ГАЗОВАЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2000 года по МПК F01K25/02 F03B17/00 

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям мобильных и автономных газовых электростанций.

Известна турбинная установка внутреннего горения, предназначенная для выработки электрической энергии (см. авторское свидетельство СССР N 35494, МПК 7 F 01 K 25/02, 31.03.1934).

Известная установка содержит герметичную камеру сгорания, снабженную камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания газовоздушной смеси и системой впрыска газовоздушной смеси, гидротурбину с электрогенератором и соединительные трубопроводы.

Выработка электроэнергии осуществляется за счет воздействия на гидротурбину струи жидкости, подаваемой инжекционным действием продуктов горения.

Однако данная турбинная установка внутреннего горения не может обеспечить высокий КПД преобразования тепловой энергии и получение электроэнергии в широком диапазоне мощностей.

Сущность изобретения.

Газовая гидроэлектростанция содержит газовую силовую установку, буферную камеру, гидротурбину, блок управления, бассейн с рабочим агентом и соединительные трубопроводы. Газовая силовая установка выполнена в виде герметичной камеры сгорания с впускным и выпускным возвратными клапанами для рабочего агента и снабжена камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания и поплавковым клапаном, фиксирующим уровень рабочего агента в герметичной камере сгорания. Буферная камера, стабилизирующая скорость потока рабочего агента, установлена на трубопроводе, подающем рабочий агент на гидротурбину, после которой отработавший рабочий агент по трубопроводу поступает вновь в бассейн, а блок управления связан с поплавковым клапаном, системой впрыска газовоздушной смеси и свечой зажигания. Станция снабжена блоком не менее двух газовых силовых установок, смонтированных в полости бассейна, и общим блоком управления. Трубопроводы между каждой газовой силовой установкой и буферной камерой выполнены равными по длине и сечению. На подводящем рабочий агент трубопроводе к гидротурбине установлен параллельный участок с фильтром очистки рабочего агента.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в сокращении габаритов и компактности, автономности и мобильности станции, в повышении стабильности скорости движения рабочего агента и надежности работы станции, повышении ее экологичности, экономической эффективности и КПД.

Изобретение поясняется чертежами, где на
Фиг. 1 - показана общая схема газовой гидроэлектростанции с блоком газовых силовых установок.

Фиг. 2 - газовая силовая установка без рабочего агента с блоком управления.

Фиг. 3 - газовая силовая установка с рабочим агентом.

Фиг. 4 - буферная камера.

Газовая гидроэлектростанция /см. фиг. 1/ содержит бассейн 1 с рабочим агентом /водой/, блок газовых силовых установок 2 /батарея водяных пушек/, буферную камеру 3 /стабилизатор давления/, гидротурбину 4, блок управления 5 и соединительные трубопроводы 6. Бассейн 1 выполнен из железобетона или других конструкционных материалов. Буферная камера 3 максимально приближена к блоку газовых силовых установок 2 и размещена на подводящем трубопроводе, причем трубопроводы между каждой газовой силовой установкой 2 и буферной камерой 3 выполнены равными по длине /на фиг. 1 не показаны/. Блок газовых силовых установок 2 состоит не менее чем из двух силовых установок. На фиг. 1 показан блок из четырех газовых силовых установок. Газовая гидроэлектростанция может содержать фильтры для очистки рабочего агента /на чертежах не показаны/. Фильтры устанавливают на трубопроводе 6, подводящем рабочий агент к гидротурбине 4, например, в виде параллельной ветви с фильтром, который работает, как правило, чтобы не создавать дополнительного ощутимого сопротивления рабочему агенту, в период минимальных нагрузок по мощности на генератор.

Работает газовая гидроэлектростанция следующим образом. Рабочий агент /вода/ из бассейна 1 по трубопроводу 7 поступает к выпускному клапану 8, который открывается под давлением воды. При заполнении камеры газовой силовой установки 2 водой /см. фиг. 2, 3/, вытесняемый воздух выводится наружу через газоотводную трубу 9. По достижении уровнем воды нижнего края газоотводной трубы 9, отток воздуха прекращается, поплавковый клапан 10 запирает газоотводную трубу 9, что завершает наполнение камеры водой /см. фиг. 3/. Таким образом не заполненная водой часть камеры газовой силовой установки 2 образует камеру сгорания газовоздушной смеси. Шток 11 поплавкового клапана 10 замыкает контакт 12 и блок управления 5, впрыскивает по отдельным трубам 13, 14 газ и воздух в камеру предварительного зажигания 15. С завершением впрыска газовоздушной смеси, блок управления 5 подает электрический разряд на свечу зажигания 16. Факел пламени из камеры предварительного зажигания 15 воспламеняет газовоздушную смесь камеры сгорания. В результате этого в камере сгорания образуется высокое давление, клапаны 8, 10 и 17 заперты, а выпускной подпружиненный клапан 18 в данном направлении открыт и вода устремляется по трубопроводу питания гидротурбины 4. После выброса воды клапан 18 под действием своей пружины запирается. Во время выброса воды с помощью устройства 19 взводится пружина блока управления 5, которая через рычаг 20 воздействуют для открытия поплавкового клапана 10 в нужный момент. Этот момент наступает, когда вода выброшена под давлением, а остаточное давление в камере газовой силовой установки 2 препятствует открытию впускного клапана 8 для совершения следующего цикла. Так как на совершение повторного цикла уходит время, газовые силовые установки 2 объединяют не менее двух в блоки /на фиг. 1 представлен блок из четырех установок/, которые в строгой очередности выстреливают свою порцию рабочего агента в трубопровод, питающий гидротурбину 4. Для сглаживания пульсации /стабилизировать скорость рабочего агента/ давления рабочего агента, между блоком установок и гидротурбиной 4 устанавливается буферная камера 3 /стабилизатор давления - воздушный пузырь/, /см. фиг. 4/.

Выходное напряжение от генератора /на чертежах не показан/ подается на блок управления 5 к клеммам 21, что позволяет управлять подачей газовоздушной смеси в камеры сгорания установок в зависимости от нагрузки генератора.

Данный вид гидроэлектростанций позволяет на малых площадях получать электроэнергию с широким диапазоном мощностей, при наличии природного газа или газгольдера для работы на привозном пропане. Мощность гидроэлектростанции зависит от применяемой гидротурбины, к которой подбирается система /блок/ газовых силовых установок.

Изобретение предназначено для выработки электроэнергии при сжигании природного газа. Гидроэлектростанция содержит блок газовых силовых установок, размещенных в полости бассейна с рабочим агентом, буферную камеру, гидротурбину, блок управления и соединительные трубопроводы. Газовая силовая установка выполнена в виде герметичной камеры сгорания с впускным и выпускным возвратными клапанами для рабочего агента и снабжена камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания и поплавковым клапаном, фиксирующим уровень рабочего агента. Буферная камера установлена на трубопроводе подачи рабочего агента на гидротурбину, после которой отработанный рабочий агент по трубопроводу вновь поступает в бассейн. Блок управления связан с поплавковым клапаном, системой впрыска газовоздушной смеси и свечой зажигания. Конструкция гидроэлектростанции позволяет получать электроэнергию в широком диапазоне мощностей. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Газовая гидроэлектростанция, содержащая блок газовых силовых установок, размещенных в полости бассейна с рабочим агентом, буферную камеру, гидротурбину, блок управления и соединительные трубопроводы, причем газовая силовая установка выполнена в виде герметичной камеры сгорания с впускным и выпускным возвратными клапанами для рабочего агента и снабжена камерой предварительного зажигания газовоздушной смеси со свечой зажигания и поплавковым клапаном, фиксирующим уровень рабочего агента в герметичной камере сгорания, при этом буферная камера, стабилизирующая скорость потока рабочего агента, установлена на трубопроводе подачи рабочего агента на гидротурбину, после которой отработанный рабочий агент по трубопроводу поступает вновь в бассейн, а блок управления связан с поплавковым клапаном, системой впрыска газовоздушной смеси и свечой зажигания. 2. Гидроэлектростанция по п.1, отличающаяся тем, что блок газовых силовых установок состоит из не менее двух газовых силовых установок и снабжен общим блоком управления, причем трубопроводы между каждой газовой силовой установкой и буферной камерой выполнены равными по длине и сечению. 3. Гидроэлектростанция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на подводящем рабочий агент трубопроводе к гидротурбине установлен параллельный участок трубопровода с фильтром очистки рабочего агента.