UA7774U

UA7774U - Electric power unit for power generation

Info

Publication number: UA7774U
Application number: UA20041008832U
Authority: UA
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2005-07-15

Abstract

An electric power unit for power generation has outer housing in which there are placed the combustion engine (engine), to its main shaft electric power generator is connected; the air intake in the housing is connected to the units for generation of the flow for circulation of the cold air flow through the generator, elements of the engine and the exhaust system; the heat exchange units intended for heat takeoff and for directing that heat for useful utilization; besides that the unit has control system. As generator one uses asynchronous machine connected with the windings of the stator to the common electric network through apparatus for emergency disconnection, registration unit, filter for exceeding the power frequency and start-control devices, with possibility of excitation of the machine from the voltage of common mains and with electric power generated inflow to the same network. Radiator of the engine is connected to the water-watered heat exchanger from the other circuit of which water can be directed for supply.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель стосується використання двигунів внутрішнього згоряння та асинхронних машин в галузі 2 енергетичних систем, для забезпечення номінальних параметрів мережі, одержання електроенергії та тепла, економії коштів споживачів за енергопостачання.The useful model concerns the use of internal combustion engines and asynchronous machines in the field of 2 energy systems, to ensure the nominal parameters of the network, to obtain electricity and heat, and to save consumers' money for energy supply.

Відомий спосіб регулювання напруги мережі за допомогою асинхронної машини, описаний у патенті колишнього СРСР Мо4093, опублікованому 30.11.1927р. Асинхронна машина з'єднана з особливою машиною, що може посилати струм збудження в обмотку її вторинного органа (ротора), що характеризується тим, що з метою 70 зміни безватного струму асинхронної машини, змінюється не тільки по величині, але і по напрямку з поворотом вектора на 1802 сили струму, що посилається у вторинний орган асинхронної машини. Для зміни фази напруги застосовується східчастий трансформатор з нейтраллю в середині вторинної обмотки.A known method of regulating the mains voltage using an asynchronous machine is described in the patent of the former USSR Mo4093, published on November 30, 1927. An asynchronous machine is connected to a special machine that can send an excitation current to the winding of its secondary organ (rotor), which is characterized by the fact that in order to change the wattless current of the asynchronous machine, it changes not only in magnitude, but also in direction with the rotation of the vector on 1802 current, which is sent to the secondary body of the asynchronous machine. A step-down transformer with a neutral in the middle of the secondary winding is used to change the voltage phase.

Загальними суттєвими ознаками, є використання асинхронної машини для виправлення параметрів мережі, та виробляння електроенергії.Common essential features are the use of an asynchronous machine to correct network parameters and generate electricity.

Недоліками є необхідність підключення до асинхронної машини, машини що забезпечує струм збудження, та трансформатора, так як для досягнення повороту вектора на 180 є достатньо розігнати асинхронну машину до перевищення її номінальних оборотів, та підтримувати їх на необхідному для забезпечення заданих параметрів рівні.The disadvantages are the need to connect to an asynchronous machine, a machine that provides the excitation current, and a transformer, since to achieve a vector rotation by 180, it is enough to accelerate the asynchronous machine to exceed its nominal revolutions, and maintain them at the level necessary to ensure the specified parameters.

Відомий компактний електроенергетичний агрегат для генерації енергії для забезпечення енергією різних приладів, наприклад, побутових приладів на об'єктах, що рухаються, описаний в міжнародній заявці МоуУУО 00/73640 опублікованій 07.12.2000р., а також опублікованій 10.08.2003 року в Російській Федерації підA known compact electric power unit for power generation to provide energy to various appliances, for example, household appliances on moving objects, is described in the international application MoUUO 00/73640 published on 07.12.2000, as well as published on 10.08.2003 in the Russian Federation under

Мо2001136037, що включає корпус, в якому розміщений двигун внутрішнього згоряння з повітряним охолодженням, що містить витяжну систему, генератор для виробництва електроенергії, що працює від вищевказаного двигуна, повітряний забірник, що сполучений з випускним отвором і засобами генерації потоку для циркуляції потоку холодного повітря через генератор, двигун і витяжну систему і навколо них. Агрегат - також включає пристрої теплообміну, пристосовані для забору тепла з витяжної системи і з потоку циркулюючого повітря і напрямку цього тепла в корисне середовище, наприклад, повітря чи воду для корисного використання, і систему керування енергією, що визначає навантаження на двигун з метою розподілу енергії відповідно до поточних потреб. Системи генерації потоку включають пристрої генерації повітряного потоку через генератор, З 3о двигун і теплообмінники. Корпус має внутрішню і зовнішню камери, причому між цими камерами передбачений /їч- простір, розділений на канали, а у внутрішній камері розміщені двигун, генератор і системи теплообміну.Mo2001136037, which includes a housing in which an air-cooled internal combustion engine is placed, containing an exhaust system, a generator for producing electricity powered by the above engine, an air intake connected to an exhaust port and flow generating means for circulating a flow of cold air through generator, engine and exhaust system and around them. Unit - also includes heat exchange devices adapted to extract heat from the exhaust system and from the circulating air flow and direct this heat to a useful medium, such as air or water for useful use, and an energy management system that determines the load on the engine for the purpose of distributing energy according to current needs. Flow generation systems include air flow generation devices through a generator, C 3o engine and heat exchangers. The body has an inner and outer chamber, and between these chambers there is a space divided into channels, and the engine, generator and heat exchange systems are located in the inner chamber.

Канали між внутрішньою і зовнішньою камерами покриті звуковбирним матеріалом. Від внутрішньої камери - відходить кілька каналів, у яких за допомогою першого і другого вентиляторів, встановлених у внутрішній ї- камері, може циркулювати охолодне повітря так, що у внутрішній камері створюється холодна зона між двома вентиляторами і гарячою зоною - після другого вентилятора. Перший вентилятор закріплений на валу генератора і направляє повітря через генератор і довкола нього, а другий вентилятор встановлений біля « повітряного забірника двигуна, і найвірогідніше є частиною маховика двигуна. Перший і другий вентилятори мають такі параметри, щоб у холодній області створювався більш високий тиск, чим тиск навколишнього - середовища. Системи теплообміну включають перший теплообмінник і другий теплообмінник, причому перший 70 теплообмінник забирає тепло з витяжної системи і нагріває охолодне циркулююче повітря, а другий с теплообмінник забирає тепло з гарячого циркулюючого повітря і свіжого повітря. Перший теплообмінник є :з» глушником вихлопу, а другий теплообмінник обладнаний засобами для нагрівання води і містить допоміжний електронагрівальний елемент і вентилятор.The channels between the inner and outer chambers are covered with sound-absorbing material. Several channels depart from the inner chamber, in which, with the help of the first and second fans installed in the inner chamber, cooling air can circulate so that a cold zone is created in the inner chamber between the two fans and a hot zone - after the second fan. The first fan is mounted on the alternator shaft and directs air through and around the alternator, while the second fan is mounted near the engine's air intake and is most likely part of the engine's flywheel. The first and second fans have such parameters that a higher pressure is created in the cold area than the ambient pressure. The heat exchange systems include a first heat exchanger and a second heat exchanger, with the first 70 heat exchanger taking heat from the exhaust system and heating the cooled circulating air, and the second c heat exchanger taking heat from the hot circulating air and fresh air. The first heat exchanger is equipped with an exhaust muffler, and the second heat exchanger is equipped with means for heating water and contains an auxiliary electric heating element and a fan.

Загальними суттєвими ознаками, є те що електроенергетичний агрегат для генерації енергії, містить - 15 зовнішній корпус, в якому розміщений двигун внутрішнього згоряння (двигун), до головного вала якого під'єднаний генератор для виробляння електроенергії, повітряний забірник в корпусі сполучений з випускним -і отвором і пристроями генерації потоку для циркуляції потоку холодного повітря через генератор, елементи -1 двигуна і витяжну систему, пристрої теплообміну, пристосовані для забору тепла і напрямку цього тепла для корисного використання, також агрегат має систему керування.The general essential features are that the electric power unit for energy generation contains - 15 an external housing in which an internal combustion engine (engine) is placed, to the main shaft of which a generator for generating electricity is connected, the air intake in the housing is connected to the exhaust - and opening and flow generation devices for circulating a flow of cold air through the generator, elements -1 of the engine and the exhaust system, heat exchange devices adapted to take heat and direct this heat for useful use, the unit also has a control system.

Я» 50 Недоліками є підвищений шум, характерний для двигунів з повітряним охолодженням, неможливість забезпечити достатню кількість контурів теплоносія з різними параметрами та призначенням, для забезпечення електроенергією потрібен синхронний генератор з складною системою регулювання.I" 50 Disadvantages are the increased noise characteristic of air-cooled engines, the impossibility of providing a sufficient number of coolant circuits with different parameters and purposes, and a synchronous generator with a complex regulation system is required to provide electricity.

Метою корисної моделі являється забезпечення виправлення параметрів напруги у мережі споживача, наприклад, малого підприємства, що має верстатне обладнання, та зниження вартості споживання електричноїThe purpose of the useful model is to ensure the correction of voltage parameters in the network of the consumer, for example, a small enterprise that has machine tools, and to reduce the cost of electricity consumption

Со та теплової енергії.So and thermal energy.

Електроенергетичний агрегат для генерації енергії містить зовнішній корпус, покритий звуковбирним матеріалом, в якому розміщений двигун внутрішнього згоряння (двигун), до головного вала якого під'єднаний генератор для виробництва електроенергії, повітряний забірник в корпусі сполучений з випускним отвором і пристроями генерації потоку для циркуляції потоку холодного повітря через генератор, поверхню двигуна і 60 витяжну систему, пристрої теплообміну, пристосовані для забору тепла з витяжної системи і з потоку циркулюючого повітря і напрямку цього тепла для корисного використання, також агрегат має систему керування. Як генератор, використовується асинхронна машина підключена обмотками статора до загальної електромережі через автомат аварійного відключення, прибор обліку, фільтр перевищення частоти, та пускорегулювальну апаратуру , з можливістю збудження машини напругою загальної електромережі і віддачі 65 електроенергії що вироблена, в цю ж мережу. Паливом для двигуна внутрішнього згоряння з водяним охолодженням служить природний газ, рідина з радіатора двигуна поступає у водо-водяний теплообмінник, з другого контуру якого вода поступає на споживання. Пускорегулювальна апаратура містить реле захисту по частоті, датчики температури у системі охолоджування двигуна, масляного тиску системи змащення двигуна, та датчик аварійної зупинки двигуна.The electric power unit for energy generation contains an external case covered with sound-absorbing material, in which an internal combustion engine (engine) is placed, to the main shaft of which a generator is connected for the production of electricity, an air intake in the case is connected to an outlet and flow generation devices for flow circulation of cold air through the generator, engine surface and 60 exhaust system, heat exchange devices adapted to take heat from the exhaust system and from the flow of circulating air and the direction of this heat for useful use, also the unit has a control system. As a generator, an asynchronous machine is used, connected by the stator windings to the general power grid through an emergency shutdown machine, a metering device, an overfrequency filter, and start-up control equipment, with the possibility of exciting the machine with the voltage of the general power grid and returning 65% of the generated electricity to the same grid. The fuel for the internal combustion engine with water cooling is natural gas, the liquid from the engine radiator enters the water-water heat exchanger, from the second circuit of which water is supplied for consumption. The start-up control equipment includes frequency protection relays, temperature sensors in the engine cooling system, oil pressure sensors of the engine lubrication system, and an engine emergency stop sensor.

На відміну від прототипу ознаками суттєвими у всіх випадках є те, що як генератор, використовується асинхронна машина підключена обмотками статора до загальної електромережі через автомат аварійного відключення, прибор обліку, фільтр перевищення частоти напруги та пускорегулювальну апаратуру, з можливістю збудження машини напругою загальної електромережі і віддачі електроенергії, що вироблена, в цю 7/0 ж мережу, радіатор двигуна з'єднаний з водо-водяним теплообмінником, з другого контуру якого вода, має можливість поступити на споживання. Ознаками суттєвими в окремих випадках є те, що пускорегулювальна апаратура містить реле захисту по частоті напруги, датчики температури у системі охолоджування двигуна, масляного тиску системи змащення двигуна, та датчик аварійної зупинки двигуна.In contrast to the prototype, the essential features in all cases are that, as a generator, an asynchronous machine is used, connected by the stator windings to the general power grid through an automatic emergency disconnection device, a metering device, an overfrequency filter and start-up control equipment, with the possibility of exciting the machine with the voltage of the general power grid and feedback of the produced electricity into this same 7/0 network, the engine radiator is connected to a water-water heat exchanger, from the second circuit of which water can be used for consumption. Signs that are essential in some cases are that the start-up control equipment contains a voltage frequency protection relay, temperature sensors in the engine cooling system, oil pressure of the engine lubrication system, and an engine emergency stop sensor.

Паливом для двигуна внутрішнього згоряння з водяним охолодженням служить природний газ.The fuel for the internal combustion engine with water cooling is natural gas.

Електроенергетичний агрегат для генерації енергії, містить зовнішній корпус 1, в якому розміщений двигун внутрішнього згоряння з водяним охолодженням 2 (двигун), що працює на природному газі, до головного вала якого під'єднаний асинхронний генератор З для одержання електроенергії, повітряний забірник 4 в корпусі 1 сполучений з пристроями генерації потоку 5 для циркуляції потоку холодного повітря через генератор 3, поверхню двигуна 2, радіатор б, пристрої теплообміну 7, 8, 9, пристосовані для забору тепла з потоку 2о Чиркулюючого повітря або рідини і напрямку цього тепла для корисного використання. Також агрегат має систему керування, в якій асинхронний генератор підключений обмотками статора до загальної електромережі через центральний автомат аварійного відключення 10, прибор обліку 11, фільтр перевищення частоти напруги 12, реле захисту по частоті напруги 13, які під'єднані до центрального пускача 14, який взаємодіє з приводом пускорегулювальним 15. На двигуні 2 встановлені датчик 16 падіння тиску в системі змащення двигуна, датчик дв 17 перевищення температури в системі охолодження двигуна, а також датчик 18 аварійної зупинки двигуна при відмовленнях в системі запалювання, які під'єднані до реле 19 захисту двигуна 2. -An electric power unit for energy generation, contains an external housing 1, which houses an internal combustion engine with water cooling 2 (engine) running on natural gas, to the main shaft of which an asynchronous generator З is connected to receive electricity, an air intake 4 in the housing 1 is connected to the flow generation devices 5 for the circulation of the flow of cold air through the generator 3, the surface of the engine 2, the radiator b, heat exchange devices 7, 8, 9, adapted to take heat from the flow 2 of circulating air or liquid and the direction of this heat for useful use. Also, the unit has a control system in which the asynchronous generator is connected by the stator windings to the general power grid through the central automatic switch-off 10, the metering device 11, the voltage frequency overshoot filter 12, the voltage frequency protection relay 13, which are connected to the central starter 14, which interacts with the start-up control drive 15. Engine 2 is equipped with a pressure drop sensor 16 in the engine lubrication system, a temperature sensor 17 for exceeding the temperature in the engine cooling system, as well as a sensor 18 for an emergency stop of the engine in the event of a failure in the ignition system, which are connected to the protection relay 19 engine 2. -

Радіатор 6 двигуна 2 під'єднаний до водо-водяного теплообмінника 9, з другого контуру якого вода поступає в ємність накопичування гарячої води на споживання. Вихлопні гази поступають у теплообмінник 8, другий контур якого (водний) під'єднаний до водяної системи обігріву приміщень, в яких необхідні комфортні умови «г зо праці, а з теплообмінника 7 тепле повітря другого контуру поступає на обігрів та на теплову повітряну завісу на виїзду з приміщень в яких необхідність у створенні комфортних умов відсутня, наприклад, гараж - автопідприємства. ї-The radiator 6 of the engine 2 is connected to the water-water heat exchanger 9, from the second circuit of which water flows into the hot water storage tank for consumption. Exhaust gases enter the heat exchanger 8, the second circuit of which (water) is connected to the water heating system of the premises in which comfortable working conditions are necessary, and from the heat exchanger 7, the warm air of the second circuit enters for heating and the thermal air curtain at the exit from premises in which there is no need to create comfortable conditions, for example, a garage - car companies. uh-

Для здійснення пуску агрегату включається центральний автомат 10. Блокується ручним перемикачем проміжне реле захисту двигуна 19, реле захисту по частоті 13 заблоковане поки швидкість обертання генератора ї-To start the unit, the central automatic switch 10 is turned on. The intermediate engine protection relay 19 is blocked by a manual switch, the frequency protection relay 13 is blocked while the generator rotation speed is

З не дозволяє створити напругу з частотою мережі. Після виходу на номінальні обороти, спрацьовує центральний пускач 14 включається система запалювання двигуна внутрішнього згоряння 2 і двигуном внутрішнього згоряння асинхронний електродвигун переводиться у генераторний режим. При переході у « генераторний режим немає необхідності в синхронізації. Процес протікає, без поштовхів по струму, напрузі, частоті, так як збудження машини забезпечується напругою загальної електромережі, вироблена електроенергія З 470 поступає в цю ж мережу, виправляє параметри напруги по частоті та енергетичному показнику і враховується с прибором обліку 11. . Реле 13, 19 включені в ланцюг котушки пускорегулювального пристрою 15 послідовно, що забезпечує а реагування на відсутність сигналу з цих реле.With does not allow to create a voltage with the frequency of the network. After reaching the nominal revolutions, the central starter 14 is activated, the ignition system of the internal combustion engine 2 is turned on, and the asynchronous electric motor is transferred to the generator mode by the internal combustion engine. When switching to generator mode, there is no need for synchronization. The process proceeds without shocks in terms of current, voltage, frequency, since the excitation of the machine is provided by the voltage of the general electrical network, the generated electricity Z 470 enters the same network, corrects the voltage parameters in terms of frequency and energy index and is taken into account with the metering device 11. . Relays 13, 19 are included in the circuit of the coil of the start-up control device 15 in series, which provides a response to the absence of a signal from these relays.

У свою чергу, реле 19 захисту двигуна реагує на сигнал від датчиків 16, 17, 18, що включені в ланцюг реле 19 послідовно і цим забезпечують аварійну зупинку двигуна 2 при падінні тиску в системі змащення двигуна, -І перевищенні температури в системі охолодження двигуна, а також відмов в системі запалювання.In turn, the engine protection relay 19 responds to the signal from the sensors 16, 17, 18, which are included in the circuit of the relay 19 in series and thereby provide an emergency stop of the engine 2 in the event of a drop in pressure in the engine lubrication system, and an excess of temperature in the engine cooling system, as well as failures in the ignition system.

При аварійному відключенні (спрацьовування якогось датчика) запуск можливий тільки за участю оператораIn case of emergency shutdown (triggering of some sensor), start-up is possible only with the participation of the operator

Ш- після усунення неполадок. При відключеннях мережі блокується центральний пускач 14, генерація припиняється, -І автоматично зупиняється двигун внутрішнього згоряння 2. Наступний пуск можливий тільки при участі оператора.Sh- after troubleshooting. In case of power outages, the central starter 14 is blocked, the generation stops, and the internal combustion engine 2 stops automatically. The next start is possible only with the operator's participation.

Т» Представлений електроенергетичний агрегат завдяки тому, що вартість природного газу, що витрачається при роботі агрегату у циліндрах двигуна внутрішнього згоряння значно нижче, ніж суми, що підприємство сплачує за аналогічну кількість енергії з загальноміських тепло та енергомереж, дозволяє економити кошти підприємства, а також забезпечується виправлення параметрів напруги у мережі споживача, наприклад, малого с 55 підприємства, що має верстатне обладнання.T" The presented electric power unit due to the fact that the cost of natural gas consumed during the operation of the unit in the cylinders of the internal combustion engine is significantly lower than the amount that the company pays for a similar amount of energy from the city-wide heat and power grids, it allows the company to save money, and also provides correction of voltage parameters in the consumer's network, for example, a small enterprise with machine tools.

Автор виготовив, випробував і використовує описаний енергетичний агрегат для потреб автотранспортного підприємства. 60 б5The author produced, tested and uses the described energy unit for the needs of the motor vehicle enterprise. 60 b5

З80 м х 19 14 11 їZ80 m x 19 14 11 st

По що Центрольниц Реле захисту рибор обліку пускоч ббугунаWhat is the purpose of the central control relay protection of the fisher of accounting, the starter of the bbuguna

РелеRelay

ЗОХиСтуprotection

Придор по чаостотумМа З пускорегулювальниц 15 дз 16 18 « т : х Фільтр Д Датчик йPridor according to the frequency of start-up regulators 15 dz 16 18 « t : x Filter D Sensor y

Е перебищення отічик | | Долічок пвоаок ї- «5 ка тиску г М вв чостот темперотуру| зупинки зе Вів 12 мосла авнгуна т 4 «E overflowing otichyk | | Dolichok pvoaok i- "5 ka pressure h M vv temperature frequency| stops ze Viv 12 mosla avnguna t 4 "

ДоцеуН - ю | бнутрішнього с З згоряння | 1 ;» --- в 71 На систему Іа 5 рі бобяного обігріву: щ т і і Упилізатар Еш - --DoceuN - yu | internal with From combustion | 1 ;" --- in 71 On the Ia 5th bean heating system: sh t i i Upilizer Ash - --

З оОЗОВОЯНО Кв ооо вооянО ть 9 Но побутові потребиZ oOZOVOYANO Kv ooo vooyanO t 9 But household needs

Су;Su;

Claims

The formula of the invention

1. An electric power unit for energy generation, containing an external housing in which an internal combustion engine (engine) is placed, to the main shaft of which an electricity generator is connected, an air intake in the housing is connected to flow generation devices for circulating a flow of cold 60 air through the generator , engine elements and an exhaust system, heat exchange devices adapted to absorb heat and direct this heat for useful use, the unit also has a control system, which is distinguished by the fact that an asynchronous machine is used as a generator, connected by the stator windings to the general electrical network through an automatic emergency shutdown, a recording device, an overfrequency filter and start-up control equipment, with the possibility of exciting the machine with the voltage of the general electric network and because of the return of the generated electricity to the same network, the engine radiator is connected to a water-water heat exchanger, from the second circuit of which water has the opportunity to enter the revival

2. Electric power unit according to claim 1, which is distinguished by the fact that the start-up control equipment contains a voltage frequency protection relay, temperature sensors in the engine cooling system, oil pressure, engine lubrication system and an engine emergency stop sensor.

C. Electric power unit according to claim 17, which is characterized by the fact that the fuel for the internal combustion engine with water cooling is natural gas. Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 7, 15.07.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. that 2 « ich- y y

. and? -i -i -i T» 50 So 60 b5