СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЗАПИТЫВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
METHOD FOR POWER PLANT CONTROL AND SUPPLY, AND POWER PLANT

Предметом данного изобретения является способ регулирования и запитывания электростанции, в частности угольной электростанции, и система регулирования и запитывания электростанции, в частности угольной электростанции.
В данной области техники известны установки насосного типа для аккумулирования энергии, в которых электрическая энергия превращается в потенциальную гравитационную энергию путем перекачивания воды из низко расположенного резервуара к резервуару, расположенному на повышении, в периоды избыточного производства электроэнергии, когда ее производство превышает энергопотребление. Этот избыток энергии, который должен храниться на протяжении ночи, был бы навсегда утрачен, если бы он не был утилизирован установками насосного типа для хранения энергии в форме гравитационной потенциальной энергии воды.
Способ регулирования и запитывания электростанции, в частности угольной электростанции, состоящей из паровой турбины, соединенной с турбогенератором, согласно данному изобретению заключается в том, что в периоды низкого энергопотребления избыток мощности передают через специально подсоединяемый электроредуктор или муфту на воздушный компрессор. Сжатый воздух, полученный за счет такого избытка энергии, перекачивают в резервуары терминала сжатого воздуха, который потом сжимается компрессорами для дальнейшего сжатия, и передают к последующим резервуарам, до тех пор, пока не будет достигнуто высокое давление, скажем, давление, приближенное к давлению пара, который поступает в турбины. В периоды повышенного энергопотребления сжатый воздух подают через сопла на направляющие лопатки по меньшей мере одной турбинной ступени или сегмента вместе с паром, который вырабатывается в котле. В зависимости от энергопотребления, количество подаваемого воздуха регулируют, используя электронно-управляемый дроссельный клапан, соединенный с системой записи уровня энергопотребления. Вместе с тем сжатый воздух подают с терминала в топочную камеру парового котла.
Кроме того, резервуары терминала сжатого воздуха соединены с компрессорами, подсоединенными к турбинам ветровой фермы, а полученный таким образом сжатый воздух сохраняют для использования в периоды пикового потребления электроэнергии.
В случае, когда электростанция расположена неподалеку от водотоков или проточных водохранилищ, резервуары терминала выгодно заполнять воздухом, который поступает от компрессоров, которые запитываются энергией, выработанной гидротурбинами.
Часть пара, которую используют для вращения турбины, уменьшается в зависимости от количества накопленного сжатого воздуха и количества сжатого воздуха, который поступает из внешних источников, вплоть до полной замены пара сжатым воздухом.
Предметом данного изобретения является также система для регулирования и запитывания электростанции.
Система для регулирования и запитывания электростанции заключается в том, что вал многоступенчатой паровоздушной турбины соединен с помощью электромагнитной муфты или электроредуктора с компрессорами, выходные патрубки которых соединены через обратные клапаны с промежуточными резервуарами сжатого воздуха, которые входят в состав терминала сжатого воздуха электростанции. Эти резервуары оснащены датчиками давления и соединены между собой трубопроводами, в которых установлены обратные клапаны и компрессоры. Конечный резервуар сжатого воздуха соединен с помощью трубопровода, оснащенного дроссельным клапаном, с соплами, которые устанавливаются в каждом сегменте или ступени сжатия турбины. Соединительные трубопроводы компрессора, дроссельные клапаны, датчики давления в резервуарах, электромагнитная муфта или электроредуктор соединены с электронной системой управления турбиной, которая регулирует подачу пара и сжатого воздуха на турбину в зависимости от уровня потребления электроэнергии.
Желательно, чтобы к резервуарам терминала сжатого воздуха был подсоединен как минимум один компрессор, соединенный с ветровой турбиной.
Желательно, чтобы к резервуарам терминала был подсоединен как минимум, один компрессор, соединенный с гидротурбиной, установленной в природном водотоке. Кроме того, резервуары терминала оборудуются патрубками с клапанами для подсоединения передвижных резервуаров сжатого воздуха на автомобилях.
Способ согласно данному изобретению дает возможность накапливать энергию в периоды избыточного производства энергии на тех электростанциях, где нет естественных условий для создания двух водных резервуаров, расположенных неподалеку друг от друга на разной высоте. Этот способ характеризуется высокой эффективностью и при условиях удобного расположения делает лишним снабжение топливом электростанции, поскольку на турбину может подаваться сжатый воздух, выработанный использованием энергии воды и ветра.
ПРИМЕР
При появлении избыточной энергии главный компрессор подсоединяют к валу отбора мощности турбины, а сжатый в нем воздух поступает в один из незаполненных на тот момент резервуар терминала сжатого воздуха. Далее с помощью компрессоров дальнейшего сжатия сжатый воздух перекачивают к последующим резервуарам, в которых он накапливается с постепенным повышением давления. В конечном резервуаре, из которого воздуха подают в электростанцию, его давление приблизительно равняется давлению пара, который подают на лопатки турбины. При увеличении энергопотребления основной компрессор автоматически отсоединяется. Другие компрессоры, установленные между воздушными резервуарами, накачивают воздух в резервуары терминала до тех пор, пока по показателям датчиков давления не будет достигнуто заданное давление. В случае повышения энергопотребления в момент, когда накоплен достаточный объем сжатого воздуха, этот сжатый воздух подают в сопла, установленные на по меньшей мере одной ступени турбины, пока энергопотребление не спадет, или давление в конечном резервуаре терминала не уменьшится. В зависимости от нагрузки на турбину, количество сопел, в которые подают сжатый воздух, может уменьшаться или увеличиваться. Упомянутые резервуары терминала сжатого воздуха также соединены с компрессорами, подсоединенными к ветровой турбине. Воздух сжимается в каждом последующем резервуаре до тех пор, пока не будет достигнуто номинальное давление пара, который подают в турбину. В случае, если количество воздуха, которое подают в терминал сжатого воздуха, превышает количество, необходимое для работы паровой турбины, подачу пара перекрывают и турбина работает лишь на сжатом воздухе. В случае, если подача сжатого воздуха стабильная, котел выключают.
Система согласно данному изобретению показана на фигуре, где изображена диаграмма связей между элементами системы.
Вал многоступенчатой паровоздушной турбины 1, который приводит в движение турбогенератор 2, соединенный с помощью электромагнитной муфты 3 с компрессором 4, выходной патрубок 5 которого соединен через обратный клапан 6 с промежуточным резервуаром сжатого воздуха 7, который входит в состав терминала сжатого воздуха 8 электростанции. Резервуары сжатого воздуха 7, 9 и 9а соединены между собой трубопроводами 10, оснащенными компрессорами 11 и обратными клапанами 12. Питательный резервуар 9а соединен с трубопроводом 13, оснащенным электромагнитным дроссельным клапаном 14, который подает сжатый воздух через сопла на направляющие лопатки соответствующих ступеней паровоздушной турбины 1. В резервуарах 7, 9 и 9а установлены датчики давления 15. Один из резервуаров сжатого воздуха 9 соединен трубопроводом 16, оснащенным обратным клапаном 17, с компрессором 18, который подсоединен к ветровой турбине 19, установленной в колонне 20. Также к резервуару сжатого воздуха 9, трубопроводом 21, оснащенным обратным клапаном 22, подсоединен компрессор 23, соединенный с гидротурбиной, которая устанавливается на платформе 25, закрепленной на якоре в водотоке. Кроме того, резервуары 9 терминала 8 оснащены штуцерами 26 для подсоединения передвижных резервуаров сжатого воздуха на автомобиле. Паровоздушная турбина 1 соединена паровым коллектором 27 с испарителем котла высокого давления 28. Между котлом 28 и турбиной 1 установлен электромагнитный дроссельный клапан 29. Топочная камера котла 28 имеет трубопровод подачи воздуха 30, соединенный с резервуаром сжатого воздуха 9а терминала сжатого воздуха 8 и оснащенный дроссельным клапаном 31. Электромагнитная муфта 3, компрессоры 4 и 11, дроссельные клапаны 14, 29 и 31, и датчики 15 соединены с центральной системой контроля 32, которая входит в состав системы записи уровня энергопотребления турбогенератора 2.