45 ефимов юргту

ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ РАБОТАпо теме :

«Разработка влажно-паровой микротурбинной установки электрической мощностью 5 кВт для

систем малой распределенной энергетики на основе комбинированного использования

традиционных и возобновляемых источников энергии»

- Южно Российский государственный технический университет( )Новочеркасский политехнический институт

ООО НПП «Донские технологии»

Докладчик: Ефимов Николай Николаевич, г.н.с., профессор, д.т.н.

Основное приоритетное направление: «Энергоэффективность, энергосбережение»

Микроэнергокомплекс на базе высокоэффективной влажно-паровой турбины

Разработка влажно-паровой микротурбинной установки

с электрической мощностью от 5 кВт, и тепловой

мощностью от 20 до 60 кВт для систем автономного

энергоснабжения на основе комбинированного

использования традиционных и возобновляемых

источников энергии.

Цель ОКР:

1. Солнечные коллекторы2. Аккумулятор-

парогенератор3. Трехходовой клапан4. Влажно-паровая

турбина5. Конденсатор6. Электрогенератор7. Бойлер

8. Контур отопления9. Контур ГВС 10.Циркуляционный насос11.Конденсатный насос12.Котел13.Циркуляционные

насосы

Принципиальная схема МЭК


Конструктивная схема микротурбинной установки 5 кВт

Влажно-паровая микротурбинная установка


В результате анализа конструкторско-технологических решений выбрана схема микротурбинной установки с вертикальной компоновкой силовых агрегатов.

Габаритные размеры: высота – 980 ммдиаметр – 472 мм

Отличительной особенностью разработанного конденсатора заключается в том, что он конструктивно совмещен с турбоагрегатом. Единая, корпусная конструкция позволяет обеспечить компактность и герметичность микротурбинной установки.

Конденсатор влажно-паровой микротурбинной установки


Электрогенератор

расположен ротор электрогенератора (2) и диск датчика положения ротора (5), и внешнего корпуса. В нём расположен статор генератора (1) с обмотками (3), газовые подшипники (4) и плата датчика положения (5). Жидкостное охлаждение агрегата осуществляется с помощью рубашки, расположенной вокруг греющих частей агрегата – генератора и газовых подшипников. Для обеспечения симметрии вала по жесткости применены две диаметрально расположенные шпонки 7.

Высокая частота вращения (до 35000 об/мин), повышенные требования к жесткости единого ротора стали определяющими факторами при выборе типа электрической машины влажнопаровой микротурбины. В результате анализа и сопоставления основных типов генераторов, удовлетворяющих требованиям ТЗ, был выбран вентильный индукторный генератор. Электрогенератор влажно-паровой микротурбинной установки представляет собой устройство, состоящее из микротурбины, на валу которой


1 – вакуумный солнечный коллектор, 2 – циркуляционный насос солнечного коллектора, 3 – аккумулятор-парогенератор, 4 – теплообменник солнечного контура парогенератора, 5 – теплообменник резервного контура котла-парогенератора, 6 – циркуляционный насос резервного котла-парогенератора, 7 – нагреватель на органическом топливе, 8 – теплообменник подогрева питательной воды, 9 – трехходовой клапан теплообменника подогрева питательной воды

Система пароприготовления

В системе паро-приготовления с целью оптимизации используемого оборудования, было принято техническое решение, заключающееся в разработке и применении агрегата - котла парогенератора выполня-ющего функции аккумулятора пара и парогенератора.


Оборудования для системы пароприготовления

Вакуумированный солнечный коллектор

Vitosol 300-TSP3A – 3 м2

Наименование Ед. изм.Числ. значение

Количество трубок шт. 30Площадь брутто м2 4,32Площадь поглотителя м2 3,02Площадь апертуры м2 3,23

Размеры:Ширина аВысота bГлубина c

мммммм

21292040143

Масса кг 87

Объем жидкости (теплоносителя)

л 1,65

Допустимое рабочее давление бар 6

Макс. температура в состоянии простоя

°С 273

Паропроизводительность Вт/м2 100


Функциональная схема автоматизации МЭК


Конструкция корпуса проточной части определяется геометрией профиля соплового аппарата, профиля рабочих лопаток, конструкцией рабочего колеса и конструкцией ротора, расчет и габаритные размеры которых представлены в Эскизном проекте.

Профили соплового аппарата и рабочих лопаток выбраны из атласа решеток паровых турбин в соответствии с выполненным тепловым расчетом микротурбины.

Рабочее колесо жестко закреплено на роторе микротурбины и имеет внешний диаметр 163 мм с установленными на нем рабочими лопатками.

Ротор микротурбины является единым элементом, на котором жестко крепятся рабочее колесо и якорь электрогенератора. В роторе имеются шейки под газодинамические подшипники. Для правильной работы ротора необходима динамическая балансировка в сборе с рабочим колесом.

Обоснование и выбор проточной части влажно-паровой микротурбины



Сборочный чертеж (разрез) микротурбинной установки

1 2

5

3

4

6

7

1 – корпус электрогенератора;

2 – газодинамические подшипники;

3 – вал микротурбины;

4 – рабочее колесо микротурбины;

5 – сопловой аппарат;

6 – конденсатор;

7 – конденсатосборник



Сборочный чертеж (разрез) микротурбинной установки

1

2

5

3

4

6

7

1 – корпус электрогенератора;

2 – газодинамические

подшипники;

3 – вал микротурбины;

4 – опорно – упорный подшипник;

5 – сопловой аппарат;

6 – рабочее колесо;

7 – направляющая камера

влажного пара.


Электрическая мощность турбины, кВт 5

Тепловая мощность конденсатора, кВт 20-60

Количество солнечных панелей (марка VITOSOL 300T) при S1 = 3 м2, шт.

(лето/зима)

20-30/30-60

Давление пара перед турбиной, МПа 0,6

Расход пара в турбину, кг/с 0,03

Температура пара перед турбиной, 0С 160

Давление в конденсаторе, МПа 0,03 - 0,06

Температура в конденсаторе, 0С 55-85

Температура в отопительном контуре, 0С 30-70


Расчетные характеристики микроэнергокомплекса


Результаты работ полученные на 1 этапе ОКР являются непосредственным заделом при создании эффективного, автономного, комплекса энергоснабжения с системой распределения электроэнергии, ее комплексного учета, контроля и управления в сетях энергообеспечения. Областью применения микроэнергокомплекса является малоэтажный сектор строительства, удаленный от центрального энергообеспечения .

Назначение и область применения результатов проекта:

Эффекты от внедрения результатов проекта:Применение энергосберегающих технологий позволит:

снизить эксплуатационные затраты на 30%; обеспечить экологически чистое энергоснабжение.

Спасибо за внимание!

« »ООО НПП Донские технологии

346400, , ., . , . 3Россия Ростовская обл г Новочеркасск ул Целинная

.Тел / (8635)22-76-06, факс email: [email protected], web site : www.don-

tech.ru

Микроэнергокомплекс на базе высокоэффективной влажнопаровой турбины

Documents

45 ефимов юргту