RU185177U1 - Турбодетандерная генераторная установка - Google Patents
Турбодетандерная генераторная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU185177U1 RU185177U1 RU2017137053U RU2017137053U RU185177U1 RU 185177 U1 RU185177 U1 RU 185177U1 RU 2017137053 U RU2017137053 U RU 2017137053U RU 2017137053 U RU2017137053 U RU 2017137053U RU 185177 U1 RU185177 U1 RU 185177U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- expander
- turbo
- turboexpander
- throttle
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 50
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 26
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/34—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
- F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/02—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being an unheated pressurised gas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, в частности к турбодетандерной генераторной установке, и может быть использована в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции и повышению эффективности использования потенциальной энергии утечек природного газа. Турбодетандерная энергетическая установка состоит из турбодетандера 1, соединенного с магистральным трубопроводом 2, при этом для регулирования производительности турбодетандера 1 на его входе установлен дроссель 3 с возможностью изменения диаметра проходного сечения 4 для регулирования потока газа и индукционный нагреватель 5 газа для нагрева рабочей среды, природного газа выше температуры точки росы, так как при понижении давления газа происходит его охлаждение и для недопущения появления конденсата в рабочем органе турбодетандера 1 установлен индукционный нагреватель 5, а для поглощения вибрации турбодетандер 1 установлен на, по меньшей мере, две резиновые полые подкладки 6, выполненные с возможностью заполнения газообразным веществом, например воздухом, на одной из которых установлен регулировочный клапан 7 и соединенные между собой с помощью патрубка 8, с возможностью регулирования давления в камерах подкладок 6, при этом на выходе корпуса (на фигуре не обозначен) турбодетандера 1 выполнены проточки 9 для крепления расходомера (на фигуре не показан), причем управление дросселем 3 осуществляется в автоматическом режиме с помощью блока управления 10, расположенном в помещении газораспределительной станции (на фигуре не показана), при этом дроссель 3 с регулируемым диаметром проходного сечения 4 выполнен из газонефтестойкого материала, помещенного в металлический корпус 11 и вспомогательной камеры 12. Изменение проходного сечения 4 осуществляют путем закачки газа в вспомогательную камеру 12 дросселя 3 через регулировочный клапан 13, при этом вспомогательная камера 12 увеличивается, а проходное сечение 4 уменьшается. Уменьшение проходного сечения 4 газа позволит увеличить скорость потока, при этом давление во вспомогательной камере 12 может быть постоянным или меняться оператором в зависимости от режима. 3 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, в частности к турбодетандерной генераторной установке, и может быть использована в области газоснабжения для утилизации энергии потока сжатого природного газа.
Уровень техники
Известны турбодетандеры мощностью от 1 до 6 MB производимые международными компаниями, например, АББ (шведско-швейцарская компания), Атлас Копко (Швеция), Компания ENCE GmbH (Швейцария) и Ротофлоу (Лос-Анджелес, Калифорния, США). Турбодетандеры данных производителей - высокотехнологичные (большая частота вращения ротора, совершенная турбина и сопловой аппарат, сложная система регулирования и т.д. - высокий КПД), что при больших мощностях оправдывает высокую стоимость, а также фирма «Корпорация Ротофлоу», которая является частью «Атлас Копко» производит турбодетандеры, при этом турбодетандеры Ротофлоу имеет не такую современную, по сравнению с турбодетандером компании АББ, конструкцию. Она применяет ТДА с механической коробкой передач (редуктором). Мощность работающих турбодетандеров находится в диапазоне от 50 до 15000 кВт, при этом имеет также высокую стоимость.
Известна газотурбодетандерная установка для утилизации энергии сжатого природного газа, содержащая последовательно установленные на магистрали природного газа высокого давления электрический нагреватель для подогрева газа и турбодетандер, кинематически связанный с электрогенератором, при этом она дополнительно снабжена аккумуляторной батареей с возможностью подзарядки последней от электрогенератора при работающем в режиме турбодетандере и подключении к нагревателю в начальный момент работы установки с последующим отключением от нагревателя при выходе турбодетандера на режимную работу, а электрический нагреватель выполнен резистивным и подключен к электрогенератору через блок управления, электрически связанный с датчиками температуры, установленными на входе и выходе турбодетандера.
В газотурбодетандерной установке, перед турбодетандером установлен теплообменник - регенератор для предварительного подогрева поступающего в турбодетандер газа высокого давления горячим газом низкого давления, выходящим из турбодетандера (см. пат. RU №2276758, МПК F25B 11/00, F17D 1/04, опубл. 20.05. 2006 г.).
Недостатком данной установки, является сложность конструкции, невысокая эффективность утилизации энергии избыточного давления газа.
Известна турбодетандерная установка, включающая турбодетандер, содержащий рабочее колесо, камеру высокого давления и камеру низкого давления, которые сообщаются через уплотнения с накопительной камерой, а последняя сообщена через магистраль отвода газовоздушной смеси с эжекторной трубой с размещенным в ней вентилятором и форсунками, при этом эжекторная труба выходом соединена с теплообменником, сопряженным с магистралью природного газа высокого давления, а рабочее колесо турбодетандера жестко соединено с ротором электрогенератора на подшипниках, преимущественно магнитных или воздушных, причем электрогенератор через преобразователь частоты соединен с потребителям электроэнергии.
В турбодетандерной установке, магистраль отвода газовоздушной смеси содержит регулировочный орган, который соединен магистралью с топливным элементом, связанным с потребителем электроэнергии и газоводом, который соединен с эжекторной трубой (см. пат. RU №2317430, МПК F02C 7/28 опубл. 20.02.2008 г.).
Недостатком данной установки является невысокая эффективность использования потенциальной энергии утечек природного газа.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятая авторами за прототип является турбодетандерная генераторная установка и система отбора энергии потока природного газа из газопровода, содержащая электрогенератор и турбодетандер с рабочим колесом, рабочее колесо турбодетандера расположено на валу ротора электрогенератора консольно и закреплено с одного конца вала, ротор электрогенератора расположен в корпусе между подшипниками, а статор электрогенератора снабжен обмотками в сердечнике, при этом установка входным патрубком, соединенным с основным газопроводом природного газа и выходным патрубком, соединенным с основным газопроводом подачи природного газа потребителю, при этом турбодетандер выполнен в виде безлопаточной расширительной канальной газовой турбины и образует с электрогенератором единую конструкцию с турбодетандерной генераторной установкой, которая работает от перепада давления природного газа между подводящим газопроводом и технологическими узлами основного газопровода, турбодетандер и электрогенератор размещены в одном корпусе, при этом в общем для турбодетандера и электрогенератора корпусе на подшипниках закреплен их общий вал, перепад температуры природного газа между подаваемым на сопловый аппарат рабочего колеса турбодетандера и природного газа в выходном патрубке установки не превышает 5-12°C в результате относительно малого перепада давления в проточной части турбодетандера и компенсации падения температуры при расширении природного газа за счет охлаждения подвижных частей электрогенератора - ротора и подшипников, рабочее колесо турбодетандера выполнено в виде безлопаточной расширительной канальной газовой турбины и жестко закреплено на общем валу турбодетандера и электрогенератора, при этом рабочее колесо турбодетандера вращает вал при малом перепаде давления от 0,1 до 0,3 МПа в проточной части турбодетандера, и отвод природного газа из рабочего колеса турбодетандера осуществляют через выпускной патрубок в основной газопровод подачи природного газа потребителю (см. пат. RU №2564173, МПК F01D 15/10, F02C 1/02, F01K 27/02, F01D 1/34, опубл. 27.09.2015 г.).
Недостатком данной установки и системы отбора энергии потока природного газа из газопровода является сложность конструкции, невысокая эффективность использования потенциальной энергии утечек природного газа.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка турбодетандерной генераторной установки, обладающей упрощением конструкции, повышением эффективности использования потенциальной энергии утечек природного газа.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции и повышению эффективности использования потенциальной энергии утечек природного газа, что дает возможность решить техническую проблему по упрощению конструкции и повышению эффективности использования потенциальной энергии утечек природного газа.
Технический результат достигается с помощью турбодетандерной энергетической установки, содержащей турбодетандер, соединенный с магистральным трубопроводом, блок управления, установленный на газораспределительной станции, при этом на входе турбодетандера установлен дроссель с возможностью изменения диаметра проходного сечения и индукционный нагреватель газа для нагрева рабочей среды, при этом турбодетандер установлен на, по меньшей мере, две резиновые полые подкладки, выполненные с возможностью заполнения газообразным веществом, на одной из которых установлен регулировочный клапан и соединенные между собой с помощью патрубка, с возможностью регулирования давления в камерах подкладок, при этом на выходе корпуса турбодетандера выполнены проточки для крепления расходомера.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 дана турбодетандерная энергетическая установка, общий вид.
На фиг. 2 то же, дроссель, разрез.
На фиг. 3 то же, блок управления, расположенный в помещении газораспределительной станции, общий вид.
Осуществление полезной модели
Турбодетандерная энергетическая установка состоит из турбодетандера 1, соединенного с магистральным трубопроводом 2, при этом для регулирования производительности турбодетандера 1 на его входе установлен дроссель 3 с возможностью изменения диаметра проходного сечения 4 для регулирования потока газа и индукционный нагреватель 5 газа для нагрева рабочей среды, природного газа выше температуры точки росы, так как при понижении давления газа происходит его охлаждение и для недопущения появления конденсата в рабочем органе турбодетандера 1 установлен индукционный нагреватель 5, а для поглощения вибрации турбодетандер 1 установлен на, по меньшей мере, две резиновые полые подкладки 6, выполненные с возможностью заполнения газообразным веществом, например, воздухом, на одной из которых установлен регулировочный клапан 7 и соединенные между собой с помощью патрубка 8, с возможностью регулирования давления в камерах подкладок 6, при этом на выходе корпуса (на фиг. не обозначен) турбодетандера 1 выполнены проточки 9 для крепления расходомера (на фиг. не показан), причем управление дросселем 3 осуществляется в автоматическом режиме с помощью блока управления 10, расположенном в помещении газораспределительной станции (на фиг. не показана), при этом дроссель 3 с регулируемым диаметром проходного сечения 4 выполнен из газонефтестойкого материала, помещенного в металлический корпус 11 и вспомогательной камеры 12.
Изменение проходного сечения 4 осуществляют путем закачки газа в вспомогательную камеру 12 дросселя 3 через регулировочный клапан 13, при этом вспомогательная камера 12 увеличивается, а проходное сечение 4 уменьшается. Уменьшение проходного сечения 4 газа позволит увеличить скорость потока, при этом давление во вспомогательной камере 12 может быть постоянным или меняться оператором в зависимости от режима.
Турбодетандерную энергетическую установку эксплуатируют следующим образом.
Из магистрального трубопровода, соединенного с турбодетандером 1, производят закачку газа через регулировочный клапан 13 во вспомогательную камеру 12 дросселя 3, с регулируемым диаметром проходного сечения 4, выполненного из газонефтестойкого материала, помещенного в металлический корпус 11 и установленного на входе турбодетандера 1, при этом вспомогательная камера 12 увеличивается, а проходное сечение 4 уменьшается. Уменьшение проходного сечения 4 газа, позволяет увеличить скорость потока, при этом давление во вспомогательной камере 12 может быть постоянным или меняться оператором в зависимости от режима, при этом индукционный нагреватель 5 газа производит нагрев рабочей среды природного газа выше температуры точки росы, так как при понижении давления газа происходит его охлаждение, а индукционный нагреватель 5 исключает появление конденсата в рабочем органе турбодетандера 1, при этом поглощение вибрации турбодетандера 1 производят, по меньшей мере, две резиновые полые подкладки 6, которые заполняют газообразным веществом, например, воздухом, а с помощью регулировочного клапана 7 регулируют давление в камерах подкладок 6, соединенных между собой с помощью патрубка 8, при этом на выходе корпуса турбодетандера 1 на проточках 9 установлен расходомер, причем управление дросселем 3 осуществляется в автоматическом режиме с помощью блока управления 10, расположенного в помещении газораспределительной станции.
С помощью предлагаемой полезной модели создан и испытан опытный образец турбодетандерной энергетической установки (ТДЭУ), являющейся альтернативным источником электроэнергии переменного тока, осуществляющего утилизацию энергии сжатого природного газа и предназначенной для обеспечения электроснабжением газораспределительных станций (ГРС) в качестве основного или резервного источника питания, которая обладает простой, надежной и дешевой конструкцией, технологичной в производстве и имеющей высокие технические показатели при небольших массогабаритных характеристиках, например, суммарная потребляемая мощность на собственные нужды ГРС составляет 2,5-5,5 кВт, мощность потребителей трехфазного тока 3 кВт, отношение давления газа на входе в ГРС к давлению газа на выходе из ГРС, как в зимний период, так и в летний не менее 2,2-2,3, при этом ТДЭУ можно расположить не только в помещении редуцирования газа, но и рядом с ним в отдельном укрытии капотного исполнения параллельно одной из линий редуцирования (на фиг. не показано), а также в помещении КИП и А, при этом испытания опытного образца имели следующие показатели:
- минимально достигнутое давление газа на входе 1,27 МПа (лето);
- максимально достигнутое за год давление газа на входе 3,35 МПа;
- давление газа на выходе зима/лето 0,6/0,3 МПа;
- объемный расход газа среднелетний/среднезимний 7,96/47,74 тыс. нм3/час.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- упрощение конструкции;
- повышение эффективности использования потенциальной энергии утечек природного газа.
Claims (1)
- Турбодетандерная энергетическая установка, содержащая турбодетандер, соединенный с магистральным трубопроводом, блок управления, установленный на газораспределительной станции, отличающаяся тем, что на входе турбодетандера установлен дроссель с возможностью изменения диаметра проходного сечения и индукционный нагреватель газа, для нагрева рабочей среды, при этом турбодетандер установлен на, по меньшей мере, две резиновые полые подкладки, выполненные с возможностью заполнения газообразным веществом, на одной из которых установлен регулировочный клапан и соединенные между собой с помощью патрубка, с возможностью регулирования давления в камерах подкладок, при этом на выходе корпуса турбодетандера выполнены проточки для крепления расходомера.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137053U RU185177U1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Турбодетандерная генераторная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137053U RU185177U1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Турбодетандерная генераторная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU185177U1 true RU185177U1 (ru) | 2018-11-23 |
Family
ID=64558205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017137053U RU185177U1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Турбодетандерная генераторная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU185177U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5782079A (en) * | 1997-02-25 | 1998-07-21 | Industrial Technology Research Institute | Miniature liquid-fueled turbojet engine |
RU2317430C1 (ru) * | 2006-06-09 | 2008-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Турбодетандерная установка |
RU2564173C2 (ru) * | 2013-12-23 | 2015-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" | Турбодетандерная генераторная установка и система отбора энергии потока природного газа из газопровода |
-
2017
- 2017-10-20 RU RU2017137053U patent/RU185177U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5782079A (en) * | 1997-02-25 | 1998-07-21 | Industrial Technology Research Institute | Miniature liquid-fueled turbojet engine |
RU2317430C1 (ru) * | 2006-06-09 | 2008-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Турбодетандерная установка |
RU2564173C2 (ru) * | 2013-12-23 | 2015-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" | Турбодетандерная генераторная установка и система отбора энергии потока природного газа из газопровода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9239007B2 (en) | Gas turbine compressor inlet pressurization having a torque converter system | |
US8689566B1 (en) | Compressed air energy system integrated with gas turbine | |
KR20060087872A (ko) | 압축기 내부 공기의 냉각 장치를 구비한 가스 터빈 장치 | |
CN206785443U (zh) | 一种高压天然气热电联供分布式能源系统 | |
GB2472128A (en) | Compressed air energy storage system | |
CN104373164B (zh) | 一种带补燃型余热锅炉的igcc电站系统及工作方法 | |
CN105588712B (zh) | 采用燃机压气机抽气的透平叶片冷却效果试验装置及方法 | |
CN111595605A (zh) | 一种压缩机和膨胀机综合实验系统 | |
CN113833534A (zh) | 一种超临界二氧化碳透平轴封供气与漏气回收系统及方法 | |
CN105849370B (zh) | 高压力比双转子的工业燃气涡轮发动机 | |
RU185177U1 (ru) | Турбодетандерная генераторная установка | |
CN106017908B (zh) | 一种旋转透平流动与冷却试验装置和方法 | |
CN104405457B (zh) | 一种背压式汽轮机供热的能源梯级利用系统 | |
RU2317430C1 (ru) | Турбодетандерная установка | |
CN109441634A (zh) | 一种燃气轮机及运转方法 | |
RU117504U1 (ru) | Система утилизации избыточного давления природного газа | |
CN106948878A (zh) | 闭式燃气螺管转子发动机装置 | |
CN106460664B (zh) | 使用补充空气系统的燃气涡轮机效率和调节速度改进 | |
CN204238990U (zh) | 一种背压式汽轮机供热的能源梯级利用系统 | |
CN204200288U (zh) | 一种带补燃型余热锅炉的igcc电站系统 | |
CN209011953U (zh) | 一种燃气轮机 | |
CN205206884U (zh) | 燃气轮机及燃气轮机间隙控制系统 | |
CN205078344U (zh) | 一种天然气余压能发电系统 | |
RU2239080C1 (ru) | Газотурбинный двигатель с турбохолодильной установкой на входе | |
CN112524824B (zh) | 一种用于光热发电的超临界二氧化碳自冷却透平系统 |