Гпэс (газопонтонная электростанция)
ГПЭС в общих чертах напоминает газопоршневой двигатель. Энергией в работе -n- ступеней ГПЭС является не тепловая энергия газа, а разность между избыточным давлением газа магистрального трубопровода, который пришел к потребителю, и пониженным давлением газа в газовой трубе потребителя. Разность давления в каждой ступени определяется технологической необходимостью, т.е. в каждой ступени должна быть сила, которая способна выдавить жидкость из полости понтона, чтобы появилась подъемная сила. Количество газа, поступившее в высшую ступень, остается неизменным при переходе в нижнюю ступень, меняется только давление в каждой ступени. Принцип работы и устройство двигателя основывается на законе Архимеда: «о выталкивающей силе, действующей на тело, погруженное в жидкость». Этот принцип осуществляет понтон, находящийся в жидкости герметически закрытого резервуара. В резервуаре жидкость находится под переменным давлением сжатого воздуха. В понтон, через открывающийся клапан, жидкость входит и выходит, соответственно циклично меняется значение выталкивающей силы, действующей на понтон. Жидкость в резервуаре находится под переменным давлением за счет сжатого воздуха. В зоне НМТ благодаря давлению магистрального газа, жидкость полностью выдавливается из понтона в резервуар, объем жидкости в резервуаре увеличивается, тем самым уменьшается объем в резервуаре для сжатого воздуха, поэтому увеличивается давление сжатого воздуха на жидкость, оно становится равным давлению магистрального газа. Понтон, в свою очередь, заполняется газом с давлением равным магистральному, вследствие чего он становится легче веса объема вытесненной жидкости. Появилась сила равная весу объема вытесненной жидкости. Понтон под действием этой силы поднимается, в зону ВМТ, проворачивая при этом коленвал, и переносит газ с
магистральным давлением, объемом равным полости понтона. В зоне ВМТ открывается в понтоне выходной клапан газа и входной клапан жидкости. Газ с давлением равным магистральному, переходит из понтона в трубопровод потребителя с более низким давлением. Жидкость из резервуара под давлением сжатого воздуха равным магистральному давлению заполняет полностью понтон, выталкивая остатки газа с давлением равным давлению потребителя. Понтон стал тяжелее веса объема вытесненной жидкости и начал опускаться в зону НМТ за новой порцией газа с давлением равным магистральному и энергией для вращения коленвала. Для сглаживания пульсаций от возвратно-поступательного движения и обеспечения прохождения верхней и нижней мертвой точки без смены направления вращения, на коленвалу закреплен маховик, а сам коленвал выполнен со сдвигом по фазе шатунных шеек на угол 360%, где n - число резервуаров с понтоном в одной ступени ГПЭС. Коленвал передает вращение редуктору, а он с необходимой частотой вращает электрогенератор.
Предлагаемая полезная модель относится к области энергетики, а именно, к газопонтонным электростанциям (ГПЭС). Выработка электроэнергии осуществляется механическим путем. Газ в данном устройстве не сгорает, а употребляется как вещество, несущее давление, благодаря которому данное устройство работает, т.е. вращает коленвал, к которому подсоединен электрогенератор, и одновременно понижает давление, т.е. переносит газ в понтонах из магистральной трубы избыточного давления в трубу потребителя с пониженным давлением.
Уровень техники
К потребителям большого объема газа, газ приходит с избыточным давлением для этого объекта, нежели требуется. Обычно давление понижается при помощи дросселя или редуктора. Есть устройство, называемое детандер-генератор, который использует избыточное давление газа для производства электроэнергии, при этом, понижает избыточное давление до уровня необходимого потребителю. Газ в этом устройстве не сжигается, а работает, как струя пара в паротурбине. КПД устройства в выработке электроэнергии, по некоторым источникам - 35%. Технический результат моего предложения заключается в понижении избыточного давление газа до уровня необходимого потребителю, при этом происходит вращение коленвала, который вращает посредством редуктора электрогенератор. Принцип работы и устройство агрегата основывается на законе Архимеда: «о выталкивающей силе, действующей на тело, погруженное в жидкость». К.П.Д. этого устройства выше детандер-генератора. Понижение давления используется ступенчато, т.е. одно и то же количество газа используется неоднократно, на каждой ступеньке идет понижение давления, пока давление газа не опустится до уровня необходимого потребителю.
Описание полезной модели
Газопонтонная электростанция (ГПЭС) в общих чертах напоминает газопоршневой двигатель, который вращает электрогенератор. Энергией в работе -n- ступеней ГПЭС является не тепловая энергия газа, а разность между избыточным давлением газа магистрального трубопровода, который пришел к потребителю, и давлением газа, на котором работает потребитель. Разность давления в каждой ступени определяется технологической необходимостью, т.е. в каждой ступени должна быть сила, которая способна выдавить жидкость из полости понтона, чтобы появилась подъемная сила. Количество газа, поступившее в высшую ступень, остается неизменным при переходе в нижнюю ступень, меняется только давление в каждой ступени, вследствие чего изменяется объем. Каждая ступень состоит из -N-элементарных единиц ГПЭС, которые состоят из герметически закрытого резервуара, в котором находится жидкость, определенного давления сжатый воздух и понтон. К верхней поверхности понтона приделан шток, который проходит в отверстие перекрытия резервуара и соединен шатуном с коленвалом. В отверстии перекрытия установлены сальники для сохранения герметичности резервуара. На понтоне установлены два нормально закрытых клапана газа и два нормально закрытых клапана жидкости. Клапана открываются тогда, когда понтон находится в зоне верхней мертвой точки (ВМТ) и в нижней мертвой точке (НМТ). Вследствие чего жидкость в ВМТ частично переходит из резервуара и заполняет понтон, а в НМТ выходит из понтона в резервуар, поэтому давление сжатого воздуха циклично переменное, т.к. циклично меняется объем в резервуаре для сжатого воздуха. Работает ГПЭС так. К ГПЭС подходит магистральный трубопровод с избыточным давлением газа. Понтон, находясь в зоне НМТ, упирается штангой в дно резервуара, поэтому клапан выпуска жидкости открывается, и клапан газа открывается т.к. трос, крепящий клапан к перекрытию резервуара, натягивается и
открывает клапан. Газ из магистрального трубопровода, с давлением выше давления в резервуаре, поступает в понтон и вытесняет жидкость в резервуар, увеличивая тем самым давление сжатого воздуха. Давление становится равным давлению магистрального трубопровода. Понтон наполнился газом и поднялся в зону ВМТ, при этом провернул коленвал с силой равной весу объема вытесненной им жидкости и перенес определенный объем газа с магистральным давлением к трубе нижней ступени. В зоне ВМТ верхняя штанга уперлась в перекрытие резервуара, и открылся клапан выпуска газа в трубопровод потребителя. Газ с магистральным давлением переходит из понтона в трубопровод потребителя. Давление газа в понтоне сравнивается с давлением газа в трубе потребителя. Одновременно клапан жидкости открывается, при помощи натяжения троса, которым клапан прикреплен ко дну резервуара, и жидкость под давлением сжатого воздуха резервуара заполняет понтон, вытесняя остатки газа из понтона, так как давление газа в понтоне ниже давления в резервуаре. Тем самым уменьшается объем жидкости и давление сжатого воздуха в резервуаре. А понтон стал тяжелее веса объема вытесненной жидкости и опустился к НМТ за новой порцией газа с магистральным давлением, провернув при этом коленвал. Таким образом, происходит вращение коленвала и одновременно перенос газа с понижением давления. Чтобы газ химически не смешивался с жидкостью, в понтоне имеется мягкая пленочно-тканевая перегородка, которая прикреплена к середине понтона, она дает возможность занимать полный объем понтона только газу или жидкости. Для сглаживания пульсаций от возвратно-поступательного движения понтона по вертикальным направляющим и обеспечения прохождения НМТ и ВМТ без смены направления вращения, на коленвалу закреплен маховик, а сам коленвал выполнен со сдвигом по фазе шатунных шеек на угол 360°/n, где n - число резервуаров с понтоном в одной ступени ГПЭС. Коленвал передает вращение редуктору, а он с необходимой частотой вращает электрогенератор.
Краткое описание чертежей
Газопонтонная электростанция (ГПЭС) состоит из -n- ступеней, каждая ступень состоит из -N- элементарных единиц, в которые входят герметически закрытый резервуар - 1, жидкость - 2, сжатый воздух - 4; понтон - 11, с нормально закрытыми клапанами жидкости - 8; - 9 и нормально закрытыми клапанами газа - 7; - 6, эти клапана открываются при помощи штанг - 22 или тросов - 20. Чтобы газ химически не смешивался с жидкостью, в понтоне имеется мягкая пленочно-тканевая перегородка - 5, которая прикреплена к середине понтона, она дает возможность занимать полный объем понтона только газу или жидкости. В зоне нижней мертвой точки (НМТ) одна из штанг - 22 упирается в дно резервуара и клапан выпуска жидкости - 9 открываются, а трос - 20 натягивается и открывает клапан газа - 7. Газ под давлением из магистрального трубопровода - 13 через клапан - 7 входит в понтон и вытесняет жидкость из понтона. Понтон полностью наполняется газом с давлением равным магистральному трубопроводу, становится легче объема вытесненной жидкости и поднимается в зону верхней мертвой точки (ВМТ). В зоне ВМТ штанга - 20 упирается в перекрытие и открывает клапан газа - 6 трубопровода - 14, газ переходит из понтона в трубопровод потребителя с более низким давлением, а клапан жидкости - 8 открывается тросом - 20 и жидкость под давлением сжатого воздуха - 4 заполняет понтон, после чего понтон опускается в зону НМТ. При этом совершаемое понтоном вертикальное возвратно-поступательное движение по направляющим - 19 преобразовывается благодаря штоку - 10, шатуну - 12 и коленвалу - 15 во вращательное движение. Маховик - 16 соединен с коленвалом и сглаживает пульсацию, а коленвал через редуктор - 17 вращает с определенной скоростью электрогенератор - 18.
Газопонтонная электростанция (ГПЭС), содержащая n-ступеней, каждая ступень состоит из N-элементарных единиц, энергией в работе ГПЭС является не тепловая энергия газа, а разность между избыточным давлением газа магистрального трубопровода, который пришел к потребителю, и давлением газа, на котором работает потребитель, поэтому элементарная единица ГПЭС состоит из герметически закрытого резервуара с жидкостью, со сжатым воздухом переменного давления, в резервуаре установлены вертикальные направляющие для понтона со штоком, который проходит в отверстие перекрытия с сальниками, а шток шатуном связан с коленвалом, понтон перегорожен мягкой пленочно-тканевой перегородкой площадью, равной половине внутренней поверхности понтона, которая прикреплена к середине понтона, она дает возможность занимать полный объем понтона только газу или жидкости, понтон оборудован нормально закрытым впускным и выпускным клапаном жидкости и нормально закрытым впускным и выпускным клапаном газа, а в зоне нижней мертвой точки (НМТ) при помощи троса открывается клапан входа газа с магистральным давлением, и при помощи штанги, которая упирается в дно, открывается клапан выхода жидкости в резервуар в зоне верхней мертвой точки (ВМТ), при помощи штанги открывается выпускной клапан газа и при помощи троса впускной клапан жидкости, а сам коленвал выполнен со сдвигом по фазе шатунных шеек на угол 360°/n, где n - число резервуаров с понтоном.
