RU2047060C1

RU2047060C1 - Gas-distributing station

Info

Publication number: RU2047060C1
Authority: RU
Inventors: М.Л. Осовский; А.В. Язик
Original assignee: Научно-производственная и коммерческая фирма "Криостар Лтд."
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1991-11-05
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: gas industry. SUBSTANCE: station has collectors 1 and 2 of high and low pressure respectively, reduction unit 3, by-pass pipe line 7, and gas-expansion machine 5 with loading device. The station is provided with additional reduction unit 8 with pressure controllers 9 mounted in by-pass pipe line 7 at the inlet of the gas-expansion machine and coupled with collector 2 of low pressure. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к газовой технике и может быть использовано на газораспределительных станциях (ГРС), на которых газ из магистрального газопровода дросселируется и с пониженным давлением поступает к потребителю. The invention relates to gas technology and can be used at gas distribution stations (GDS), in which gas from the main gas pipeline is throttled and supplied to the consumer with reduced pressure.

Использование перепада давления газа на ГРС в детандерах для преобразования потенциальной энергии газа в механическую, служащую для привода электрогенераторов, компрессоров или других энергетических машин, является актуальной задачей, имеющей большое экономическое значение. Using the differential pressure of gas on the gas distribution system in expanders to convert potential gas energy into mechanical energy, which serves to drive electric generators, compressors or other energy machines, is an urgent task of great economic importance.

Применение на ГРС детандеров связано с необходимостью кроме получения механической энергии, выполнения главной функции ГРС: поддержание заданной величины давления газа на выходе из ГРС. В связи с эти возникает проблема повышения мощности детандера, особенно на ГРС со значительными суточными и сезонными колебаниями расхода газа. The use of expanders on the gas distribution system is associated with the need, in addition to obtaining mechanical energy, to fulfill the main function of the gas distribution system: maintaining a given gas pressure at the outlet of the gas distribution system. In connection with these, the problem arises of increasing the expander power, especially for gas distribution systems with significant daily and seasonal fluctuations in gas flow.

Известны ГРС, включающие детандер, подключенный байпасно к узлу редуцирования ГРС, в которых детандер используется для привода электрогенератора, компрессора или другой полезной нагрузки (авт.св. СССР N 918719, кл. F 25 B 11/00; авт.св. СССР N 1239478, кл. F 15 B 11/00). There are well-known gas distribution systems, including an expander connected bypass to the gas distribution unit, in which the expander is used to drive an electric generator, compressor, or other payload (ed. St. USSR N 918719, class F 25 B 11/00; ed. St. USSR N 1239478, CL F 15 B 11/00).

Наиболее близкой к изобретению является включающая коллекторы высокого и низкого давления газа, основной узел редуцирования с регуляторами давления, детандер с нагрузочным устройством, установленный на байпасном трубопроводе, подключенном параллельно основному узлу редуцирования к коллекторам высокого и низкого давления и регулирующий клапан, регулирующий частоту вращения детандера в зависимости от нагрузки и установленный на входе в детандер (авт. св. СССР N 1183792, кл. F 25 B 11/00). Closest to the invention is comprising high and low pressure gas manifolds, a main reduction unit with pressure regulators, an expander with a loading device mounted on a bypass pipe connected in parallel with the main reduction unit to high and low pressure manifolds and a control valve that controls the speed of the expander in depending on the load and installed at the entrance to the expander (ed. St. USSR N 1183792, class F 25 B 11/00).

Недостатком таких ГРС является низкая эффективность, связанная с ограничением мощности детандера расходом газа, не превышающим 60-70% от минимального расхода газа на ГРС. При большой мощности детандера на режимах минимального расхода газа регуляторы давления закрываются и давление на выходе из ГРС становится неуправляемым. The disadvantage of such gas distribution systems is the low efficiency associated with the limitation of the expander power by gas consumption not exceeding 60-70% of the minimum gas consumption per gas distribution station. With a large expander power at minimum gas flow rates, the pressure regulators close and the pressure at the outlet of the gas distribution system becomes uncontrollable.

Цель изобретения повышение эффективности ГРС, обеспечиваемое повышением мощности детандера за счет увеличения расхода газа через него. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the GDS provided by increasing the power of the expander by increasing the gas flow through it.

Цель достигается тем, что станция снабжена дополнительным узлом редуцирования с регуляторами давления, установленным на байпасной трубопроводе на входе в детандер, причем регуляторы давления дополнительного узла редуцирования соединены с коллектором низкого давления. The goal is achieved in that the station is equipped with an additional reduction unit with pressure regulators installed on the bypass pipe at the inlet to the expander, and the pressure regulators of the additional reduction unit are connected to the low pressure manifold.

Преимущество предлагаемой ГРС по сравнению с прототипом связано с тем, что в ней можно получить максимальную располагаемую мощность детандера, перепуская весь газ через детандер и поддерживая заданное давление газа на выходе из ГРС регуляторами давления дополнительного узла редуцирования. Через основной узел редуцирования газ перепускается только на режимах остановки детандера или при расходе газа, превышающем расход, ограниченный мощностью детандера. На этих режимах давление газа на выходе из ГРС понижается до величины открытия регуляторов давления основного узла редуцирования, которые поддерживают заданное давление газа на выходе из ГРС. The advantage of the proposed GDS in comparison with the prototype is due to the fact that it is possible to obtain the maximum available power of the expander by passing all the gas through the expander and maintaining a given gas pressure at the outlet of the GDS by pressure regulators of an additional reduction unit. Through the main reduction unit, gas is bypassed only at expander shutdown modes or at a gas flow rate exceeding the flow rate limited by the expander power. In these modes, the gas pressure at the outlet of the GDS decreases to the opening value of the pressure regulators of the main reduction unit, which maintain a given gas pressure at the outlet of the GDS.

В прототипе необходимо перепускать на режиме минимального расхода газа до 30-40% газа через основной узел редуцирования, что снижает располагаемую мощность детандера до величины, ограниченной 60-70% минимального расхода газа на ГРС. При большей мощности детандера давление на выходе из ГРС становится неуправляемым на режимах G_min.In the prototype, it is necessary to bypass at a minimum gas flow rate of up to 30-40% of gas through the main reduction unit, which reduces the available power of the expander to a value limited to 60-70% of the minimum gas flow rate on the gas distribution station. With a larger expander power, the pressure at the outlet of the GDS becomes uncontrollable in the G _min modes.

Предлагаемое устройство обладает следующими отличительными признаками:
на байпасном трубопроводе установлен дополнительный узел редуцирования с регуляторами давления,
дополнительный узел установлен на байпасном трубопроводе на входе в детандер,
регуляторы давления дополнительного узла редуцирования соединены с коллектором низкого давления.The proposed device has the following distinctive features:
an additional reduction unit with pressure regulators is installed on the bypass pipeline,
an additional unit is installed on the bypass pipe at the inlet to the expander,
pressure regulators of an additional reduction unit are connected to a low pressure manifold.

На чертеже представлена принципиальная гидравлическая схема предлагаемой ГРС. The drawing shows a schematic hydraulic diagram of the proposed GDS.

Газораспределительная станция включает коллекторы 1 и 2 высокого и низкого давления соответственно, основной узел 3 редуцирования с регуляторами 4 давления, детандер 5 с нагрузочным устройством 6, установленным на байпасном трубопроводе 7, подключенном параллельно основному узлу 3 редуцирования. На байпасном трубопроводе 7 на входе в детандер 5 установлены дополнительный узел 8 редуцирования с регуляторами 9 давления, отрегулированными на давление закрытия выше, чем давление закрытия регулятора 4 давления, и регулирующий кран 10. Регуляторы 9 давления соединены с коллектором 2 низкого давления трубопроводом 11 подвода импульсного газа для управления регуляторами 9. The gas distribution station includes high and low pressure manifolds 1 and 2, respectively, a main reduction unit 3 with pressure regulators 4, an expander 5 with a load device 6 mounted on a bypass pipe 7 connected in parallel with the main reduction unit 3. An additional reduction unit 8 with pressure regulators 9 adjusted to a closing pressure higher than the closing pressure of pressure regulator 4 and a regulating valve 10 are installed on the bypass pipeline 7 at the inlet to the expander 5 and pressure regulator 9 is connected to the low pressure manifold 2 by a pulse supply pipe 11 gas for controlling regulators 9.

ГРС работает следующим образом. GDS works as follows.

Газ (в зависимости от режима работы ГРС) поступает из коллектора 1 высокого давления в коллектор 2 низкого давления через основной узел 3 редуцирования или по байпасному трубопроводу 7 через дополнительный узел 8 редуцирования, регулирующий клапана 10 и детандер 5. Из коллектора 2 газ поступает потребителю. Gas (depending on the operation mode of the gas distribution system) is supplied from the high-pressure manifold 1 to the low-pressure manifold 2 through the main reduction unit 3 or through the bypass pipe 7 through the additional reduction unit 8, the control valve 10 and expander 5. From the manifold 2, gas is supplied to the consumer.

При работе ГРС с расходом газа, равным или меньшим максимально допустимому расходу газа через детандер 5, регуляторы 4 давления основного узла 3 редуцирования закрыты. Весь газ проходит по трубопроводу 7. При этом регуляторы 9 давления дополнительного узла 8 редуцирования по импульсу давления, подведенного к ним по трубопроводу 11, поддерживают заданный уровень давления в коллекторе 2 низкого давления на выходе из ГРС. Регулирующий клапан 10 поддерживает заданный режим работы детандера 5 дросселированием газа на входе в детандер 5 в зависимости от параметров газа после дополнительного узла 8 редуцирования и мощности нагрузочного устройства 6. When the GDS with a gas flow equal to or less than the maximum allowable gas flow through the expander 5, the pressure regulators 4 of the main node 3 reduction are closed. All gas passes through the pipeline 7. In this case, the pressure regulators 9 of the additional pressure reducing unit 8 by the pressure pulse supplied to them through the pipe 11 maintain a predetermined pressure level in the low pressure manifold 2 at the outlet of the gas distribution system. The control valve 10 maintains the specified mode of operation of the expander 5 by throttling the gas at the inlet to the expander 5 depending on the gas parameters after the additional reduction unit 8 and the power of the load device 6.

При расходе газа на ГРС большем, чем максимально допустимый через детандер, расход газа по байпасному трубопроводу 7 ограничивается регулирующим клапаном 10, который пропускает только газ для выработки в детандере 5 мощности, необходимой для привода нагрузочного устройства 6. При этом давление в коллекторе 2 понижается и регуляторы 9 давления открываются полностью. Регуляторы 4 давления открываются, перепуская часть газа через основной узел 3 редуцирования, и регулируют на выходе из ГРС давление газа. When the gas flow rate at the gas distribution system is greater than the maximum allowable through the expander, the gas flow rate in the bypass pipe 7 is limited by a control valve 10, which passes only gas to generate the power required in the expander 5 to drive the load device 6. The pressure in the manifold 2 decreases and pressure regulators 9 open fully. The pressure regulators 4 open, passing part of the gas through the main unit 3 of the reduction, and regulate the gas pressure at the outlet of the gas distribution system.

При остановке детандера 5 и сбросе нагрузки в нагружающем устройстве 6 или при аварийной ситуации регулирующий клапан 10 закрывает перепуск газа через байпасный трубопровод 7, и весь газ идет к потребителю через основной узел 3 редуцирования, регуляторы давления которого поддерживают заданный уровень давления на выходе из ГРС. When the expander 5 stops and the load is relieved in the loading device 6 or in an emergency, the control valve 10 closes the gas bypass through the bypass pipe 7, and all the gas goes to the consumer through the main reduction unit 3, the pressure regulators of which maintain a given pressure level at the outlet of the gas distribution system.

Таким образом, применение изобретения позволяет увеличить мощность детандера на ГРС, особенно на станциях со значительными колебаниями расхода газа, что обеспечит повышение эффективности такой ГРС. Thus, the application of the invention allows to increase the power of the expander at the gas distribution station, especially at stations with significant fluctuations in gas flow, which will increase the efficiency of such gas distribution station.

П р и м е р 1. На ГРС "Южная" (г.Винница) колебания расхода газа составляют от 12 до 0,5 млн. нм³/сут.PRI me R 1. At the GDS "South" (Vinnitsa) fluctuations in gas flow rate are from 12 to 0.5 million nm ³ / day.

При использовании предлагаемого технического решения возможна установка детандер-компрессорного агрегата мощностью 700 кВт для снабжения воздухом разделительной установки АЖ-0,7 производительностью 600 кг/x жидкого азота. Using the proposed technical solution, it is possible to install an expander-compressor unit with a capacity of 700 kW to supply air to the separation unit AZ-0.7 with a capacity of 600 kg / x liquid nitrogen.

При отсутствии дополнительного узла редуцирования возможно применение детандер-компрессорной установки мощностью не более 450 кВт и получения лишь 400 кг/ч жидкого азота. In the absence of an additional reduction unit, it is possible to use an expander-compressor unit with a capacity of not more than 450 kW and obtain only 400 kg / h of liquid nitrogen.

П р и м е р 2. На ГРС-7 (г.Днепропетровск) установлена утилизационная турбодетандерная установка УТДУ-2500. Расход газа в течение года колеблется с 0,7 до 2,0 млн. нм³/cут.PRI me R 2. At GRS-7 (Dnepropetrovsk) installed utilization turbine expander UTDU-2500. Gas consumption during the year ranges from 0.7 to 2.0 million nm ³ / sut.

Использование изобретения на ГРС-7 позволит увеличить полезную нагрузку электрогенератора до 600-800 кВт. Using the invention on the GRS-7 will increase the payload of the generator up to 600-800 kW.

Claims

GAS DISTRIBUTION STATION, comprising high and low pressure collectors connected to each other through a pressure reducing unit with pressure regulators, a bypass pipe connected in parallel to the pressure reducing unit to high and low pressure collectors, and an expander with a loading device mounted on the bypass pipe, characterized in that the station equipped with an additional reduction unit with pressure regulators installed on the bypass pipe at the inlet to the expander, and pressure regulators up to An additional reduction unit is connected to a low pressure manifold.