Kogenerační paro-turbína 1.0 Abrams

[abrams]

Zdravím ,

pro přehlednější celistvost postupu prací na mém domácím modelu tepelné elektrárny , budu informace dávat sem .

Parametry projektu paro-turbína 1.0 :
1. palivo - dřevní peletky , domácí štěpka ze zahrady , skořápky z ořechů (vlašské , buráků a pistácií) a možná i papír
2. výstupní výkony - v kombinovaném režimu 20kW teplé topné vody + minimálně 1kW elektřiny , v elektrickém režimu minimálně 1,5kW elektřiny s co nejmenší spotřebou paliva
3. pokud možno i s funkcí TUV
4. ke stavbě použít běžně dostupné materiály a komponenty
5. provozně nenáročné s vysokým stupněm blbuvzdornosti
6. poloautomacické dávkování paliva - dle potřeby doplnit palivo a vysypat popel
7. ... ta se snad ukáže časem .

Těším se na Vaše dotazy , připomíky či rady .

Elektronům zdar

[fugas]

Tak jsem rád,že v tom nejsem sám Také sbírám skořápky od ořechů všeho druhu,aby shořely a koukaly navalit energii.Zlí jazykové říkají,že jsem posedlý.

[abrams]

Zdravím ,

vlastně sem mohu hodit pár fotek :
už známé foto výroby lopatkových kol

Proces frézování lopatkových kol

Polotovary lopatkových kol

Jeden ze stupňů před dokončením

Turbínový stupeň

Hřídel z jednoho kusu

Hřídel

A generátor

Generátor

Generátor býval ještě před pár dny 3f modelářský elektromotor o parametrech :
trvalý výkon 3,4kW , max 5s špičkový výkon 5,5kW , max napětí 44V , 510Kv (510 ot/min /1V) určený pro akrobatické vrtulníky .
Kvůli potřebnému výstupnímu napětí cca 100V sem se pokusil o přepojení origo vinutí , jenže se to nepovedlo - někde uvnitř vznikl zkrat . Takže origo pramenné vinutí 22 krát 0,0314mm2 s 26 závity na fázi jsem nahradil dvěma dráty 0,1256mm2 a to 60 závity na fázi ... ve skutečnosti se mi povedlo 60 až 63 závitů . Takže původně 3f motor už jako 3f motor moc nefunguje tak z něj mám 3 krát 1f . Při testu akuvrtačkou @ cca 1.200točkách dává AC 4,7V , 4,8V a 5,1V DC zkrat proud každé fáze necelých 5A @ 1.100točkách .
Rotor je vyvážený a přinejmenším by měl být schopný ustát deklarovaných 23k toček/minutu . Jak se mu bude líbit role generátoru jsem sám zvědav .

Elektronům zdar

[abrams]

Tak jsem rád,že v tom nejsem sám Také sbírám skořápky od ořechů všeho druhu,aby shořely a koukaly navalit energii.Zlí jazykové říkají,že jsem posedlý.

Proč vyhazovat tak výtečný palivo ? Dřevo tvrdý jako hrom a většinou nasáklý hořlavými oleji . Párkrát sem přiložil pár hrstí šlupek od pistácií do ohně ... no to byl hukot o té doby je syslím . Doposud je to nejdražší palivo do budovaného kotle - cca 800,-Kč/1kg . To z nich bude noóóóbl elektrika ... možná dražší než z Temelína .

Elektronům zdar

[fugas]

No vždyť To říkám já.Tak ať se daří.

[Harry]

Zdravím ,

vlastně sem mohu hodit pár fotek :
už známé foto výroby lopatkových kol

Parní turbina 1.0 001.JPG

Parní turbina 1.0 002.JPG

Jeden ze stupňů před dokončením

Parní turbina 1.0 003.JPG

Hřídel z jednoho kusu

Parní turbina 1.0 004.JPG

A generátor

Parní turbina 1.0 005.JPG

Generátor býval ještě před pár dny 3f modelářský elektromotor o parametrech :
trvalý výkon 3,4kW , max 5s špičkový výkon 5,5kW , max napětí 44V , 510Kv (510 ot/min /1V) určený pro akrobatické vrtulníky .
Kvůli potřebnému výstupnímu napětí cca 100V sem se pokusil o přepojení origo vinutí , jenže se to nepovedlo - někde uvnitř vznikl zkrat . Takže origo pramenné vinutí 22 krát 0,0314mm2 s 26 závity na fázi jsem nahradil dvěma dráty 0,1256mm2 a to 60 závity na fázi ... ve skutečnosti se mi povedlo 60 až 63 závitů . Takže původně 3f motor už jako 3f motor moc nefunguje tak z něj mám 3 krát 1f . Při testu akuvrtačkou @ cca 1.200točkách dává AC 4,7V , 4,8V a 5,1V DC zkrat proud každé fáze necelých 5A @ 1.100točkách .
Rotor je vyvážený a přinejmenším by měl být schopný ustát deklarovaných 23k toček/minutu . Jak se mu bude líbit role generátoru jsem sám zvědav .

Elektronům zdar

Teda Abramsi ty jsi fakt borec.... ....palec nahoru.

Z čeho jsi vycházel při návrhu geometrie jednotlivých stupňů a na jaké parametry (teplota, tlak) je turbína projektovaná. A jak budeš regulovat otáčky?

aha už to vidím v jiném vlákně

[kodl69]

Mám dojem, že otáčky regulovat nebude. Prostě jak se to roztočí, tak se to roztočí, potom se střídavý z generátoru usměrní a je to. Možná budou potřeba rychlý diody a mppt regulátor

[marko250]

Z čeho usuzuješ,že ty otáčky el. motor vydrží(vyváženost,ložiska),kolik uměl v tom vrtulníku,jak jej vyváženě a pevně spojíš do jedné osy s turbínou ? "S tou sirkou neděláš dobře Jaromíre!" Doporučuji skočit někam,kde vyvažujou turba aut pro pochopení co strojíš,je to ku...sky moc těch 23t ot/min!

[abrams]

Zdravím ,

Kodl69 - přesně tak , usměrnit + vyfiltrovat (aspoň trochu) MPPT regl .
Proto uvažovaných 100V DC . Uvažuji o nasazení druhého Midnite 150 díky jeho universálnoti nejen pro ale i Wind , Micro Hydro , Dynamic nebo Legacy PaO by mohl s generátorem umět zacházet a efektivně najít MPPT .

Marko250 - motor je z výroby určený na 23k otáček a je vyvážený . Ve vrtulníku nikdy nebyl a snad se od země nikdy neodlepí . Při testu se roztočil na cca 32k otáček naprosto v pohodě jak se bude chovat celé soustrojí uvidím jen co jej složím . Snažím se vše obrábět s minimální nevyvážeností - tak to snad bude OK nebo bude pěkná čurina .

Elektronům zdar

[vlkazajac]

Nemajte obavy, on bude nevyvážený s absolútnou istotou! Pri takých vysokých otáčkach aj malá dynamická ( nemyslím statická ) nevyváženosť raz zanechá svoj podpis. Netreba robiť paniku, po funkčných skúškach a doladení ovládania otáčok a zdroja pary sa nechá celý rotor vyvážiť. To však predpokladá nalisovanie kolies na hriadeľ s vhodným presahom.
Sú rôzne vyvažovačky, možno Schenck ....

[abrams]

Zdravím ,

"vánoční" stromeček

Šťastný a veselý Vám všem

merry_christmas_everybody.gif

(8.86 KiB) Staženo 1712 x

Elektronům zdar

Edit : s takovou nebudou na silvestra hvízdat pouze rachejtle

[abrams]

Zdravím ,

veňku furt mlha jako pr*se solár se ani nehne , tak pokračuju na turbíně .
Dnes jsem skoro dokončil skříň - dokončím zítra , po pár hodinách ladění je vše uvnitř a točí se to .

Vlevo vstupní koleno 28x1,5mm a vpravo výstupní koleno 42x2mm . Z celého hřídelé je vidět pouze náboj k pohonu generátoru .

Skoro celek

Pohled na oběžné kolo 6. stupně

Zítra dokončím přírubu genátoru , osadím ji a konečně otestuji stlačeným vzduchem . Už teď ji roztočím vlastním dechem ... co se bude dít zítra fakt nevím ale určitě to bude hukot . K testu použiju 26V aku + 20A Epsolár max výkon omezen na cca 520W ale budou-li tři fáze moc silný tak lze měřit dvě nebo jen jednu .

Co myslíte že se stane ?
Jaký elektrický výkon tipujete ?

Elektronům zdar

[petrs]

Drzim palce a ...bezpecnost predevsim!

[miroc]

100W. Podľa mňa sa stane toto: EP Solar to pri zhruba 4000 otáčkach začne brzdiť tak, že prestanú stúpať otáčky. Ak odpojíte odber, rozbehne sa to vyššie, a po znovupripojení aj odoberaný výkon bude vyšší, ale zakrátko to opäť klesne. Ak náhodou EP Solar nebude presvedčený, že môže mať na vstupe vyššie napätie. Myslím si, že EP Solar na toto nie je vhodný. Držím palec aby to bolo inak!

[abrams]

Zdravím ,

díky za podporu

100W celkem , nebo z jedné fáze ?

Nic vhodnějšího než Epsolár nemám , Midnita si zatím netroufnu k pokusům užít . Sfajrovanej Epsolár je menší škoda než Midnite .
Při cca 4000 otáčkách by měl generátor dělat cca 18V DC - což je pro 26V aku ještě málo . Po převinutí má přibližně 220ot/V , origo měl 510ot/V .
Průběh prvniho zkušebního testu s jedním stupněm , origo motorem , 20A Epsolárem bylo chování následovné :
po naplnění 400l vzdušníku na 8bar byl otevřen ventil turbína s generátorem se roztočila na cca 34.000ot bezzátěže již připojenému Epsoláru přes usměrňovač trvalo cca 5 vteřin než začal něco dělat , a to docela pomalu postupně zvyšoval odběr hledajíc MPP . Až jej po cca 40 vteřinách našel , vzdušník byl u konce z dechem do aku ale i tak teklo cca 60W (wattmetr mezi Epsolárem a aku) .

Budu si muset ohlídat max napětí generátoru při 34.000ot by mohlo být nad 150V DC .
Dotaz : mohu pro usměrnění použít obyč usměrňovací můstky ? Takový ty 50A kovový čtverečky s faston konektory nemám dost vhodných rychlých diod (jak bylo dříve zmíněno) .

Elektronům zdar

[kodl69]

jo, do cca 1 kHz fungují plošný diody celkem dobře. 1kHz je 60000 n/min. Ta zátěž by podle mě měl být spíš reostat a měřit napětí a proud, a nebo spíš napřed oměřit V-A charakteristiku generátoru v závislosti na otáčkách a podle toho zvolit zatěžovací odpor podle předpokládaných otáček a na něm měřit napětí a proud. Ten vzduch by zas tak rychle zmizet neměl, to znamenalo, že turbína jede naprázdno a vzduch tím jenom proletí. Spíš bych to viděl na nějaký topný těleso z pračky, boileru, rychlovarku nebo tak něco zkombinovat jako zátěž pokud nemáš výkonovej reostat a na tom něco měřit. začít třeba menším odporem, zkusit jak se to rozběhne, kolik to dá a pak znovu a znovu. A měřit třeba už od 2 bar, a zkusit získat nějaký charakteristiky

[miroc]

Myslel som 100W celkovo. Nie jednu fázu. Prikláňam sa k názoru kodl69, že lepšie bude skúšať na výkonových rezistoroch. Resp. predpokladám, že tak môžete namerať vyšší výkon, ako vám to dovolí EP Solar. Nič čo je solar nie je vhodné. Vy nepotrebujete hľadať MPP, potrebujete nechať turbínu roztočiť na optimálne otáčky a potom DC-DC meničom transformovať vysoké napätie do bateriek. To umožňujú len programovateľné regulátory (TriStar, Midnite...) s firmware pre veternú alebo vodnú turbínu. Optimálne nastavenie pre regulátor zistíte práve už zmienenými meraniami na odporoch. Predpokladám, že pri prevádzke sa otáčky veľmi meniť nebudú a ak aj áno, zvládne to naprogramovaný regulátor bez problémov. Jednoducho bude vedieť, že pri určitom výstupnom napätí môže odoberať len určitý výkon a nie viac...
Teraz si už ale myslím, že ak to s jedným stupňom dalo 60W, tak by aj EP Solar mohol zvládnuť viac ako 100W.
A áno, môj omyl, počítal som to napätie z pôvodného vinutia.

Ešte doplním - Skúste spustiť turbínu s pripojeným EP Solarom. Malo by sa to správať podobne ako som popisoval v prvom príspevku, len teda vo vyšších otáčkach. Ak by otáčky nestúpali, odpojte na chvíľu EP Solar aby stúpli otáčky a znova ho pripojte. EP Solar by sa potom mal držať toho vyššieho napätia, kým si opäť nezmyslí hľadať MPP

[abrams]

Zdravím ,

1kHz je docela dobrý u daného generátoru to vychází na 18.000ot/min na jednu otáču udělá 3,333333 sínusoidy , nemýlím-li se . Jak se bude zmíněný můstek chovat dejme tomu při 2kHz ? Nemám si radši sehnat rychlé diody pro stavbu vhodnějšího můstku ?

Reostat nemám předpokládám že by zmíněný Ep měl být schopen napomoci nějakým relevantním výsledkům . Je mi jasné že algorytmy určené pro solár nejsou moc vhodné pro rotační generátory , dělám laické pokusy . Ovšem že vyzkouším i jiné postupy nebude-li Ep zvládat . Testovací stlačený vzduch má oproti zamýšlenému parnimu zdroji řadu omezení ... 5kW kompresor , dlouhé 1/2" vedení , upravovací jednotka (sušení + mazání) hadice do turbíny . Paro-kotel bude až 25kW , potrubí bude podstatně kratší s větší světlostí . Tudíž v ostrém provozu bede turbína dosahovat diometrálně jiných výkonnů .

U hotového a funkčtního kogeneračního paro-kotle mám v plánu použít extra Midnite . Ale to je až ta poslední věc , třešníčka na dortu .

Elektronům zdar

[xxtt]

po naplnění 400l vzdušníku na 8bar byl otevřen ventil turbína s generátorem se roztočila na cca 34.000ot bezzátěže již připojenému Epsoláru přes usměrňovač trvalo cca 5 vteřin než začal něco dělat , a to docela pomalu postupně zvyšoval odběr hledajíc MPP . Až jej po cca 40 vteřinách našel , vzdušník byl u konce z dechem

Energie vzdušníku 400litru s 8bar klesajícími na nulu je velmi zhruba kolem 160kJ. Odpovídá prumernému výkonu 4kW počas tech 40sekund a účinnosti 1.5% (jen opravdu hrubý odhad). Na prehrátou vodní páru se turbina chová obvykle neco hur, než na vzduch. Velké pozitivum je, že to meríte a nabízíte data, oproti tem co toto neumí.

[kodl69]

v diodách problém nebude, pokud budeš honit procenta účinnosti, tak bych dal nějaký schottky, ale rozdíl při 50V a cca 1 kHz odhaduju na jednotky procent (ztráta při spínání/rozpínání diody, ztráta úbytkem napětí). Takže hlavně mechanika plynů a par, tam je maximum práce. pro finální provedení by asi midnite měl být nastaven jako wind a nahrát do něj zatěžovací křivku, tam asi mppt nebude to pravý ořechový...