Тепловая установка
Участие в патенте на изобретение № 135724
Патент на изобретение № 135724 «Тепловая установка»
Зарегистрирован 20 декабря 2013 г. в Федеральной службе по интеллектуальной собственности (Роспатент). Автор патента — учредитель ООО «СКБ Автоматика». Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к установкам для обеспечения теплом систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения. Установка предназначена для применения на промышленных предприятиях, объектах ЖКХ, в котельных и на автономных тепловых пунктах.
Патент охватывает модульную тепловую установку, выполненную в виде единого транспортабельного модуля. Все функциональные узлы — водогрейный котёл, горелочное устройство, циркуляционные насосы, запорно-регулирующая арматура, средства автоматики и безопасности — смонтированы на подвижной несущей раме в непосредственной близости друг от друга. Такая компоновка обеспечивает компактность, мобильность и возможность быстрого монтажа на объекте. Формула включает независимый пункт и ряд зависимых пунктов, определяющих варианты исполнения.
Контекст и задача
Проблема: традиционные тепловые установки — стационарные котельные — требуют капитального строительства, длительных сроков монтажа и сложной привязки к конкретному объекту. При изменении тепловых нагрузок или необходимости подключения новых потребителей требуется реконструкция, связанная с большими затратами. Кроме того, рассредоточенность оборудования по помещению котельной усложняет обслуживание и контроль.
Техническая задача
Создать тепловую установку, обладающую повышенной гибкостью, компактностью и мобильностью, способную оперативно разворачиваться на новом объекте и адаптироваться к изменяющимся тепловым нагрузкам без капитальной реконструкции.
Инженерная задача
Разместить всё основное и вспомогательное оборудование на единой подвижной раме, обеспечив удобный доступ к органам управления и обслуживания. Предусмотреть варианты исполнения с защитным покрытием и без него, а также возможность работы на различных видах топлива — природном газе низкого, среднего и высокого давления, светлых и тёмных нефтепродуктах.
Цель проекта: разработать модульную тепловую установку, пригодную для быстрого развёртывания и эффективной эксплуатации на объектах с переменными тепловыми нагрузками, с минимальными затратами на монтаж и обслуживание.
Разработка велась по классическим этапам патентования технического решения:
- Анализ уровня техники. Изучение существующих стационарных котельных установок и модульных тепловых пунктов с выявлением их недостатков: громоздкость, сложность монтажа, ограниченная мобильность.
- Формирование технической задачи. Определение требований: модульность, транспортабельность, удобство обслуживания, возможность работы на различных видах топлива, автоматизация управления.
- Разработка конструкции. Компоновка оборудования на единой подвижной раме, выбор водогрейного котла, горелочного устройства, циркуляционных насосов, арматуры и средств автоматики. Проработка вариантов с защитным покрытием и без него.
- Подача заявки и получение охранного документа. Подготовка формулы изобретения, описания и иллюстраций, прохождение экспертизы по существу и регистрация патента 20 декабря 2013 г.
Технический результат: повышение гибкости теплоснабжающих установок за счёт модульной конструкции; уменьшение габаритов и массы; возможность быстрого монтажа и демонтажа; удобство доступа к оборудованию по всему периметру; адаптация к различным видам топлива; снижение капитальных затрат на строительство котельных.
Тепловая установка является ключевым элементом систем децентрализованного теплоснабжения: она обеспечивает нагрев теплоносителя для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Благодаря модульному исполнению установка может быть изготовлена в заводских условиях, доставлена на объект в собранном виде и подключена к существующим тепловым сетям в кратчайшие сроки.
Состав конструкции:
Водогрейный котёл
Основной теплогенерирующий элемент установки, обеспечивающий нагрев теплоносителя до заданной температуры. Может быть выполнен в различных исполнениях в зависимости от требуемой тепловой мощности и вида топлива.
Горелочное устройство
Предназначено для сжигания топлива и передачи теплоты теплоносителю. Установка рассчитана на работу с природным газом низкого, среднего и высокого давления, а также со светлыми и тёмными нефтепродуктами.
Циркуляционные насосы
Обеспечивают принудительную циркуляцию теплоносителя в системе отопления и горячего водоснабжения. Количество и тип насосов определяются тепловой мощностью установки и гидравлическим сопротивлением тепловых сетей.
Запорно-регулирующая арматура
Включает запорные клапаны, регулирующие клапаны, обратные клапаны, предохранительные клапаны и другую арматуру, обеспечивающую безопасную и эффективную работу установки.
Средства автоматики и безопасности
Система управления контролирует температуру теплоносителя, давление, расход топлива, работу насосов и горелки. Обеспечивает автоматическое поддержание заданных параметров, защиту от аварийных ситуаций и диспетчеризацию.
Подвижная несущая рама
Все функциональные узлы смонтированы на единой подвижной раме, что обеспечивает транспортабельность установки и возможность быстрого развёртывания на объекте. Компоновка обеспечивает доступ к оборудованию по всему периметру.
Защитное покрытие
В одном из вариантов исполнения установка снабжена защитным покрытием в виде кожуха, предохраняющего оборудование от атмосферных воздействий и механических повреждений при транспортировке и эксплуатации на открытом воздухе.
Тепловая мощность
Номинальная теплопроизводительность установки составляет от 0,5 до 10,0 МВт, что позволяет применять её как для небольших объектов ЖКХ, так и для промышленных предприятий.
Преимущества, реализованные в конструкции:
Гибкость и мобильность:
- Модульное исполнение позволяет изготавливать установку в заводских условиях и доставлять на объект в собранном виде.
- Подвижная рама обеспечивает возможность быстрого перемещения установки при изменении тепловых нагрузок или реконфигурации объекта.
- Сокращение сроков монтажа и пусконаладки по сравнению со стационарными котельными.
Экономичность:
- Снижение капитальных затрат за счёт отказа от строительства капитального здания котельной.
- Возможность работы на различных видах топлива, что позволяет выбирать наиболее экономичный энергоноситель.
- Автоматизация управления обеспечивает оптимальный расход топлива и электроэнергии.
Удобство обслуживания:
- Компоновка оборудования обеспечивает доступ к органам управления и обслуживания по всему периметру.
- Модульная конструкция упрощает замену и ремонт отдельных узлов.
- Средства автоматики и безопасности обеспечивают непрерывный контроль параметров и защиту от аварий.
Сравнение с аналогами:
| Решение | Конструкция | Ключевые недостатки |
|---|---|---|
| Стационарные котельные | Капитальное здание, рассредоточенное оборудование | Длительные сроки строительства, высокая стоимость, сложность реконструкции, ограниченная мобильность |
| Модульные тепловые пункты (аналоги) | Блочная компоновка, но без единой подвижной рамы | Ограниченная мобильность, сложность доступа к оборудованию, необходимость специального фундамента |
| Патент № 135724 — заявленное решение | Модульная установка на единой подвижной раме с защитным покрытием | — повышенная гибкость, компактность, мобильность, удобство обслуживания, работа на различных видах топлива |
Важное техническое решение: размещение всего основного и вспомогательного оборудования на единой подвижной несущей раме. Это позволило отказаться от стационарного строительства, сократить сроки монтажа и обеспечить возможность оперативного перемещения установки при изменении тепловых нагрузок.
Практический эффект: сокращение сроков ввода в эксплуатацию, снижение капитальных затрат, повышение гибкости теплоснабжения, возможность работы на различных видах топлива, удобство обслуживания и ремонта, снижение эксплуатационных расходов за счёт автоматизации.
Области применения:
- Промышленные предприятия: обеспечение технологического теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения производственных цехов.
- Объекты ЖКХ: децентрализованное теплоснабжение жилых районов, коммунальных объектов.
- Котельные: модернизация и замена устаревшего оборудования, расширение тепловых мощностей.
- Автономные тепловые пункты: обеспечение теплом удалённых объектов, вахтовых посёлков, строительных площадок.
- Аварийные и резервные источники тепла: быстрое развёртывание при авариях на централизованных тепловых сетях.
Особенность решения: установка собирается из унифицированных узлов, что упрощает производство, монтаж и обслуживание. Модульная конструкция позволяет наращивать тепловую мощность путём добавления отдельных модулей без реконструкции существующего оборудования.
Патент № 135724, в разработке которого принял непосредственное участие учредитель ООО «СКБ Автоматика», закрепил оригинальное инженерное решение в области теплоэнергетики. Техническая идея доведена до охраноспособного результата: модульная тепловая установка, готовая к серийному производству и применению на объектах различного назначения.
Ключевые компетенции, продемонстрированные при разработке:
Анализ уровня техники
Изучение существующих стационарных котельных и модульных тепловых пунктов, выявление их недостатков и формирование технической задачи.
Конструирование
Разработка модульной компоновки оборудования на единой подвижной раме, выбор водогрейного котла, горелочного устройства, насосов и арматуры, проработка вариантов с защитным покрытием.
Патентная формула
Подготовка независимого пункта формулы и зависимых пунктов, описания и иллюстраций, обеспечивших регистрацию изобретения.
Технологичность производства
Решения, позволяющие изготавливать установки различной тепловой мощности на унифицированных узлах, обеспечивая быстрый монтаж и обслуживание.
Обсудить проект
Заполните форму, чтобы наш специалист связался с Вами и подробно проконсультировал