Турбоэлектрогенераторный агрегат

Авторы патента:

Дерягин Юрий Александрович (RU)

Константинов Рюрий Иванович (RU)

Смирнов Игорь Александрович (RU)

Холопова Ирина Юрьевна (RU)

Фабрин Юрий Николаевич (RU)

F01D15/10 - для привода электрических генераторов или комбинированные с ними

Владельцы патента RU 2488699:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок для привода электрогенераторов. Турбоэлектрогенераторный агрегат содержит ротор, статор, электрогенератор, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины. На валу ротора турбоэлектрогенераторного агрегата установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора между ними. Статор турбоэлектрогенераторного агрегата состоит из корпусов турбины и компрессора и включает размещенный в статоре между корпусами турбины и компрессора статор электрогенератора. Канал подвода рабочего тела от входа к компрессору выполнен в пустотелом вале ротора. В зоне щелевого уплотнения между выхлопом турбины и входом рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень компрессора. Вал ротора имеет отверстия, сообщающие канал подвода рабочего тела с полостью статора агрегата, в котором выполнены каналы охлаждения статора электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения агрегата. 1 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в конструкции газотурбинных установок для привода электрогенераторов.

Известны турбоэлектрогенераторные установки, содержащие турбокомпрессор и электрический генератор (см., например, патенты США №5497615, 1996 г., №6634176 B2, 2003 г.). Эти конструкции характеризуются расположением компрессора и турбины на автономной ходовой части с передачей крутящего момента на вал электрогенератора, что снижает надежность работы генератора.

Известен турбоэлектрогенератор, взятый за прототип изобретения, содержащий ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в нем между колесами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины (см. заявку на изобретение №2009143067, F01D 15/10, от 20.11.2009 г., по которой принято решение о выдаче патента).

Конструкция турбоэлектрогенератора по прототипу работает в жестком тепловом режиме.

Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения электрогенератора и опорных узлов агрегата.

Для этого в известном турбоэлектрогенераторном агрегате, содержащем ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора между ними, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в статоре между корпусами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины, канал подвода рабочего тела от входа к компрессору выполнен в пустотелом вале ротора, в зоне щелевого уплотнения между выхлопом турбины и входом рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень компрессора, вал ротора имеет отверстия, сообщающие канал подвода рабочего тела с полостью статора агрегата, в котором выполнены каналы охлаждения статора электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины. Дополнительная предварительная осевая ступень компрессора обеспечивает запирание горячего выхлопа турбины и эффективное охлаждение электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины.

На прилагаемом чертеже представлен продольный разрез турбоэлектрогенераторного агрегата.

Агрегат содержит ротор, на валу 1 которого установлены турбинное 2 и компрессорное 3 рабочие колеса и роторная часть 4 электрогенератора между ними, статор 5, состоящий из корпусов турбины 6 и компрессора 7 и включающий размещенный между ними статор 8 электрогенератора, щелевые уплотнения 9 и 10 турбины и компрессора, а также опорные узлы 11, вход 12 рабочего тела и выхлоп 13 турбины.

В отличие от прототипа, канал 14 подвода рабочего тела от входа 12 к компрессору 3 выполнен в пустотелом вале 1 ротора агрегата, в зоне щелевого уплотнения 9 между выхлопом 13 турбины и входом 12 рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень 15 компрессора, вал 1 ротора имеет отверстия 16, сообщающие канал 14 подвода рабочего тела с полостью статора 5 агрегата, а в статоре 5 агрегата выполнены каналы 17 охлаждения статора 8 электрогенератора, опорных узлов 11 и ступицы турбины 2.

При работе агрегата осевая ступень 15 компрессора обеспечивает давление рабочего тела, превышающее давление в выхлопе 13 турбины.

По пустотелому валу 1 по каналу 14 большая часть потока рабочего тела поступает к колесу 3 компрессора, одновременно с этим через отверстия 16 часть потока рабочего тела проходит по каналам 17 и охлаждает опорные узлы 11, статор 8 электрогенератора и ступицу турбины 2, обеспечивая эффективное охлаждение агрегата.

Турбоэлектрогенераторный агрегат, содержащий ротор, на валу которого установлены турбинное и компрессорное рабочие колеса и роторная часть электрогенератора между ними, статор, состоящий из корпусов турбины и компрессора и включающий размещенный в статоре между корпусами турбины и компрессора статор электрогенератора, а также опорные узлы, вход рабочего тела, щелевое уплотнение и выхлоп турбины, отличающийся тем, что в нем канал подвода рабочего тела от входа к компрессору выполнен в пустотелом вале ротора, в зоне щелевого уплотнения между выхлопом турбины и входом рабочего тела установлена дополнительная предварительная осевая ступень компрессора, вал ротора имеет отверстия, сообщающие канал подвода рабочего тела с полостью статора агрегата, в котором выполнены каналы охлаждения статора электрогенератора, опорных узлов и ступицы турбины.

Линия генератора - паровой турбины - турбокомпрессора и способ для ее эксплуатации // 2478795

Изобретение относится к энергетике. .

Устройство для отбора энергии из потока сжатого газа // 2472946

Устройство производства электрической энергии в двухвальном газотурбинном двигателе // 2472002

Устройство содействия для переходных фаз разгона и торможения // 2462607

Газотурбинный двигатель с установленным на нем съемным образом узлом генератора // 2448259

Турбоэлектрогенератор // 2427714

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к генераторам электрической энергии с газотурбинным приводом. .

Турбореактивный двигатель, оснащенный встроенным генератором электрического тока // 2424435

Изобретение относится к турбинной установке, в частности к турбореактивному двигателю, включающему в себя встроенный генератор электрического тока, расположенный соосно с турбинной установкой.

Электрогенератор с встречно вращающимися индуктором и якорем // 2421864

Изобретение относится к области электротехники и энергетике и может быть широко использовано в различных сферах народного хозяйства, в частности для устройств с альтернативной энергетикой.

Атомная подводная газоперекачивающая станция // 2419739

Изобретение относится к добыче газа и транспортировке газообразного углеводородного топлива по трубопроводам большой протяженности, проложенным по морскому дну. .

Турбореактивный двигатель с электрическим генератором, расположенным в вентиляторе // 2490497

Газотурбинный двигатель с обратимой электрической машиной // 2499895

Газотурбинный двигатель, в частности, для вертолета, содержит газогенератор и свободную турбину, приводимую во вращение газовым потоком, генерируемым газогенератором; и дополнительно содержит обратимую электрическую машину для соединения с газогенератором. Обратимая электрическая машина выполнена с возможностью приведения во вращение газогенератора во время стадии запуска газотурбинного двигателя, а также выполнена с возможностью ее соединения со свободной турбиной после запуска газотурбинного двигателя для генерирования электроэнергии. Изобретение направлено на улучшение оптимизации нагрузочной линии двигателя при оптимальной степени сжатия компрессора, уменьшение удельного потребления топлива двигателя. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Турбогенератор без выходного вала // 2516053

Турбогенератор без выходного вала содержит турбину, закрепленную на валу генератора, размещенного в едином с турбиной герметичном корпусе, имеющем входной и выходной фланцы для подключения к газораспределительной станции. В качестве турбины использована турбина вихревая. Вал генератора установлен с возможностью вращательного и осевого перемещения относительно корпуса. В корпусе установлен узел регулирования гидравлического сопротивления, который закреплен на внутренней части крышки корпуса с возможностью осевого перемещения вала генератора. Узел регулирования гидравлического сопротивления соединен с помощью патрубка с входной полостью корпуса. Достигается повышение надежности работы генератора за счет снижения числа оборотов, возможность автоматического регулирования гидравлического сопротивления установки вследствие потери энергии газового потока за счет изменения гидравлического сопротивления оказываемого турбиной а, следовательно, и регулирование количества вырабатываемой энергии. 4 ил.

Роторная система магнитоэлектрической машины // 2555100

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано в автономных энергоустановках с высокоскоростными генераторами в летательных и космических аппаратах. Роторная система магнитоэлектрической машины содержит корпус турбинного блока, турбину на валу, установленном в подшипниках, корпус генератора, ротор. Ротор состоит из равномерно размещенных постоянных магнитов, намагниченных в радиальном направлении с чередующейся полярностью. Турбина и ротор установлены на едином пустотелом валу, с возможностью прокачки хладагента через его полость насосом, установленным со стороны турбины. На конце пустотелого вала выполнены спиралевидные канавки. Пустотелый вал с ротором образуют цилиндр постоянного сечения, на внешней поверхности которого установлена бандажная оболочка из высокопрочного немагнитного материала. Подшипники могут быть выполнены в виде бесконтактных газовых опор, электромагнитных подшипников или гибридных магнитных подшипников. Достигается минимизация нагрева постоянных магнитов и теплопередачи между валом турбины и валом генератора, а также повышение жесткости и механической прочности системы, благодаря выполнению вала генератора и вала турбины в виде одного цельного полого вала с возможностью прокачки хладагента через его полость и выполнению на конце ротора спиралевидных канавок. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Паротурбинный агрегат с электрогенератором // 2562318

Паротурбинный агрегат с электрогенератором содержит парообразующее устройство и турбину. В парообразующем устройстве - энергоаккумуляторе (1) размещен кольцеобразный нагревательный элемент (3) с поплавком (4) в виде кольца, удерживающим этот элемент на поверхности воды. Сам нагревательный элемент (3) состоит из металлической трубки (12) с отверстиями, внутрь которой помещен металлический стержень (13). Стержень и трубка разделены между собой диэлектриком (14) и соединены, через конденсатор (15), с электрической сетью. Нагревательный элемент связан с поплавком гибкими тросами (23). В нижней части паротурбинного агрегата размещены жаровые трубы с горелкой (5) и вытяжной трубой в виде спирали, а в верхней части агрегата находится турбина (2) с поворотным клапаном (6) и механизмом поворота (7). Турбина выполнена в виде двух усеченных конусов, верхнего (8) и нижнего (9), между которыми, от малого до большого диаметров, расположены по спирали каналы (10). При увеличении диаметра конуса происходит увеличение ширины канала. Емкость энергоаккумулятора (1) с турбиной (2) помещены в пароотводяшую камеру (11). Техническим результатом является резкое уменьшение его поперечных и продольных размеров, что позволяет значительно экономить средства на установке и эксплуатации за счет сокращения площади в машинном зале. 7 ил.

Турбодетандерная генераторная установка и система отбора энергии потока природного газа из газопровода // 2564173

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности, турбодетандерная генераторная установка относится к генераторам электрической энергии с газотурбинным приводом и применяется в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа. Назначением предлагаемой турбодетандерной генераторной установки (ТДУ), которая представляет собой электрогенератор (ЭГ) с турбодетандерным приводом (ТД), является выработка электрической энергии на основе преобразования потенциальной энергии природного газа в трубопроводе. Причем ТДУ используют на объектах газопотребления, например, на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС), где давление в трубопроводе на входе составляет 0,3-1,2 МПа. Полученная с помощью ТДУ электрическая мощность может использоваться для собственных нужд потребителя. Потребителем таких ГРП могут быть, например, котельные. Таким образом, ТДУ может быть использована в качестве автономного источника энергии малой мощности. Система отбора энергии потока ПГ из газопровода для ТДУ применяется в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа, а также для утилизации вырабатываемого генератором тепла. Назначением этой системы является ее использование на объектах газопотребления, например, на газорегуляторных пунктах (ГРП) и газораспределительных станциях (ГРС). Кроме того, возможна установка такой системы с ТДУ методом врезки как в уже существующие магистрали и их запорную арматуру, внутри уже построенного и эксплуатирующегося ГРП (ГРС), так и установка ТДУ на этапе проектирования и строительства ГРП (ГРС) и ее монтажа. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Установка для выработки энергии (варианты) и турбодетандер // 2568378

Энергетическая установка содержит турбодетандер, содержащий расширительную секцию, насосную секцию и двигательно-генераторную секцию, которые механически соединены с помощью вала. Расширительная секция проточно сообщается с выпускной стороной теплообменника и выполнена с возможностью приема парообразного потока текучей среды, вращения вала и создания расширенного парообразного потока текучей среды. Насосная секция проточно сообщается с выпускной стороной конденсатора и выполнена с возможностью приема жидкого потока текучей среды, повышения его давления и обеспечения циркуляции текучей среды в указанной энергетической установке. Двигательно-генераторная секция выполнена с возможностью вывода электрического тока. Часть потока жидкости под повышенным давлением, циркуляция которого поддерживается насосной секцией, перекачивается к теплообменнику, а другая часть использована для охлаждения двигательно-генераторной секции. Достигается уменьшение размера опорной поверхности и снижение затрат. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Высокооборотный турбогенератор с паровым приводом малой мощности // 2577678

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в автономных энергетических установках малой электрической мощности (до 100 кВт). Высокооборотный турбогенератор с паровым приводом малой мощности состоит из проточной части, включающей рабочее колесо турбины с установленными на нем лопатками, соплового аппарата турбины, электрогенератора. Турбогенератор содержит спаренный подшипник турбины, установленный в корпусе неподвижно, и подшипник электрогенератора, установленный в корпусе подвижно. Турбогенератор содержит комбинированную систему охлаждения, состоящую из рубашки жидкостного охлаждения статора, выполненной в виде спиральных каналов, и воздушной системы охлаждения статора и ротора электрогенератора. Достигается снижение сил трения в подшипниках вала турбогенератора на начальном этапе запуска, фиксация в обе стороны осевого смещения вала турбогенератора, повышение эффективности охлаждения, повышение надежности работы подшипников, повышение КПД турбогенератора и надежности электрогенератора. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Гравитационный ускоритель // 2579752

Изобретение относится к линейным ускорителям и может найти применение в качестве ускорителя элементарных микрочастиц, например молекул или атомов, лишенных заряда. Технический результат состоит в повышении концентрации микрочастиц на выходе, снижении расхода исследуемых образцов и, как следствие, повышении к.п.д. Ротор 1 установлен с возможностью вращения коаксиально с минимальным зазором внутри статора 2 и имеет вал 7 с повышенным диаметром, выступающий с одной стороны и снабженный односторонними подшипниками 8 и 9. Статор 2 расположен внутри неподвижной станины 10. Между станиной и статором с двух сторон установлены подшипники 11 и 12. Подшипниковые щиты 13 и 14 вставлены внутрь статора 2. Через ступицы 15 и 16 эти щиты сочленены с валом ротора 7 через подшипники соответственно 17 и 18. Щиты содержат окна, допускающие свободный проход испытательных образцов к зазору 19 между статором и ротором. Статор 2 механически сочленен с внешним приводом с помощью конической передачи 20 с валом 21 для внешнего привода. Вал 7 ротора 1 также сочленен с внешним приводом с помощью конической передачи 22 с валом 23 для привода. Приводы статора и ротора должны вращать соответственно статор и ротор в разные стороны и с одинаковой скоростью. Для вращения статора и ротора может быть применен один общий привод, передающий движение на оба вала с помощью редукторной коробки передач. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ контроля генерирования электричества, применяемого для газовой турбины летательного аппарата и устройство для применения такого способа // 2598476

Изобретение призвано улучшить характеристики при ускорении газогенератора газовой турбины за счет сокращения отборов электрической энергии, в частности, во время переходных фаз, чтобы сохранить достаточную границу помпажа рабочей кривой. Для этого изобретением предусмотрено увеличение способности ускорения/замедления газогенератора посредством регулирования напряжения бортовой электрической сети летательного аппарата. В варианте выполнения после фазы запуска газовой турбины бортовую сеть регулируют по напряжению при помощи заданного значения напряжения (СТ), управляемого посредством этапа определения состояния разгрузки/загрузки (EDEL, ELES, ESTAB) главного источника генерирования электричества бортовой сети. Определение состояния осуществляют в зависимости от потребности в отборе мощности (PPREL), необходимой для движения летательного аппарата. После этого этапа определения следуют этап выбора заданного значения напряжения (СТ) между несколькими уровнями (UH, UB, UM) в зависимости от определения состояния разгрузки/загрузки и этап применения выбранного заданного значения для контура регулирования напряжения, подаваемого в бортовую сеть. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.