1. ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ РАБОТА
по теме :
«Разработка влажно-паровой микротурбинной
установки электрической мощностью 5 кВт для
систем малой распределенной энергетики на
основе комбинированного использования
традиционных и возобновляемых источников
энергии»
Докладчик: Ефимов Николай Николаевич, г.н.с., профессор, д.т.н.
Основное приоритетное направление: «Энергоэффективность, энергосбережение»
Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский
политехнический институт)
ООО НПП «Донские технологии»
2. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Цель ОКР:
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.
4. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Конструктивная схема микротурбинной установки 5 кВт
В результате анализа
конструкторско-технологических
решений выбрана схема
микротурбинной установки с
вертикальной компоновкой силовых
агрегатов.
Влажно-паровая
микротурбинная установка
Габаритные размеры:
высота – 980 мм
диаметр – 472 мм
5. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Конденсатор влажно-паровой микротурбинной установки
Отличительной особенностью
разработанного конденсатора
заключается в том, что он
конструктивно совмещен с
турбоагрегатом. Единая,
корпусная конструкция позволяет
обеспечить компактность и
герметичность микротурбинной
установки.
6. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Электрогенератор
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
расположен ротор электрогенератора (2) и диск датчика положения ротора
(5), и внешнего корпуса. В нѐм 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.
7. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
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.
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
8. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Оборудования для системы пароприготовления
Вакуумированный Наименование Ед. изм.
Числ.
солнечный коллектор значение
Количество трубок шт. 30
Vitosol 300-TSP3A – 3 м2 Площадь брутто м2 4,32
Площадь поглотителя м2 3,02
Площадь апертуры м2 3,23
Размеры:
Ширина а мм 2129
Высота b мм 2040
Глубина c мм 143
Масса кг 87
Объем жидкости
л 1,65
(теплоносителя)
Допустимое рабочее давление бар 6
Макс. температура в состоянии
°С 273
простоя
Паропроизводительность Вт/м2 100
10. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Обоснование и выбор проточной части влажно-паровой
микротурбины
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.
11. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Сборочный чертеж (разрез) микротурбинной установки
1 2
3
Влажно-паровая микротурбинная
установка
4 5
1 – корпус электрогенератора;
2 – газодинамические подшипники;
3 – вал микротурбины; 6
4 – рабочее колесо микротурбины;
5 – сопловой аппарат;
6 – конденсатор;
7
7 – конденсатосборник
13. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Расчетные характеристики микроэнергокомплекса
Электрическая мощность турбины, кВт 5
Тепловая мощность конденсатора, кВт 20-60
Количество солнечных панелей (марка VITOSOL
20-30/30-60
300T) при S1 = 3 м2, шт. (лето/зима)
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
14. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажно-паровой турбины
Назначение и область применения результатов проекта:
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 .
Эффекты от внедрения результатов проекта:
Применение энергосберегающих технологий позволит:
снизить эксплуатационные затраты на 30%; обеспечить
экологически чистое энергоснабжение.
15. Микроэнергокомплекс на базе
высокоэффективной влажнопаровой турбины
Спасибо за внимание!
ООО НПП «Донские технологии»
346400, Россия, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Целинная 3
Тел./факс (8635)22-76-06, email: v_parshukov@mail.ru, web site : www.don-tech.ru
