DE102015205533A1 - Method for regulating the gas pressure in a gas pipeline network, gas pressure regulating stations in a gas pipeline network and rotary piston machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Gasdrucks in einem Gasleitungsnetz, wobei das Verfahren eine Anpassung des Gasdrucks von einem ersten auf einen zweiten Gasdruck durch Entspannung des Gases und/oder eine Anpassung des Gasdrucks von dem zweiten auf den ersten Gasdruck durch Verdichtung des Gases umfasst, wobei das Verfahren unter Verwendung einer Rotationsströmungsmaschine durchgeführt wird, über welche die Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck ausgeglichen wird, wobei die Rotationsströmungsmaschine bidirektional mit dem Gas durchströmbar ist und wahlweise zwecks Verdichtung des Gases als Arbeitsmaschine oder zwecks Entspannung des Gases als Kraftmaschine betrieben wird.The invention relates to a method for regulating the gas pressure in a gas line network, wherein the method comprises an adjustment of the gas pressure from a first to a second gas pressure by expansion of the gas and / or an adjustment of the gas pressure from the second to the first gas pressure by compression of the gas wherein the method is performed using a rotary flow machine over which the pressure difference between the first and the second pressure is balanced, the rotary flow machine is bi-directionally flowed through by the gas and optionally operated for the purpose of compression of the gas as a working machine or for the purpose of relaxing the gas as an engine becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Gasdrucks in einem Gasleitungsnetz oder in eine Gasspeicheranordnung, wobei das Verfahren eine Anpassung des Gasdrucks von einem ersten auf einen zweiten Gasdruck durch Entspannung des Gases und oder eine Anpassung des Gasdrucks von dem zweiten auf den ersten Gasdruck durch Verdichtung des Gases umfasst. The invention relates to a method for controlling the gas pressure in a gas line network or in a gas storage arrangement, the method comprising adjusting the gas pressure from a first to a second gas pressure by relaxing the gas and or adjusting the gas pressure from the second to the first gas pressure by compression of the gas.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gas-Druckregelstation in einem Gasleitungsnetz oder in einer Gasspeicheranordnung. Die Erfindung betrifft auch eine Rotationskolbenmaschine. The invention further relates to a gas pressure regulating station in a gas pipeline network or in a gas storage arrangement. The invention also relates to a rotary piston machine.
Heutige Gastransport- und Gasverteilnetze sowie Gasspeicher nutzen Turbo- oder Kolbenmaschinen, um unter Zuführung von externer Energie Gas zum Transport oder zur Speicherung auf ein höheres Druckniveau zu verdichten. Eine Verdichtung des Gases ist beispielsweise zur Aufrechterhaltung eines Transportdruckgefälles, zur Einspeicherung in Gasspeicher oder zur Rückverdichtung von Gas, welches aus einem Gasverteilnetz in ein Gastransportnetz zurück gespeist wird, erforderlich. Today's gas transport and gas distribution networks and gas storage use turbo or piston machines to compress gas for transport or storage to a higher pressure level by supplying external energy. A compression of the gas, for example, to maintain a transport pressure gradient, for storage in gas storage or for recompression of gas, which is fed back from a gas distribution network in a gas transport network required.
Häufig ist auch eine Entspannung von Gas von einem höheren Druckniveau auf ein niedrigeres Druckniveau erforderlich. Often a relaxation of gas from a higher pressure level to a lower pressure level is required.
Eine Entspannung des Gases erfolgt in der Regel bei der Entnahme von Gas aus einem Gastransportnetz oder aus einem Gasspeicher in ein Gasverteilnetz. A relaxation of the gas is usually carried out in the removal of gas from a gas transport network or from a gas storage in a gas distribution network.
In Gastransportnetzen herrschen Drücke bis zu 70 bar Überdruck vor, wohingegen in Gasverteilnetzen Drücke von etwa 17 bar bis zu 1 bar Überdruck vorherrschen. In gas transport networks pressures prevail up to 70 bar overpressure, whereas prevail in Gasverteilnetzen pressures of about 17 bar up to 1 bar overpressure.
Bislang wurde bei der Entspannung von Gas beispielsweise in sogenannten GDRM Anlagen (Gas-Druckregel und Messanlagen) das vorhandene Druckgefälle nicht zur Energieerzeugung genutzt, vielmehr muss der Entspannung des Gases eine Gasvorwärmung vorgeschaltet sein, zu deren Betrieb Energie aufgewendet werden muss. So far, in the relaxation of gas, for example in so-called GDRM systems (gas pressure control and measuring systems), the existing pressure gradient was not used for energy generation, but the relaxation of the gas must be preceded by a gas preheating, the operation of energy must be expended.
Es sind diverse Ansätze bekannt, das in einem Gasnetz vorhandene Druckgefälle bei der Entspannung des Gases in elektrische Energie umzuwandeln, beispielsweise unter Verwendung von Expandern, die einen Generator treiben und so elektrische Energie in ein Stromnetz einspeisen. There are various approaches known to convert existing in a gas network pressure gradient in the relaxation of the gas into electrical energy, for example, using expanders, which drive a generator and so feed electrical energy into a power grid.
Der Entnahme und Entspannung von Gas aus einem Gasleitungsnetz mit einem ersten hohen Druckniveau in ein zweites Gasleitungsnetz mit einem geringeren Druckniveau sowie die Rückspeisung von Gas aus einem Gasleitungsnetz mit einem geringen Druckniveau in ein Gasleitungsnetz mit einem höheren Druckniveau erfolgt in der Regel über verschiedene Leitungsstränge, in denen jeweils Expander oder Entspannungsventile sowie Einrichtungen zur Gasvorwärmung und Verdichter sowie Einrichtungen zur Gaskühlung vorgesehen sind. Aufgrund einer zunehmenden Einspeisung von aufbereitetem Biogas in Gasverteilnetze ist immer häufiger eine Rückspeisung von Gas aus Gasverteilnetzen in Gastransportnetze erforderlich. The removal and expansion of gas from a gas line network with a first high pressure level in a second gas line network with a lower pressure level and the return of gas from a gas line network with a low pressure level in a gas line network with a higher pressure level is usually via different strands, in each of which expander or expansion valves and devices for gas preheating and compressors and devices for gas cooling are provided. Due to the increasing feed-in of processed biogas into gas distribution grids, it is increasingly necessary to recycle gas from gas distribution grids into gas transport networks.
Immer häufiger ist auch ein bidirektionaler Betrieb von Gastransportleitungen in Gastransportnetzen wünschenswert. More and more frequently, bidirectional operation of gas transport lines in gas transport networks is desirable.
Solche Anforderungen werden bislang jeweils mit getrennten Strängen bzw. getrennten Gasleitungen für verschiedene Gastransportrichtungen erfüllt. Such requirements have hitherto been met in each case with separate strands or separate gas lines for different gas transport directions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen welches eine besonders einfache bidirektionale Förderung von Gas unter Druckerhöhung oder Druckminderung ermöglicht. The invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned which allows a particularly simple bidirectional promotion of gas under pressure increase or pressure reduction.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung des Gasdrucks in einem Gasleitungsnetz bereitzustellen, insbesondere eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. The invention is further based on the object to provide a device for regulating the gas pressure in a gas pipeline network, in particular to provide a device for carrying out the method.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object is solved with the features of claim 1, advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit den Merkmalen der nebengeordneten Vorrichtungsansprüche. The object is further achieved with the features of the independent device claims.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Gasdrucks in einem Gasleitungsnetz oder in eine Gasspeicheranordnung, wobei das Verfahren eine Anpassung des Gasdrucks an einem ersten auf einen zweiten Gasdruck durch Entspannung des Gases und oder eine Anpassung des Gasdrucks von dem zweiten auf den ersten Gasdruck durch Verdichtung des Gases umfasst, wobei das Verfahren unter Verwendung einer Rotationsströmungsmaschine durchgeführt wird, über welche die Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druck ausgeglichen wird, wobei die Rotationsströmungsmaschine bidirektional mit dem Gas durchströmbar ist und wahlweise zwecks Verdichtung des Gases als Arbeitsmaschine oder zwecks Entspannung des Gases als Kraftmaschine betrieben wird. One aspect of the invention relates to a method for controlling the gas pressure in a gas line network or in a gas storage arrangement, the method comprising adjusting the gas pressure at a first to a second gas pressure by relaxing the gas and or adjusting the gas pressure from the second to the first gas pressure by compressing the gas, the method being carried out using a rotary flow machine, which compensates for the pressure difference between the first and second pressures, wherein the rotary flow machine is bi-directionally permeable with the gas and optionally for compressing the gas as a working machine or for relaxation of the gas is operated as an engine.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine bidirektionale Förderung von Gas in einer Gasleitung oder zwischen verschiedenen Gasleitungsnetzen oder zwischen einem Gasleitungsnetz und einem Gasspeichervolumen oder zwischen verschiedenen Gasspeichervolumina mit einem Minimum an Leitungssträngen zu bewerkstelligen, wobei dies insbesondere durch die Verwendung wenigstens einer Strömungsmaschine erfolgt, die wahlweise als Kraftmaschine oder als Arbeitsmaschine betreibbar ist und die in zwei verschiedenen Richtungen gasdurchströmbar ist. The invention is based on the idea to accomplish a bi-directional delivery of gas in a gas line or between different gas supply networks or between a gas network and a gas storage volume or between different gas storage volumes with a minimum of strands of wire, this is done in particular by the use of at least one turbomachine is selectively operable as a prime mover or as a work machine and which can be flowed through in two different directions gas.
Der Begriff Rotationsströmungsmaschine im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst auch und insbesondere sogenannte Verdrängermaschinen. The term rotary flow machine in the sense of the present invention also includes, in particular, so-called displacement machines.
Unter einem Gas im Sinne der Erfindung ist insbesondere Erdgas, insbesondere Methan zu verstehen. Der Begriff Erdgas im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst auch aufbereitetes Biogas mit einem entsprechend hohen Anteil an Methan, mit Wasserstoff angereichertes Methangas oder synthetisch hergestelltes Erdgas. In the context of the invention, a gas is to be understood as meaning in particular natural gas, in particular methane. The term natural gas in the context of the present invention also includes treated biogas with a correspondingly high proportion of methane, hydrogen-enriched methane gas or synthetically produced natural gas.
Ein Gasleitungsnetz im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Gastransportnetz oder ein Gasverteilnetz sein. A gas pipeline network in the sense of the present invention can be, for example, a gas transport network or a gas distribution network.
Ein Gasspeichervolumen einer Gasspeicheranordnung im Sinne der Erfindung kann beispielsweise eine Gaskaverne oder ein Druckbehälter oder eine Gasleitung sein. A gas storage volume of a gas storage arrangement in the sense of the invention may be, for example, a gas cavern or a pressure vessel or a gas line.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass als Rotationsströmungsmaschine eine Rotationskolbenmaschine Anwendung findet, die wahlweise als Verdichter oder als Expander betrieben wird. In a preferred variant of the method according to the invention it is provided that a rotary piston machine is used as a rotary flow machine, which is operated either as a compressor or as an expander.
Eine solche Rotationskolbenmaschine kann beispielsweise einen oder mehrere exzentrisch rotierende Kreiskolben/Rotationskolben in einem entsprechend geformten, feststehenden Gehäuse aufweisen. Der rotierende Kolben verdichtet und entspannt Gasvolumina bei jeder Umdrehung, sodass sich bei geeigneter Wahl der Einlass- und Auslassöffnungen ein Volumenstrom von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite unter Aufnahme von Energie und von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite unter Abgabe von Energie ergibt. Such a rotary piston machine may, for example, have one or more eccentrically rotating rotary piston / rotary piston in a correspondingly shaped, fixed housing. The rotating piston compresses and relaxes gas volumes at each revolution, so that, with a suitable choice of the inlet and outlet ports, a volume flow from the low pressure side to the high pressure side with absorption of energy and from the high pressure side to the low pressure side with release of energy.
Eine Rotationskolbenmaschine im Sinne der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Umkehr der Förderrichtung ohne Drehrichtungsumkehr der Maschine möglich ist. A rotary piston machine according to the present invention is characterized in particular by the fact that a reversal of the conveying direction without reversing the direction of rotation of the machine is possible.
Unter Verwendung einer solchen Rotationskolbenmaschine ist es möglich, eine bidirektionale Förderung von Gas in einem vorhandenen Gasleitungsnetz zu bewerkstelligen. Using such a rotary piston machine, it is possible to accomplish bidirectional delivery of gas in an existing gas pipeline network.
Nach einer Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass ausschließlich die Anpassung des Gasdrucks im Sinne einer Verdichtung erfolgt, wobei eine Verdichtung des Gases sowohl in einer ersten Förderrichtung des Gases von einem ersten Gasleitungsabschnitt in einen zweiten Gasleitungsabschnitt eines Gasleitungsnetzes als auch in eine zweite Förderrichtung von dem zweiten Gasleitungsabschnitt in den ersten Gasleitungsabschnitt des Gasleitungsnetzes erfolgt. Diese Variante des Verfahrens trägt dem Wunsch Rechnung, mit möglichst einfachen Mitteln innerhalb des Gasleitungsnetzes, beispielsweise in einer Gastransportleitung, eine Transportrichtungsumkehr zu bewerkstelligen. According to a variant of the method, it is provided that only the adjustment of the gas pressure in the sense of compression takes place, wherein a compression of the gas both in a first conveying direction of the gas from a first gas line section into a second gas line section of a gas line network and in a second conveying direction of the second gas line section takes place in the first gas line section of the gas line network. This variant of the method takes into account the desire, with the simplest possible means within the gas pipeline network, for example in a gas transport line to accomplish a transport direction reversal.
Bei einer anderen Variante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Anpassung des Gasdrucks durch Entspannung von Gas erfolgt, das einem ersten Gasleitungsnetz entnommen wird und in ein zweites Gasleitungsnetz eingespeist wird oder dass die Anpassung des Gasdrucks durch Rückverdichtung von Gas erfolgt, das dem zweiten Gasleitungsnetz entnommen wird und dass in das erste Gasleitungsnetz zurück gespeist wird. In another variant of the method can be provided that the adaptation of the gas pressure takes place by relaxation of gas, which is taken from a first gas line network and fed into a second gas line network or that the adjustment of the gas pressure by recompression of gas, which is the second gas line network is removed and that is fed back into the first gas line network.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das erste Gasleitungsnetz ein Gastransportnetz mit einem ersten höheren Gasdruck ist und dass das zweite Gasnetz ein Gasverteilnetz mit einem zweiten niedrigeren Gasdruck ist. For example, it can be provided that the first gas line network is a gas transport network with a first higher gas pressure and that the second gas network is a gas distribution network with a second lower gas pressure.
Eine andere Variante des Verfahrens umfasst das Umschlagen von Gas von wenigstens einem ersten Gasspeichervolumen in wenigstens ein zweites Gasspeichervolumen unter Ausnutzung eines Druckgefälles zwischen den Speichervolumina unter Verwendung der Rotationsströmungsmaschine als Kraftmaschine sowie das Umschlagen des Gases von wenigstens einem ersten Gasspeichervolumen in ein zweites Gasspeichervolumen unter erzeugen eines Druckgefälles unter Verwendung der Rotationsströmungsmaschine als Arbeitsmaschine. Another variant of the method comprises transferring gas from at least one first gas storage volume to at least one second gas storage volume utilizing a pressure gradient between the storage volumes using the rotary flow machine as an engine and shifting the gas from at least one first gas storage volume to a second gas storage volume to produce a gas storage volume Pressure gradient using the rotary flow machine as a working machine.
Das Umschlagen von Gas von dem ersten Gasspeichervolumen in das zweite Gasspeichervolumen unter Ausnutzung des Druckgefälles zwischen den Gasspeichervolumina kann beispielsweise unter Verwendung eines Generators erfolgen, der von der Rotationsströmungsmaschine angetrieben wird und elektrischen Strom in ein Stromnetz einspeist. The transfer of gas from the first gas storage volume to the second gas storage volume utilizing the pressure differential between the gas storage volumes may, for example, be accomplished using a generator powered by the rotary flow machine and feeding electrical power into a power grid.
Das Umschlagen von Gas von dem ersten Gasspeichervolumen in das zweite Gasspeichervolumen erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit eines tageszeitlich schwankenden Strombedarfs im Stromnetz. Die Erzeugung eines Druckgefälles kann beispielsweise bei einem Überangebot von Strom im Stromnetz vorgesehen sein, wohingegen die Ausnutzung eines Druckgefälles bei einer hohen Netzlast im Stromnetz vorgesehen sein kann. The transfer of gas from the first gas storage volume into the second gas storage volume preferably takes place as a function of a daily fluctuating power requirement in the power grid. The generation of a pressure gradient, for example, in an oversupply of electricity in Power network may be provided, whereas the use of a pressure gradient can be provided at a high network load in the power grid.
Das zuvor beschriebene Verfahren kann darüber hinaus zusätzlich ein Einspeichern von Gas aus einem Gastransportnetz in wenigstens ein Gasspeichervolumen in Abhängigkeit eines jahreszeitlich bedingten Gasbedarfs und/oder ein Ausspeichern von Gas aus wenigstens einem Gasspeichervolumen in das Gastransportnetz in Abhängigkeit eines jahreszeitlich bedingten Gasbedarfs umfassen. The above-described method may additionally additionally include storing gas from a gas transport network into at least one gas storage volume as a function of a seasonal gas demand and / or discharging gas from at least one gas storage volume into the gas transport network depending on a seasonal gas demand.
Die Gasspeichervolumina können beispielsweise mit einem Mindestfülldruck von 10 bar, vorzugsweise von 30–50 bar und/oder einem Maximalfülldruck von 200bar, vorzugsweise von 200 bis zu 220 bar betrieben werden. The gas storage volumes can be operated, for example, with a minimum filling pressure of 10 bar, preferably of 30-50 bar and / or a maximum filling pressure of 200 bar, preferably from 200 to 220 bar.
Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Verdichtung des Gases und/oder eine Entspannung des Gases jeweils mehrstufig erfolgt. In an advantageous variant of the method according to the invention it can be provided that a compression of the gas and / or a relaxation of the gas takes place in each case in multiple stages.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Gas-Druckregelstation in einem Gasleitungsnetz vorgesehen, mit wenigsten einer Rotationsströmungsmaschine in Form einer Rotationskolbenmaschine, die mit einem ersten Leitungsverteiler an einen ersten Gasleitungsabschnitt mit einem ersten Gasdruck und mit einem zweiten Leitungsverteiler an einen zweiten Gasleitungsabschnitt mit einem zweiten Gasdruck angeschlossen ist, wobei die Rotationskolbenmaschine eine Einlassventilanordnung und eine Auslassventilanordnung umfasst und in den ersten und zweiten Leitungsverteilern wenigstens erste und zweite Steuerventile vorgesehen sind, wobei die Steuerventile über eine Steuereinrichtung betätigbar sind und diese so schaltbar sind, dass die Rotationskolbenmaschine wahlweise unter Entspannung des Gases als Kraftmaschine oder unter Verdichtung des Gases als Arbeitsmaschine betreibbar ist. According to a further aspect of the invention, a gas pressure regulating station is provided in a gas line network with at least one rotary fluid machine in the form of a rotary piston machine having a first line distributor to a first gas line section with a first gas pressure and with a second line distributor to a second gas line section with a second Gas pressure is connected, wherein the rotary piston machine comprises an inlet valve assembly and an exhaust valve assembly and in the first and second manifolds at least first and second control valves are provided, the control valves are actuated by a control device and these are switchable so that the rotary piston machine optionally under relaxation of the gas is operable as an engine or under compression of the gas as a work machine.
Die Konfiguration der Rotationsströmungsmaschine ist von der Konstruktion des Wankelmotors inspiriert, jedoch ohne Zündung und Verbrennung. Mit jeder Umdrehung eines Rotationskolbens wird ein Verdichtungstakt und ein Entspannungstakt erzeugt, sodass es auf diese Art und Weise ohne Drehrichtungsumkehr der Maschine möglich ist, in zwei verschiedene Richtungen eines Gasleitungsnetzes oder zwischen mehreren Gasleitungsnetzen oder mehreren Gasspeichervolumina Gas zu fördern, und zwar mit einem Druckgefälle und gegen ein Druckgefälle. The configuration of the rotary flow machine is inspired by the construction of the Wankel engine, but without ignition and combustion. With each revolution of a rotary piston, a compression stroke and a relaxation stroke are generated, so that it is possible in this way without reverse rotation of the machine to promote gas in two different directions of a gas network or between multiple gas networks or multiple gas storage volumes, with a pressure gradient and against a pressure gradient.
Zweckmäßigerweise umfasst die Rotationskolbenmaschine eine Kolbenwelle, die mit dem Rotor einer elektrischen Maschine gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine sowohl als Elektromotor als auch als Generator betreibbar ist. Conveniently, the rotary piston machine comprises a piston shaft which is coupled to the rotor of an electric machine, wherein the electric machine is operable both as an electric motor and as a generator.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Asynchronmaschine ausgebildet sein. The electric machine may be formed, for example, as an asynchronous machine.
Die Rotationskolbenmaschine gemäß der Erfindung kann mehrere Verdichtungsstufen und mehrerer Entspannungsstufen umfassen, die vorzugsweise auf eine einzige Kolbenwelle wirken. The rotary piston machine according to the invention may comprise a plurality of compression stages and a plurality of expansion stages, which preferably act on a single piston shaft.
Bei einer zweckmäßigen Variante der Gas-Druckregelstation gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotationskolbenmaschine mindestens einen feststehenden Kolbenraum mit einer trochoidenförmigen Hüllkurve sowie wenigstens ein Rotationskolben mit einer exzentrisch gelagerten Kolbenwelle umfasst. In an expedient variant of the gas pressure regulating station according to the invention, it is provided that the rotary piston machine comprises at least one fixed piston chamber with a trochoidal envelope and at least one rotary piston with an eccentrically mounted piston shaft.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Rotationskolbenmaschine vorgesehen, mit einem feststehenden Kolbenraum, mit einer trochoidenförmigen Hüllkurve sowie mit einem Rotationskolben, der auf einer exzentrisch gelagerten Kolbenwelle angeordnet ist, mit zwei Einströmkanälen und zwei Ausströmkanälen, mit einer Einlassventilanordnung und einer Auslassventilanordnung, wobei die Einströmkanäle und die Ausströmkanäle jeweils beiderseits des Kolbenraums an diesen angeschlossen sind und die Einlassventilanordnung sowie die Auslassventilanordnung so ausgebildet sind, dass der Kolbenraum bidirektional gasdurchströmbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einströmkanäle und die Ausströmkanäle bezüglich des Kolbenraums symmetrisch angeordnet sind. Auf einer Seite der Rotationskolbenmaschine kann jeweils ein Einströmkanal und ein Ausströmkanal an eine Hochdruckgasleitung angeschlossen sein, wohingegen auf der anderen Seite der Rotationskolbenmaschine ein Einströmkanal und ein Ausströmkanal an eine Niederdruckgasleitung angeschlossen ist. According to a further aspect of the invention, a rotary piston machine is provided, with a fixed piston chamber, with a trochoidenförmigen envelope and with a rotary piston, which is arranged on an eccentrically mounted piston shaft, with two inflow channels and two Ausströmkanälen, with an inlet valve assembly and an exhaust valve assembly, wherein the Inlet passages and the outflow channels are respectively connected to both sides of the piston chamber to the latter and the inlet valve arrangement and the outlet valve arrangement are formed so that the piston chamber is bidirectionally gas-flowable. According to the invention, it is provided that the inflow channels and the outflow channels are arranged symmetrically with respect to the piston chamber. On one side of the rotary piston machine, in each case an inflow channel and an outflow channel can be connected to a high-pressure gas line, whereas an inflow channel and an outflow channel are connected to a low-pressure gas line on the other side of the rotary piston machine.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert. The invention will be explained below with reference to several embodiments shown in the drawings.
Es zeigen: Show it:
In den
Die Rotationskolbenmaschine
Der Rotationskolben
Ein vollständiger Arbeitszyklus der Rotationskolbenmaschine
Die Rotationskolbenmaschine
Aus Gründen der Veranschaulichung ist in den
Der Arbeitszyklus ist jeweils anhand verschiedener Winkelstellungen des Rotationskolbens
Betrachtet wird zum Zweck der Veranschaulichung zunächst das Volumen V3 als Funktion der Zykluszeit, beginnend in der untersten Darstellung der
Zur Veranschaulichung des Expanderbetriebs wird Bezug genommen auf die
In
Sowohl die Hochdruckgasleitung
Auf der Hochdruckseite ist dem Ausströmkanal
Der Leitungsverteiler
Der Leitungsverteiler
Auf der Hochdruckseite umfasst jeder Leitungsabzweig des Leitungsverteilers
Auf der Hochdruckseite ist darüber hinaus in dem Leitungsverteiler
Auf der Niederdruckseite ist in demjenigen Leitungsabzweig des Leitungsverteilers
Die Ventile der Einlassventilanordnung
Bei Entspannung des Arbeitsmediums aus der Hochdruckgasleitung
Das Gas tritt aus dem Ausströmkanal
Ist eine Verdichtung des Gases aus der Niederdruckgasleitung
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Asynchronmotor beziehungsweise Asynchrongenerator ausgebildet sein. Eine solche Maschine lässt sich ohne weiteres sowohl als Motor als auch als Generator betreiben. The electric machine may be formed, for example, as an asynchronous motor or asynchronous generator. Such a machine can easily be operated both as a motor and as a generator.
Das in
Wie anhand der Verschaltung der Rotationskolbenmaschine
Die
Mit
Über die Wärmetauscher
Gleiche Bauteile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei in der Darstellung gemäß
Die Gas-Druckregelstation, die in
Eine elektrische Maschine
Eine Entnahme von Gas aus dem Gastransportnetz, das heißt aus der Hochdruckgasleitung
Die Hochdruckgasleitung
In den Gasspeichervolumina
In den Gasspeichervolumina
Außerhalb der Heizperiode wird kontinuierlich aus der Hochdruckgasleitung
Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Gasspeichervolumen
Zu Schwachlastzeiten in einem Stromnetz kann nun beispielsweise mittels der Rotationskolbenmaschine
Bei der in
Die Gasspeichervolumina
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Rotationskolbenmaschine Rotary piston engine
- 2 2
- Rotationskolben rotary piston
- 3 3
- Kolbengehäuse piston housing
- 4 4
- Feststehendes Zahnrad Fixed gear
- 5 5
- Dichtkanten sealing edges
- 6a, 6b 6a, 6b
- Einströmkanäle inflow
- 7a, 7b 7a, 7b
- Ausströmkanäle outflow
- 8 8th
- Einlassventilanordnung Inlet valve arrangement
- 8a, 8b 8a, 8b
- Einlassventile intake valves
- 9 9
- Auslassventilanordnung The discharge valve
- 9a, 9b 9a, 9b
- Auslassventile exhaust
- 10 10
- Hochdruckgasleitung High-pressure gas line
- 11 11
- Niederdruckgasleitung Low-pressure gas line
- 10a, 11a10a, 11a
- Leitungsverteiler line distributor
- 12 12
- Wärmetauscher heat exchangers
- 13 13
- Entspannungsventil expansion valve
- 14 14
- Verdichterventil compressor valve
- 15 15
- Anbindungsleitung Anbindungsleitung
- 16 16
- Gastransportleitung Gas transmission pipeline
- 17 17
- Gasvorwärmung gas preheating
- 18 18
- Gaskühlung gas cooling
- 19 19
- Elektrische Maschine Electric machine
- 20 20
- Erstes Gasspeichervolumen First gas storage volume
- 21 21
- Zweites Gasspeichervolumen Second gas storage volume
- 23 23
- Erste Sammelleitung First manifold
- 24 24
- Zweite Sammelleitung Second bus
- 26 26
- Einströmleitung inflow
- 27 27
- Ausströmleitung outflow
- 28 28
- Bypassventil bypass valve
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