RU2422734C1

RU2422734C1 - Expander-generator set

Info

Publication number: RU2422734C1
Application number: RU2010114103/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Альбертович Кесаев (RU); Игорь Альбертович Кесаев; Сергей Валентинович Хетагуров (RU); Сергей Валентинович Хетагуров; Виктор Александрович Хетагуров (RU); Виктор Александрович Хетагуров; Константин Константинович Соколов (RU); Константин Константинович Соколов; Алексей Александрович Михайлов (RU); Алексей Александрович Михайлов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Турбохолод"
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: expander-generator set consists of cylinder case with axial inlet branch and perpendicular outlet branch, of shaft, with working wheel and elements of generator rotor, installed inside case in bearings and of stator. The inlet branch is located along axis of the set case. As a working wheel there is used the working wheel of active type with axial feed. The stator is secured in its own case installed inside the case of the set so, that between the said cases there is formed a channel for flow of working medium from the inlet branch to the outlet one. A cover of one of bearings of the shaft is pulled up to the case of the stator with bolts successively behind the working wheel from the side of the inlet branch. From the opposite side of the set case to the set there are successively pulled up flanges of the stator case, the cover of the second bearing and cable box of the generator. ^ EFFECT: simplified design and increased service life of set. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся в транспортируемом по магистралям природном газе. ДГА может быть установлен в любом месте, где происходит понижение давления газа: газораспределительные станции и газораздаточные пункты, котельные, ТЭЦ.The invention relates to mechanical engineering, namely to the expander-generator units (DGA), and is intended for the utilization of thermal energy contained in the natural gas transported through the pipelines. DHA can be installed in any place where there is a decrease in gas pressure: gas distribution stations and gas distribution points, boiler houses, thermal power plants.

Известен детандер-генераторный агрегат, включающий цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным патрубком, расположенным перпендикулярно оси корпуса, размещенный внутри корпуса в подшипниках вал, на котором установлено консольно рабочее колесо детандера и элементы ротора генератора, а также статор (см. патент RU 59783, кл. F25B 11/00, опубл. 27.12.2006). Недостатками известного агрегата являются громоздкость и быстрая изнашиваемость.A known expander-generator assembly, including a cylindrical housing with an inlet pipe and an outlet pipe located perpendicular to the axis of the housing, a shaft located inside the housing on which a cantilever expander wheel and generator rotor elements are mounted, as well as a stator (see patent RU 59783, CL F25B 11/00, published on December 27, 2006). The disadvantages of the known unit are cumbersome and quick wear.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении конструкции и увеличении ресурса работы агрегата.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result consists in simplifying the design and increasing the life of the unit.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в детандер-генераторном агрегате, включающем цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным патрубком, расположенным перпендикулярно оси корпуса, размещенный внутри корпуса в подшипниках вал, на котором установлены консольно рабочее колесо детандера и элементы ротора генератора, а также статор, входной патрубок расположен вдоль оси корпуса агрегата, в качестве рабочего колеса используют рабочее колесо активного типа с осевой подачей, а статор закреплен в собственном корпусе, установленном внутри корпуса агрегата так, что между указанными корпусами образован канал для прохода рабочей среды от входного патрубка к выходному, причем со стороны входного патрубка последовательно за рабочим колесом к корпусу статора болтами притянута крышка одного из подшипников вала, а с противоположной стороны корпуса агрегата к последнему последовательно притянуты фланцы корпуса статора, крышки второго подшипника и кабельной коробки генератора. При этом крышка второго подшипника предпочтительно снабжена буртом, уплотненно входящим в торцевую часть корпуса статора.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the expander-generator unit, including a cylindrical housing with an inlet pipe and an outlet pipe located perpendicular to the axis of the housing, a shaft is located inside the housing, on which a cantilever impeller of the expander and generator rotor elements are mounted as well as the stator, the inlet nozzle is located along the axis of the unit’s body, an active type impeller with axial feed is used as the impeller, and the stator is fixed in own housing installed inside the housing of the unit so that between these housings a channel is formed for the working medium to pass from the inlet to the outlet, moreover, from the inlet side, the cover of one of the shaft bearings is bolted sequentially behind the impeller to the stator housing, and on the opposite side of the housing of the unit to the latter, the flanges of the stator housing, the covers of the second bearing and the cable box of the generator are sequentially drawn. In this case, the cover of the second bearing is preferably provided with a collar sealed in the end part of the stator housing.

На чертеже изображено поперечное сечение предлагаемого агрегата.The drawing shows a cross section of the proposed unit.

Детандер-генераторный агрегат оснащен цилиндрическим корпусом 1, не имеющим опорных поверхностей, и может монтироваться на трубопроводах в местах, удобных заказчику, что позволяет значительно уменьшить занимаемые им площади. Корпус 1 имеет осевой входной патрубок 2 и выходной патрубок 3, расположенный перпендикулярно оси корпуса 1. Внутри корпуса 1 в высокоскоростных герметичных подшипниках качения размещен вал 4. На валу 4 консольно установлены рабочее колесо 5 активного типа с осевой подачей и элементы ротора генератора (позицией не обозначены). Статор 6 закреплен в собственном корпусе 7, также установленном внутри корпуса 1 агрегата. Между корпусами 1 и 7 образован канал для прохода рабочей среды от входного патрубка 2 к выходному 3. Со стороны входного патрубка 2 последовательно за рабочим колесом к корпусу статора 7 болтами притянута крышка первого подшипника 8 вала 4. С противоположной стороны к корпусу 1 последовательно притянуты фланцы корпуса статора 7, крышки второго подшипника 9 и кабельной коробки генератора 10. При этом крышка второго подшипника 9 снабжена буртом 11, уплотненно входящим в торцевую часть корпуса статора 7, что обеспечивает надежную посадку.The expander-generator unit is equipped with a cylindrical body 1, which does not have supporting surfaces, and can be mounted on pipelines in places convenient for the customer, which can significantly reduce the area occupied by him. The housing 1 has an axial inlet pipe 2 and an outlet pipe 3 located perpendicular to the axis of the housing 1. Inside the housing 1, a shaft 4 is mounted in high-speed sealed rolling bearings. An active type 5 impeller with axial feed and rotor elements of the generator are mounted on the shaft 4 (not position marked). The stator 6 is fixed in its own housing 7, also installed inside the housing 1 of the unit. A channel is formed between the housings 1 and 7 for the working medium to pass from the inlet pipe 2 to the outlet 3. From the inlet pipe 2, the cover of the first bearing 8 of the shaft 4 is bolted sequentially behind the impeller 2 to the stator housing 7. Flanges are sequentially drawn from the opposite side to the housing 1 the stator housing 7, the cover of the second bearing 9 and the cable box of the generator 10. The cover of the second bearing 9 is provided with a collar 11, which is sealed in the end part of the stator housing 7, which ensures a reliable fit.

Агрегат работает следующим образом.The unit operates as follows.

Проходящий газ вращает колесо 5, при этом понижаются его давление и температура, то есть тепловая энергия газа преобразуется в механическую энергию вращения колеса 5. Вращающий момент посредством вала 4 передается элементам ротора генератора, в результате чего в обмотках статора 6 индуцируется ток высокой частоты. Охладившийся газ проходит по каналу между корпусами 1 и 7 к выходному патрубку. При этом статор генератора 6 охлаждается, а газ подогревается.The passing gas rotates the wheel 5, while its pressure and temperature decrease, that is, the thermal energy of the gas is converted into the mechanical energy of rotation of the wheel 5. The torque is transmitted through the shaft 4 to the elements of the generator rotor, as a result of which a high frequency current is induced in the stator windings 6. The cooled gas passes through the channel between the buildings 1 and 7 to the outlet pipe. In this case, the stator of the generator 6 is cooled, and the gas is heated.

Вышеуказанное выполнение детандер-генератора позволяет ускорить сборку, так как кабельная коробка 10, крышка второго подшипника 10, корпуса 1 и 7 стягиваются одновременно, и упростить конструкцию, обеспечивая при этом увеличение срока службы за счет снижения нагрузок и автоматического охлаждения греющихся элементов. Использование рабочего колеса активного типа с осевой подачей, установленного вслед за осевым входным парубком 2, снижает осевую нагрузку на подшипники и исключает необходимость применения линий разгрузки от осевой силы (при этом нет дополнительных потерь газа, лабиринтных уплотнений и т.п.).The above embodiment of the expander generator allows you to speed up the assembly, since the cable box 10, the cover of the second bearing 10, the housing 1 and 7 are pulled together at the same time, and simplify the design, while ensuring an increase in service life by reducing loads and automatic cooling of the heating elements. The use of an active type impeller with an axial feed, installed after the axial inlet 2, reduces the axial load on the bearings and eliminates the need for unloading lines from axial force (there are no additional gas losses, labyrinth seals, etc.).

Claims

1. An expander-generator assembly, comprising a cylindrical housing with an inlet pipe and an outlet pipe located perpendicular to the axis of the housing, a shaft located inside the housing on which a cantilever expander wheel and generator rotor elements are mounted, as well as a stator, characterized in that the input the nozzle is located along the axis of the unit’s body, an active type impeller with axial feed is used as the impeller, and the stator is fixed in its own case installed inside the agr housing so that a channel is formed between the said housings for the working medium to pass from the inlet to the outlet, moreover, from the inlet side, the cover of one of the shaft bearings is bolted sequentially behind the impeller to the stator housing, and flanges are sequentially pulled to the latter from the opposite side of the unit housing the stator housing, the cover of the second bearing and the cable box of the generator.

2. The expander-generator unit according to claim 1, characterized in that the cover of the second bearing is provided with a shoulder, which is sealed in the end part of the stator housing.