Способ регулирования мощности энергетической установки Советский патент 1991 года по МПК F01K13/02 F01K11/04 

(21)4694071/06

(22) 23.05.89

(46) 23.08.91. Бюл. №31

(71)Институт ядерной энергетики

(72)В.П.Волчок, А.В Наганов и В.В.Скурат (53)621.311 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР NJ 920239, л. F01 К 11/04, 1979,

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

(57)Изобретение относится к энергетике, преимущественно к энергетическим агрегатам транспортных установок. Цель - повышение надежности способа регулирования

вращающегося энергоблока. Последний содержит регенератор 5 размещенный на пе- риферии, и конденсатор 6 - на оси вращения, а также контур энергопреобра- зования, включающий теплообменник 1 и турбины 2 и 3 высокого и низкого давлений, соответственно Располагаемый напор теплоносителя в контуре создают за счет разности столбов жидкости и пара и регулируют путем перемещения конденсэ- тосборника 9 по радиусу с помощью привода 12, что позволяет исключить из установки соответствующий насос и регулирующий клапан 1 ил

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к энергетическим агрегатам транспортных установок. С целью повышения надежности способа регулирования вращающегося энергоблока, содержащего регенератор 5, размещенный на периферии, и конденсатор 6 - на оси вращения, а также контур энергопреобразования, включающий теплообменник 1 и турбины 2 и 3 высокого и низкого давлений, соответственно, располагаемый напор теплоносителя в контуре создают за счет разности столбов жидкости и пара и регулируют путем перемещения конденсатосборника 9 по радиусу с помощью привода 12, что позволяет исключить из установки соответствующий насос и регулирующий клапан. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике, преимущественно к энергетическим агрегатам для электроснабжения транспортных установок, работающих по газожидкостному циклу с турбогенераторным преобразованием энергии.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности.

На чертеже изображена схема энергоблока (двигателя ориентации на чертеже не показаны), содержащего теплообменник 1 источника тепла (на чертеже не показан; в качестве источника тепла может быть использован ядерный реактор, солнечные батареи и т.п.). По нагреваемой стороне к теплообменнику 1 подключен контур энергопреобразования, включающий турбины 2 и 3 высокого и низкого давления, соответственно, приводящие во вращение электрогенератор 4. Между турбинами по пару подключен регенератор 5 размещенный на радиусе (R) от оси вращения и показанный в

разрезе К выхлопу турбины 3 низкого давления подключен конденсатор 6, охлаждаемый контуром теплообменника 7 отвода тепла с насосом 8. Конденсатосборник 9 контура энергопреобразования соединен гибкими шлангами 10 и 11 с конденсатором 6 и регенератором 5 по нагреваемой стороне, и снабжен приводом 12 устройства для переме- щения конденсатосборника 9 по радиусу

Способ регулирования мощности энергетической установки осуществляют следующим образом.

Приводят во вращение энергоблок с угловой скоростью W (используя, например, двигатели ориентации). Запускают источник энергии (например, ядерный реактор) и подводят тепло к теплообменнику 1

Пар теплоносителя контура энергопреобразования из теплообменника 1 поступает в турбину 2 высокого давления, затем в регенератор 5 и турбину 3 низко го давления В турбинах 2 и 3 тепловая энергия превращаО

4

«,-

Ю hO

ется в механическую, а в электрогенераторе 4 в электрическую, которая передается и распределяется на нужды транспортной установки. В регенераторе 5 часть тепла используют для прогрева и испарения жидкого теплоносителя, таким образом, в газожидкостном цикле энергопреобразования одна граница раздела фаз проходит в регенераторе 5 на радиусе R от оси вращения энергоблока.

Другая граница раздела фаз находится в конденсатосборнике 9 на радиусе г, т.к. в конденсаторе б жидкость образуется в виде пленки на охлаждаемой контуром теплообменника 7 стенке, Тепло конденсации с помощью ыасоса 8 отводят в теплообменник 7 и рассеивают в окружающей среде, а образующуюся в конденсаторе 6 жидкость по гибкому шлангу 10 отводят в конденса- тосборник 9.

В конденсатосборчике 9 линия раздела фаз находится на радиусе г, за счет вращения энергоблока со скоростью ш столб жид- кости высотой Р - создает перепад давления

ДР ().

где рт плотноть жидкости, /On - плотность пара теплоносителя в контуре энерго- преобразования. Под этим напором жидкость из конденсатосборника 9 по гибкому шлангу 11 поступает в регенератор 5 по нагреваемой стороне. Таким образом, количество тепла, подводимого от источника энергии в теплообменник 1, и напор, создаваемый столбом жидкости, определяют расход теплоносителя в контуре энергопре образования.

Для установок с парожидкостным циклом преобразования тепла предпочтительным является закон регулирования с поддержанием постоянной температуры рабочего тела на выходе из теплообменника 1 источника тепла. При этом регулирование . расхода производят либо путем дросселирования потока на напорной линии насоса 8, либо байпасированием части потока. Это снижает экономичность установки на режимах частичной мощности за счет потерь при дросселировании или перекачку избыточного количества жидкости при байпасирова- нии.

При изменении внешней нагрузки, например при ее снижении, возрастает частота вращения электрогенератора 4. По сигналу превышения частоты выше заданной величины включают привод 12 для перемещения конденсатосборника 9, увеличивая радиус его расположения г. Гибкие шланги 10 и 11 при этом позволяют обеспечить его подключение к конденсатору 6 и регенератору 5 соответственно. Изменение положения конденсатосборника приводит к уменьшению разницы радиусов (R - г). Одновременно увеличивается момент инерции блока, вследствие чего и смещения центра масс соответственно снижается частота вращения блока. Совместное действие этих факторов уменьшает величину перепада давления Д Р и величину расхода в контуре. Снижение расхода приводит к повышению температуры рабочего тела на

выходе из теплообменника 1. По сигналу превышения температуры снижают количество тепла, подводимого в теплообменник 1, приводя его в соответствие с расходом для сохранения постоянной температуры. Аналогичным образом проводят операции по приведению количества тепла в теплообменнике 1 и расхода при повышении внешней нагрузки электрогенератора.

Увеличение расхода снижает температуру на выходе из нагревателя и для поддержания ее на заданном уровне увеличивают количество тепла, подводимого в теплообменнике 1.

Формула изобретения

Способ регулирования мощности энергетической установки путем изменения мощности источника тепла и регулирования расхода теплоносителя изменением располатаемого напора последнего в контуре циркуляции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, располагаемый напор в контуре циркуляции изменяют путем перемещения конденсатосборника

по радиусу относительно оси вращения.