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.
• Пар, що вийшов, 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.

Електростанція на дровах – один із альтернативних способів запитати електроенергією споживачі.

Такий пристрій здатний за мінімальних витрат на енергоресурси отримати електрику, причому навіть у тих місцях, де взагалі відсутнє підведення енергомереж.

Електростанція, що використовується, дрова може стати відмінним варіантом для власників дачних ділянок і заміських будинків.

Також існують мініатюрні версії, які підійдуть для любителів тривалих походів та проведення часу на природі. Але про все по порядку.

Особливості

Електростанція на дровах – винахід далеко не новий, але сучасні технології дозволили дещо покращити розроблені раніше пристрої. Причому для отримання електроенергії використовують кілька різних технологій.

До того ж, поняття «на дровах» дещо не точне, оскільки для функціонування такої станції підійде будь-яке тверде паливо (дрова, тріска, палети, вугілля, кокс) загалом усе, що може горіти.

Відразу відзначимо, що дрова, а точніше процес їх згоряння, виступає лише як джерело енергії, що забезпечує функціонування пристрою, в якому відбувається генерація електрики.

Основними перевагами таких електростанцій є:

• Можливість використовувати найрізноманітніше тверде паливо та його доступність;
• Отримання електроенергії будь-де;
• Використання різних технологій дозволяє отримувати електроенергію з різними параметрами (достатньою тільки для звичайної підзарядки телефону і до запитання промислового обладнання);
• Може виступати і як альтернатива, якщо перебої подачі електроенергії – звичайна справа, а також основним джерелом електрики.

Класичний варіант

Як уже зазначено, в електростанції на дровах використовують кілька технологій для отримання електрики. Класичною серед них є енергія пари, або паровий двигун.

Тут все просто – дрова чи будь-яке інше паливо згоряючи, розігріває воду, внаслідок чого вона переходить у газоподібний стан – пару.

Отримана пара подається на турбіну генераторної установки і за рахунок обертання генератор виробляє електроенергію.

Оскільки паровий двигун і генераторна установка з'єднані в єдиний закритий контур, після проходження турбіни пар охолоджується, знову подається в котел, і весь процес повторюється.

Така схема електростанції – одна з найпростіших, але має ряд істотних недоліків, одним з яких є вибухонебезпечність.

Після переходу води до газоподібного стану тиск у контурі значно підвищується, і якщо його не регулювати, то висока ймовірність пориву трубопроводів.

І хоч у сучасних системах застосовуються цілий набір клапанів, що регулюють тиск, але все ж таки робота парового двигуна потрібно постійного контролю.

До того ж звичайна вода, яка використовується в цьому двигуні, може стати причиною утворення накипу на стінках труб, через що знижується ККД станції (накип погіршує теплообмін і знижує пропускну здатність труб).

Але зараз ця проблема вирішується використанням дистильованої води, рідин, очищених домішок, що випадають в осад, або спеціальних газів.

Але з іншого боку, ця електростанція може виконувати ще одну функцію – обігрівати приміщення.

Тут все просто – після виконання своєї функції (обертання турбіни) пар необхідно охолодити, щоб вона знову перейшла в рідкий стан, для чого потрібна система охолодження або просто – радіатора.

І якщо розмістити цей радіатор у приміщенні, то від такої станції отримаємо не тільки електроенергію, але ще й тепло.

Інші варіанти

Але паровий двигун - це тільки одна з технологій, яка використовується в електростанціях, що працюють на твердому паливі, причому не найбільш підходяща для використання в побутових умовах.

Також для отримання електроенергії зараз використовуються:

• Термоелектрогенератори (що використовують принцип Пельтьє);
• Газогенератори.

Термоелектрогенератори

Електростанції з генераторами, побудованими за принципом Пельтьє досить цікавий варіант.

Фізик Пельтьє виявив ефект, що зводиться до того що, що з пропускання електроенергії через провідники, які з двох різнорідних матеріалів, однією з контактів відбувається поглинання тепла, але в другому – виділення.

Причому цей зворотний ефект – якщо з одного боку провідник розігрівати, а з другого – охолоджувати, то в ньому буде утворюватися електроенергія.

Саме зворотний ефект використовують у електростанціях на дровах. При згорянні вони розігрівають одну половину пластини (вона і є термоелектрогенератором), що складається з кубиків, виготовлених з різних металів, а друга ж її частина – охолоджується (для чого використовуються теплообмінники), в результаті чого на висновках пластини з'являється електроенергія.

Але є такий генератор кілька нюансів. Один з них – параметри енергії, що виділяється, безпосередньо залежать від різниці температури на кінцях пластини, тому для їх вирівнювання і стабілізації необхідне використання регулятора напруги.

Другий нюанс полягає в тому, що енергія, що виділяється, - лише побічний ефект, велика частина енергії при згорянні дров просто перетворюється в тепло. Через це ККД такого типу станції не дуже висока.

До переваг електростанцій з термоелектрогенераторами відносяться:

• Тривалий термін служби (немає рухомих елементів);
• Одночасно виробляється як енергія, а й тепло, що можна використовуватиме обігріву чи приготування їжі;
• Безшумність роботи.

Електростанції на дровах, що використовують принцип Пельтьє, досить поширений варіант, і випускаються як портативні пристрої, які здатні лише виділити електроенергії для зарядки малопотужних споживачів (телефону, ліхтаря), так і промислові, здатні запитати потужні агрегати.

Газогенератори

Другий тип – це газогенератори. Такий пристрій можна використовувати в кількох напрямках, у тому числі отримання електроенергії.

Тут варто відзначити, що сам по собі такий генератор не має жодного відношення до електрики, оскільки його основне завдання – виробити горючий газ.

Суть роботи такого пристрою зводиться до того, що в процесі окислення твердого палива (його горіння), виділяються гази, у тому числі і горючі - водень, метан, ЗІ, які можуть використовуватися в різних цілях.

Наприклад, такі генератори раніше застосовувалися на автомобілі, де звичайні двигуни внутрішнього згоряння добре працювали на газі.

Через постійне тремтіння палива дані пристрої деякі автомобілісти та мотоциклісти вже в наш час почали встановлювати на свої машини.

Тобто, щоб отримати електростанцію, достатньо мати газогенератор, двигун внутрішнього згоряння та звичайний генератор.

У першому елементі виділятиметься газ, який стане паливом для двигуна, а той у свою чергу обертатиме ротор генератора, щоб отримати на виході електроенергію.

До переваг електростанцій на газогенераторах відноситься:

• Надійність конструкції самого газогенератора;
• Отримуваний газ можна використовувати для роботи двигуна внутрішнього згоряння (який стане приводом для електрогенератора), газового котла, печі;
• Залежно від задіяного ДВЗ та електрогенератора можна отримати електроенергію навіть для промислових цілей.

Основним недоліком газогенератора є громіздкість конструкції, оскільки вона повинна включати котел, де відбуваються всі процеси для отримання газу, систему його охолодження і очищення.

І якщо цей пристрій буде використовуватися для отримання електроенергії, додатково до складу станції повинні також входити ДВС і електрогенератор.

Представники електростанцій заводського виготовлення

Зазначимо, що зазначені варіанти – термоелектрогенератор та газогенератор зараз є пріоритетними, тому випускаються вже готові станції для використання як побутові, так і промислові.

Нижче наведено кілька з них:

• Пекти «Індигірка»;
• Піч туристична "BioLite CampStove";
• Електростанція BioKIBOR;
• Електростанція "Еко" з газогенератором "Куб".

Пекти «Індигірка».

Звичайна побутова твердопаливна піч (зроблена на кшталт печі «Буржайка»), оснащена термоелектрогенератором Пельтьє.

Відмінно підійде для дачних ділянок та невеликих будинків, оскільки досить компактна та її можна перевозити в авто.

Основна енергія при згорянні дров йде на обігрів, але при цьому наявний генератор дозволяє отримати електроенергію напругою 12 В і потужністю 60 Вт.

Пекти «BioLite CampStove».

Теж використовує принцип Пельтьє, але вона ще більш компактна (вага всього 1 кг), що дозволяє брати її в туристичні походи, а й кількість енергії, що виробляється генератором – ще менше, але її буде достатньо зарядити ліхтар чи телефон.

Електростанція BioKIBOR.

Також використовується термоелектрогенератор, але це вже – промисловий варіант.

Виробник на замовлення може виготовити пристрій, що забезпечує на виході електроенергію потужністю від 5 кВт до 1 МВт. Але це впливає на розміри станції, а також кількість палива, що споживається.

Наприклад, монтаж, що видає 100 кВт, витрачає 200 кг дров на годину.

А ось електростанція "Еко" - газогенераторна. У її конструкції використовується газогенератор «Куб», бензиновий двигун внутрішнього згоряння та електрогенератор потужністю 15 кВт.

Крім вже готових промислових рішень, можна окремо купити ті ж термоелектрогенератори Пельтьє, але без пічки і використовувати його з будь-яким джерелом тепла.

Саморобні станції

Також багато умільців створюють саморобні станції (зазвичай на основі газогенератора), які потім продають.

Все це вказує на те, що можна і самостійно виготовити електростанцію з підручних засобів та використовувати її для своїх цілей.

На основі термоелектрогенератора.

Перший варіант – електростанція на основі пластини Пельтьє. Відразу зазначимо, що виготовлений в домашніх умовах пристрій підійде хіба що для заряджання телефону, ліхтаря або освітлення з використанням світлодіодних ламп.

Для виготовлення потрібно:

• Металевий корпус, який відіграватиме роль печі;
• Пластина Пельтьє (окремо купується);
• Регулятор напруги із встановленим USB-виходом;
• Теплообмінник або вентилятор для забезпечення охолодження (можна взяти комп'ютерний кулер).

Виготовлення електростанції - дуже просте:

1. Виготовляємо піч. Беремо металевий короб (наприклад, корпус від комп'ютера), розгортаємо так, щоб пекти не мала дна. У стінах внизу виготовляємо отвори для подачі повітря. Вгорі можна встановити решітку, на яку можна встановити чайник і т.д.
2. На задню стінку монтуємо пластину;
3. Зверху на пластину монтуємо кулер;
4. До висновків від пластини підключаємо регулятор напруги, від якого запитуємо кулер, а також робимо висновки для підключення споживачів.

Працює все просто: розпалюємо дрова, у міру нагрівання пластини на її висновках почнеться генерація електроенергії, яка подаватиметься на регулятор напруги. Від нього ж почне працювати кулер, забезпечуючи охолодження пластини.

Залишається тільки підключити споживачі та стежити за процесом горіння в грубці (підкидати вчасно дрова).

На основі газогенератора.

Другий спосіб зробити електростанцію – це виготовити газогенератор. Такий пристрій значно складніший у виготовленні, але й вихід електроенергії значно більше.

Для його виготовлення потрібно:

• Циліндрична ємність (наприклад, розібраний газовий балон). Вона буде грати роль печі, тому слід передбачити люки для завантаження палива та очищення твердих продуктів горіння, а також підведення повітря (потрібний вентилятор для примусової подачі, щоб забезпечити кращий процес горіння) та виведення для газу;
• Радіатор охолодження (може бути виготовлений у вигляді змійовика), в якому газ охолоджуватиметься;
• Місткість для створення фільтра типу «Циклон»;
• Місткість для створення фільтра тонкого очищення газу;
• Бензинова генераторна установка (але можна просто взяти будь-який бензиновий двигун, а також звичайний асинхронний електродвигун 220 В).

Після цього все необхідно поєднати в єдину конструкцію. Від котла газ повинен надходити на радіатор охолодження, а потім на «Циклон» та фільтр тонкого очищення. І лише після цього отриманий газ подається на двигун.

Це вказано принципову схему виготовлення газогенератора. Виконання ж може бути різним.

Наприклад, можливе встановлення механізму примусової подачі твердого палива з бункера, який, до речі, теж буде запитуватись від генератора, а також усіляких контролюючих пристроїв.

Створюючи електростанцію з урахуванням ефекту Пельтьє, особливих проблем виникне, оскільки схема проста. Єдине, слід вживати деяких заходів безпеки, оскільки вогонь у такій грубці практично відкритий.

А ось створюючи газогенератор, слід враховувати безліч нюансів, серед них забезпечення герметичності на всіх з'єднаннях системи, по якій проходить газ.

Щоб двигун внутрішнього згоряння нормально працював, слід потурбуватися про якісне очищення газу (наявність домішок у ньому неприпустима).

Газогенератор – громіздка конструкція, тому для нього необхідно правильно підібрати місце, а також забезпечити нормальну вентиляцію, якщо він буде встановлений в приміщенні.

Оскільки такі електростанції не нове, і любителями вони виготовляються вже порівняно давно, то й відгуків про них накопичилося чимало.

Здебільшого всі вони позитивні. Навіть у саморобної печі з елементом Пельтьє наголошується, що вона повністю справляється з поставленим завданням. А щодо газогенераторів, то тут наочним прикладом може виступити встановлення таких пристроїв навіть на сучасних авто, що говорить про їхню ефективність.

Плюси та мінуси електростанції на дровах

Електростанція на дровах – це:

• Доступність палива;
• Можливість отримати електроенергію у будь-якому місці;

3 / 5 ( 2 голоси)

Читайте у статті

Критерії вибору

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

Щоб цей вибір був обдуманим і зваженим, слід 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.

Процес самостійної установки турбонаддуву.

Турбонаддув на авто

Для того щоб поставити цей девайс на двигун своїми руками, потрібно перш за все зрозуміти одну річ, незалежно від марки автомобіля, моделі турбіни та інших дрібниць, принцип роботи будь-якого такого агрегату практично ідентичний, так що роботи в 95% випадків будуть приблизно однакові.

Ну давайте ж почнемо, а почати потрібно зі зняття з двигуна повітряного фільтра та карбюратора. Робиться це тому, що патрубок прийому встановлюється в місце, де знаходиться карбюратор, а штатна приймальна труба від карбюратора просто видаляється. Також не зайвим буде закріпити всю конструкцію нормальними болтами, для більшої надійності. Газовідвідний патрубок буде замінено на шпильки колектора вихлопу, а приймальна труба глушника буде введена знизу.

Тепер нашу турбіну треба закріпити на горизонтальному фланці того самого патрубка. Коли ці дії виконані, у випускний тракт турбонаддува необхідно ввести закінчування з кільцем ущільнювача для патрубка, що відводить (вона має циліндричну форму).

Що стосується прямокутного фланця на патрубку, то він кріпиться на приймальній трубі за допомогою мідної прокладки. Це дає необхідний показник жорсткості та міцності кріплення.

Наступним кроком необхідно з'єднати патрубок впуску та випуску повітря з аналогічною частиною компресора нашої системи. Робиться це за допомогою сполучного патрубка. Він має діаметр 50 міліметрів і закріплюється за допомогою пластикових хомутів. На виході з компресора слід поставити ще один патрубок, але алюмінієвий. Після цього можна приступити до повернення в систему двигуна його рідного карбюратора. Для цього своїми руками за допомогою штатних шпильок приєднуємо його до горизонтального фланця за допомогою рідної прокладки.

Далі вам потрібно демонтувати пластину, яка знаходиться на кришки головки блоку, але не переплутайте їх там кілька, а демонтувати потрібно саме другу з правого боку. На її місце встановлюється приводний кронштейн дросельної заслінки, що відповідає за розподіл та дозування повітряних потоків, палива, а тепер і вихлопу.

Тепер необхідно закріпити газопровід гідровакуумного підсилювача. Кріпиться він на спеціально призначеному штуцері вхідного патрубка. Далі до цієї справи приєднуються зчитувальні датчики приладів, щоб відстежувати показники системи. На довершення всієї роботи не забудьте встановити на місце вентиляційний фільтр та трубу для вентиляції картера.

Турбіна на автомобілі

пристрій парової турбіни

Паротурбінна установка – основний тип двигунів на сучасних теплових і атомних електростанціях, які виробляють 85 – 90% електроенергії, споживаної у світі.

Вид та пристрій паротурбінної установки

Парові турбіни відрізняються великою швидкістю. Вона переважно дорівнює 3000 об. хв., і мають при цьому порівняно малі габарити та масу. У сучасній промисловості сьогодні випускають турбоагрегати різних потужностей, навіть такі, де в одному агрегаті за високої економічності понад тисячу мегават.

Винайдено цей агрегат дуже давно. У його створенні брали участь багато вчених. У Росії основоположником будівництва парових турбін прийнято вважати Полікарпа Залєсова, який впроваджував дані споруди на Алтаї на початку ХІХ століття.

Парові турбіни поділяються на:

• Конденсаційні;
• Теплофікаційні;
• Спеціального призначення;
• активні;
• Реактивні;
• Активно-реєктивні.

Найбільш поширена – конденсаційна турбіна – працює з випуском відпрацьованої пари в конденсатор із глибоким вакуумом. Від проміжних щаблів її турбін, як правило, береться кілька пара з метою регенерації. Головне призначення конденсаційних установок – вироблення електроенергії.

Термоелектрогенератори

Електростанції з генераторами, побудованими за принципом Пельтьє досить цікавий варіант.

Фізик Пельтьє виявив ефект, що зводиться до того що, що з пропускання електроенергії через провідники, які з двох різнорідних матеріалів, однією з контактів відбувається поглинання тепла, але в другому – виділення.

Причому цей зворотний ефект – якщо з одного боку провідник розігрівати, а з другого – охолоджувати, то в ньому буде утворюватися електроенергія.

Саме зворотний ефект використовують у електростанціях на дровах. При згорянні вони розігрівають одну половину пластини (вона і є термоелектрогенератором), що складається з кубиків, виготовлених з різних металів, а друга ж її частина – охолоджується (для чого використовуються теплообмінники), в результаті чого на висновках пластини з'являється електроенергія.

Але є такий генератор кілька нюансів. Один з них – параметри енергії, що виділяється, безпосередньо залежать від різниці температури на кінцях пластини, тому для їх вирівнювання і стабілізації необхідне використання регулятора напруги.

Другий нюанс полягає в тому, що енергія, що виділяється, - лише побічний ефект, велика частина енергії при згорянні дров просто перетворюється в тепло. Через це ККД такого типу станції не дуже висока.

До переваг електростанцій з термоелектрогенераторами відносяться:

• Тривалий термін служби (немає рухомих елементів);
• Одночасно виробляється як енергія, а й тепло, що можна використовуватиме обігріву чи приготування їжі;
• Безшумність роботи.

Електростанції на дровах, що використовують принцип Пельтьє, - досить поширений варіант, і випускаються як портативні пристрої, які здатні лише виділити електроенергії для заряджання малопотужних споживачів (телефону, ліхтаря), так і промислові, здатні запитати потужні агрегати.

3 Механічний турбонагнітач повітря своїми руками вдосконалюємо авто

Найбільш ефективний режим турбо на впорскових бензинових двигунах. Мотори карбюраторного типу також можуть працювати з механічним нагнітачем, проте їм необхідна певна доробка своїми руками, зокрема, установка жиклерів зі збільшеним перетином та інші заходи. У випадку з інжекторним двигуном все зводиться до нової прошивки.

Механічний нагнітач, що працює від колінвала двигуна, має безперечну перевагу - він працює абсолютно синхронно з агрегатом і в режимі турбо забезпечує рівномірну подачу повітря відповідно до оборотів двигуна. Однак такий пристрій відбиратиме для своєї роботи частину потужності двигуна.

Найпоширенішими варіантами побудови механічних нагнітачів, які можна встановити своїми руками, є три типи:

• Відцентровий апарат – застосовується як самостійно як компресора, і у комбінації коїться з іншими пристроями. Принцип роботи досить простий - лопатки, що обертаються на великій швидкості, захоплюють повітря і закидають усередину корпусу, який має равликоподібну форму. На виході з корпусу потік повітря набуває необхідного для режиму турбо тиску. Невисока вартість пристрою та можливість встановлення своїми руками зробили його найбільш популярним. Однак у його роботі вистачає і складнощів, зокрема з техобслуговуванням.
• Нагнітач ROOTS – це лопатки ротора, які поміщені в замкнутий корпус. Повітря захоплюється на вході, за рахунок високої швидкості обертання лопаток повітря набуває більшого тиску на виході. Головний недолік пристрою такого типу – нерівномірність подачі повітряного потоку, що спричиняє пульсацію тиску в режимі турбо. Однак відносно тиха робота, надійність та компактність змушують автомобілістів миритися навіть із таким недоліком. При певних навичках поводження з технікою вам не важко встановити такий наддув своїми руками.
• Нагнітач LYSHOLM – представник гвинтового типу апаратів. Принцип роботи схожий на попередній – потік повітря створюється роторами, які обертаються на високій швидкості. Головна відмінність цього типу нагнітачів – маленький зазор між гвинтами, що викликає безліч складнощів у проектуванні та встановленні таких виробів. Трапляються вони на автомобілях нечасто і коштують недешево. Встановлювати їх своїми руками не рекомендується, краще звертатися до фахівців з турбонаддуву.

2 Грамотний вибір турбокомпресора

Щоб їзда була насолодою, потрібно визначитися, скільки кінських сил хочеться отримати від удосконалення

Важливо вибрати турбіну, яка б підійшла під певну марку авто, адже від типу нагнітача, об'єму двигуна залежить її монтаж. Наприклад, турбонаддув ТКР-7 може збільшити потужність двигуна на 20% шляхом підвищення тиску в 1-1.2 рази в паливній системі.

Вищий тиск може викликати редукування резерву двигуна на виході, швидко прийдуть у непридатність поршні та випускні клапани. Відходи газів, що надходять у турбіну, регулюються перепускним патрубком, який частина газів відводитиме повз турбокомпресор. Турбіна K16-2467 ідеально підходить до встановлення та обіцяє хороші обороти для використання авто у межах міста. Пропонується до розгляду турбонаддув IHI RHF55, як гарний робочий варіант, здатний тривалий час забезпечувати швидку та надійну їзду.

Куплена в магазині турбіна більш зносостійка, підшипники знаходяться в масляному середовищі, стирання деталей відбувається тільки з глушенням двигуна. Тому при оптимальному догляді та регулярному огляді така установка здатна служити понад 10 років. Багато винахідників встановлюють саморобні пристрої, але в цьому випадку економія не виправдовується. Краще заощадити на установці, але не на турбіні.

Пару слів про китайські електро турбіни

Буквально 2 роки тому «автоінтернет» просто вибухнув від електричних турбін з Китаю. Пропонувалася невелика «штуковина», яка встановлювалася у розрив шланга повітрозабору, яка нібито нагнітала повітря з тиском у двигун, обіцяне збільшення потужності аж до – 15%! Сам двигун являв собою незрозумілий кулер, ні споживання електрики, ні оберти, ні повітря, що прокачується - показників не було. Якщо розібрати його навіть візуально, то стає зрозуміло - що це кулер на зразок просунутих комп'ютерних, ну що він може збільшити? НІЧОГО! Тож просто не купуємо – це РОЗЛУЧЕННЯ.

Зараз звичайно на тих же китайських сайтах починають з'являтися інші електро турбіни, багато хто зроблений навіть у формі равлика - аля механічний компресор. Але знову ж таки немає ні показників тиску, ні споживання, ні перекачування повітря. Думайте, перш ніж купувати. Дивимося пізнавальний ролик.

Що ще потрібно для тюнінгу

Перед встановленням турбіни на ВАЗ необхідно визначитися з тим, яку сумарну потужність ви хочете вичавити з двигуна. Якщо бажаєте отримати більше 200 конячок, потрібно знайти блок від «Калини». Він на 2,3 мм вищий, ніж стандартний. Можна використовувати блок двигуна від автомобіля 10-го сімейства, але це суттєво зменшить потужність.

Обов'язково необхідно встановити колінчастий вал від автомобіля Lada Kalina. Діаметр кривошипного механізму має 75,6 мм. Обов'язково використовувати а в них виточити виїмку, яка дозволить досягти необхідного ступеня стиснення. Рекомендується звернутися до грамотного фахівця, щоб він зробив ці виїмки, або придбати вже готові вироби в магазинах для тюнінгу.

Будова парової турбіни

Парові турбіни будують як стаціонарні конструкції, які використовують в основному на заводських силових установках або електростанціях, і транспортних, необхідних для роботи суднових котлів.

Незалежно від принципу роботи, суть дій, що відбуваються, залишатиметься незмінною - струмінь пари, що випливає з сопла, буде прямувати на лопатки диска, що є на валу, і той приводиться в дію.

Парові турбіни розрізняють за такими характеристиками:

• Оборотів;
• Кількість корпусів;
• Напрямку руху струменя пари;
• Число валів;
• Розташування конденсаційної установки;
• Функціональність.

Парові турбіни забезпечують тривале вироблення механічної енергії при температурі води, що охолоджує, до 330 С Цельсія. Також турбіни повинні виконувати тривалу надійну роботу з номінальним навантаженням від 30 до 100%. Що необхідно для регулювання розподілу електричного навантаження. Найпоширеніші конденсаційні турбіни повинні забезпечувати тривалу дію при температурі вихлопного процесу до 700°С.

Турбонагнітач своїми руками

Перед встановленням турбокомпресора на свій автомобіль необхідно визначитися із потужністю, яку бажаєте отримати від двигуна.

Від правильного вибору турбонаддува залежить кінцевий результат. Він має максимально підходити до вашої марки авто. Це вплине подальший процес монтажу.

Чимало власників машин хвилює, як зробити турбокомпресор своїми руками і чи можливо це? Для новачка ця процедура буде складною, адже процес вимагає знання деяких нюансів.

Можливо, знадобиться доопрацювання в механізмах автомобіля перед встановленням турбокомпресора. Помилки в монтажі спричинять несправності обладнання, що призведе до нових витрат. Тому здійснювати тюнінг самостійно потрібно акуратно, дотримуючись наступних правил:

1. Перед встановленням перевірте стан усіх важливих систем автомобіля. Замініть повітряні, олійні фільтри. Змініть масло та перевірте справність патрубків маслопроводу. Головне, щоб у процесі роботи турбіни туди не потрапляли частки бруду та пилу.
2. Проведіть діагностику каталізатора на наявність несправностей.
3. Перевірте корпус повітряного фільтра. Він має бути герметичним.
4. Повітряні патрубки та систему вентиляції картера промийте бензином.
5. Очистіть від бруду всі канали, що подають повітря, інакше забрудненість вплине на роботу нагнітача.
6. Заправте турбіну олією. Від його якості залежить працездатність наддуву.
7. Для кращого розосередження його у турбіні скористайтесь ручним насосом. Повторіть маніпуляцію неодноразово. Після чого олія повністю зливається з агрегату.
8. Встановіть турбокомпресор та надійно закріпіть його.
9. Для зручності встановлення демонтуйте теплоекран, генератор та випускний колектор. Спустіть із системи рідину для охолодження.
10. Злийте все масло. У двигуні висвердліть отвір, встановіть його за допомогою герметика фітинг. Після цього зніміть датчик, що визначає температуру олії.
11. Встановіть адаптер для подачі олії в турбіну.
12. Поверніть усі деталі. Турбіну з фітингом з'єднайте шлангом, встановіть перепускний клапан.
13. Під кінець вмонтуйте інтеркулер та випускний пайпінг.

Цікавить позашляховий тюнінг? Корисна інформація тут. Які аксесуари для тюнінгу потрібні? Читайте в.

Парова електростанція особливості роботи установки

Система регулювання роботи турбіни при різкому скиданні потужності та відключенні ТГ від мережі повинна обмежувати швидке закидання частоти обертання її ротора і не допустити спрацювання датчика безпеки. Робота турбіни припускає можливість миттєвого скидання електронапруги до нуля. Також турбіни повинні давати можливість відновити навантаження до вихідної або будь-якої іншої цифри в регулювальному діапазоні, при швидкості не менше 10% від номінальної потужності за секунду.

Парові турбіни використовують переважно на заводських силових установках або електростанціях.

Обов'язкові режими роботи:

• З вимкненим підігрівачем високого тиску;
• З навантаженням у межах потреб у межах 40 хвилин після скидання;
• На холостому ходу 15 хвилин після скидання електронавантаження;
• Для проведення випробування на холостому ході 20 годин після запуску турбіни;
• Термін служби робочих турбін між ремонтами має бути не менше 4 років;
• Нові агрегати мають гарантію 5 років;
• період роботи на відмову у парової турбіни не менше 6000 годин;
• Коефіцієнт готовності установки не менше 0,98.

Парова турбіна має термін служби понад 30 років. Винятком є ​​лише деталі та елементи, що швидко зношуються.

Елементи системи турбонаддуву

Будь-який двигун, який обладнаний турбонаддувом, має дуже хороший показник за літровою потужністю та витратою палива. Тобто, з певного літражу двигуна з наддувом, знімається набагато більша питома потужність, ніж з двигуном без наддуву. У зв'язку з тим, що через турбіну і через впускний колектор проходить набагато більше повітря і на більшій швидкості, сама по собі турбіна гріється досить швидко і сильно. Тому обов'язковим компонентом турбонаддува є интеркулер - система охолодження повітря, що нагнітається. Чим повітря буде прохолодніше при попаданні в камеру згоряння, тим ефективніше проходитиме процес горіння. Це, по-перше, а по-друге, при сильному перегріві головки блоку циліндрів є небезпека отримати детонацію.

Головними елементами системи турбонаддуву залишаються:

• турбіна та інтеркулер;
• клапан контролю тиску;
• перепускний клапан, який відводить гази від турбіни, якщо дросель закритий;
• балансувальний клапан, який дозволяє стравлювати надлишковий тиск;
• корпус турбіни;
• повітряні та масляні патрубки.

Турбокомпресор та принцип його дії

Турбокомпресор - це складна конструкція, що складається з відцентрового або осьового компресора, що працює разом з турбіною. Він збільшує ККД автомобіля за рахунок подачі до циліндрів великого об'єму повітря.

Його дія ґрунтується на наступних етапах:

1. Суміш палива з повітрям при попаданні в двигун згоряє і виходить через вихлопну трубу. Крильчатка, встановлена ​​на початку випускного колектора, міцно з'єднана з крильчаткою колектора на впуску.
2. Потужний потік газів, що виходять із двигуна, приводить у дію крильчатку на виході. Вона як і обертає крильчатку на впускному колекторі.
3. Внаслідок цього в мотор подається велика кількість повітря та палива одночасно. Чим більше згоряє паливної маси, тим потужнішим стає двигун. Перед турбокомпресором і стоїть завдання постачати в двигун якомога більшу кількість повітряної маси для спалювання великого обсягу палива. За рахунок цього досягається підвищення потужності.

Вмонтований турбокомпресор здатний спалювати до 1,6 разів більше пального, збільшуючи на той самий показник рівень потужності.

Експлуатуючи авто у звичному режимі навантаження, витрата палива не збільшиться. Завдяки покращенню показників розгону та подолання підйомів, спостерігається економія. Витрата бензину збільшиться при нарощуванні навантаження.

Зменшується зношування деталей, а автомобіль отримає наступні переваги:

• час розгону скоротиться;
• підвищиться маневреність;
• зросте вантажопереміщення;
• підвищиться швидкість.

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

Класичний варіант

Як уже зазначено, в електростанції на дровах використовують кілька технологій для отримання електрики. Класичною серед них є енергія пари, або паровий двигун.

Тут все просто – дрова чи будь-яке інше паливо згоряючи, розігріває воду, внаслідок чого вона переходить у газоподібний стан – пару.

Отримана пара подається на турбіну генераторної установки і за рахунок обертання генератор виробляє електроенергію.

Оскільки паровий двигун і генераторна установка з'єднані в єдиний закритий контур, після проходження турбіни пар охолоджується, знову подається в котел, і весь процес повторюється.

Така схема електростанції – одна з найпростіших, але має ряд істотних недоліків, одним з яких є вибухонебезпечність.

Після переходу води до газоподібного стану тиск у контурі значно підвищується, і якщо його не регулювати, то висока ймовірність пориву трубопроводів.

І хоч у сучасних системах застосовуються цілий набір клапанів, що регулюють тиск, але все ж таки робота парового двигуна потрібно постійного контролю.

До того ж звичайна вода, яка використовується в цьому двигуні, може стати причиною утворення накипу на стінках труб, через що знижується ККД станції (накип погіршує теплообмін і знижує пропускну здатність труб).

Але зараз ця проблема вирішується використанням дистильованої води, рідин, очищених домішок, що випадають в осад, або спеціальних газів.

Але з іншого боку, ця електростанція може виконувати ще одну функцію – обігрівати приміщення.

Тут все просто – після виконання своєї функції (обертання турбіни) пар необхідно охолодити, щоб вона знову перейшла в рідкий стан, для чого потрібна система охолодження або просто – радіатора.

І якщо розмістити цей радіатор у приміщенні, то від такої станції отримаємо не тільки електроенергію, але ще й тепло.

Як зробити парову турбіну в домашніх умовах

Безліч інтернет-ресурсів публікує алгоритм, згідно з яким у домашніх умовах та із застосуванням невеликої кількості інструментів виготовляється міні парова турбіна з консервної банки. Крім самої банки знадобиться алюмінієвий дріт, невеликий шматочок жерсті для вирізування смужки та крильчатки, а також елементи кріплення.

У кришці банки роблять 2 отвори і впаюють в один шматочок трубки. З шматка жерсті вирізують крильчатку турбіни, прикріплюють її до смуги, зігнутої у вигляді букви П. Потім смугу прикручують до другого отвору, розташувавши крильчатку таким чином, щоб лопаті знаходилися навпроти трубки. Усі технологічні отвори, зроблені під час роботи, теж запаюють. Виріб потрібно встановити на підставку із дроту, заповнити водою із шприца, а знизу розпалити сухе пальне. Імпровізований ротор парової турбіни почне обертатися від струменя пари, що виривається з трубки.

Зрозуміло, що така конструкція може бути лише прототипом, іграшкою, оскільки дана парова турбіна, зроблена своїми руками, не може використовуватися з якоюсь метою. Занадто мала потужність, а про якийсь ККД і не йдеться. Хіба що можна на її прикладі показувати принцип дії теплового двигуна.

Міні-генератор електроенергії можна реально виготовити із старого металевого чайника. Для цього, крім самого чайника, знадобиться мідна або нержавіюча трубка з тонкими стінками, кулер від комп'ютера та невеликий шматочок листового алюмінію. З останнього вирізається кругла крильчатка з лопатками, з якої буде виготовлена ​​парова турбіна малої потужності.

З кулера знімається електродвигун і встановлюється на одній осі з крильчаткою. Пристрій, що вийшов, монтується в круглому корпусі з алюмінію, за розмірами він повинен підійти замість кришки чайника. У днищі останнього робиться отвір, куди впаюється трубка, а зовні з неї виконується змійовик. Як бачите, конструкція парової турбіни дуже близька до реальності, оскільки змійовик грає роль пароперегрівача. Другий кінець трубки, як неважко здогадатися, підводиться до імпровізованих лопаток крильчатки.

Примітка.Найскладніша і трудомістка частина пристрою – це якраз змійовик. Виготовити його з мідної трубки легше, ніж з нержавіючої сталі, але вона довго не прослужить. Від контакту з відкритим вогнем мідний перегрівач швидко прогорить, тому краще зробити його власноруч із нержавіючої трубки.

Як вибрати турбокомпресор

Для отримання бажаного результату потрібно знати, яку потужність двигуна хочете мати. Для цього потрібно вибрати правильну турбіну, адже вона повинна підходити під модель вашого автомобіля.

Важливо! Монтаж турбіни залежатиме від об'єму двигуна і від типу нагнітача. Наприклад, установка турбіни ТКР-7 дозволить домогтися збільшення кількості кінських сил шляхом підвищення рівня тиску в патрубках паливної системи.

Які бувають турбокомпресори

При досягненні надто високого тиску ви ризикуєте пошкодити двигун, а точніше, випускні клапани. Існує спеціальний патрубок у турбіні, який відповідає за регулювання вихлопних газів, що потрапляють у турбонаддув. Справа в тому, що при роботі не всі відпрацьовані гази потраплятимуть у турбіну – деяка частина проходитиме повз турбокомпресор.

Якщо ви використовуєте свій транспортний засіб виключно в межах міста, то вам підійде турбіна К16-2467, монтаж та експлуатація якої відрізняється своєю простотою. Тільки це стосується дизельних двигунів, для бензинових авто такий варіант не дуже підходить (крильчатка не призначена для такого температурного режиму). Також до вашої уваги пропонується непоганий варіант – IHI RHF55. Турбіна, яка зможе прослужити вам протягом тривалого періоду, забезпечуючи швидкий та надійний рух. Виготовлено для двигунів "Ісузу".

Досить популярна турбіна IHI RHF55

Відвідавши будь-який з автомагазинів свого міста, ви зможете вибрати потрібний вам варіант вже на місці. При цьому нова деталь у поєднанні з правильним доглядом зможе прослужити не один десяток років. Зрозуміло, є такі майстри, які виготовляють турбіни власноруч, але фахівці рекомендують не економити на деталі. Найкраще заощаджуйте гроші на установці турбокомпресора, адже зробити це ви зможете і самостійно.

Важливо!Вибираючи турбіну, шукайте можливі компроміси між вартістю, що видається потужністю та стійкістю до швидких нагрівань. Ці якості і стануть основними характеристиками вашого авто в майбутньому.

Пристрій та принцип дії

Розглядаючи котельну установку, можна виділити три основні вузли, що у роботі. Це безпосередньо сам котел, парова турбіна та електрогенератор. Сукупність двох останніх пристроїв називається турбоагрегатом, що має на увазі наявність кінетичного зв'язку між двома апаратами. Під це визначення підпадає паровий турбінний електрогенератор.

У сукупності все це обладнання дозволяє створити міні-ТЕС, яка забезпечуватиме електроенергією великі об'єкти промислового чи цивільного цільового використання.

Принцип роботи

Принцип дії такої техніки, як паровий турбінний електрогенератор, зводиться до кількох етапів процесу:

1. Котельне обладнання нагріває воду до певної температури, коли вона перетворюється на пароподібний стан.
2. Пара потрапляє на лопатки ротора турбіни, тим самим рухаючи його.
3. Результатом цього процесу є перетворення потенційної енергії стисненої гарячої пари на кінетичну, а потім – на механічну, коли вал турбіни починає рух.
4. Паровий турбінний електрогенератор виробляє електричну енергію. При цьому функція електрогенератора є вирішальною в даному ланцюзі, оскільки саме цей вузол відповідальний за перетворення механічної енергії на електричну.

Залежно від того, якої потужності необхідно досягти, може бути використано кілька блоків МТЕС, підключених паралельно один з одним.

Переваг від використання цієї техніки достатньо. В першу чергу можна реалізувати надлишкову пару, що виробляється опалювальним котельним обладнанням. А додатково з'являється можливість забезпечити електропостачання великого об'єкта без значних витрат на купівлю рідкого або газоподібного палива.

Але, щоб подібне рішення було вигідним, а не збитковим, потрібно його реалізувати на об'єкті, обслуговування якого вимагатиме достатньої потужності турбіни та генератора.

Ставити чи не ставити

Хоча до установки турбонаддува на ВАЗ тривалий час зберігалося скептичне відношення, турбовані вази зустрічаються все частіше, неполадок в установці все менше, а ефективність цього заходу все очевидніша. Турбонаддув бензинового двигуна або турбонаддув дизель можна встановити в автосервісі на будь-яку модель ВАЗ. Як показують тести, при зовсім незначному збільшенні витрати палива потужність і момент, що крутить, збільшуються не менше, ніж на 35-40%.

Чи можна самостійно розібратися в тонкощах та встановити турбіну, не користуючись послугами автосервісу? Безперечно, можливо все. Пропонуємо до вашої уваги загальну схему робіт та деякі рекомендації з питання, як встановити турбонаддув своїми руками.

Саморобні станції

Також багато умільців створюють саморобні станції (зазвичай на основі газогенератора), які потім продають.

Все це вказує на те, що можна і самостійно виготовити електростанцію з підручних засобів та використовувати її для своїх цілей.

На основі термоелектрогенератора.

Перший варіант – електростанція на основі пластини Пельтьє. Відразу зазначимо, що виготовлений в домашніх умовах пристрій підійде хіба що для заряджання телефону, ліхтаря або освітлення з використанням світлодіодних ламп.

Для виготовлення потрібно:

• Металевий корпус, який відіграватиме роль печі;
• Пластина Пельтьє (окремо купується);
• Регулятор напруги із встановленим USB-виходом;
• Теплообмінник або вентилятор для забезпечення охолодження (можна взяти комп'ютерний кулер).

Виготовлення електростанції - дуже просте:

1. Виготовляємо піч. Беремо металевий короб (наприклад, корпус від комп'ютера), розгортаємо так, щоб пекти не мала дна. У стінах внизу виготовляємо отвори для подачі повітря. Вгорі можна встановити решітку, на яку можна встановити чайник і т.д.
2. На задню стінку монтуємо пластину;
3. Зверху на пластину монтуємо кулер;
4. До висновків від пластини підключаємо регулятор напруги, від якого запитуємо кулер, а також робимо висновки для підключення споживачів.

Працює все просто: розпалюємо дрова, у міру нагрівання пластини на її висновках почнеться генерація електроенергії, яка подаватиметься на регулятор напруги. Від нього ж почне працювати кулер, забезпечуючи охолодження пластини.

Залишається тільки підключити споживачі та стежити за процесом горіння в грубці (підкидати вчасно дрова).

На основі газогенератора.

Другий спосіб зробити електростанцію – це виготовити газогенератор. Такий пристрій значно складніший у виготовленні, але й вихід електроенергії значно більше.

Для його виготовлення потрібно:

• Циліндрична ємність (наприклад, розібраний газовий балон). Вона буде грати роль печі, тому слід передбачити люки для завантаження палива та очищення твердих продуктів горіння, а також підведення повітря (потрібний вентилятор для примусової подачі, щоб забезпечити кращий процес горіння) та виведення для газу;
• Радіатор охолодження (може бути виготовлений у вигляді змійовика), в якому газ охолоджуватиметься;
• Місткість для створення фільтра типу «Циклон»;
• Місткість для створення фільтра тонкого очищення газу;
• Бензинова генераторна установка (але можна просто взяти будь-який бензиновий двигун, а також звичайний асинхронний електродвигун 220 В).

Після цього все необхідно поєднати в єдину конструкцію. Від котла газ повинен надходити на радіатор охолодження, а потім на «Циклон» та фільтр тонкого очищення. І лише після цього отриманий газ подається на двигун.

Це вказано принципову схему виготовлення газогенератора. Виконання ж може бути різним.

Наприклад, можливе встановлення механізму примусової подачі твердого палива з бункера, який, до речі, теж буде запитуватись від генератора, а також усіляких контролюючих пристроїв.

Створюючи електростанцію з урахуванням ефекту Пельтьє, особливих проблем виникне, оскільки схема проста. Єдине, слід вживати деяких заходів безпеки, оскільки вогонь у такій грубці практично відкритий.

А ось створюючи газогенератор, слід враховувати безліч нюансів, серед них забезпечення герметичності на всіх з'єднаннях системи, по якій проходить газ.

Щоб двигун внутрішнього згоряння нормально працював, слід потурбуватися про якісне очищення газу (наявність домішок у ньому неприпустима).

Газогенератор – громіздка конструкція, тому для нього необхідно правильно підібрати місце, а також забезпечити нормальну вентиляцію, якщо він буде встановлений в приміщенні.

Оскільки такі електростанції не нове, і любителями вони виготовляються вже порівняно давно, то й відгуків про них накопичилося чимало.

Здебільшого всі вони позитивні. Навіть у саморобної печі з елементом Пельтьє наголошується, що вона повністю справляється з поставленим завданням. А щодо газогенераторів, то тут наочним прикладом може виступити встановлення таких пристроїв навіть на сучасних авто, що говорить про їхню ефективність.

Установка турбонаддуву на ВАЗ своїми руками

У зв'язку з цим існує непереборне бажання підняти потужність вітчизняних автомобілів саме з використанням турбонагнітачів. Більше скажімо, це цілком можливо, тільки рентабельність та доцільність цієї витівки під великим сумнівом. Звернемося до цифр, щоби не бути голослівними.

Адже нам не потрібен двигун, який працюватиме тільки на високих оборотах? Ми ж хочемо отримувати задоволення і від керування не лише на гоночному треку на своїй шістці чи ВАЗ 2107? Тоді доведеться докорінно переробляти весь двигун. І ось чому. Турбовані двигуни Subaru WRC або Mitsubishi Evolution починають працювати вже з 2000 оборотів за хвилину, тобто їх обсяг такий, що необхідний тиск турбіни повинен забезпечити нормальне згоряння 10-12 кг повітря на хвилину для того, щоб на виході отримати 210-240 сил. Півторалітровий мотор ВАЗ, будь-якої конструкції, будь то 2103 або 21093, вимагатиме божевільного тиску в камері згоряння, щоб видати високий момент, що крутить, хоча б на середніх оборотах.

«Божевільний тиск», означає приблизно 2 бари. Це за умови адекватної подачі палива, яке забезпечило б згоряння 12 кг повітря на хвилину. Природно, що півторалітровий мотор, тим більше з кволенькими ВАЗівськими комплектуючими, на таке не здатний, а значить, приріст у моменті, що крутить, буде на рівні 3-7%. На кінських силах це позначиться приблизно у тому діапазоні. Отже, турбонаддув на ВАЗ можна поставити. Але толку від цього не буде ніякого, або потрібно повністю змінювати всі характеристики двигуна, починаючи від ступеня стиснення, закінчуючи об'ємом двигуна і конструкцією ГРМ і живлення.

Вибір турбокомпресора

Можна виготовити турбіну на ВАЗ своїми руками, але це дуже складне заняття, тому краще трохи переплатити і готовий вузол придбати хоча б на вторинному ринку.

Потрібно звертати увагу на те, що маленький турбокомпресор працює лише на низьких та середніх обертах.

Як тільки частота обертання колінчастого валу збільшується, турбіна вимикається. Великі турбокомпресори навпаки працюють тільки на високих і середніх оборотах, на низьких же вони відключаються. Можна виділити кілька популярних моделей:

1. TD05 виробництва Mitsubishi. Буст встановлений на 3 тис. оборотів, дозволяє вичавити 250-300 л. с.
2. TD04L виробництва Subaru, встановлений буст на 3 тис. оборотів, потужність 200-250 л. с.
3. IHI VF10 цей турбокомпресор істотно більший за субарівський, дозволяє вичавити 250 конячок і більше.

Існує чимало китайських турбокомпресорів, у них дуже слабка якість, проте ціна прийнятна. Ціна турбіни на ВАЗ на вторинному ринку коливається в дуже широких межах – від 5000 рублів та до кількох десятків тисяч.

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.

ПТ-40/50-8,8/1,3являє 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 0C;
• 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 0C;
• 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 0С;
• 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 0C;
• 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 0C;
• 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, у 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.

До нашої уваги 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.

4 Експлуатація машини з турбонаддувом

Коли вдалося успішно встановити турбіну, її власники помічають позитивну зміну – менше споживання палива. Третина переробленого бензину не викидається назовні, забруднюючи довкілля, а якісно використовується. Спостерігається суттєве скорочення вібрації двигуна.

Щоб модернізована машина прослужила довше, необхідно до поїздки прогрівати мотор, а потім на кілька хвилин залишати його на холостих обертах. Для повноцінного охолодження та змащення турбіни потрібно використовувати якісну олію, стежити за зміною повітряних фільтрів, за герметичністю маслопроводу. Якщо дотримуватися цих простих правил, встановлений турбонаддув прослужить довго і не раз порадує свого власника!

Застосування парової турбіни

Наливши в чайник води і поставивши його на включений газ, можна переконатися, що при закипанні енергії пари, що виходить з трубки, достатньо, щоб на виході електродвигуна з'явилася ЕРС. Для цього до нього варто підключити світлодіодний ліхтарик. Крім живлення для електричних лампочок, можливе й інше застосування парової турбіни, наприклад, для заряджання акумулятора мобільного телефону.

В умовах квартири або приватного будинку подібна міні-електростанція може здатися простою іграшкою. А от опинившись у поході і взявши з собою турбований чайник з електрогенератором, ви зможете гідно оцінити його функціональність. Можливо, у процесі вам вдасться знайти ще якесь призначення турбіни. Більше інформації про виготовлення генератора похідного з чайника можна дізнатися, подивившись відео:

У чому ж особливості даного обладнання

ПГЭ – це устаткування автономного типу, здатне перетворювати енергію будь-якого виду (механічна, теплова та інших.) електричної.

Відмінною особливістю такого обладнання є простота його конструкції та принцип роботи. Такий генератор електрики, незалежно від його видів, складається з мотора, встановленого на рамі конструкції, який спалює паливо і генератора. Через механічну передачу момент, що обертається, передається від двигуна до генератора.

Важливим чинником, що впливає велику популярність подібних установок, є високий рівень коефіцієнта корисної дії, близького до 98%.

Існує кілька видів установок, класифікація яких базується на кількох основних факторах:

• Вид палива. Обладнання має можливість працювати на кількох видах палива. Це може бути мазуту, дрова, газ, дизельне паливо та ін.
• Область використання. Такі установки активно використовуються не тільки в побуті, а й на виробничій та переробній промисловості.
• Особливості конструкції. Перетворення енергії може відбуватися через дві різні системи: труби з гарячим газом та ємності з водою.

Для того щоб обладнання виконувало всі покладені на нього функції і в результаті була доцільною, надзвичайно важливо правильно вибрати установку. У цьому фахівці рекомендують враховувати такі чинники: . Потужність
Різновид струму

• Потужність
• Швидкість, з якою обертається генератор
• Різновид струму
• Показник тиску утвореної пари на турбіну

З урахуванням усіх показників парова установка забезпечить приміщення необхідною кількістю недорогою еклектичною енергією.

Як зробити міні-паротурбіну своїми руками

У Мережі можна зіткнутися з величезною кількістю варіантів, в яких розглядається саморобний метод виготовлення даного агрегату.

Для цих цілей буде використовуватися звичайна консервна банка, дріт з алюмінію, шматочок жерсті та кріпильні матеріали.

Перелічені матеріали дозволять зробити задумане будинки, не застосовуючи для цього спеціальне обладнання та інструмент. Ця турбіна наочно демонструватиме перетворення енергії пари на електрику.

Процес виготовлення

У кришці банки проходить два отвори, в один з яких впаюється частина трубки. Береться жерсть і вирізується крильчатка турбіни і кріпиться до П-подібної смужки.

Після цього кріпиться смужка на інший отвір, крильчатка закріплюється лопатями навпроти трубки.

Споруду кріплять на дротяну підставку, беруть шприц із водою та її заповнюють, а знизу запалюють сухе паливо. З трубки буде вириватися струмінь пари, що приведе в рух імпровізований ротор.

Щоправда, потужності такої турбіни ні на що не вистачить, оскільки ККД її дуже низький. Вона може розглядатися тільки як макет для того, щоб зрозуміти принцип роботи обладнання.

Принцип будови

Потрібно відзначити, що зараз деякі німецькі виробники мають у будові своїх двигунів такі нагнітачі. І ставляться вони як ви зрозуміли, у системі забору повітря. Першими застосували такі нагнітачі компанії Mercedes, BMW та AUDI.

Принцип тут простий - ставиться потужний вентилятор, який створює тиск приблизно від 0,5 атмосфери (а можливо і більше). Запитаний від електросистеми автомобіля, він нагнітає до двигуна додатковий кисень необхідний збільшення потужності. З налаштуваннями подачі палива, можна досягти істотного приросту - близько 20 - 30%.

Електро турбіну варто налаштовувати і на певні обороти, наприклад, на холостих вона повинна працювати повільніше, а на високих оборотах відповідно швидше. Виходить чи не ідеальна система! Але в чому ж каверза, де мінуси? І знаєте, вони є.

Тест системи на працездатність.

Для тестування системи зніміть з циліндрів дроти під напругою і прокрутіть двигун стартером. Якщо тиск масла залишився в межах норми, запускайте двигун. Нехай двигун хвилин 15 попрацює на неодружених. Мотор із встановленим турбокомпресором має пройти обкатку в 1,5 – 2 тисячі кілометрів.

Постарайтеся не перевантажувати наддув і мотор. Щоб агрегат експлуатувався довгий час без поломок, слідкуйте за станом фільтрів, систем подачі олії та повітря. Не поспішайте глушити двигун, нехай пару хвилин попрацює на неодружених. Так охолоне турбонаддув.

Наслідуючи таку схему установки турбокомпресора, ви додасте динаміки в роботі автомобіля. У результаті відчуйте драйв та швидкість.

Турбонаддув що це

Виходячи з вищезгаданого, ви, напевно, вже встигли здогадатися, що турбонаддув або турбіна - це непоганий спосіб збільшити потужність двигуна вашого автомобіля, не збільшуючи при цьому його апетит. Тепер давайте розберемося із пристроєм турбіни.

Так виглядає конструкція турбіни автомобіля

Використовуючи турбіну, ви надасте користь для навколишнього середовища. Ця користь полягає в тому, що робота механізму ґрунтується на використанні вихлопних газів, з яких турбіна споживає енергію.

Потрапляючи на крильчатку турбіни, відпрацьовані гази змушують її розкручуватися. Це і приводить в рух лопаті компресора, що розташовуються на тому ж валу.

До переваг турбокомпресора варто віднести:

• можливість збільшення потужності двигуна від 25 до 40 відсотків;
• надання користі для довкілля;
• встановити агрегат можна практично на будь-який автомобіль;
• Виконувати цю операцію можна без допомоги фахівців.

Завдяки обертальним рухам лопатей у циліндрах двигуна починає нагнітатися повітря. Це збагачує паливну суміш під штучним наддувом. Внаслідок згоряння збагаченого палива потужність двигуна збільшується.

Принцип роботи турбонагнітачів

Єдиним мінусом цієї системиКрім її вартості, є сильне нагрівання, що відбувається в результаті згоряння великої кількості палива і кисню, що нагнітається. Результатом такого перегріву може стати і вибух турбіни, але розробники зуміли вирішити цю проблему. Все виявилося досить просто - встановлення інтеркулера на турбокомпресор, який відіграє роль звичайного радіатора.

Підготовка до встановлення турбіни

Бажано спочатку продумати всі етапи цієї операції, оскільки цього потрібно особлива підготовка. Якщо ви не новачок, то установка турбокомпресора в домашніх умовах не стане для вас дуже складною процедурою. Інакше готуйтеся до труднощів, які обов'язково виникнуть.

Правильна підготовка є надзвичайно важливою частиною у процесі встановлення

Перед тим, як приступити до установки нагнітача, потрібно очистити поверхню двигуна від пилу і бруду, що скупчився. Подбайте про те, щоб частинки пилу не потрапили до трубопроводів турбіни для подачі олії. Крім цього, багато фахівців рекомендують провести заміну олії та фільтруючих елементів (повітряний та масляний).

Виготовлення невеликого генеруючого пристрою електроенергії своїми руками

Для цих цілей цілком підійде комп'ютерний кулер, з якого для виготовлення крильчатки буде споруджена малопотужна турбіна.

З кулера слід зняти електричний двигун та встановити на одній осі з крильчаткою.

Отриманий пристрій слід монтувати у круглому алюмінієвому корпусі. За основу береться кришка чайника, а точніше її діаметр.

У його дні роблять отвір, куди за допомогою паяльника монтується трубка, з якої роблять змійовик. Протилежний кінець трубки слід підвести до лопаток крильчатки, завдяки чому конструкція працює.

Змійовик - це найважливіша частина всього пристрою.Для його виготовлення краще використовувати дріт із міді, правда з урахуванням малої товщини та постійним перегрівом він має невеликий термін експлуатації. Тому оптимально в пристрій ставити нержавіючу трубку.

Правила експлуатації автомобіля з турбонаддувом

Після успішної установки турбіни власників очікують зміни на краще. Ще б пак, адже крім збільшення потужності залізного коня він буде використовувати палива набагато менше. Приблизно 20-30 відсотків незгорілого палива не викидається назовні, як це робиться у звичайних автомобілях, а повторно використовується. Таким чином, забруднення навколишнього середовища відбувається у набагато менших обсягах.

Для того, щоб ваш протюнінгований автомобіль зміг прослужити довше, потрібно дотримуватися певних правил:

• обов'язково прогрівайте двигун перед кожним виїздом, а після поїздки давайте попрацювати йому певний час на мінімальних оборотах;
• купуйте виключно якісне турбінне масло. Дешеві аналоги нашкодять вашому автомобілю;
• регулярно проводьте заміну фільтруючих елементів.

Відео – Встановлення турбокомпресора своїми руками

4 Турбонагнітач універсальний наддув своїми руками

Як для бензинових, так і для дизельних двигунів можливе застосування турбонагнітачів. Цей пристрій є комбінацією компресора і турбіни, яка використовує тиск вихлопних газів для роботи. Останній пристрій створює ряд проблем – турбіна повинна витримувати високі температури та величезну швидкість обертання, а значить, матеріали для її виготовлення мають бути надміцними. Деяку частину навантаження з турбіни знімає компресор, що дозволяє комплексу в цілому справлятися зі своїм завданням.

Недолік пристрою полягає в деякому запізнюванні режиму турбо - потрібен час, щоб після натискання на педаль турбіна розкрутилася до потрібної кількості обертів.

Втім, сучасні агрегати вирішують і цю проблему, завдяки наявності додаткових нагнітачів. На відміну від турбонагнітачів, ніякого запізнення після натискання на педаль у випадку з електричним компресором ви не відчуєте - пристрій, який найчастіше комбінують з відцентровою турбіною, починає працювати вже на малих та середніх обертах, а турбіна підключається на високих. Електричний нагнітач повітря досить простий у реалізації – ніяких складних систем та пристроїв для його встановлення не потрібно, так що вдосконалити авто своїми руками за його допомогою цілком можливо.

Як працює парова турбіна

По суті, парові турбіни є складовою складної системи, покликаної перетворити енергію палива на електрику, іноді – на тепло.

На даний момент цей спосіб вважається економічно вигідним. Технологічно це відбувається так:

• тверде або рідке паливо спалюється у паровій котельні. В результаті робоче тіло (вода) звертається до пари;
• отримана пара додатково перегрівається і досягає температури 435 ºС при тиску 3.43 МПа. Це необхідно для того, щоб досягти максимального ККД роботи всієї системи;
• по трубопроводах робоче тіло доставляється до турбіни, де рівномірно розподіляється по сопла за допомогою спеціальних агрегатів;
• сопла подають гостру пару на вигнуті лопатки, закріплені на валу, і змушує її обертатися. Таким чином, кінетична енергія пари, що розширюється, переходить в механічний рух, це і є принцип дії парової турбіни;
• вал генератора, що є «електродвигун навпаки», обертається ротором турбіни, в результаті чого виробляється електроенергія;
• відпрацьована пара потрапляє в конденсатор, де від зіткнення з охолодженою водою в теплообміннику переходить в рідкий стан і знову насосом подається в котел на прогрів.

Примітка.У кращому разі ККД парової турбіни сягає 60%, а всієї системи – трохи більше 47%. Значна частина енергії палива йде з втратами і витрачається на подолання сили тертя при обертанні валів.

Нижче на функціональній схемі показаний принцип роботи парової турбіни спільно з котельною установкою, електричним генератором та іншими елементами системи:

Щоб уникнути зниження ефективності роботи, на валу ротора розташовується максимальне розрахункове число лопаток. При цьому між ними та корпусом статора забезпечується найменший зазор за допомогою спеціальних ущільнень. Простими словами, щоб пара «не крутилася вхолосту» всередині корпусу, всі зазори мінімізуються. Лопатка сконструйована таким чином, щоб розширення пари тривало не тільки на виході із сопла, а й у її поглибленні. Як це відбувається, відображає робоча схема парової турбіни:

Слід зазначити, що робоче тіло, тиск якого після попадання на лопатки знижується, після робочого циклу в першому блоці не відразу потрапляє в конденсатор. Адже воно ще має в своєму розпорядженні достатній запас теплової енергії, а тому трубопроводами пар вирушає в другий блок низького тиску, де знову впливає на вал за допомогою лопаток іншої конструкції. Як показано на малюнку, пристрій парової турбіни може передбачати кілька блоків:

1 – подача перегрітої пари; 2 – робочий простір блоку; 3 – ротор із лопатками; 4 – вал; 5 - вихід відпрацьованої пари в конденсатор.

Для довідки. Швидкість обертання ротора може досягати 30 000 об/хв, а потужність парової турбіни - до 1500 МВт.

У яких випадках необхідне обладнання турбонаддувом

Багато автовласників бажають обладнати свою машину турбокомпресором для збільшення потужних характеристик. Сучасні авто, укомплектовані двигунами з великою кількістю кінських сил, такої модернізації не потребують.

До такого кроку йдуть власники вітчизняних машин, що не відрізняються особливою потужністю. Раціонально обладнати турбокомпресором малолітражки. Навіть незначний приріст кінських сил у їхніх двигунах буде помітний і додасть їм кращого розгону, поліпшиться динаміка їхньої працездатності. Що додасть більшої впевненості при обгоні іншого транспорту за умов швидкісних трас.

Принцип функціонування

Схема роботи парової турбіни. (Для збільшення натисніть)

Справа в тому, що парова турбіна за великим рахунком це частина спеціального механізму, основне завдання якого - перетворення енергії пари в електричну або теплову.

Технологічно весь процес виглядає так:

1. При спалюванні різних видів палива в топці вода перетворюється на пару.
2. При подальшому перегріві пари до 435 ºС і тиску 3.43 МПа пар трубами передається на турбіну, де за допомогою особливих частин відбувається його рівномірний розподіл по соплах.
3. З сопел пар подається на спеціальні лопатки вигнутої форми, що кріпляться на валу, через що вони обертаються, внаслідок чого кінетична енергія трансформується в механічну.
4. Вал генератора є "електродвигуном" навпаки і обертається за допомогою ротора турбіни, і це дозволяє виробляти електрику.
5. Далі пара в конденсаторі при контакті з холодною водою знову перетворюється на воду, яку насоси знову закачують на розігрів.

Критерії вибору

Використання великогабаритного обладнання, на кшталт турбоагрегату або міні-ТЕС, виправдане лише у разі його використання для електропостачання великих об'єктів (котелень та інше).

Електрогенератор, що функціонує на пару, може бути обраний, виходячи з таких критеріїв:

• Потужність номінальна електрична та теплова;
• Швидкість обертання роторів двох основних вузлів конструкції (турбіни та генератора);
• Рід струму, зазвичай таке обладнання розраховане на трифазний струм, відповідно вихідна напруга буде трифазним;
• Величина тиску пари в стислому та вільному стані.

Сукупність електрогенератора та парової турбіни може називатися ще турбогенератором. Але в даному випадку матиме на увазі, що використовується синхронний генератор.

Огляд моделей

Калузький турбінний завод виробляє та постачає в різні країни обладнання для забезпечення об'єктів різної величини електрикою. Зокрема, парові турбіни вітчизняного виробництва Турбопар. Техніка такого роду пропонується у різних виконаннях, діапазон потужностей складає 100-1000 кВт. Ротор генератора та турбіни обертається з однаково високою швидкістю – 3000 об/хв. Охолодження генератора повітряне. Тиск пари не перевищує 0,8 МПа.

турбогенератор ТАП 6

За вартістю техніка такого роду досить висока, як і її обслуговування. Якщо розглядати повнофункціональну міні-теплоелектростанцію, то йдеться про суми кілька мільйонів рублів.

З допомогою устаткування цього можна забезпечити електроенергією великі об'єкти, як промислового, і цивільного цільового використання. Компанія «Силові машини» пропонує турбогенератори у різних виконаннях.

Наприклад, пристрій серії ТА, зокрема модель ТАП-6-2 розрахована на потужність 6 МВт. ККД такої машини становить 98%, частота обертання – 3000 об/хв.

Доцільність експлуатації

Купити турбінний паровий електрогенератор для домашнього користування, звичайно, можна, тільки ця затея окупиться через десятки років, якщо не через сотні, так як вартість такого обладнання висока, так само як вага і габарити. Тому в побуті краще обійтися пристроєм, що працює на рідкому паливі, а турбінний генератор на пару експлуатуватиме для енергопостачання великих об'єктів промисловості чи сільського господарства.

Автомобілі на парових двигунах

Електрогенератори для котельних установок сьогодні користуються великою популярністю, так як, починаючи з певних значень потужності, обладнання цього типу виявляє високий ступінь продуктивності. А в домашніх умовах за бажання, а також за наявності певних знань та досвіду можна спробувати зробити паровий компактний електрогенератор своїми руками. Тільки якщо для великогабаритної техніки проміжною ланкою виступає парова турбіна, то в домашніх умовах для приводу генератора в рух використовується двигун. Однак у цьому випадку доведеться вирішити задачу підключення бойлера.

Турбінна зала міні-ТЕС

Як видно, завдання створення парового генератора не з легких. А на виході користувач не отримає бажаного рівня ККД через невеликі навантаження на систему. Тому, зваживши всі «за» і «проти» все ж таки краще експлуатувати техніку за призначенням.

І тільки за наявності твердої впевненості в успіху та досвіду у вирішенні подібних завдань слід переходити до конструювання парового генератора. Як чудова підмога стануть розрахунки, на підставі яких користувач зможе визначитися з відповіддю на питання, чи справді подібний механізм виправдає себе в роботі.

Таким чином, використання турбінних електрогенераторів, а також міні-ТЕС на базі такої техніки сьогодні дуже затребуване. Обслуговування великих об'єктів, зокрема забезпечення їх електропостачання має свої переваги, а також недоліки. Враховуючи високу вартість подібної техніки, слід спочатку розрахувати передбачувану ефективність її функціонування.

У побуті парогенератор не використовується через великі габарити обладнання, а також його високу ціну та вартість обслуговування. Виробники спочатку рекомендують застосовувати таку техніку, починаючи з певних значень потужностей. Адже недарма більшість пристроїв випускається у виконанні від 100 і вище кВт. Тільки такі моделі дозволять побачити ефективність експлуатації парових турбінних електрогенераторів.

2 Нагнітач повітря як влити сили у двигун

З розвитком автомобілебудування виникали різні способи компресії повітря. Багато розробок впевнено дійшли і до наших днів. Отже, розберемося, які методи наддуву існують:

1. Механічний – «батько» нагнітачів, який виник майже відразу після появи ДВЗ. У дію такий наддув наводиться колінвалом двигуна.
2. Електричний – сучасніший варіант турбонаддува, у якому зайве тиск у циліндрах створює електричний компресор.
3. Турбонаддув – нагнітач у такій системі працює від тиску вихлопних газів та компресора.
4. Комбінований наддув – поєднання різних систем, найчастіше механічної та турбо.

Як правило, такі системи серійно на автомобілі не встановлюються, що дає автолюбителям безліч можливостей для тюнінгу своїми руками.

Опис:

Чи варто згадувати про перші вітчизняні парові мотори (див. довідку) у наше століття 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 (див. довідку) у наше століття 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 (понад 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. Micro and small-scale 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.