PL228472B1

PL228472B1 - Sposób i system napędu turbiny

Info

Publication number: PL228472B1
Application number: PL407056A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew RUDOWICZ; Zbigniew Rudowicz; Jan Waśkiewicz; Włodzimierz Wołoszyński
Original assignee: Mestil Zakl Mechaniczny Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2018-04-30
Also published as: EP3102798A1; US20160333748A1; WO2015115920A1; PL407056A1

Abstract

Sposób napędu turbiny polega na tym, że w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika (1) do drugiego zbiornika (2) i w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z drugiego zbiornika (2) do pierwszego zbiornika (1) przetłacza się ciecz z trzeciego zbiornika (3) przez turbinę (4). Stosuje się współpracujący z czujnikami poziomu cieczy (34, 35, 36, 37, 38, 39) sterownik (33), za pomocą którego otwiera oraz zamyka się zawory parowe (8, 9, 12, 13, 16, 17) i zawory cieczowe (22, 23, 26, 27), umożliwiające zmianę kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika (1) do drugiego zbiornika (2) oraz odwrotnie i umożliwiające przetłaczanie cieczy z trzeciego zbiornika (3) przez turbinę (4) do wybranego zbiornika pierwszego (1) lub drugiego (2). System napędu turbiny zawiera trzeci zbiornik (3), do którego od góry doprowadzone są dwie rury, doprowadzająca parę rura (14) z zaworem parowym (16) i odprowadzająca parę rura (15) z zaworem parowym (17). Do dna trzeciego zbiornika (3) doprowadzona jest od dołu rura (28), którą w zależności od etapu pracy systemu napędu turbiny doprowadza się lub odprowadza ciecz. Rura (28) połączona jest z wyjściem zaworu zwrotnego (30), którego wejście, poprzez rurę (32) połączone jest z wyposażoną w zawór cieczowy (22) rurą (20), doprowadzoną do dna pierwszego zbiornika (1) i z wyposażoną w zawór cieczowy (27) rurą (25), doprowadzoną do dna drugiego zbiornika (2). Pierwszy zbiornik (1) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (34, 35), drugi zbiornik (2) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (36, 37), zaś trzeci zbiornik (3) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (38, 39).

Description

(12)OPIS PATENTOWY ₍i₉₎PL ₍u)228472 (13) B1 (51) IntCI.

(21) Numer zgłoszenia: 407056 _{F01K 27/0Q (2006 01)}

F03B 13/06 (2006.01) F03B 17/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 03.02.2014 (54)

Sposób i system napędu turbiny

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 17.08.2015 BUP 17/15	(73) Uprawniony z patentu: ZAKŁAD MECHANICZNY MESTIL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gorzów Wielkopolski, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.04.2018 WUP 04/18	(72) Twórca(y) wynalazku: ZBIGNIEW RUDOWICZ, Gorzów Wielkopolski, PL JAN WAŚKIEWICZ, Gorzów Wielkopolski, PL WŁODZIMIERZ WOŁOSZYŃSKI, Gorzów Wielkopolski, PL

CM r'St co

CM

Q_

PL 228 472 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku sposób i system napędu turbiny przeznaczony do stosowania w energetyce do napędu turbiny cieczowej napędzającej generator elektryczny.

Z opisu patentowego US 3611723 znana jest turbina hydrauliczna i sposób wytwarzania energii za pomocą tej turbiny. Turbina napędzana jest parą wodną, zawiera zamknięte obwody dla układu parowego i układu cieczy hydraulicznej. Pod wpływem pary wypierana z jednego zbiornika ciecz przepływając przez turbinę powoduje obrót wirnika turbiny. Przedstawiony układ zawiera trzy zbiorniki z cieczą, trzy zawory oraz turbinę. Wypierana z pierwszego zbiornika ciecz po przepływie przez turbinę jest wprowadzana poprzez zawór jednocześnie do drugiego i trzeciego zbiornika. Po opróżnieniu pierwszego zbiornika następuje opróżnienie drugiego zbiornika. Ciecz z drugiego zbiornika po przepływie przez turbinę jest wprowadzana do pierwszego i trzeciego zbiornika. Po opróżnieniu z cieczy drugiego zbiornika steruje się zaworami tak, aby ciecz z trzeciego zbiornika po przepłynięciu przez turbinę wpływała do pierwszego i drugiego zbiornika. Po napełnieniu pierwszego zbiornika cieczą steruje się zaworami tak, aby następnie opróżnić z cieczy pierwszy zbiornik. Cykl powtarza się. Wadą rozwiązania jest nierównomierny przepływ cieczy przez turbinę podczas przełączania zaworów. Zmiana stanu zaworu z otwartego na zamknięty i odwrotnie trwa pewien czas, a tym samym przepływ cieczy przez turbinę nie jest równomierny.

Z opisu patentowego WO 97/16629 znany jest sposób i urządzenie do napędu wirnika. System napędu wirnika zawiera komory z wodą, która naprzemiennie przepływając z jednej komory do drugiej napędza wirnik. Komory poprzez zawory połączone są do źródła gazu pod zwiększonym ciśnieniem, który umożliwia naprzemienne wypieranie wody z jednej komory i wprowadzenie jej do drugiej komory. W jednej z odmian wynalazku układ zawiera cztery komory, z których dwie górne usytuowane są powyżej dwóch pozostałych komór dolnych w celu zwiększenia ciśnienia cieczy. Po wyparciu wody z jednej z dolnych komór para wodna pozostająca w tej komorze rozpręża się do jednej z komór górnych. Ciśnienie w tej komorze górnej zostaje zredukowane przez wtryskiwanie zimnej wody. Woda z tej komory górnej po przepływie przez turbinę jest wprowadzana do drugiej komory dolnej. Następnie po wyparciu wody z tej drugiej komory dolnej para wodna pozostająca w tej komorze rozpręża się do drugiej komory górnej. Ciśnienie w drugiej komorze górnej zostaje zredukowane przez wtryskiwanie zimnej wody. Woda z drugiej komory górnej po przepływie przez turbinę jest wprowadzana do pierwszej komory dolnej. Cykl pracy powtarza się. Wadą rozwiązania jest nierównomierny przepływ cieczy przez turbinę podczas przełączania zaworów. Zmiana stanu zaworu z otwartego na zamknięty i odwrotnie trwa pewien czas, a tym samym przepływ cieczy przez turbinę nie jest równomierny.

Z opisu patentowego US 5461858 znany jest sposób produkcji energii hydroelektrycznej. Sposób ten realizowany jest w układzie zawierającym dwie cylindryczne komory połączone rurami z elektrownią parową. W miejscach wprowadzenia tych rur do cylindrycznych komór, komory te wyposażone są w zawory parowe. W cylindrycznych komorach znajduje się woda. Do cylindrycznych komór naprzemiennie wprowadza się parę, która naciskając na wodę tłoczy ją do wspólnego zbiornika, a z niego woda napędza turbinę Peltona, po czym wprowadza się wodę do sąsiedniej komory cylindrycznej. Gdy jedna z cylindrycznych komór jest pod wpływem pary opróżniana z wody, to druga komora jest wodą napełniana. Wadą rozwiązania jest nierównomierny przepływ wody przez turbinę, występujący podczas zmiany opróżniania jednego cylindrycznego zbiornika na drugi.

Z opisu patentowego US 5865086 znany jest system termohydrodynamiczny, w którym zbiornik cieczy połączony jest rurami wyposażonymi w zawory z dwoma cylindrycznymi zbiornikami, z których każdy wyposażony jest w górny i dolny czujnik poziomu cieczy połączony ze sterownikiem sterującym otwieraniem i zamykaniem zaworów. Pod wpływem grawitacji woda ze zbiornika cieczy jest naprzemiennie wprowadzana do zbiorników cylindrycznych. System wyposażony jest w bojler, w którym wytwarza się parę. Parę naprzemiennie dostarcza się do cylindrycznych zbiorników. Gdy jeden z cylindrycznych zbiorników napełni się wodą ze zbiornika cieczy, otwiera się za pomocą sterownika zawór parowy na wejściu, przez które do cylindrycznego zbiornika wprowadza się parę i otwiera się zawór wodny umożliwiający usuwanie wody ze zbiornika. Wprowadzona para powoduje wypływ z cylindrycznego zbiornika wody, która napędza turbinę połączoną z generatorem elektrycznym. Podczas opróżniania jednego cylindrycznego zbiornika z wody, drugi cylindryczny zbiornik jest napełniany wodą ze zbiornika cieczy. Napełnianie jak i opróżnianie cylindrycznych zbiorników odbywa się naprzemiennie. Podczas napełniania cylindrycznego zbiornika wodą, parę z tego zbiornika wprowadza się do bojlera.

PL 228 472 B1

Wadą rozwiązania jest nierównomierny przepływ wody przez turbinę. Podczas zmiany kierunku przepływu cieczy między cylindrycznymi zbiornikami wody występuje stan, w którym woda przez turbinę nie przepływa. Stan taki spowodowany jest tym, że proces zamykania i otwierania zaworów odbywa się przez pewien czas.

Pozbawiony opisanych niedogodności jest sposób i system napędu turbiny według wynalazku, umożliwiający równomierny przepływ cieczy przez turbinę cieczową napędzającą generator elektryczny.

Istotą sposobu napędu turbiny według wynalazku jest to, że w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika do drugiego i w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z drugiego zbiornika do pierwszego przetłacza się ciecz z trzeciego zbiornika przez turbinę. W sposobie stosuje się sterownik współpracujący z czujnikami poziomu cieczy znajdującymi się w zbiornikach cieczy. Za pomocą sterownika otwiera się oraz zamyka się zawory parowe i zawory cieczowe, umożliwiające zmianę kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika do drugiego oraz z drugiego zbiornika do pierwszego i umożliwiający przetłaczanie cieczy z trzeciego zbiornika przez turbinę do wybranego pierwszego lub drugiego zbiornika. Trzeci zbiornik ma objętość małą w porównaniu z objętością pierwszego i drugiego zbiornika. Trzeci zbiornik pełni funkcję doładowczą i przetłacza się z niego ciecz przez turbinę dla zapewnienia równomiernego przepływu przez turbinę przy zmianie kierunku przepływu cieczy ze zbiornika pierwszego do drugiego oraz ze zbiornika drugiego do pierwszego.

Istotą systemu napędu turbiny według wynalazku jest to, że zawiera on dodatkowy trzeci zbiornik, z którego w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika do drugiego zbiornika i w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z drugiego zbiornika do pierwszego zbiornika przetłaczana jest ciecz przez turbinę. Pierwszy zbiornik wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy połączone ze sterownikiem. Drugi zbiornik wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy połączone ze sterownikiem. Trzeci zbiornik wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy połączone ze sterownikiem. Sterownik w zależności od etapu pracy systemu zamyka lub otwiera zawory parowe i cieczowe, umożliwiając w ten sposób przepływ cieczy przez turbinę z wybranego pierwszego lub drugiego zbiornika oraz umożliwiając jednoczesny przepływ cieczy przez turbinę z trzeciego zbiornika wraz z przepływem cieczy z wybranego pierwszego lub drugiego zbiornika. Trzeci zbiornik ma objętość małą w porównaniu z objętością pierwszego i drugiego zbiornika. Trzeci zbiornik pełni funkcję doładowczą i przetłacza się z niego ciecz przez turbinę dla zapewnienia równomiernego przepływu przez turbinę przy zmianie kierunku przepływu cieczy ze zbiornika pierwszego do drugiego oraz ze zbiornika drugiego do pierwszego.

Zaletą wynalazku jest wyeliminowanie nierównomiernego przepływu cieczy przez turbinę cieczową napędzającą generator. Wynalazek umożliwia wykorzystanie niskotemperaturowych źródeł ciepła do produkcji pary z cieczy niskowrzących. Pozwala to na obniżenie kosztów produkcji energii elektrycznej w warunkach, w których występuje wiele niskotemperaturowych źródeł tak zwanego ciepła odpadowego, z którego można wyprodukować energię elektryczną. Wynalazek umożliwia rozwój produkcji energii elektrycznej z niskotemperaturowych źródeł geotermalnych, umożliwia wykorzystanie ciepła spalin w spalarniach biomasy oraz biogazowniach poprawiając ekonomię tych procesów.

Wynalazek może znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie ciepło uchodzi do atmosfery wraz z gorącymi spalinami.

Wynalazek umożliwia również produkcję energii elektrycznej wszędzie tam, gdzie podgrzewa się wodę dla celów grzewczych czy użytkowych niezależnie od rodzaju używanego paliwa lub systemu pozyskiwania ciepła, na przykład przy stosowaniu kolektorów słonecznych, w geotermii.

Wynalazek został wyjaśniony na podstawie rysunku, który na fig. 1 pokazuje system z układem zaworów w stanie przetłaczania cieczy ze zbiornika pierwszego do zbiornika drugiego w pierwszym etapie pracy, fig. 2 pokazuje system z układem zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy do zbiornika drugiego ze zbiornika pierwszego i ze zbiornika trzeciego w drugim etapie pracy, fig. 3 pokazuje system z układem zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy do zbiornika pierwszego ze zbiornika drugiego i ze zbiornika trzeciego w trzecim etapie pracy, fig. 4 pokazuje system z układem zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy ze zbiornika drugiego do zbiornika pierwszego i do zbiornika trzeciego w czwartym etapie pracy, fig. 5 pokazuje system z układem zaworów w stanie przetłaczania cieczy ze zbiornika drugiego do zbiornika pierwszego w piątym etapie pracy, fig. 6 pokazuje system z układem zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy do zbiornika pierwszego ze zbiornika drugiego i ze zbiornika trzeciego w szóstym etapie pracy, fig. 7 pokazuje system z układem zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy do zbiornika drugiego ze zbiornika pierwszego i ze zbiornika trzeciego w siódmym etapie pracy, fig. 8 pokazuje system z układem

PL 228 472 B1 zaworów w stanie jednoczesnego przetłaczania cieczy ze zbiornika pierwszego do zbiornika drugiego i do zbiornika trzeciego w ósmym etapie pracy.

System napędu turbiny zawiera trzy zamknięte zbiorniki cieczy pierwszy 1, drugi 2 i trzeci 3, turbinę 4 napędzającą generator 5. Do pierwszego zbiornika 1 doprowadzone są od góry dwie rury 6 i 7, z których rura 6 służy do doprowadzania pary, a rura 7 służy do odprowadzania pary. W pobliżu pierwszego zbiornika 1 rura 6 wyposażona jest w zawór 8, a rura 7 w zawór 9. Do drugiego zbiornika 2 doprowadzone są od góry dwie rury 10 i 11, z których rura 10 służy do doprowadzania pary, a rura 11 służy do odprowadzania pary. W pobliżu drugiego zbiornika 2 rura 10 wyposażona jest w zawór 12, a rura 11 w zawór 13. Do trzeciego zbiornika 3 doprowadzone są od góry dwie rury 14 i 15, z których rura 14 służy do doprowadzania pary, a rura 15 służy do odprowadzania pary. W pobliżu trzeciego zbiornika 3 rura 14 wyposażona jest w zawór 16, a rura 15 w zawór 17. Rury 6, 10, i 14 połączone są z rurą 18 doprowadzająca parę ze źródła pary, a rury 7, 11 i 15 połączone są z rurą 19 odprowadzająca parę. Do dna pierwszego zbiornika 1 doprowadzone są od dołu dwie rury 20 i 21, z których rura 20 służy do odprowadzania cieczy, a rura 21 służy do doprowadzania cieczy. W pobliżu pierwszego zbiornika 1 rura 20 wyposażona jest w zawór 22, a rura 21 w zawór 23. Do dna drugiego zbiornika 2 doprowadzone są od dołu dwie rury 24 i 25, z których rura 24 służy do doprowadzania cieczy, a rura 25 służy do odprowadzania cieczy. W pobliżu drugiego zbiornika 2 rura 24 wyposażona jest w zawór 28, a rura 25 w zawór 27. Do dna trzeciego zbiornika 3 doprowadzona jest od dołu rura 28, którą w zależności od etapu pracy systemu napędu turbiny doprowadza się lub odprowadza się ciecz. Rury 20 i 25 połączone są z rurą 29 dołączoną do wejścia zaworu zwrotnego 30. Do wyjścia zaworu zwrotnego 30 dołączona jest rura 28 doprowadzona do dna trzeciego zbiornika 3 oraz rura 31 doprowadzająca ciecz do turbiny 4. Rury 21 i 24 połączone są z rurą 32 odprowadzająca ciecz z turbiny 4. Zawory 8, 9, 12, 13, 16, 17 są zaworami parowymi, a zawory 22, 23, 26, 27 są zaworami cieczowymi. Wszystkie zawory 8, 9, 12, 13, 16, 17, 22, 23, 26, 27 są elektrozaworami uruchamianymi ze sterownika 33 współpracującego z czujnikami poziomu cieczy 34, 35, 36, 37, 38, 39.

Trzeci zbiornik ma objętość małą w porównaniu z objętością pierwszego i drugiego zbiornika. Trzeci zbiornik pełni funkcję doładowczą i przetłacza się z niego ciecz przez turbinę dla zapewnienia równomiernego przepływu przez turbinę przy zmianie kierunku przepływu cieczy ze zbiornika pierwszego do drugiego oraz ze zbiornika drugiego do pierwszego.

W przykładowym rozwiązaniu zbiorniki 1 i 2 mają pojemność po 100 hl, a trzeci zbiornik ma pojemność 10 hl. Pierwszy zbiornik 1 wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy 34 i 35 połączone ze sterownikiem 33, przy czym czujnik 34 sygnalizuje obniżenie poziomu cieczy do 500 I, a czujnik 35 sygnalizuje obniżenie poziomu cieczy do 100 I. Drugi zbiornik 2 wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy 36 i 37 połączone ze sterownikiem 33, przy czym czujnik 36 sygnalizuje obniżenie poziomu cieczy do 500 I a czujnik 37 sygnalizuje obniżenie poziomu cieczy do 100 I. Trzeci zbiornik 3 wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy 38 i 39 połączone ze sterownikiem 33, przy czym czujnik 38 sygnalizuje obniżenie poziomu cieczy do 100 I, zaś czujnik 39 sygnalizuje napełnienie zbiornika cieczą do poziomu odpowiadającego pojemności 900 I.

Przed rozpoczęciem pracy systemu napędu turbiny wprowadza się do pierwszego zbiornika 1 ciecz w ilości 95 hl i do trzeciego zbiornika 3 ciecz w ilości 9 hl.

W pierwszym etapie pracy systemu zawory 9, 12, 16, 17, 23, 27 są zamknięte a zawory 8, 13, 22, 26 są otwarte. W tym etapie pracy systemu przetłacza się ciecz z pierwszego zbiornika 1 do drugiego zbiornika 2. Pod naciskiem pary wprowadzonej rurą 6 do pierwszego zbiornika 1, ciecz z pierwszego zbiornika 1 kolejno przez rurę 20, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 24 wprowadza się do drugiego zbiornika 2. W pierwszym zbiorniku 1 poziom cieczy obniża się, a w drugim zbiorniku 2 podnosi się. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie pierwszego etapu ilustruje fig. 1 rysunku. Obniżenie się poziomu cieczy w pierwszym zbiorniku 1 do poziomu, na którym usytuowany jest czujnik poziomu cieczy 34 sprawia, że połączony z nim sterownik 33 otwiera zawór 16.

Po otwarciu zaworu 16 następuje drugi etap pracy systemu. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie drugiego etapu ilustruje fig. 2 rysunku. Ciecz nadal przetłacza się z pierwszego zbiornika 1 do drugiego zbiornika 2. Pod naciskiem pary wprowadzonej rurą 14 do trzeciego zbiornika 3 ciecz z tego zbiornika 3 kolejno przez rurę 28, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 24 przetłacza się do drugiego zbiornika 2. Drugi zbiornik 2 w drugim etapie pracy systemu jest zasilany cieczą przepływająca przez turbinę 4 jednocześnie z pierwszego zbiornika 1 i trzeciego zbiornika 3. Obniżenie się poziomu cieczy w pierwszym zbiorniku 1 do poziomu, na którym usytuowany jest czujnik

PL 228 472 B1 poziomu cieczy 35 sprawia, że połączony z nim sterownik 33 otwiera zawory 9, 12, 23, 27 i zamyka zawory 8, 13, 22 i 26.

Zmiana stanu zaworów 9, 12, 23, 27, 8, 13, 22 i 26 przez sterownik 33 wprowadza system w trzeci etap. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie trzeciego etapu ilustruje fig. 3 rysunku. Pod naciskiem pary ciecz z drugiego zbiornika 2 przetłacza się przez rurę 25, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 21 do pierwszego zbiornika 1. Jednocześnie pod naciskiem pary ciecz z trzeciego zbiornika 3 przetłacza się przez rurę 28, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 21 do pierwszego zbiornika 1. Przetłaczanie cieczy w trzecim etapie trwa tak długo, aż czujnik poziomu cieczy 38 wykryje brak cieczy w trzecim zbiorniku 3. Wtedy połączony z czujnikiem poziomu cieczy 38 sterownik 33 zamyka zawór 16 i otwiera zawór 17.

Zmiana stanu zaworów 16 i 17 przez sterownik 33 wprowadza system w czwarty etap. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie czwartego etapu ilustruje fig. 4 rysunku. Pod naciskiem pary ciecz z drugiego zbiornika 2 przetłacza się przez rurę 25, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 21 do pierwszego zbiornika 1. Jednocześnie pod naciskiem pary ciecz z drugiego zbiornika 2 przetłacza się przez rurę 25, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 28 do trzeciego zbiornika 3. Przetłaczanie cieczy w czwartym etapie trwa tak długo, aż czujnik poziomu cieczy 39 wykryje napełnienie cieczą trzeciego zbiornika 3 do objętości 900 l. Wtedy połączony z czujnikiem poziomu cieczy 39 sterownik 33 zamyka zawór 17.

Zmiana stanu zaworu 17 przez sterownik 33 wprowadza system w piąty etap. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie piątego etapu ilustruje fig. 5 rysunku. Pod naciskiem pary ciecz z drugiego zbiornika 2 przetłacza się przez rurę 25, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 21 do pierwszego zbiornika 1. Obniżenie się poziomu cieczy w drugim zbiorniku 2 do poziomu, na którym usytuowany jest czujnik poziomu cieczy 36 sprawia, że połączony z nim sterownik 33 otwiera zawór 16.

Po otwarciu zaworu 16 następuje szósty etap pracy systemu System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie szóstego etapu ilustruje fig. 6 rysunku. Ciecz nadal przetłacza się z drugiego zbiornika 2 do pierwszego zbiornika 1. Pod naciskiem pary wprowadzonej rurą 14 do trzeciego zbiornika 3 ciecz z tego zbiornika 3 kolejno przez rurę 28, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 21 przetłacza się do pierwszego zbiornika 1. Pierwszy zbiornik 1 w szóstym etapie pracy systemu jest zasilany cieczą przepływająca przez turbinę 4 jednocześnie z drugiego zbiornika 2 i trzeciego zbiornika 3. Obniżenie się poziomu cieczy w drugim zbiorniku 2 do poziomu, na którym usytuowany jest czujnik poziomu cieczy 37 sprawia, że połączony z nim sterownik 33 otwiera zawory 8, 13, 22 i 26 i zamyka zawory 9, 12, 23 i 27.

Zmiana stanu zaworów 8, 13, 22 i 26, 9, 12, 23 i 27 przez sterownik 33 wprowadza system w siódmy etap. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie siódmego etapu ilustruje fig. 7 rysunku. Pod naciskiem pary ciecz z pierwszego zbiornika 1 przetłacza się przez rurę 20, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 24 do drugiego zbiornika 2. Jednocześnie pod naciskiem pary ciecz z trzeciego zbiornika 3 przetłacza się przez rurę 28, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 24 do drugiego zbiornika 2. Przetłaczanie cieczy w siódmym etapie trwa tak długo, aż czujnik poziomu cieczy 38 wykryje brak cieczy w trzecim zbiorniku 3. Wtedy połączony z czujnikiem poziomu cieczy 38 sterownik 33 zamyka zawór 16 i otwiera zawór 17.

Zmiana stanu zaworów 16 i 17 przez sterownik 33 wprowadza system w ósmy etap. System z układem zaworów i przepływem pary oraz cieczy w stanie ósmego etapu ilustruje fig. 8 rysunku. Pod naciskiem pary ciecz z pierwszego zbiornika 1 przetłacza się przez rurę 20, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 31, turbinę 4, rurę 32, rurę 24 do drugiego zbiornika 2. Jednocześnie pod naciskiem pary ciecz z pierwszego zbiornika 1 przetłacza się przez rurę 20, rurę 29, zawór zwrotny 30, rurę 28 do trzeciego zbiornika 3. Przetłaczanie cieczy w ósmym etapie trwa tak długo, aż czujnik poziomu cieczy 39 wykryje napełnienie cieczą trzeciego zbiornika 3 do objętości 900 I. Wtedy połączony z czujnikiem poziomu cieczy 39 sterownik 33 zamyka zawór 17.

Zmiana stanu zaworu 17 przez sterownik 33 wprowadza system w następny etap, w którym stan zaworów 8, 9, 12, 13, 16, 17, 22, 23, 26, 27, droga przepływu pary, droga przepływu cieczy, reakcja sterownika 33 są identyczne jak w etapie pierwszym. Cykl pracy systemu napędu turbiny powtarza się przez kolejne etapy.

Zastosowanie wynalazku umożliwia rozwój systemów ORC przy zastosowaniu cieczy niskowrzących stosowanych powszechnie w instalacjach chłodniczych, gdyż rozwiązuje problem stosowania w tych systemach bardzo drogich i skomplikowanych turbin parowych i gazowych. W turbinach tych

PL 228 472 B1 problemem jest utrzymanie szczelności wysokoobrotowych części turbiny, ponieważ pary cieczy niskowrzących są bardzo przenikliwe i dla utrzymania szczelności układu trzeba stosować bardzo drogie specjalne uszczelnienia. Znane dotychczas turbiny parowe i gazowe wymagają stosunkowo wysokich ciśnień do efektywnej pracy układu. Wysokoobrotowe turbiny wymagają pary suchej, gdyż krople pary mokrej uszkadzają łopatki turbin. Turbiny te pracują również nieefektywnie w zmiennych warunkach takich jak zmiany ciśnienia i zmiany przepływu.

Zastosowanie wynalazku umożliwia efektywną pracę układu przy niewielkich ciśnieniach pary oraz całkowicie eliminuje potrzebę stosowania bardzo drogich uszczelnień części obrotowych turbin gazowych i parowych, które zastąpione są dobrze znanymi i stosunkowo tanimi turbinami cieczowymi, zaś przenikliwe pary cieczy niskowrzących i gazy oddzielone są od części obrotowych turbiny lustrem cieczy napędzającej turbinę.

Wynalazek umożliwia efektywną pracę układu również przy użyciu pary mokrej oraz przy występowaniu zmian ciśnienia oraz przepływu.

Zamiast pary do wywierania nacisku na ciecz w zbiornikach można stosować gaz.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób napędu turbiny, w którym steruje się zaworami parowymi i cieczowymi za pomocą sterownika współpracującego z czujnikami poziomu cieczy w zbiornikach, przetłacza się pod naciskiem pary ciecz z pierwszego zbiornika przez turbinę do drugiego zbiornika, po czym przetłacza się pod naciskiem pary ciecz z drugiego zbiornika przez turbinę do pierwszego zbiornika, znamienny tym, że w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika (1) do drugiego zbiornika (2) i w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z drugiego zbiornika (2) do pierwszego zbiornika (1) przetłacza się ciecz z trzeciego zbiornika (3) przez turbinę (4), przy czym stosuje się współpracujący z czujnikami poziomu cieczy (34, 35, 36, 37, 38, 39) sterownik (33) za pomocą którego otwiera, oraz zamyka się zawory parowe (8, 9, 12, 13, 16, 17) i zawory cieczowe (21, 22, 26, 27) umożliwiające zmianę kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika (1) do drugiego zbiornika (2) oraz z drugiego zbiornika (2) do pierwszego zbiornika (1) i umożliwiający przetłaczanie cieczy z trzeciego zbiornika (3) przez turbinę (4) do wybranego zbiornika pierwszego (1) lub drugiego (2).

2. System napędu turbiny, zawierający zbiorniki, rury, zawory parowe i cieczowe uruchamiane przez sterownik współpracujący z czujnikami poziomu cieczy, turbinę napędzającą generator, znamienny tym, że zawiera dodatkowy trzeci zbiornik (3), z którego w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z pierwszego zbiornika (1) do drugiego zbiornika (2) i w momencie zmiany kierunku przepływu cieczy z drugiego zbiornika (2) do pierwszego zbiornika (1) przetłaczana jest ciecz przez turbinę (4) oraz tym, że pierwszy zbiornik (1) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (34, 35) połączone ze sterownikiem (33), drugi zbiornik (2) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (36, 37) połączone ze sterownikiem (33), zaś trzeci zbiornik (3) wyposażony jest w dwa czujniki poziomu cieczy (38, 39) połączone ze sterownikiem (33).