Разработан роторно-лопастной преобразователь энергии потока газа или пара в электрическую энергию. На его основе можно создавать необслуживаемые высокоэффективные электрические установки мощностью от 0,05 до 500 кВт с КПД преобразования энергии потока в электрическую энергию порядка 65‑75% и ресурсом, исчисляемым годами непрерывной работы.

Основой преобразователя является объемная роторно-лопастная машина, отличающаяся сравнительно высоким КПД, надежностью, большим ресурсом, малыми габаритами и весом, что обеспечивается следующими ее свойствами:
– процесс преобразования энергии газа в механическую энергию реализуется машиной объемного вытеснения на основе вращательных движений;
– высокий КПД преобразователя как при низких, так и при высоких мощностях отбираемой от него мощности;
– отсутствие на выходном валу машины осевых и радиальных нагрузок и, как следствие этого, высокая надежность ее работы и длительный срок эксплуатации;
– автоматическая выборка зазоров между трущимися элементами машины;
– возможность обеспечения требуемых (оптимальных) режимов работы машины по оборотам и моментам нагрузки;
– высокая технологичность и относительная простота промышленного производства;
– сравнительно низкая стоимость серийных образцов установки.

При перепаде давления газа в 4,5 кГ / см2 изготовленное устройство развивает мощность порядка 600 Вт, при перепаде в 10 кГ / см2 – до 2,5 кВт. Конструкция имеет относительно малые габариты: ее длина составляет 120 мм диаметр – 95 мм газ (или пар) поступает через штуцера с внутренним диаметром 7 мм При этом лопасти выполнены из специального износостойкого материала, имеющего низкий коэффициент трения при работе с металлом, что гарантирует высокий ресурс преобразователя.



Технологичность и простота

В настоящее время утилизацию энергии пара в паровых котлах пытаются осуществлять с помощью паровых турбин. Эффективность работы турбин в рассматриваемом случае недостаточно высокая по следующим причинам (данные для турбин мощностью 500 кВт за год эксплуатации). Затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию в виде зарплаты составляют 240000 руб., на регламентные работы – 90000 руб., ориентировочная стоимость расходных материалов и запчастей – 30000 руб.

Один из основных дефектов паровых турбин – обводнение масла подшипников скольжения, вызванное большими осевыми нагрузками в подшипниковых опорах. Низкая эффективность и качество работы турбины при естественных изменениях электрической нагрузки генератора и режимов работы парового котла связаны с существенной зависимостью КПД турбины от отбираемой механической мощности и ее низким быстродействием. Высокая стоимость турбины (составляющая порядка 5500000 руб.) обусловлена прежде всего сложностью изготовления лопаток турбины и подшипниковых опор.

Разработанный преобразователь энергии пара в механическую энергию имеет значительные преимущества перед турбиной. В первую очередь это более высокая динамика стабилизации оборотов при изменениях мощности нагрузки. Его КПД практически не зависит от величины отбираемой мощности. При работе преобразователя с генератором исключается необходимость использования редуктора, что повышает ресурс, надежность и снижает стоимость энергетической установки. Его подшипниковые опоры реализуются на подшипниках качения, поэтому он существенно проще и дешевле в эксплуатации.

Преобразователь более технологичен и прост в изготовлении, поэтому стоимость такого серийного образца мощностью 500 кВт может составлять порядка 1500000‑2000000 рублей.

Разработчики рассмотренного устройства готовы к сотрудничеству в области создания и промышленного освоения автономных пневмо- или пароэлектрических установок. По их мнению, особый практический интерес могут представлять пароэлектрические установки с электрической мощностью от 0.5 до 1,5 МВт, работающие от дровяных или угольных паровых котлов.