 и дополнительный ротор свободной турбины 10 без участия компрессора 4, который при этом останавливается. Па этом режиме достигается наибольщая экономия топлива.