RU186968U1 - Турбодетандер-генератор - Google Patents
Турбодетандер-генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU186968U1 RU186968U1 RU2018122119U RU2018122119U RU186968U1 RU 186968 U1 RU186968 U1 RU 186968U1 RU 2018122119 U RU2018122119 U RU 2018122119U RU 2018122119 U RU2018122119 U RU 2018122119U RU 186968 U1 RU186968 U1 RU 186968U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- blades
- impeller
- generator
- adjacent
- Prior art date
Links
- 210000003477 cochlea Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 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
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
-
- 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
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
-
- 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
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
- F01D1/08—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к турбомашинам, а именно к микротурбодетандерным генераторам и может быть использована в системах децентрализованного энергоснабжения на газораспределительных пунктах (ГРП) для выработки электрической энергии постоянного тока напряжением 12/24 В электрической мощностью до 1 кВт. Турбодетандер-генератор содержит входной патрубок с улиткой, сопловой аппарат, соединённое с электрогенератором рабочее колесо и выходной патрубок. Сопловые лопатки выполнены с поперечным сечением в виде тупоугольного треугольника и расположены симметрично таким образом, что одна из прилежащих к тупому углу сторон каждой сопловой лопатки проходит по касательной к внешней окружности соплового аппарата. Второй прилежащий к указанной стороне угол скошен по изогнутой линии. Лопатки рабочего колеса выполнены с V-образным поперечным сечением с радиальной выемкой и радиальным острием. Вдоль периметра рабочего колеса остриё каждой его лопатки вложено в выемку соседней лопатки. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность выработки электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Полезная модель относится к турбомашинам, а именно, к микротурбодетандерным генераторам и может быть использована в системах децентрализованного энергоснабжения на газораспределительных пунктах для выработки электрической энергии постоянного тока напряжением 12/24 В электрической мощностью до 1 кВт.
При газификации населённых пунктов и предприятий встает вопрос об электроснабжении объектов газораспределительных пунктов. Особенно это касается крупных пунктов и станций электрохимической защиты. В настоящее время во всех отраслях промышленности, в том числе и в газораспределении, широкое распространение получают системы телеметрии. Учитывая, что объекты сети газораспределения далеко не всегда находятся вблизи линий электропередач, подключение к сетям электроснабжающих организаций часто бывает дорогостоящим и требует времени. Не менее актуальна эта проблема и для объектов транспортировки и распределения газа.
Одним из возможных источников энергии для электроснабжения объектов сети газораспределения является энергия сжатого газа, находящегося под давлением. Для транспортировки газа по газораспределительной сети существуют компрессорные станции. В большинстве случаев в сети имеется возможность направить часть газа на выработку электрической энергии с помощью детандеров. Наиболее распространены поршневые детандеры и турбодетандеры, которые применяются в основном в производстве сжиженного газа. Существуют примеры применения турбодетандеров для выработки электроэнергии, но практически все они рассчитаны на большую мощность и, следовательно, требуют больших расходов газа и перепадов давления.
Из уровня техники известен турбодетандер-генератор, содержащий входной патрубок с улиткой, сопловой аппарат, соединённое с электрогенератором рабочее колесо и выходной патрубок (см. а.с. SU1605111, кл.F25B 1/00, опубл. 07.11.1990). Основными недостатками известного устройства являются необходимость наличия значительного перепада давления и относительно малая энергоэффективность.
Эксперименты с турбодетандерами малой мощности проводятся как в России, так и за рубежом. Один из недостатков этих устройств – зависимость от расхода газа потребителями: в период отсутствия или малого отбора газа отсутствует энергия сжатого газа для выработки электроэнергии. Этот недостаток в большинстве случаев можно компенсировать за счет правильного подбора детандера и аккумуляторной батареи. На объектах газораспределительной сети нет необходимости всю энергию сжатого газа преобразовывать в электрическую. Электроэнергии нужно вырабатывать ровно столько, сколько необходимо для обеспечения электроснабжения объекта, а перепад давления на детандере должен быть при этом как можно меньше, т.к. газ нужно транспортировать дальше по сети.
Таким образом, технической проблемой является создание простого и компактного турбодетандера-генератора электрической мощностью до 1 кВт, обеспечивающего возможность бесперебойной работы на малых перепадах давления. Технический результат заключается в повышении эффективности выработки электроэнергии. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в турбодетандер-генераторе, содержащем входной патрубок с улиткой, сопловой аппарат, соединённое с электрогенератором рабочее колесо и выходной патрубок, сопловые лопатки выполнены с поперечным сечением в виде тупоугольного треугольника и расположены симметрично таким образом, что одна из прилежащих к тупому углу сторон каждой сопловой лопатки проходит по касательной к внешней окружности соплового аппарата, причём второй прилежащий к указанной стороне угол скошен по изогнутой линии, а лопатки рабочего колеса выполнены с V-образным поперечным сечением с радиальной выемкой и радиальным острием, причём вдоль периметра рабочего колеса остриё каждой его лопатки вложено в выемку соседней лопатки. Электрогенератор предпочтительно расположен в выходном патрубке.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого турбодетандер-генератора;
на фиг.2 – его осевое сечение;
на фиг.3 – участок поперечного сечения соплового аппарата;
на фиг.4 – сопловая лопатка;
на фиг.5 – поперечное сечение рабочего колеса;
на фиг.6 – принципиальная схема работы турбодетандерной установки.
Предлагаемый турбодетандер-генератор 1 состоит из входного патрубка 2 с улиткой 3 и защитной пластиной 4, соплового аппарата 5, рабочего колеса 6 и выходного патрубка 7 с кабельным вводом 8, в котором расположен соединённый с колесом 6 электрогенератор 9.
Сопловые лопатки 10 аппарата 5 выполнены с поперечным сечением в виде треугольника с тупым углом и расположены симметрично таким образом, что прилежащая к углу α сторона l каждой сопловой лопатки проходит по касательной к внешней окружности соплового аппарата. Для формирования ламинарного потока второй прилежащий к стороне l угол скошен по изогнутой линии s. Лопатки 11рабочего колеса 6 выполнены с V-образным поперечным сечением с радиальной выемкой 12 и радиальным острием 13. Вдоль периметра рабочего колеса 6 остриё 13 каждой его лопатки вложено в выемку 12 соседней лопатки.
Экспериментальным путём было выявлено, что такие формы лопаток позволяют создать значительный вращательный момент на рабочем колесе 6даже при крайне малых перепадах давления и при этом обладают максимальной энергоэффективностью.
В предлагаемой конструкции целесообразно применение газодинамических подшипников, как в серийных энергетических установках CAPSTONE.В качестве электрогенератора 9 предполагается использовать высокооборотный синхронный генератор в индукторном исполнении, типа применяющихся сегодня в системах электропитания мощностью 300 Вт (СЭП -03КМ) и 10 кВт (СЭП -10КМ), подходящий по частоте вращения и имеющий достаточной высокий КПД. В качестве преобразователя может быть выбран преобразователь с двойным преобразованием энергии, обладающий наиболее совершенной технологией по обеспечению качественной электроэнергией нагрузки. Такие преобразователи используются для ответственных потребителей электроэнергии, предъявляющих повышенные требования к качеству электропитания (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры, телекоммуникационное оборудование, системы управления технологическим процессом и т.д.).
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Природный газ поступает к установке по газопроводу высокого давления 14, проходит подогреватель 15 (опционно), регулирующий клапан 16 и попадает в предлагаемый турбодетандер-генератор 1. Сжатый газ через входной патрубок 2, улитку 3 и сопловой аппарат 5 раскручивает рабочее колесо 6 и электрогенератор 9, производящий электрический ток. Отдав свою энергию, газ через газопровод низкого давления 17 поступает к потребителю. Байпасный трубопровод 18 используется в процессе пуска установки, ее нормального и аварийного выводов из действия. В этих случаях байпасный клапан 19, управляемый регулятором давления 20, поддерживает необходимое потребителю значение давления газа в газопроводе низкого давления 17.
Предлагаемый турбодетандер-генератор обеспечивает практически бесперебойную выработку постоянного тока за счет высокоэффективного преобразования энергии транспортируемого по газораспределительным сетям природного газа, соответствующего требованиям ГОСТ 5542-87 «Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения», при диапазоне входного давления газа от 0,15 до 0,3 МПа (минимально допустимое выходное давление 0,05 МПа), поток газа 100-1500 м3/час при нормальных условиях. Включение турбодетандер-генератора в технологическую систему ГРП не нарушает нормальную работу оборудования и бесперебойную подачу газа потребителям. Конструкция турбодетандер-генератора допускает многократный пуск и останов в процессе непрерывной эксплуатации изделия. Выход из строя любого из элементов турбодетандер-генератора не будет препятствовать транспортировке газа.
Claims (2)
1. Турбодетандер-генератор, содержащий входной патрубок с улиткой, сопловой аппарат, соединенное с электрогенератором рабочее колесо и выходной патрубок, отличающийся тем, что сопловые лопатки выполнены с поперечным сечением в виде тупоугольного треугольника и расположены симметрично таким образом, что одна из прилежащих к тупому углу сторон каждой сопловой лопатки проходит по касательной к внешней окружности соплового аппарата, причем второй прилежащий к указанной стороне угол скошен по изогнутой линии, а лопатки рабочего колеса выполнены с V-образным поперечным сечением с радиальной выемкой и радиальным острием, причем вдоль периметра рабочего колеса острие каждой его лопатки вложено в выемку соседней лопатки.
2. Турбодетандер-генератор по п. 1, отличающийся тем, что электрогенератор расположен в выходном патрубке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122119U RU186968U1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Турбодетандер-генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122119U RU186968U1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Турбодетандер-генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU186968U1 true RU186968U1 (ru) | 2019-02-12 |
Family
ID=65442115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018122119U RU186968U1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Турбодетандер-генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU186968U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB252706A (en) * | 1925-06-01 | 1926-11-25 | Alfred Arthur Forman | Improvements in steam turbine engines |
SU58671A1 (ru) * | 1938-09-16 | 1939-11-30 | П.Л. Капица | Турбогенератор |
SU1605111A1 (ru) * | 1988-12-01 | 1990-11-07 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Турбохолодильной, Газоперекачивающей И Газотурбинной Техники "Союзтурбогаз" | Турбодетандерный агрегат дл обработки природного газа |
RU121524U1 (ru) * | 2012-05-03 | 2012-10-27 | Юрий Павлович Кузнецов | Радиальная турбина |
-
2018
- 2018-06-18 RU RU2018122119U patent/RU186968U1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB252706A (en) * | 1925-06-01 | 1926-11-25 | Alfred Arthur Forman | Improvements in steam turbine engines |
SU58671A1 (ru) * | 1938-09-16 | 1939-11-30 | П.Л. Капица | Турбогенератор |
SU1605111A1 (ru) * | 1988-12-01 | 1990-11-07 | Всесоюзное Научно-Производственное Объединение Турбохолодильной, Газоперекачивающей И Газотурбинной Техники "Союзтурбогаз" | Турбодетандерный агрегат дл обработки природного газа |
RU121524U1 (ru) * | 2012-05-03 | 2012-10-27 | Юрий Павлович Кузнецов | Радиальная турбина |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Епифанова В.И. "Низкотемпературные радиальные турбодетандеры". Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., "Машиностроение", 1974, стр. 341-345. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Andrei et al. | Recovery of wasted mechanical energy from the reduction of natural gas pressure | |
CN104929776A (zh) | 一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统 | |
Schastlivtsev et al. | Hydrogen–air energy storage gas-turbine system | |
CN103452734B (zh) | 工业流体高余压回收水力透平发电装置 | |
RU186968U1 (ru) | Турбодетандер-генератор | |
KR20110047905A (ko) | 연료전지―터보팽창기 통합에너지 회수시스템을 통한 천연가스 정압시설의 에너지 회수 장치 및 에너지 회수 방법 | |
CN210422701U (zh) | 一种模块化可移动的冷能发电车 | |
Nguyen | Integration of compressed air energy storage with wind turbine to provide energy source for combustion turbine generator | |
CN206753670U (zh) | 供热一级网入口富余压力发电自用系统 | |
RU2221192C2 (ru) | Газораспределительная станция с выработкой электроэнергии | |
RU96193U1 (ru) | Компрессорная станция магистрального газопровода | |
CN104359004A (zh) | 一种天然气管网和电网联合调峰的方法与装置 | |
KR20160139673A (ko) | 천연가스 공급계통의 폐압발전 시스템 | |
RU2740388C1 (ru) | Способ работы компрессорной станции магистральных газопроводов с газотурбинными и электроприводными газоперекачивающими агрегатами и газотурбодетандерной энергетической установкой | |
CN106761992B (zh) | 供热一级网入口富余压力发电自用系统及运行控制方法 | |
Balzamov et al. | Analysis of the feasibility of using a steam turbine drive for feed pumps of a thermal power plant | |
CN203515933U (zh) | 一种工业流体高余压回收水力透平发电装置 | |
RU187613U1 (ru) | Турбодетандерная электрогенераторная установка | |
Arakelyan et al. | Increasing the reliability and manoeuvrability of the CCGT when operating in the variable part of the power consumption schedules by switching the CCGT steam turbine to the motor mode | |
Dariusz et al. | Electrical energy recovery from network water pressure | |
CN204827670U (zh) | 一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统 | |
RU139787U1 (ru) | Автономный источник электроснабжения | |
CN205013054U (zh) | 利用输气压力进行发电的系统 | |
CN211573793U (zh) | 电动给水泵系统和发电机组 | |
CN205078344U (zh) | 一种天然气余压能发电系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190619 |
|
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20200303 |