RU1774138C

RU1774138C - Cryogenic plant

Info

Publication number: RU1774138C
Application number: SU894663485A
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Леонов; Николай Максимович Григоренко; Сергей Александрович Гаранов; Ирина Николаевна Журавлева; Геннадий Александрович Пересторонин; Валерий Дмитриевич Махонин; Александр Шалвович Кобулашвили; Анатолий Борисович Давыдов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт гелиевой техники
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано в турбодетандерных агрегатах криогенных установок различного назначени . Сущность изобретени : криогенна установка содержит компрессор 1, служащий дл сжати пр мого потока 2 кри- оагента, блок 3 охлаждени и турбодетан- дерный агрегат 4, включающий турбодетандер 5 с подшипниками 6 со смазывающей жидкостью и тормозным устройством 8 с рабочим телом контура 9, охладитель Юс охлаждающей средой в виде обратного потока 11 после блока 3 охлаждени криогенной установки. 4 ил.Usage: the invention can be used in turboexpander units of cryogenic plants for various purposes. The inventive cryogenic installation includes a compressor 1, which serves to compress the direct flow 2 of the cryoagent, a cooling unit 3 and a turbo-expander 4, including a turbo-expander 5 with bearings 6 with lubricating fluid and a brake device 8 with a working fluid circuit 9, a cooler Hus cooling medium in the form of a return flow 11 after the cryogenic unit cooling unit 3. 4 ill.

Description

фие.1fie. 1

Изобретение относитс к криогенному машиностроению и может быть использовано в турбодетандерных агрегатах криогенных установок.The invention relates to cryogenic engineering and can be used in turboexpander units of cryogenic plants.

Известны криогенные установки с тур- бодетандерными агрегатами,в которых мощность, производима в турбодетанде- ре, преобразуетс в тепловую энергию с помощью тормозного устройства с рабочим телом в виде масла или газа в зависимости от конструкции подшипников и тормозного устройства.Cryogenic plants with turbo-expander units are known in which the power produced in a turbo-expander is converted into thermal energy using a braking device with a working fluid in the form of oil or gas, depending on the design of the bearings and the braking device.

Недостатком таких установок вл етс , то, что в случае воздушного охлаждени требуетс теплообменные поверхности большой площади, а также дополнительный расход электроэнергии.A drawback of such installations is that in the case of air cooling, large-area heat exchange surfaces are required, as well as additional energy consumption.

Известна криогенна установка, прин та за прототип, содержаща линии пр мого и обратного потоков криоагента. в которые включены компрессор, блок охлаждени , с турбодетандерным агрегатом, выполненным в виде установленных на валу в подшипниковых опорах, подключенных к линии смазки, колесо турбины и тормозное устройство , подключенное к тормозному контуру .A known cryogenic installation adopted for the prototype, containing the lines of the forward and reverse flows of the cryoagent. which includes a compressor, a cooling unit, with a turboexpander unit made in the form of bearings mounted on a shaft in bearings, connected to a lubrication line, a turbine wheel and a brake device connected to the brake circuit.

Недостатком такой установки вл етс то, что в вод ной полости охладител турбо- детандера происходит осаждение солей, на- капливание различных загр знений (заиливание) и корродирование поверхности , что приводит к снижению эффективности теплообмена.The disadvantage of such an installation is that in the water cavity of the turbo-expander cooler, salts are precipitated, various contaminants accumulate (siltation) and the surface corrodes, which leads to a decrease in the heat transfer efficiency.

Цель изобретени - повышение экономичности .The purpose of the invention is to increase profitability.

Поставленна цель достигаетс тем, что в криогенной установке, содержащей линии пр мого и обратного потоков криогента, в которые включены компрессор, блок охлаждени с турбодетандартным агрегатом, выполненным в виде установленных на валу в подшипниковых опорах, подключенных к линии смазки, колесо турбины и тормозные устройство, подключенное к термодному контуру, охладитель турбодетандерного аг- . регата подключен с одной стороны к линии обратного потока криогента после блока охлаждени , а с другой - к линии смазки и тормозному контуру.This goal is achieved in that in a cryogenic installation containing forward and reverse cryogen flow lines, which include a compressor, a cooling unit with a turbo-standard unit made in the form of bearings mounted on a shaft connected to the lubrication line, a turbine wheel and brake devices connected to the thermode circuit, cooler turbo-expander ag-. The regatta is connected on the one hand to the cryogen return flow line after the cooling unit, and on the other hand, to the lubrication line and the brake circuit.

На фиг. 1 представлена криогенна установка; на фиг.2 - криогенна установка с Схладителем турбодетандерного агрегата, выполненным в виде одного теплообменника системы жидкость - газ; на фиг.З - крио- генна установка с охладителем, выполненным в виде одного теплообменника системы газ - газ; на фиг.4 - криогенна установка с охладителем, выполненным вIn FIG. 1 shows a cryogenic installation; figure 2 - cryogenic installation with a cooler of a turboexpander unit made in the form of a single heat exchanger of the liquid-gas system; Fig. 3 - cryogenic installation with a cooler made in the form of one heat exchanger of the gas-gas system; figure 4 - cryogenic installation with a cooler made in

виде двух теплообменников систем жидкость - газ и газ - газ.in the form of two heat exchangers of liquid-gas and gas-gas systems.

Криогенна установка содержит компрессора 1, служащего дл сжати пр могоThe cryogenic installation contains a compressor 1, which serves to compress direct

5 потека 2 криоагента, блока 3 охлаждени и турбодетандерный агрегат 4, включающий турбодетандер 5 с подшипниками 6 с линией 7 смазки и тормозным устройством 8 с тормозным контуром 9. Дл охлаждени 5 drip 2 of a cryoagent, cooling unit 3 and a turboexpander unit 4, including a turboexpander 5 with bearings 6 with a lubrication line 7 and a brake device 8 with a brake circuit 9. For cooling

0 смазывающей жидкости подшипников 6 и рабочего тела в контуре 9 тормозного устройства 8 служит охладитель 10 с охлаждающей средой в виде газообразного криогента в качестве которого использован,0 lubricating fluid bearings 6 and the working fluid in the circuit 9 of the brake device 8 is a cooler 10 with a cooling medium in the form of a gaseous cryogen which is used as

5 например, обратный поток 11 криоагента после блока 3 охлаждени криогенной установки , в состав которой входит турбодетандерный агрегат 4.5, for example, a cryogen return stream 11 after a cooling unit 3 of a cryogenic installation, which includes a turboexpander unit 4.

При этом утилизируетс холод недоре- 0 куперации обратного потока 11.In this case, the cold of under-recovery of the return flow 11 is utilized.

Охладитель 10 может быть выполнен в виде одного двухпоточного теплообменника системы жидкость - газ, одного двухпоточного теплообменника системы газ - газ или The cooler 10 can be made in the form of one dual-flow heat exchanger of the liquid-gas system, one dual-flow heat exchanger of the gas-gas system or

5 в виде двух двухпоточных теплообменников систем жидкость - газ и газ - газ.5 in the form of two two-line heat exchangers of liquid-gas and gas-gas systems.

Охладитель 10 (см. фиг.2), служащий дл охлаждени смазывающей жидкости подшипников 6 и рабочего тела в контуре 9Cooler 10 (see figure 2), used to cool the lubricating fluid of bearings 6 and the working fluid in circuit 9

0 тормозного устройства 8 турбодетэндера 5, выполненного, например, с масл ными подшипниками 6 с масл ным тормозом 12 (тормозна втулка) включает один двухпоточный теплообменник 13 системы жидкость (мас5 ло) - газ (криоагент).0 of the braking device 8 of the turbo expander 5, made, for example, with oil bearings 6 with an oil brake 12 (brake sleeve) includes one double-flow heat exchanger 13 of the liquid (oil5lo) system - gas (cryoagent).

Охладитель 10, служащий дл охлаждени рабочего тела в контуре 9 тормозного устройства 8 турбодетандера 5, выполненного , например, с газовым тормозом (см.A cooler 10, which serves to cool the working fluid in the circuit 9 of the braking device 8 of the turboexpander 5, made, for example, with a gas brake (see

0 фиг.З) и газовыми подшипниками 14, включает один двухпоточный теплообменник 15, системы газ - газ.0 Fig. H) and gas bearings 14, includes one dual-flow heat exchanger 15, gas-gas systems.

При выполнении турбодетандера 5 с газовым тормозным устройством 8 и масл ны5 ми подшипниками 6 (см. фиг.4) в охладитель 10 включены два двухпоточных теплообменника 16 и 17 систем жидкость - газ и газ - газ,When performing a turboexpander 5 with a gas braking device 8 and oil 5 bearings 6 (see Fig. 4), two dual-flow heat exchangers 16 and 17 of the liquid-gas and gas-gas systems are included in the cooler 10

Криогенна установка работает следую0 щим образом,The cryogenic installation works as follows,

Криоагент 2, сжатый в компрессоре 1, поступает в блок 3 охлаждени , включающий систему теплообменников и емкость сжиженного газа (на фиг. не показаны), от5 куда после предварительного охлаждени до необходимого уровн температур подаетс в турбодетандерный агрегат 4 дл расширени в турбодетандере 5 (и на газовые подшипники 14, см. фиг.З). На масл ные подшипники 6 подаетс смазывающа жидкость и после вывешивани ротора на рабочее колесо турбодетандерз 5 подаетс рабочий газ. который расшир сь передает энергию рабочему колесу и далее по валу к тормозному устройству 8. По достижении рабочего числа оборотов трубодетандера 5 включаетс тормозное устройство 8. Нагретые работы смазывающа жидкость подшипников 6 и рабочее тело в контуре 9 тормозного устройства 8 подаютс в охладитель 10, где они охлаждаютс обратным потоком 11 криоагента до режимным температур и вновь поступают в тормозное устройство 8 и на подшипники 6.Cryoagent 2, compressed in compressor 1, enters the cooling unit 3, which includes a heat exchanger system and a liquefied gas tank (not shown in FIG.), From which 5 after preliminary cooling to the required temperature level is supplied to the turbo-expander 4 for expansion in the turbo-expander 5 (and on gas bearings 14, see fig.Z). Lubricating fluid is supplied to the oil bearings 6 and, after the rotor has been hung up, a working gas is supplied to the impeller 5 of the turbo-expanders 5. which expands energy to the impeller and further along the shaft to the brake device 8. Upon reaching the working speed of the expander 5, the brake device 8 is turned on. The heated lubricating fluid of the bearings 6 and the working fluid in the circuit 9 of the brake device 8 are supplied to the cooler 10, where they they are cooled by the return flow of the cryoagent 11 to the operating temperatures and again enter the braking device 8 and the bearings 6.

Использование холода недорекупера- ции обратного потока 11 криоагента криогенной установки после блока охлаждени 3 позвол ет повысить экономичность установки за счет утилизации холода сбросного потока криоагентаThe use of cold under-recovery of the return flow 11 of the cryogenic agent of the cryogenic unit after the cooling unit 3 improves the efficiency of the installation by utilizing the cold of the waste stream of the cryogenic agent

Claims

The invention is a cryogenic installation containing

forward and reverse flow lines of the cryoagent, into which the compressor is included, a cooling unit with a turboexpander unit made in the form of bearings mounted on a shaft in bearings, connected to a lubrication line, a turbine wheel and a brake device connected to the brake circuit, characterized in that which, in order to increase efficiency, the installation comprises a cooler connected on one side to the return flow line after the cooling unit and, on the other hand, to the lubrication line and the brake circuit.

FIG. g

FIG. b