13907

К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ

Загрядцкий В.И., Харитонова Л.Г.

Россия, г. Орел, ОрелГТУ

В работе рассматривается автономный энергосберегающий источник электрической и тепловой энергии с использованием отбросного тепла потерь двигателя внутреннего сгорания и синхронного торцового генератора.

In this article autonomous savings-energy source of electrical and warm energy is consider. In this source "refusal" warmly losses of the engine of inner burning and of synchronous axial energizer is employed.

Внастоящее время в различных областях промышленности, сельском хозяйстве,

встроительстве, и т.д. применяются автономные источники электрической энергии мощностью до 2000 кВт.

Они предназначены для постоянного или временного электропитания потребителей, удаленных от питающих линий электропередач. Наряду с этим, в ряде случаев, возникает необходимость получения не только электрической, но и одновременно и тепловой энергии, например, для бытовых нужд.

Современный автономный источник электрической энергии состоит из безщеточного самовозбуждающегося синхронного генератора (СГ) с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) - дизеля. Коэффициент полезного действия СГ может быть в диапазоне 92-95 %, а ДВС - 44 %. Из приведенных цифр ясно, что потери энергии могут составлять значительную величину. Так, у СГ мощностью 500 кВт и КПД=0,95 потери составляют примерно 30 кВт, у ДВС мощностью 500 кВт и п.^44 % - 640 кВт.

Инженеры - механики уже давно научились утилизировать это «отбросное» тепло ДВС: наддувочного воздуха, смазочного масла, охлаждающей жидкости, выхлопных газов. Для этой цели разработаны теплообменники - утилизаторы, вторичная цепь которых включена в магистраль теплоснабжения объекта. В этом случае тепло потерь подогревает (нагревает) теплоноситель. КПД установки в целом увеличивается. Так, разработана система утилизации отводимого тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости СУОТ-100 с утилизацией отработанного тепла (тепловая мощность 150 кВт). Температура воды на выходе из системы утилизации доходит до + 95°С.

В электрических машинах с замкнутой системой воздушной или жидкостной вентиляции также осуществляется отбор тепла от магнитных сердечников и обмоток статора и ротора, от охлаждающего масла в подшипниках, но по нашим данным оно полезно не используется.

Несмотря на то, что в процентном отношении потери в СГ значительно меньше, чем в ДВС, тем не менее, по абсолютному значению они составляют заметную величину.

Объединение контура отвода тепла потерь в СГ с контуром отвода тепла от ДВС с целью более интенсивного подогрева теплоносителя позволяет увеличить КПД всей установки и довести его до 60-70 %.

В настоящее время в автономных источниках энергии применяют СГ без отбора тепла потерь традиционной цилиндрической конструкции.

Представляет интерес использование в качестве источника переменного тока СГ с отбором тепла потерь торцового исполнения. В этом случае уменьшается осевая длина установки, что приводит к снижению материалоемкости дизель - генератора и

92

уменьшению его массы. Ротор с увеличенным диаметром выступает в качестве своеобразного маховика, что положительно влияет на равномерность хода дизеля.

На рисунке 1 приведена одна из возможных схем СГ торцового исполнения с возбуждением от постоянных магнитов [1].

/Ы

Рисунок 1

СГ содержит базовый щит 1, на котором неподвижно закреплен кольцевой плоский магнитопровод статора 2, выполненный из плосконамотанной ленты, с трехфазной обмоткой 3. В опорном стакане 4, соединенном неподвижно с базовым щитом 1, установлены два подшипника. Один из них 5 выполнен радиальным, а другой 6 - радиально-упорным. Внутренние кольца подшипников 5 и 6 охватывают вал ротора 7, а их наружные кольца упираются во внутренние кольцевые выступы 8 и 9 и распорную гильзу 27. Выступающий конец вала 7 служит для соединения с дизелем.

На диске 10 размещены постоянные магниты 11. Внешней диаметральной поверхностью щит 1 неподвижно соединен с полым цилиндром 12, на внутренней стороне которого размещен кольцевой выступ 13. На рабочей поверхности магнитопровода статора расположена тонокостенная диафрагма 14 из немагнитного материала. Она опирается с одной стороны - на кольцевой выступ 13 полого цилиндра 12, а с другой стороны - на кольцевой выступ 15 стакана 4. Диафрагма 14, полый цилиндр 12, щит 1 и стакан 4 образуют две герметичные полости 16 и 18, каждая из которых делится на две части перегородками 17 и 19. Каждая полость снабжена выходными 20 и 21 и входными 22 и 23 отверстиями, служащими для подвода и отвода жидкостной охлаждающей среды.

Внешняя герметичная полость 16 через входной и выходной патрубки 20 и 22 и внутренняя герметичная полость 18 через патрубки 23 и 21 соединены трубопроводом 36 с циркуляционным насосом 24 и теплообменником - утилизатором 25 и заполнены

93

охлаждающей средой, образуя контур отвода теплоты от СГ. Внешний потребитель тепловой энергии 26 связан с теплообменником - утилизатором 25 трубопроводом 37 и заполнен теплоносителем, образуя контур потребления утилизируемой теплоты.

Вывод:

Комплексное использование энергии тепла потерь позволяет повысить коэффициент полезного действия дизель - генератора и получить определенную экономию органического топлива.

Литература

]. Патент RU №2315892(13) CI F03D 9/00 Ветроэнергетическая установка. / Загрядцкий В.И., Петров СП., Савескул А.И. 2008. Бюл. №3.

Загрядцкий Владимир Иванович, д.т.н., профессор кафедры «Электрообрудование и энергосбережение» ОрелГТУ. 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.

Харитонова Людмила Геннадьевна, ст. преподаватель кафедры «Электрообрудование и энергосбережение» ОрелГТУ. 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.

94