Крім того, якщо вивчити принцип дії, а також конструктивні особливості подібних парових генераторів, можна спробувати реалізувати їх своїми руками за допомогою певних засобів. Однак, про цю можливість йтиметься трохи пізніше.

Пристрій та принцип дії

За своїми конструктивними особливостями, котельні установки мають досить схожу структуру. До їх складу входить кілька робочих вузлів, які прийнято вважати визначальними. безпосередньо сам, і турбіна. Останні два складових утворюють кінетичний зв'язок між собою, а одним із різновидів подібних систем є турбінний електрогенератор парового типу.

Якщо дивитися більш глобально, то подібні установки є повноцінними тепловими електростанціями, нехай і меншими габаритами. Завдяки своїй роботі вони здатні забезпечувати електрикою не лише цивільні об'єкти, а й великі промислові галузі.

Сам же парових електричних генераторів зводиться до наступних основних моментів:

• Спеціальне обладнання виробляє нагрівання води до оптимальних значень, у яких вона випаровується, утворюючи пару.
• Пара, що вийшла, надходить далі, на роторні лопатки парової турбіни, що призводить сам ротор в рух.
• В результаті ми отримуємо спочатку кінетичну енергію, перетворену з енергії стисненої пари, що вийшла. Потім кінетична енергія перетворюється на механічну, що призводить до початку роботи турбінного валу.

Електричний генератор, що входить до конструкції таких парових установок, є визначальним. Це тим, що саме електрогенератори здійснюють перехід механічної енергії в електричну.

Паровий електрогенератор є чимось схожим із сонячною батареєю, але має набагато більш високу продуктивність, не кажучи вже про доступність таких пристроїв. Саме функціонування подібних агрегатів полягає в перетворенні механічної сили на електричну, за допомогою нагрівання води до того моменту, коли вона перетворюється на пару. Саме ця сила наводить шуканий механізм у рух.

Подібного роду агрегати має сенс використовувати в тих галузях сучасної промисловості або побутової сфери, де спостерігається велика кількість пароутворень, які можна використовувати як перетворювач в електроенергію. Саме генератори парового типу отримали широке використання в котельних установках, де вони утворюють теплову електростанцію разом котлом і турбіною.

Такі агрегати дозволяють суттєво економити на своїй експлуатації, а також зменшити витрати на отримання електричної енергії. Саме тому парові установки найчастіше вважаються одними з основних робочих вузлів багатьох електростанцій.

Крім того, якщо вивчити принцип дії, а також конструктивні особливості подібних парових генераторів, можна спробувати реалізувати їх своїми руками за допомогою певних засобів. Однак, про цю можливість йтиметься трохи пізніше.

Пристрій та принцип дії

За своїми конструктивними особливостями, котельні установки мають досить схожу структуру. До їх складу входить кілька робочих вузлів, які прийнято вважати визначальними. безпосередньо сам, і турбіна. Останні два складових утворюють кінетичний зв'язок між собою, а одним із різновидів подібних систем є турбінний електрогенератор парового типу.

Якщо дивитися більш глобально, то подібні установки є повноцінними тепловими електростанціями, нехай і меншими габаритами. Завдяки своїй роботі вони здатні забезпечувати електрикою не лише цивільні об'єкти, а й великі промислові галузі.

Сам же парових електричних генераторів зводиться до наступних основних моментів:

• Спеціальне обладнання виробляє нагрівання води до оптимальних значень, у яких вона випаровується, утворюючи пару.
• Пара, що вийшла, надходить далі, на роторні лопатки парової турбіни, що призводить сам ротор в рух.
• В результаті ми отримуємо спочатку кінетичну енергію, перетворену з енергії стисненої пари, що вийшла. Потім кінетична енергія перетворюється на механічну, що призводить до початку роботи турбінного валу.

Електричний генератор, що входить до конструкції таких парових установок, є визначальним. Це тим, що саме електрогенератори здійснюють перехід механічної енергії в електричну.

Це опис однієї установки парового типу. Якщо потрібно виділення більшої кількості енергії, використовується сукупність кількох установок, об'єднаних разом.

Подібне рішення має прийматися індивідуально, залежно від типів об'єкта, а також параметрів необхідної потужності енергії. Тільки за такого грамотного підходу можна уникнути збитковості у цьому питанні.

Критерії вибору

На сьогоднішній день існує досить широкий вибір різноманітних електричних генераторів, що працюють на пару, тому потрібно дуже уважно підходити до питання вибору.

Щоб цей вибір був обдуманим та зваженим, треба звертати увагу на такі показники:

• Потужність парової установки (теплова та електрична).
• Потрібно також звернути увагу, з якою швидкістю відбувається обертання роторів генератора і турбіни.
• Тип застосовуваного струму - тут йдеться про однофазний або трифазний вид установок. У більшості випадків використовується саме трифазна система.
• Показники тиску пари не тільки у стислому вигляді, а й у вільному стані.

Уважне ставлення до цих критеріїв дозволить суттєво спростити вибір, тим самим допомагаю споживачеві отримати необхідний агрегат. Щоб було наочно, розглянемо кілька моделей парових електрогенераторів, які мають найбільшим попитом.

Огляд моделей

У нашій країні є кілька підприємств, які займаються виробництвом парових електрогенераторів. Зокрема, йдеться про турбогенератори компаній «Калузький турбінний завод» та ВАТ «Роселектромаш». Розглянемо кілька моделей, вироблених обох підприємствах.

Являє собою парову турбіну, що використовується у різних схемах з утилізацією теплової енергії, а також відходів виробничого типу. Серед потенційних покупців цієї продукції вважаються великі промислові підприємства та електростанції.

Технічні характеристики:

• показники номінальної потужності – від 12000 кВт до 80000 кВт;
• показник тиску пари - від 3 до 12,8 МПа;
• температурні показники пари – від 420 до 550 0 C;
• виробничий тиск – від 0,5 до 1,75 МПа;
• опалювальний тиск – від 0,07 до 0,25 МПа.

П-6-3,4/1,0- це турбіна парового типу, що має виробничий відбір пари.

Технічні характеристики:

• показники номінальної потужності – від 4000 кВт до 55000 кВт;
• показник тиску пари - від 1,1 до 8,8 МПа;
• температурні показники пари – від 260 до 445 0 C;
• виробничий тиск – від 0,4 до 1,3 МПа.

ПР-13/15,8-3,4/1,5/0,6використовується в багатьох ТЕС, а також на підприємствах промислового типу, де є необхідність у подачі пари заданого показника.

Технічні характеристики:

• показники номінальної потужності – від 2500 кВт до 35000 кВт;
• показник тиску пари - від 1,2 до 9,3 МПа;
• температурні показники пари – від 290 до 540 0 C;
• виробничий тиск – від 0,4 до 1,75 МПа;
• тиск за турбіною – від 0,07 до 0,9 кПа.

К-66-8,8відноситься до конденсаційних типів парових турбін.

Технічні характеристики:

• показники номінальної потужності – від 6000 кВт до 70000 кВт;
• показник тиску пари - від 1,57 до 12,8 МПа;
• температурні показники пари – від 320 до 500 0 C;
• тиск за турбіною – від 4 до 10,6 кПа.

К-37-3,4- це парова турбіна конденсаційного типу, що має повітряний конденсатор.

Технічні характеристики:

• показники номінальної потужності – від 37000 кВт до 37300 кВт;
• показник тиску пари - від 2,9 до 3,7 МПа;
• температурні показники пари – від 390 до 445 0 C;
• тиск за турбіною – 15 кПа.

Ця продукція виробляється на Калузькому турбінному заводі. Тепер розглянемо моделі від ВАТ "Роселектромаш". Тут представлені вже повноцінні турбогенератори, у яких використовуються турбіни парового та газового типу.

Незалежно від марки моделі, комплект продажу входять такі комплектуючі:

• генератор;
• система збудження;
• апаратні органи автоматики, сигналізації та контролю;
• запчастини;
• спеціальний інструмент для монтажу та супутні матеріали;
• різні інструкції із застосування.

Нашій увазі представлені турбогенератори серії ТВФ. Описувати їх детально немає сенсу, тому подивимося з їхньої технічні дані.

Технічні характеристики ТВФ-63-2:

• показник потужності – 63000 кВт;
• ступінь напруги – 6300 В;
• статорний струм – 7217 А;
• ККД у відсотковому співвідношенні – 98%;
• загальна вага – 107900 кг.

Технічні характеристики ТВФ-63-3600:

• показник потужності – 50000 кВт;
• ступінь напруги – 11000 В;
• статорний струм – 3280 А;
• частота обертання – 3600 оборотів за хвилину;
• ККД у відсотковому співвідношенні – 98,3%;
• загальна вага – 107950 кг.

Технічні характеристики ТВФ-110-2E:

• ступінь напруги – 10500 В;
• статорний струм – 7560 А;
• частота обертання – 3000 оборотів за хвилину;
• ККД у відсотковому співвідношенні – 98,4%;
• загальна вага – 145000 кг.

Технічні характеристики ТВФВ-110-2:

• показник потужності – 110000 кВт;
• ступінь напруги – 13800 В;
• статорний струм – 5752 А;
• частота обертання – 3000 оборотів за хвилину;
• ККД у відсотковому співвідношенні – 98,45%;
• загальна вага – 190000 кг.

Вартість даних моделей слід уточнювати у виробника, але можна сказати, що вона перевалює за кілька мільйонів рублів.

Доцільність експлуатації

Говорити про доцільність купівлі парового електрогенератора для особистих потреб не доводиться, тому що його вартість дуже висока для звичайного побутового використання. Іншими словами, такі вкладення навряд чи окупляться протягом життя потенційного покупця. Крім того, габаритні розміри подібних установок, які розміщувати їх необхідно на дуже великій території. Саме тому на побутовому рівні використовуються агрегати, у яких двигун працює на бензині або дизелі, а для великих підприємств якраз і підходить двигун, який працює на парі.

Щодо використання електрогенераторів, що працюють на пару, то їх використання в котельних установках може принести певні плоди. Справа в тому, що після досягнення деяких показників потужності дані установки показують дуже хороші робочі характеристики, вигідні відрізняють їх від своїх аналогів.

Детальна розповідь про паровий генератор

Виготовлення своїми руками – чи можливе це?

Парові електрогенератори мають дуже складну структуру, тому виготовлення своїми руками подібних агрегатів досить проблематично.

Тим не менш, за наявності деяких знань та необхідних матеріалів, зробити цей агрегат своїми руками стає можливим.

Зрозуміло, що підсумковий варіант буде набагато меншого розміру, ніж заводські варіанти. Крім того, тут буде зовсім інший пристрій для приводу в рух наявного генератора – якщо в заводських моделях за це відповідає парова турбіна, то в домашньому варіанті це робитиме двигун.

На відео продемонстровано похідний паровий міні-генератор

Висновок

Електрогенератори турбінного типу користуються певною популярністю серед безлічі промислових підприємств та електростанцій. Однак, перш ніж купувати подібні пристрої, необхідно зробити точний розрахунок доцільності їх використання, щоб підприємство працювало над збитком собі.

Що стосується застосування на побутовому рівні, то в цьому немає жодної необхідності. З іншого боку, це технічно практично неможливо, т.к. габарити даних установок дуже великі, не кажучи вже про їхню вартість. Питання виготовлення своїми руками також досить спірне, через об'єктивні причини складності конструкції.

Власникам підприємств, які мають намір використовувати парові установки, можна дати одну пораду: придбайте спочатку генератор невеликої потужності, щоб можна було оцінити на практиці ефективність його використання. Адже невипадково, що виробники випускають агрегати від 100 кВт, маючи на увазі такий раціональний підхід.

І в найкоротший термін можна виготовити найпростіший паровий генератор. Такий пристрій здатний генерувати електрострум практично з будь-якого палива, в хід піде все, що горить. Це можуть бути палички, твердий спирт, свічка, кора з дерев, суха трава та інше. Подібний генератор можна взяти із собою, вирушаючи у туристичний похід. Від нього можна зарядити мобільний телефон або запалити пару світлодіодів для освітлення.
Двигун є однопоршневим, із золотником.

Матеріали та інструменти для збирання:
- Шматок трубки від телевізійної або радіоантени, діаметром не менше 8 мм;
- невелика трубка для створення поршневої пари (можна купити у магазині сантехніки);
- Мідний дріт (діаметр 1.5 мм, можна знайти в котушках або купити);
- гайки, болти та шурупи;
- свинець для виготовлення маховика (можна знайти у старих автомобільних акумуляторах, рибальських снастях чи купити);
- бруски з дерева;
- спиці від велосипеда;
- фанера або текстоліт для створення підставки;
- Трубка;
- банку з-під оливок або подібна.

Процес виготовлення парового генератора:

Крок перший. Принципова схема генератора
На схемі можна побачити як працює механізм. Тобто це кривошип, який через шатун з'єднаний із поршнем. Також у системі передбачений клапан (золотник), який відкриває та закриває один із двох каналів. Коли поршень знаходиться в нижній мертвій точці, золотник відкриває канал і в циліндр надходить пар під тиском. Досягаючи верхньої мертвої точки, золотник перекриває подачу пари, і відкриває циліндр випуску пари назовні, поршень потім опускається. Поворотно-поступальні рухи за класикою перетворюються кривошипом на обертання валу генератора.

До третього шматка потрібно прикріпити металеву шайбу, після висихання потрібно також зафіксувати все холодним зварюванням. Коли зварювання висохне, зверху шви потрібно обробити епоксидною смолою для максимальної міцності та герметичності.

Крок третій. Виготовлення поршня та шатуна
Поршень виготовляється із болта діаметром 7 мм. Для цього його потрібно закріпити в лещатах і намотати зверху мідний дріт, всього знадобиться зробити близько 6 витків, залежно від діаметра дроту. Потім дріт просочується епоксидною смолою. Зайвий край болта можна відрізати. Далі, коли смола висохне, знадобиться попрацювати наждачним папером, щоб підігнати поршень під діаметр циліндра. У результаті поршень повинен рухатися легко, але не повинен пропускати повітря.

Для кріплення шатуна на поршні потрібно зробити спеціальний кронштейн, він виготовляється з листового алюмінію. Її потрібно вигнути у вигляді букви «П», на краях свердляться отвори, діаметр отвору має бути таким, щоб у нього можна було виставити велосипедну спицю. Кронштейн приклеюється до поршня.

Крок четвертий. Золотник та трикутник
Трикутник потрібно вирізати з листа металу, у ньому свердлиться три отвори. Що стосується поршня золотника, його довжина становить 3.5 мм, потрібно домогтися його вільного переміщення в трубці золотника. Довжина штока може бути різною, тут все залежить від маховика.

Підпірки краще робити з брусків, вони підбираються індивідуально. Що стосується кривошипу поршневої тяги, то він має бути 8 мм, а кривошип золотника становить 4 мм.

Опис:

Чи варто згадувати про перші вітчизняні парові мотори в наш вік високих технологій? Безперечно. Адже парові двигуни зараз знаходять своє застосування в енергетиці.

Міні-ТЕЦ із паровими моторами – реальність XXI століття

І. С. Трохін, інженер ВІЕСХ Россільгоспакадемії, викладач МОПК НІЯУ «МІФІ»

Чи варто згадувати про перші вітчизняні парові мотори в наш вік високих технологій? Безперечно. Адже парові двигуни зараз знаходять своє застосування в енергетиці.

Останнім часом у промисловості та житлово-комунальному господарстві дедалі більше усвідомлюється доцільність комбінованого виробництва електричної та теплової енергії на парових міні-теплоелектроцентралях (міні-ТЕЦ) (рис. 1), які розташовані в безпосередній близькості від споживача.
Це з постійним подорожчанням електроенергії, почастішанням випадків виникнення аномальних шквальних вітрів і заморозків, які призводять до зниження надійності ліній електропередачі (обриву проводів) централізованого електропостачання.

Котельня як джерело теплової та електричної енергії

Споживачі, які мають власні котельні, іноді доповнюють їх електрогенераторними установками (електроагрегатами) з паровими двигунами (зазвичай турбінами) та електрогенераторами потужністю від кількох сотень кіловат до одиниць мегават. Таким чином котельні, що реконструюються в міні-ТЕЦ, стають джерелами як теплової, так і електричної енергії (рис. 1, трифазна лінія А–В–С).

Залежно від теплової потужності парової котельні для вироблення 1 МВт (100%) теплової енергії потрібно 17-40 кВт (1,7-4%) електроенергії. Абсолютний тиск пари в котлах, дозволений органами Ростехнагляду, зазвичай не перевищує 0,7-1,0 МПа (тут і далі - абсолютний).

Промисловим споживачам або пароводяних теплообмінників (бойлерів для отримання гарячої води) потрібна пара з нижчим тиском – 0,12–0,6 МПа. Тому електроагрегати з паровими турбінами включають паралельно редукційним пристроям або замість них (рис. 1). Тоді замість марного дроселювання пари турбінами відбуватиметься корисна робота з приводу електрогенераторів. Відпрацьована пара в цьому випадку прямує в бойлер, після чого конденсується, а конденсат через систему очищення перекачується насосом назад в котел.

Таким чином, котельня стає вигідним джерелом теплової та електричної енергії з високим коефіцієнтом корисного використання теплоти згоряння палива (80–85 % та більше).

Якщо споживачеві не потрібна велика кількість тепла, а тільки гаряча вода, наприклад, у літній час, то міні-ТЕЦ оснащують ще абсорбційними холодильними машинами, що працюють на парі, що відпрацювала в турбіні. Такі машини забезпечують необхідне охолодження води, яка надходить у систему холодопостачання для кондиціонування приміщень споживача.

Для цілорічного безперебійного електропостачання споживачів, у т. ч. обладнання міні-ТЕЦ (насосів, димососів, освітлення, систем автоматики та ін.), необхідна її безупинна робота. Це можливо, наприклад, якщо електроенергію генерувати разом із виробленням теплоти, необхідної для забезпечення споживачів гарячою водою.

На майданчиках котелень, що діють, створюються і міні-ТЕЦ із збільшеною тепловою потужністю. Наприклад, замінюються застарілі котли з тиском насиченої пари 1,4 МПа на котли з тиском перегрітої пари 4,0 МПа та температурою 440 °С. За тих же габаритів котлів електрична потужність такої міні-ТЕЦ стає значно більшою.

Однак слід звернути увагу на тип парового двигуна, що використовується в сучасних міні-ТЕЦ 1 . Це малопотужна парова турбіна, яка має одноступінчасту конструкцію, оскільки працює при малих перепадах тисків. Ротор, як частина турбіни, що обертається, складається з маточини, яка насаджується на вал, і набору профільованих лопаток (лопатковий вінець). Лопатки виготовляються із спеціальних сплавів і є відповідальними та дорогими елементами турбіни. Паровинтові турбіни теж мають профільований ротор, тільки на кшталт гвинта Архімеда.

Ще з часів парових машин більш простим та дешевим робочим органом, порівняно з турбінною лопаткою, є поршень.

Порівняння характеристик електрогенераторних установок з паровою турбіною та паровим мотором

Деякі конструкції парових машин та моторів минулого століття були не такими вже недосконалими, як вважається. Уявімо собі електрогенераторну установку з паровою машиною або мотором і сучасним електрогенератором. Оскільки парові машини, як правило, мали дуже низькі частоти обертання валу (до 300 об/хв), а сучасні електрогенератори працюють при частотах 1000-3000 об/хв, то для уявної установки необхідний мультиплікатор.

Порівняємо таку установку із сучасною паротурбінною. Зробимо це коректно: при сумірних тисках і температурах пари на вході в ці двигуни та сумірних протитискання пари на виході. Тоді стає видно (табл. 1), що питома витрата пари на одиницю електроенергії, що виробляється, а отже, і ККД у деяких паромашинних або паромоторних установок цілком порівнянний з питомою витратою пари в сучасних турбоустановках, потужність яких навіть у 5 разів більша!

Зі зростанням частоти обертання валу парової машини або мотора, за інших рівних умов, відбувається зростання ККД за рахунок скорочення тривалості впуску пари в циліндр і, отже, зменшення часу зіткнення пари зі стінками циліндра, що веде до зниження тепловтрат в двигуні.

При частотах обертання 750-1500 об/хв і потужностях принаймні до 1200 кВт сучасні німецькі парові мотори Spilling і чеські PM-VS мають витрату пари 2 в 1,3-1,5 рази меншу, ніж у парових турбін, що перевершують їх за потужністю більш ніж у 5 разів! При однакових з турбінами потужностях парові мотори ще більш ефективні, оскільки в порівняно більшому двигуні легше зробити більш досконалі паророзподільні механізми.

Російська інновація

Російські фахівці запропонували ідею: переробити сучасний поршневий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) у паровий мотор та пристосувати його для роботи в міні-ТЕЦ. Оскільки вартість ДВЗ нижча за вартість парової турбіни, то за умови незначних доробок у конструкції ми отримаємо більш дешевий приводний двигун: паровий мотор на базі серійного ДВС.

Фахівцями об'єднаної наукової групи 3 «Промтеплоенергетика», яку очолює В. С. Дубінін, старший науковий співробітник кафедри «Конструкція двигунів літальних апаратів» МАІ, розробляють паропоршневі двигуни (ППД) – сучасні парові мотори одностороннього тиску. Останнє означає, що при роботі двигуна пара, що надходить в циліндр, тисне на поршень тільки з одного боку, як і вихідного ДВС.

У базовому ДВС переробці, по суті, підлягає лише механізм паливоподачі на газодинамічно-клапанний або золотниково-клапанний вузол подачі та випуску пари (ноу-хау). ППД можуть працювати у широкому діапазоні тисків свіжої пари – від 0,5 до 4,0 МПа за її температури до 440 °З. За частотою обертання колінчастого валу ППД можуть розвивати до 3000 об/хв!

ППД має циркуляційну систему мастила з «сухим» картером, як у ДВС тепловозів та дизельних електростанцій. При такій системі олія, в основному, не затримується у внутрішніх порожнинах двигуна, а прокачується через них під тиском, очищається і потім знову надходить у двигун.

У ППД, з'єднаному з електрогенератором, пара подається від котла, а вихлоп здійснюється в пароводяний теплообмінник (рис. 2, позначення синього кольору). Управління ППД забезпечується сигналами від системи автоматизованого управління. Крім одного або декількох ППД та електрогенераторів, агрегат має у своєму складі: блок збудження, управління та захисту БВНЗ електрогенератора, що складається, у свою чергу, з блоків збудження та управління БВУ, захисної автоматики БЗА, системи управління БСУ.

На рис. 2 наведено варіант електроагрегату з асинхронним електрогенератором, тому для його роботи блок збудження БВ забезпечений конденсаторами. Розподільний пристрій електрично пов'язує електроагрегат із споживачами електроенергії. Пунктирною лінією (рис. 2) показані електричні зв'язки з інших генераторів у разі багаторухового агрегату.

Паровий мотор, на відміну турбіни, завжди може забезпечувати прямий привід електрогенератора. Турбіні, як правило, для цього потрібно редуктор, тому що для забезпечення прийнятної витрати пари вона повинна працювати при високих частотах обертання.

Паровій турбіні потрібна і система охолодження, а це – додаткова витрата води та втрати енергії. ППД цілком достатньо теплоізолювати, а охолоджувати не потрібно, тому температура в його циліндрах в 5-6 разів нижче, ніж у вихідного ДВС.

Ресурс до капітального ремонту парових турбін (30 000-50 000 год) визначається, в основному, ресурсом лопаток з дорогих сплавів, а у парових моторів (більше 50 000 год, згідно) - набагато більшим ресурсом дешевших вузлів шатунно-поршневої групи.

Парові мотори, як парові поршневі машини, мають високу надійність. А ресурс до капітального ремонту ППД може бути вищим, ніж у вихідних ДВС (30 000-100 000 год), тому що пара при роботі двигуна, на відміну від горючої суміші, не вибухає, а розширюється і плавно тисне на поршень.

Для технічного обслуговування турбін потрібний висококваліфікований персонал. Парові мотори, як близькі на кшталт ДВС, можуть обслуговуватися фахівцями нижчої кваліфікації, які ремонт можна проводити безпосередньо дома експлуатації.

Застосування джерела безперебійного живлення

Щоб виробляти струм із частотою, відповідно до вимог 4 ГОСТ 13109–97 на мережеву електроенергію (у нормальному режимі – 50±0,2 Гц), паротурбінний електроагрегат ПТЕА (рис. 2, позначення червоного кольору) повинен працювати з джерелом безперебійного живлення ДБЖ або паралельно із мережею централізованого електропостачання.

Паротурбінний електроагрегат виробляє електроенергію з відносно грубою стабілізацією частоти змінної напруги. За допомогою агрегату випрямлення напруги АВН виходить постійна напруга. Потім агрегат інвертування АІН, забезпечений високостабільним генератором частоти, що задає, забезпечує перетворення постійної напруги в змінне з високою точністю стабілізації частоти.

Блок акумуляторних батарей АБ служить для короткочасного резервного електроживлення АІН у разі виходу з експлуатації турбоелектроагрегата або на час аварійного включення резерву.

Самостабілізація частоти обертання валу двигуна

Всі поршневі двигуни, у тому числі і парові, мають властивість самостабілізації частоти обертання валу, чого не можна сказати про турбіни. Це відкриття В. С. Дубініна є революційним 5 . Його реалізація дозволяє забезпечувати підтримку частоти обертання валу первинного двигуна з такою точністю, що електрогенератор здатний виробляти електроенергію з частотою 50±0,2 Гц, як потрібно за стандартами в галузі якості електроенергії. Для порівняння, дизельні електростанції можуть виробляти електроенергію з більш грубою точністю підтримки частоти (у режимі роботи – 50±0,5 Гц).

Самостабілізація здійснюється без організації зворотних зв'язків при імпульсній подачі або виробленні робочого тіла (пара) через рівні проміжки часу. Такий процес, по суті, аналогічний роботі анкерного механізму та маятника в механічному годиннику. У нашому випадку це ППД з джерелом пари і генератор імпульсів, що задає подачі пари.

Точку зору щодо переваг парових поршневих двигунів над турбінами для міні-ТЕЦ поділяють зарубіжні фахівці. Так, у 2005 році на Американській раді з енергоефективної економіки Майкл Мюллер із Центру передових енергетичних систем Рутгерського університету США зазначив у своїй доповіді «Повернення парової машини», що малорозмірні парові поршневі двигуни, на відміну від турбін, надійно та економічно працюють навіть на вологому. та при помірних частотах обертання.

Слід все ж відзначити, що переважна більшість парових моторів поки дещо поступаються турбінам за масовими та габаритними характеристиками. Однак, як показує багаторічний досвід експлуатації, зокрема, моторів Spilling, ці показники не є першорядними, на тлі низки незаперечних переваг поршневих двигунів.

Переобладнання водогрійних котелень у парові міні-ТЕЦ

А що ж робити із водогрійними котельнями? Як їх переобладнати у парові міні-ТЕЦ? Такі котельні доцільно оснащувати додатковими паровими котлами з переведенням на них базової частини теплового навантаження або повністю замінювати водогрійні ними. Парові котли дорожчі за водогрійні, але експлуатаційні витрати на їх утримання нижчі і вони можуть надійно працювати з більш високим ресурсом.

Екологічні питання експлуатації міні-ТЕЦ

Екологічні показники спалювання палива у сучасних парових котлах дуже непогані. Реалізація відомої вітчизняної технології спалювання твердих палив (вугілля, відходи вуглезбагачення, шлам, деревні та рослинні відходи і т. д.) у високотемпературному циркулюючому киплячому шарі (патент на корисну модель RU 15772) дає можливість забезпечити роботу котла з дуже низькими викидами. Екологічні показники роботи котлів з такими топками задовольняють найжорсткіші вимоги Ростехнагляду.

У висновку необхідно помітити, що електрогенеруючі агрегати з паровими моторами якнайкраще підходять для екологічно чистих сонячних електростанцій (табл. 2), у тому числі і міні-ТЕЦ, в яких для отримання пари використовуються котли не з топками, а з сонячними колекторами. Виходить справді екологічно чиста електростанція, що працює на сонці, воді та парі!

Отже, можна зробити такі висновки:

• паромоторні міні-ТЕЦ енергоефективніші за паротурбінні. Для них питома витрата пари в електроагрегатах на вироблення електроенергії в 1,3–1,5 рази менша, ніж у паротурбінних міні-ТЕЦ, особливо при електричних потужностях до 1200 кВт.
• ресурс до капітального ремонту у сучасних парових моторів для міні-ТЕЦ, принаймні, не нижче, ніж у парових турбін лопаткового та гвинтового типів.

Література

1. Бурносенко А. Ю. Міні-ТЕЦ з паровими турбінами для підвищення ефективності промислово-опалювальних котелень // Новини теплопостачання. 2009. №1.
2. Мікро-і малого розміру CHP від ​​biomass (up to 300 kWe). OPET RES-e NNE5/37/2002 // OPET Finland: http://web.archive.org/web/20070208002554/
   http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/DENSY/en/Dokumenttiarkisto/Viestinta_ja_aktivointi/Julkaisut/OPET-RES/TechnologyPaper2_chp_70404.pdf.
3. Дубінін В. С. Забезпечення незалежності електро-і теплопостачання Росії від електричних мереж на основі поршневих технологій: монографія. М., 2009.
4. Шкаруп С. О. Використання точкового перетворення для аналітичного опису перехідного процесу в тепловому двигуні дискретної дії // Динаміка складних систем. 2010. № 2.
5. Muller M.R. Return of the Steam Engine // ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Industry. Нью-Йорк (USA). July 19–22, 2005. http://quasiturbine.promci.qc.ca/Presse/SteamMuller050721.pdf.

1 Історично склалося, що термін «паровий двигун» поширюється на всі конструкції двигунів, що працюють на парі. У літературі іноді помилково ототожнюють паровий двигун та парову машину. Парова машина – це поршневий паровий двигун.

3 До групи входять фахівці Московського авіаційного інституту, Всеросійського інституту електрифікації сільського господарства, Московського енергетичного інституту, Московського інституту енергобезпеки та енергозбереження, Королівського коледжу космічного машинобудування та технології.

4 З 2013 року замість ГОСТ 13109-97 буде запроваджено ГОСТ Р 54149-2010.

5 Зазначимо, що В.С. Дубінін розробив у 1980-х роках теорію самостабілізації лише для одноциліндрового поршневого двигуна та підтвердив її експериментально. А в 2009 році молодий інженер С. О. Шкарупа застосував цю теорію для багатоциліндрових поршневих двигунів, з якими і доводиться мати справу на практиці.