Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора

Техническое решение относится к области применения собственных нужд по отоплению и освещению зданий подстанций и электрических станций.

В качестве аналога была взята схема установки для использования избыточного тепла от силового трансформатора. Патент РФ №2234755, МПК⁸ H01F 27/08, опубликованный 20.08.2004. Изобретение относится к установке для использования избыточного тепла от силового трансформатора. Охлаждающее приспособление трансформатора соединено с первым трубопроводом для обеспечения циркуляции первого текучего теплоносителя между трансформатором и тепловым насосом с возможностью передачи тепла к включенному в тепловой насос испарителю, который через второй трубопровод, заключающий в себе вторую текучую среду, соединен с компрессором, конденсатором и расширительным клапаном, при этом имеется третий трубопровод, который содержит третий текучий теплоноситель для передачи тепла, по меньшей мере, к одному теплопотребляющему модулю, соединенному с конденсатором. Также имеется четвертый трубопровод, который прямо или косвенно соединен с первым трубопроводом и частично выведен в скальный грунт, землю и/или воду, к комбинированному тепловому аккумулятору и излучателю, причем между первым и четвертым трубопроводами расположен многоходовой клапан, обеспечивающий отведение избыточного тепла от трансформатора через первый трубопровод либо к испарителю теплового насоса, либо к указанному аккумулятору тепла или излучателю.

Недостаткам аналога является то, что тепловой поток не используется напрямую, увеличиваются потери тепловой энергии из-за ее преобразования. В результате получаем неэнергоэффективную установку для использования избыточного тепла от силового трансформатора, а также сложное устройство изобретения, что делает его более трудоемким в создании, а также дорогостоящим в обслуживании и ремонте.

В качестве прототипа выбрана схема установки для использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора. Патент РФ №128776, МПК⁸ H01F 27/20, опубликованный 27.05.2013.

Устройство содержит теплоноситель, тепловой насос, три трубопровода, три клапана, четыре пары воздушных охладителей, пять клапанов, первый выход силового трансформатора посредством насоса масляного охлаждения соединен с входом первого трубопровода циркуляции масла, соединенного с четырьмя радиаторами охлаждения, второй, третий и четвертый выходы силового трансформатора через ответвление, состоящее из трех входов, соединены с входом второго трубопровода циркуляции масла, следовательно, первый и второй трубопроводы циркуляции масла соединены с четырьмя радиаторами охлаждения, выходы каждого из которых связаны с парой вентиляторов воздушных охладителей, соединенных с парой всасывающих воронок воздушного охлаждения соответственно, а входы каждого из четырех радиаторов охлаждения связаны с парой кожухов формирования воздушного теплоносителя каждый соответственно, в каждой из четырех пар ответвлений третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, установлены обратные клапаны, необходимые для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемые системой автоматического регулирования (САР) и изолированные теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, на выходе третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, установлен вход объектов собственных нужд использования воздушного теплоносителя, внутри третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, перед входом объекта собственных нужд использования воздушного теплоносителя, установлено устройство всасывающего вентилятора, состоящего из корпуса, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой всасывающего вентилятора устройства всасывающего вентилятора.

К недостаткам прототипа относится неэнергоэффективность установки для использования избыточного тепла от силового трансформатора, а также сложное устройство изобретения, что делает его более трудоемким в создании, а также дорогостоящим в обслуживании и ремонте.

Задачей технического решения является повышение энергоэффективности установки, путем использования избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора для отопления и освещения объекта собственных нужд.

Поставленная задача решается тем, что устройство для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора, содержащее теплоноситель, тепловой насос, три трубопровода, три клапана, четыре пары воздушных охладителей, пять клапанов, первый выход силового трансформатора посредством насоса масляного охлаждения соединен с входом первого трубопровода циркуляции масла, соединенного с четырьмя радиаторами охлаждения, второй, третий и четвертый выходы силового трансформатора через ответвление, состоящее из трех входов, соединены с входом второго трубопровода циркуляции масла, следовательно, первый и второй трубопроводы циркуляции масла соединены с четырьмя радиаторами охлаждения, выходы каждого из которых связаны с парой вентиляторов воздушных охладителей, соединенных с парой всасывающих воронок воздушного охлаждения соответственно, а входы каждого из четырех радиаторов охлаждения связаны с парой кожухов формирования воздушного теплоносителя каждый соответственно, в каждой из четырех пар ответвлений третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, установлены обратные клапаны, необходимые для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемые системой автоматического регулирования (САР) и изолированные теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, на выходе третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, установлен вход объектов собственных нужд использования воздушного теплоносителя, внутри третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя, изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя, перед входом объекта собственных нужд использования воздушного теплоносителя, установлено устройство всасывающего вентилятора, состоящего из корпуса, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой всасывающего вентилятора устройства всасывающего вентилятора, причем вход объекта собственных нужд через разъединитель соединен с дополнительно введенным накопителем электроэнергии, вал крыльчатки устройства всасывающего вентилятора и вал насоса масляного охлаждения жестко соединены с валами реактивно-вентильных генераторов и реактивно-вентильных двигателей, выходы реактивно-вентильных двигателей соединены с входами блоков управления, а выходы блоков управления соединены с накопителем электрической энергии и через разъединители соединены с источником питания электрической энергией, реактивно-вентильные генераторы через разъединители соединены с накопителем электрической энергией, накопитель электрической энергии соединен с источником питания электрической энергией посредством разъединителя.

На фиг. 1 изображена схема устройства для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора в начальный режим работы.

На фиг. 2 изображена схема устройства для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора в нормальном режиме работы.

Устройство для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора, содержит объект собственных нужд 1 соединен с входом третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 4, который изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, внутри которого расположено устройство всасывающего вентилятора, необходимого для создания перепада давления, обеспечивающий надежную работу обратных клапанов, в котором выход всасывающего вентилятора 2 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой устройства всасывающего вентилятора, соединен с входом корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, выход корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, соединен посредством третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 4, который изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, с входами четырех пар обратных клапанов, необходимых для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемых системой автоматического регулирования (САР) и изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя в каждом воздушном охладителе посредством четырех пар ответвлений третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 6, которые изолированы теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, с входами четырех пар обратных клапанов 7 в каждой группе воздушных охладителей и изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, выходы четырех пар обратных клапанов 7, необходимых для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемых системой автоматического регулирования (САР) и изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 соединены с входами воздушных охладителей посредством четырех пар ответвлений 6 третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 4, которые изолированы теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, где выход каждой из четырех пар обратных клапанов 7, необходимых для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемых системой автоматического регулирования (САР) и изолированных теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, соединен с входом кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе, выход кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе соединен с входом радиатора охладителей 9, являющийся общим для двух воздушных охладителей или группы воздушных охладителей каждой из четырех идентичных групп, в каждой из групп воздушных охладителей, состоящей из двух одинаковых воздушных охладителей, выход радиатора охладителей 9 соединен с входом вентилятора 10, одновременно соединенного с всасывающей воронкой воздушного охлаждения, в каждом воздушном охладителе, кроме этого, выход радиатора охладителей 9 также соединен с входами первого 11 и второго 12 трубопроводов циркуляции масла, посредством каждого трубопровода циркуляции масла, все радиаторы каждой из групп воздушных охладителей соединены между собой, выход первого трубопровода циркуляции масла 11 соединен с входом насоса масляного охлаждения 13, выход насоса масляного охлаждения 13 посредством ответвления первого трубопровода циркуляции масла 11 соединен с первым входом силового трансформатора 14, выход второго трубопровода циркуляции масла 12, имеющий разветвление из трех выходов соединен с тремя входами силового трансформатора 14, вал крыльчатки устройства всасывающего вентилятора 15 и вал насоса масляного охлаждения 16 также жестко соединены с валами реактивно-вентильных двигателей для устройства всасывающего вентилятора 17 и насоса масляного охлаждения 18, вход реактивно-вентильного двигателя для устройства всасывающего вентилятора 17 и вход реактивно-вентильного двигателя для насоса масляного охлаждения 18 соединены с выходами блоков управления реактивно-вентильного двигателя устройства всасывающего вентилятора 19 и реактивно-вентильного двигателя насоса масляного охлаждения 20 соответственно, входы блоков управления реактивно-вентильного двигателя устройства всасывающего вентилятора 19 и реактивно-вентильного двигателя насоса масляного охлаждения 20 посредством разъединителей 21 и 22 соединены с выходом источника питания электрической энергией 23 и входом накопителя электроэнергии 24, выход источника питания электрической энергией 23 соединен с входом накопителя электрической энергии 24 через разъединитель 25, вход накопителя электроэнергии 24 посредством разъединителя 26 соединен с входом объекта собственных нужд 1, также вход накопителя электроэнергии 24 посредством разъединителей 27 и 28 соединен с выходом реактивно-вентильного генератора для устройства всасывающего вентилятора 29 и с выходом реактивно-вентильного генератора для насоса масляного охлаждения 30, вал реактивно-вентильного генератора для устройства всасывающего вентилятора 29 и вал реактивно-вентильного генератора для насоса масляного охлаждения 30 жестко соединены с валом крыльчатки устройства всасывающего вентилятора 15 и валом насоса масляного охлаждения 16 соответственно.

Устройство для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора работает следующим образом. Масло высокой температуры с трех выходов трансформатора поступает на разветвление из трех входов второго трубопровода циркуляции масла 12, с выхода второго трубопровода циркуляции масла 12, масло высокой температуры поступает к входу радиатора охладителей 9 каждой из групп воздушных охладителей, следовательно, масло высокой температуры, поступая в радиатор охладителей 9, нагревает воздух, поступающий с выхода вентилятора 10, одновременно соединенного с всасывающей воронкой воздушного охлаждения, в каждом воздушном охладителе, и далее нагретый воздухе выхода радиатора охладителей 9 поступает на вход кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе, кроме этого, также с выхода радиатора охладителей 9 на вход первого трубопровода циркуляции масла 11 поступает масло невысокой температуры, далее с выхода первого трубопровода циркуляции масла 11 масло невысокой температуры поступает на вход насоса масляного охлаждения 13, с выхода насоса масляного охлаждения 13 масло невысокой температуры поступает на вход силового трансформатора 14 посредством ответвления первого трубопровода циркуляции масла 11, тем самым охлаждая силовой трансформатор, посредством каждого трубопровода циркуляции масла 11 и 12, все радиаторы охладителей 9 каждой из групп воздушных охладителей соединены между собой, далее с выхода кожуха формирования воздушного теплоносителя 8 в каждом воздушном охладителе, нагретый воздух поступает на вход обратного клапана 7, необходимого для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемого системой автоматического регулирования (САР) и изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 посредством ответвления третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 6, который изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 в каждом воздушном охладителе, с выхода обратного клапана 7, необходимого для ограничения движения воздуха в обратную сторону, управляемого системой автоматического регулирования (САР) и изолированного теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, нагретый воздух поступает на вход устройства всасывающего вентилятора, необходимого для создания перепада давления, обеспечивающий надежную работу обратных клапанов 7, посредством ответвлений третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 6, которые изолированы теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5 третьего общего трубопровода воздушного теплоносителя 4, который также изолирован теплоизоляцией трубопровода воздушного теплоносителя 5, где нагретый воздух поступает на вход корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, далее с выхода корпуса 3 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с креплением устройства всасывающего вентилятора, нагретый воздух поступает на вход всасывающего вентилятора 2 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой устройства всасывающего вентилятора и затем нагретый воздух с выхода всасывающего вентилятора 2 устройства всасывающего вентилятора, одновременно соединенного с воронкой устройства всасывающего вентилятора поступает на вход объектов собственных нужд использования воздушного теплоносителя 1, также вал крыльчатки устройства всасывающего вентилятора 15 жестко соединен с валом реактивно-вентильного двигателя для устройства всасывающего вентилятора 17 и с валом реактивно-вентильного генератора для устройства всасывающего вентилятора 29, вал насоса масляного охлаждения 16 жестко соединен с валом реактивно-вентильного двигателя для насоса масляного охлаждения 18 и с валом реактивно-вентильного генератора для насоса масляного охлаждения 30, реактивно-вентильные двигатели 17 и 18 управляются с помощью блоков управления 19 и 20 соответственно, которые, в свою очередь, подключены к накопителю электроэнергии 24 и через разъединители 21 и 22 к источнику питания электрической энергией 23, для выполнения переключений между нормальным и аварийным режимами работы, накопитель электроэнергии 24 и источник питания электрической энергии 23 соединены между собой с помощью разъединителя 25, для выполнения переключений между нормальным и начальным режимами работы, накопитель электроэнергии 24 соединен с реактивно-вентильными генераторами 29 и 30 с помощью разъединителей 27 и 28, для выполнения переключений между нормальным и аварийным режимами работы, накопитель электроэнергии 24 соединен с входом объекта собственных нужд помощью разъединителя 26. В начальном режиме работы разъединители 25 и 26 замкнуты, разъединители 21, 22, 27, 28 разомкнуты, питание реактивно-вентильных двигателей 17 и 18, реактивно-вентильных генераторов 29 и 30, объекта собственных нужд 1 происходит от источника питания электрической энергии 23. В нормальном режиме работы разъединители 26, 27 и 28 замкнуты, разъединители 21, 22, 25 разомкнуты, питание реактивно-вентильных двигателей 17 и 18, реактивно-вентильных генераторов 29 и 30, объекта собственных нужд 1 происходит от накопителя электроэнергии 24.

Предлагаемое техническое решение, называемое устройством для использования энергии избыточного воздушного теплового потока от силового трансформатора, позволяет сформировать воздушный теплоноситель для обогрева и освещения зданий трансформаторных подстанций и электрических станций для собственных нужд, позволяющее повысить эффективность охлаждения, уменьшить потери тепловой энергии, а также создать более простую и дешевую установку, что делает ее нетрудоемкой в создании, а также дешевой в обслуживании и ремонте.