ЕДИНЫЙ ГАЗОВЫХЛОПНОЙ ТРАКТ Российский патент 2013 года по МПК F01N13/00 F02B63/04 F02D25/00 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности для использования в единых газовыхлопных трактах (ЕГВТ) для двух дизель-генераторных установок (ДГУ), имеющих системы охлаждения дизелей, которые работают на принципе понижения температуры охлаждающей жидкости за счет ее испарения (ИСО); при этом запасы охлаждающей жидкости ограничены.

Указанные ДГУ могут применяться для вырабатывания электроэнергии для жизнеобеспечения обитаемых, как правило, подземных сооружений (станций метрополитена, шахт и т.п. объектов) в случае катастров, стихийных бедствий и т.п., влекущих за собой разрушение линий электропередач, водопровода и др. В таких установках для надежности устанавливается не одна ДГУ, а две (хотя работает только одна ДГУ, другая - в резерве). Для таких установок также создается определенный запас воды для использования в системах охлаждения дизелей. Работа таких ДГУ расчитана на ограниченный по времени период- месяц, два месяца - до момента восстановления водо- и электроснабжения.

Известный (см. документацию на изделие 15Р221) единый газовыхлопной тракт (ЕГВТ) для двух ДГУ представлен на Фиг.1. ЕГВТ состоит из:

- газовыхлопного тракта (ГВТ) 1 и трубопровода отвода пара 2 от ИСО 3 ДГУ 4,

- ГВТ 11 и трубопровода отвода пара 12 от ИСО 13 ДГУ 14,

- впускного воздушного коллектора 5 ДГУ 4,

- впускного воздушного коллектора 15 ДГУ 14,

- газовыхлопного коллектора 6 ДГУ 4,

- газовыхлопного коллектора 16 ДГУ 14,

- эжектора 7 с двумя отверстиями на входе (в одно из отверстий установлен патрубок 8).

Работа известного ЕГВТ. При наступлении стихийного бедствия (обрыва линий электропередач, нарушения работы водопровода и т.п.) запускаются две ДГУ (два дизель-генератора), тот дизель-генератор, который первым принял нагрузку, продолжает работать (вырабатывать электроэнергию); второй дизель-генератор останавливается (остается в резерве). При этом происходят следующие процессы:

Вариант 1. Первым принял нагрузку ДГУ 4.

Выхлопные газы от ДГУ 4 по ГВТ 1 поступают в корпус эжектора 7; пар из ИСО 3 должен поступать в выхлопной тракт ГВТ 1 и выноситься через эжектор и оконечный ГВТ 9 вместе с выхлопными газами в атмосферу.

В это время в патрубке 8 эжектора и, соответственно, в ГВТ 11 благодаря эффекту эжекции создается разрежение, которое не должно позволять выхлопным газам ДГУ 4 поступать в ГВТ 11 и пароотвод 12 ИСО 13.

Вариант 2. Первым принял нагрузку ДГУ 14.

Выхлопные газы от ДГУ 14 по ГВТ 11 поступают в патрубок 8 эжектора 7; пар из ИСО 13 должен поступать в выхлопной тракт ГВТ 11 и выноситься через эжектор 7 и оконечный ГВТ 9 вместе с выхлопными газами в атмосферу.

В это время в ГВТ 1 благодаря эффекту эжекции создается разрежение, которое не позволяет выхлопным газам ДГУ 14 поступать в ГВТ 1 и пароотвод 2 ИСО 3.

К недостаткам описанной схемы ЕГВТ относится:

- возможность попадания выхлопных газов работающего дизеля в трубопроводы отвода пара работающего и неработающего дизелей и, соответственно, попадание выхлопных газов в системы охлаждения ДГУ 4 и ДГУ 14, чем нарушается нормальная работа дизелей.

- работоспособность схемы обеспечивается только для ДГУ, у которых в дизелях при остановке закрыты впускные или выпускные клапаны, или для ДГУ, у которых в дизелях сопротивление проходу выхлопных газов через выпускные и впускные открытые клапаны больше сопротивления, оказываемого при «выбросе» выхлопных газов в атмосферу через оконечный ГВТ 9.

(В современных дизелях (с увеличенными фазами газораспределения) длительность открытия впускных и выпускных клапанов значительно больше; соответственно, в любой момент остановки дизеля всегда сохраняется связь впускных и выхлопных коллекторов и сопротивление, создаваемое этой связью, может быть значительно меньше сопротивления, создаваемого на выходе выхлопных газов).

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в известной схеме изменяется взаимное соединение ГВТ 1, ГВТ 11, трубопроводов отвода пара 2, 12 ДГУ 4 и ДГУ14, изменяется конструкция эжектора 7, а также для дизелей (с увеличенными фазами газораспределения) дополнительно устанавливаются во впускных 5, 15 или выпускных (выхлопных) 6, 16 коллекторах заслонки, которые для работающего дизеля должны быть открыты, а для неработающего - закрыты.

Предлагаемый ЕГВТ с новыми взаимосвязями представлен на Фиг.2.

На схеме Фиг.2 показан предлагаемый ЕГВТ с новыми взаимосвязями, а именно:

ЕГВТ состоит из:

- ГВТ 1 и трубопровода 2 отвода пара от ИСО 3 ДГУ 4,

- ГВТ 11 и трубопровода 12 отвода пара от ИСО 13 ДГУ 14,

- впускного воздушного коллектора 5 ДГУ 4,

- впускного воздушного коллектора 15 ДГУ 14,

- газовыхлопного коллектора 6 ДГУ 4,

- газовыхлопного коллектора 16 ДГУ 14,

- эжектора 7 с тремя отверстиями на входе; в одно из отверстий установлен патрубок 8,

- оконечного ГВТ 9,

- единого трубопровода 10,

- заслонок 17.

ГВТ 1 и ГВТ 11 до эжектора 7 сводятся в единый трубопровод 10, который подстыковывается к центральному входу эжектора 7, в котором установлен патрубок 8. Эжектор 7 имеет три входа и один выход; центральный вход предназначен для выхлопных газов обеих ДГУ и создания эффекта эжекции для двух остальных боковых входов, к которым подстыковываются трубопроводы 2 и 12 отвода пара от ИСО 3 и ИСО 13 соответственно.

Работа предлагаемого ЕГВТ.

При наступлении стихийного бедствия (обрыва линий электропередач, нарушения работы водопровода и т.п.) запускаются две ДГУ (два дизель-генератора), тот дизель-генератор, который первым принял нагрузку, продолжает работать (вырабатывать электроэнергию); второй дизель-генератор останавливается (остается в резерве). При этом происходят следующие процессы:

Вариант 1. Первым приняла нагрузку ДГУ 4.

Выхлопные газы, двигаясь по ГВТ 1, попадают в патрубок 8 эжектора 7, создавая при этом эффект эжекции («подсос» или другими словами - разрежение в трубопроводах 2 и 12 для отвода пара от ДГУ 4 и ДГУ 14); за счет разрежения пар, образующийся в ИСО 3, поступает в оконечный ГВТ 9 и вместе с выхлопными газами выбрасывается в атмосферу.

В трубопроводе 12 создается разрежение и выхлопные газы в трубопровод 12 отвода пара от ДГУ 14 не поступают; при этом часть выхлопных газов заполняет ГВТ 11, но из-за того что нет свободного прохода для газов (закрыты либо впускные, либо выпускные клапана в неработающем дизеле или проходные сечения у впускных и выпускных клапанов таковы, что сопротивление движению выхлопных газов через эти сечения больше, чем сопротивление движению выхлопных газов на оконечном ГВТ 9), выхлопные газы во впускной воздушный коллектор 15 не поступают.

Вариант 2. Первым приняла нагрузку ДГУ 14.

Выхлопные газы, двигаясь по ГВТ 11, попадают в патрубок 8 эжектора 7, создавая при этом разрежение в трубопровадах 2 и 12 для отвода пара от ДГУ 4 и ДГУ 14 соответственно; за счет разрежения пар, образующийся в ИСО 13, поступает в оконечный ГВТ 9 и вместе с выхлопными газами выбрасывается в атмосферу. В ИСО 3 создается разрежение и выхлопные газы в трубопровод 2 отвода пара от ДГУ 1 не поступают. При этом часть выхлопных газов заполняет ГВТ 1 и по причинам, описанным в Варианте 1, выхлопные газы во впускной воздушный коллектор 5 не поступают.

В случае применения ДГУ с дизелями, у которых увеличены фазы газораспределения (при остановке дизеля впускные и выхлопные клапаны одновременно открыты), для нормальной работы ЕГВТ необходимо в впускные или в выхлопные коллекторы дизелей ДГУ 4 и ДГУ 14 устанавливать заслонки 17; при этом при работающей ДГУ заслонка 17 должна быть открыта, а для неработающей ДГУ - закрыта. (На Фиг.2 заслонки 17 условно показаны вне коллекторов.)

Работа ЕГВТ в этом случае для Варианта 1.

При запуске двух ДГУ (в исходном положении заслонки у обеих ДГУ открыты) первой приняла нагрузку ДГУ 4; соответственно заслонка 17 во впускном (или выпускном) коллекторе дизеля ДГУ 4 открыта, а заслонка 17 в впускном (или выпускном) коллекторе дизеля ДГУ 14 принудительно закрывается.

Выхлопные газы, двигаясь по ГВТ 1, попадают в патрубок 8 эжектора 7, создавая при этом эффект эжекции («подсос» или другими словами - разрежение в трубопроводах 2 и 12 для отвода пара от ДГУ 4 и ДГУ 14); за счет разрежения пар, образующийся в ИСО 3, поступает в оконечный ГВТ 9 и вместе с выхлопными газами выбрасывается в атмосферу.

В ИСО 13 создается разрежение и выхлопные газы в трубопровод 12 отвода пара от ДГУ 14 не поступают; при этом часть выхлопных газов заполняет ГВТ 11, но из-за того что нет свободного прохода для выхлопных газов во впускной коллектор 15 ДГУ 14, т.к. закрыта заслонка 17, образуется зона застоя, не влияющая на процесс движения выхлопных газов.

Работа ЕГВТ для Варианта 2.

При запуске двух ДГУ (в исходном положении заслонки у обеих ДГУ открыты) первой приняла нагрузку ДГУ 14; соответственно заслонка во впускном (или выпускном) коллекторе дизеля ДГУ 4 принудительно закрывается, а заслонка в впускном (или выпускном) коллекторе дизеля ДГУ 14 остается открытой.

Выхлопные газы, двигаясь по ГВТ 11, попадают в патрубок 8 эжектора 7, создавая при этом эффект эжекции («подсос» или другими словами - разрежение в трубопроводах 2 и 12 для отвода пара от ДГУ 4 и ДГУ 14); за счет разрежения пар, образующийся в ИСО 13, поступает в оконечный ГВТ 9 и вместе с выхопными газами выбрасывается в атмосферу.

В ИСО 3 создается разрежение и выхлопные газы в трубопровод 2 отвода пара от ДГУ 4 не поступают; при этом часть выхлопных газов заполняет ГВТ 1, но из-за того что нет свободного прохода для выхлопных газов во впускной коллектор 5 ДГУ 4, т.к. закрыта заслонка 17, образуется зона застоя, не влияющая на процесс движения выхлопных газов.

Изобретение относится к области машиностроения, для использования в единых газовыхлопных трактах для двух дизель-генераторных установок, имеющих системы охлаждения дизелей. Сущность изобретения: единый газовыхлопной тракт для двух дизель-генераторных установок (ДГУ), которые запускаются одновременно, но работать остается только та ДГУ, которая первой приняла нагрузку, а другая ДГУ - останавливается (остается в резерве), состоящий из двух газовыхлопных трактов (ГВТ) для каждой из двух ДГУ, двух трубопроводов для отвода пара от испарительных систем охлаждения каждой ДГУ, эжектора с встроенным патрубком для создания эффекта эжекции, подсоединенным к одному из отверстий на входе в эжектор, отличающийся тем, что эжектор выполнен с тремя отверстиями на входе, причем к отверстию с патрубком подстыкован трубопровод, который объединяет ГВТ двух ДГУ, а к оставшимся двум отверстиям подстыкованы трубопроводы для отвода пара от двух ДГУ. Техническим результатом изобретения является обеспечение эффективной работы дизель-генераторной установки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Единый газовыхлопной тракт для двух дизель-генераторных установок (ДГУ), которые запускаются одновременно, но работать остается только та ДГУ, которая первой приняла нагрузку, а другая ДГУ останавливается (остается в резерве), состаящий из двух газовыхлопных трактов (ГВТ) для каждой из двух ДГУ, двух трубопроводов для отвода пара от испарительных систем охлаждения каждой ДГУ, эжектора с встроенным патрубком для создания эффекта эжекции, подсоединенным к одному из отверстий на входе в эжектор, отличающийся тем, что эжектор выполнен с тремя отверстиями на входе, причем к отверстию с патрубком подстыкован трубопровод, который объединяет ГВТ двух ДГУ, а к оставшимся двум отверстиям подстыкованы трубопроводы для отвода пара от двух ДГУ.

2. Единый газовыхлопной тракт по п.1, отличающийся тем, что в впускные коллекторы дизелей ДГУ встроены заслонки, которые приводятся в положение «открыто» для работающей ДГУ и в положение «закрыто» для неработающей ДГУ.

3. Единый газовыхлопной тракт по п.1, отличающийся тем, что в выпускные коллекторы дизелей ДГУ встроены заслонки, которые приводятся в положение «открыто» для работающей ДГУ и в положение «закрыто» для неработающей ДГУ.