Устройство и принцип действия ПВМ

ПВМ является машиной объемного типа действия. Она содержит ведущий и ведомый роторы (рисунок 2) в виде шнеков специального профиля. Выходной вал ведущего ротора подсоединен к электрогенератору. Роторы находятся в зацеплении и имеют шестерни связи, исключающие взаимное касание роторов во время работы.

Рисунок 2 - Конструкция роторов ПВМ

Принцип действия ПВМ показан на рисунке 3. Пар высокого давления из котла поступает в ПВМ через впускное окно в корпусе с одного торца роторов. После заполнения паром канавки между зубьями происходит отсечка пара, и при дальнейшем вращении роторов в канавке (парной полости) происходит объемное расширение порции пара. В конце расширения канавка сообщается с выпускными окнами в корпусе на другом торце роторов. Выпускной пар поступает в тепловую сеть для нужд технологии (например, для выпарки сахара из свеклы) или для отопления. [2]

Рисунок 3 - Принцип действия ПВМ:
а – начальное заполнение паровой полости; б – расширение пара;
в – выпуск отработанного пара

Технические преимущества ПВМ перед лопаточной паровой турбиной:

· высокий КПД расширения (0,7-0,75) в широком диапазоне режимов (конденсат, образующийся при расширении пара, затекает в зазоры между рабочими органами, уменьшая утечки пара и повышая КПД);

· простота конструкции, высокая ремонтопригодность, относительно небольшие затраты на производство двигателя;

· высокий межремонтный ресурс (15 тыс. ч) обусловлен отсутствием взаимного касания роторов и соответственно отсутствием механического износа;

· Не требуют высоких и жестких ограничений к качеству поступающего пара (могутэффективно работать на водяном паре со степенью сухости меньше 0,98). Прималой скорости потока между винтами отсутствует эрозионный износ поверхностей рабочих органов;

· неприхотливость к качеству пара, наличию в нем частиц окалины, грязи. При испытаниях имел место случай, когда шпилька длиной 110 мм и диаметром 16 мм, забытая во впускном трубопроводе, прошла через проточную часть ПВМ, не поранив и не заклинив роторы;

· габариты ПВМ в 1,5-2 раза меньше, чем у турбины. Это важно при размещении ПВМ в действующем здании котельной;

· высокая маневренность при изменении режима работы, быстрый пуск и останов.[1].

Выводы

В странах Западной Европы, при проектировании тепловых электрических станций, технология ГТУ-ТЭЦ наиболее востребована (прежде всего для малых и средних электрических станций, мощностью до 30 МВт)

Установка газотурбинных мини-ТЭЦ наиболее выгодна на промышленных предприятиях, которые имеют значительные (больше 10…15 МВт) электрические и тепловые нагрузки,собственную производственную базу, высококвалифицированный персонал для эксплуатацииоборудования мини-ТЭЦ, подвод газа высокого давления.

К достоинствам ГТУ-ТЭЦ относятся:

- Способность работать на различных видах топлива (газообразном и жидком).

- Длительность периода, на протяжении которого оборудование ГТУ-ТЭЦ может эксплуатироваться без остановки (до 9000 часов).

- Незначительный расход смазочного масла для оборудования ГТУ-ТЭЦ (до 1,3 тонн в год).

- Возможность производства пара в котлах-утилизаторах ГТУ-ТЭЦ (с давлением 9–40 кгс/с²; температурой 250-450 ºС). Это обстоятельство позволяет использовать газотурбинные мини-ТЭЦ на промышленных предприятиях для покрытия технологической тепловой нагрузки.

Перспективным направлением реализации возможности комбинированной выработки электроэнергии и теплоты в паровых и пароводогрейных котельных, с паровыми котлами низкого и среднего давления, является использование паро-винтовых машин (ПВМ):

- ПВМ может эффективно применяться для производства электроэнергии в котельных при срабатывании перепада давления пара. Собственное производство электроэнергии в котельной, переоборудованной в мини-ТЭЦ, в 4-5 раз дешевле, чем покупаемая у электроснабжающей организации. Это объясняется тем, что владелец собственной мини-ТЭЦ не оплачивает расходов на содержание энергосетей, накладных расходов, НДС и плановой прибыли.

- ПВМ, как паровой двигатель, в диапазоне мощности 200-1500 кВт обладает значительными техническими преимуществами перед паровой турбиной по эффективности, габаритам, стоимости, надежности и безопасности.

Литература

1. Березин С. Р. Технология энергосбережения с использованием паровых винтовых машин / Теплоэнергетика. 2007. № 8. С. 43-45.

2. Березин С. Р., Боровков В. М., Ведайко В. И., Богачева А. И. Паровая винтовая машина / Современное машиностроение. 2009. №1 (7). С. 34-36.

3. Березин С. Р. Винтовая расширительная машина. Патент РФ № 2319840. 2006.

4. Дзиндзела А. В., Сизякин А. В. Эффективное использование низкопотенциального тепла (http://www.abok.ru/for_spec/articles.php? nid=5147).