RU2422735C1 - Turbo-expander set - Google Patents

Turbo-expander set Download PDF

Info

Publication number
RU2422735C1
RU2422735C1 RU2010115957/06A RU2010115957A RU2422735C1 RU 2422735 C1 RU2422735 C1 RU 2422735C1 RU 2010115957/06 A RU2010115957/06 A RU 2010115957/06A RU 2010115957 A RU2010115957 A RU 2010115957A RU 2422735 C1 RU2422735 C1 RU 2422735C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
chamber
turbine
gas
gas outlet
Prior art date
Application number
RU2010115957/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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
Вилен Никитович Шпак (RU)
Вилен Никитович Шпак
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Турбохолод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Турбохолод" filed Critical Открытое акционерное общество "Турбохолод"
Priority to RU2010115957/06A priority Critical patent/RU2422735C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422735C1 publication Critical patent/RU2422735C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: turbo-expander set consists of power external case and of internal case wherein there is installed shaft common for compressor and turbine steps. The power external case with elements of internal case whereon there are secured radial and axial supports of the shaft forms four successively arranged chambers: a chamber of gas outlet from the compressor, a chamber of gas inlet into the compressor, a chamber of gas inlet into a turbine and a chamber of gas outlet from the turbine. Axis of the shaft coincides with boring axis of the power case and is arranged vertically. The power external case is made as a single unit forming a cavity closed with a cover in its upper part. The chamber of gas outlet of the compressor step is located directly under the said cover. ^ EFFECT: raised efficiency and operability of set. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированным системам нагрева и охлаждения.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to combined heating and cooling systems.

Известен турбодетандерный агрегат, включающий силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, причем силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру входа газа в компрессор, камеру выхода газа из компрессора, камеру выхода газа из турбины и камеру входа газа в турбину (см. патент RU 2200916, кл. F25B 11/00, опубл. 20.03.2003).A turboexpander unit is known, including a power outer casing and an inner casing, in which a shaft common to the compressor and turbine stages is installed, and the power outer casing with elements of the inner casing forms four successive chambers: a gas inlet chamber for the compressor, a gas outlet chamber for the compressor, a chamber the gas outlet from the turbine and the gas inlet chamber of the turbine (see patent RU 2200916, class F25B 11/00, published March 20, 2003).

Недостатками известного устройства являются большие нагрузки на вал и относительно небольшая критическая частота вращения.The disadvantages of the known device are large loads on the shaft and a relatively small critical speed.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности и работоспособности агрегата.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result is to increase the efficiency and efficiency of the unit.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в турбодетандерном агрегате, включающем силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру выхода газа из компрессора, камеру входа газа в компрессор, камеру входа газа в турбину и камеру выхода газа из турбины, а ось вала, совпадающая с осью расточки силового корпуса, расположена вертикально, причем силовой наружный корпус выполнен в виде единой детали, образующей полость, закрытую в верхней части крышкой, при этом камера выхода газа компрессорной ступени расположена непосредственно под указанной крышкой.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a turboexpander unit including a power outer casing and an inner casing, in which a shaft common to the compressor and turbine stages is installed, the power outer casing with the elements of the inner casing forms four sequentially arranged chambers: a gas outlet chamber from the compressor, the gas inlet chamber to the compressor, the gas inlet chamber to the turbine and the gas outlet chamber from the turbine, and the shaft axis, coinciding with the axis of the bore of the power casing, is located in rtikalno, wherein the outer strength housing is made in a single piece, forming a cavity closed at the top of the lid, wherein the gas discharge chamber of the compressor stage located immediately below said lid.

На фиг.1 представлено поперечное сечение предлагаемого агрегата;Figure 1 presents a cross section of the proposed unit;

на фиг.2 - его общий вид.figure 2 - its General view.

Турбодетандерный агрегат содержит силовой наружный корпус 1, выполненный в виде единой детали, которая образует полость с крышкой 2 в верхней части, и внутренний корпус 3. В корпусе 3, представляющем собой единый монтажный и рабочий узел, установлен общий для компрессорной 4 и турбинной 5 ступеней вал 6, установленный на радиальных 7 и осевых 8 подшипниковых опорах, ось которого совпадает с осью расточки силового корпуса 1 и расположена вертикально. Радиальная 7 и осевая 8 подшипниковые опоры закреплены в верхней и нижней частях внутреннего корпуса 3. Силовой корпус 1 с элементами внутреннего корпуса 2 образует четыре камеры, последовательно расположенные сверху вниз в следующем порядке: камеру выхода газа из компрессора 9, камеру входа газа в компрессор 10, камеру входа газа в турбину 11 и камеру выхода газа из турбины 12.The turboexpander unit contains a power outer casing 1, made in the form of a single part, which forms a cavity with a cover 2 in the upper part, and an inner casing 3. In the casing 3, which is a single mounting and operating unit, a common compressor 4 and turbine 5 stages are installed a shaft 6 mounted on radial 7 and axial 8 bearings, the axis of which coincides with the axis of the bore of the power housing 1 and is located vertically. Radial 7 and axial 8 bearing bearings are fixed in the upper and lower parts of the inner housing 3. The power housing 1 with the elements of the inner housing 2 forms four chambers sequentially arranged from top to bottom in the following order: a gas outlet chamber from the compressor 9, a gas inlet chamber to the compressor 10 , a gas inlet chamber to the turbine 11 and a gas outlet chamber from the turbine 12.

Указанное расположение камер уменьшает теплопотоки между ступенями. Дело в том, что наиболее горячим в турбодетандерном агрегате является поток газа на выходе из компрессора, а наиболее холодным - поток газа на выходе из турбины. Если камера выхода из компрессора является смежной с камерой входа или выхода из турбины, то теплоприток в газ турбины через корпус и разделительные стенки камер является максимальным. Это приводит к снижению холодопроизводительности и, следовательно, эффективности. Расположение выходной камеры компрессора с внешней стороны корпуса приводит к уменьшению подвода тепла к газу турбины и увеличению его радиации в атмосферу, температура которой ниже температуры газа на выходе из компрессора. Расположение камеры входа газа в компрессор рядом с камерой входа в турбину прерывает теплопереток от компрессора к турбине.The indicated arrangement of the chambers reduces heat fluxes between the steps. The fact is that the hottest gas in the turboexpander unit is the gas flow at the outlet of the compressor, and the coldest gas flow at the outlet of the turbine. If the chamber for exiting the compressor is adjacent to the chamber for entering or exiting the turbine, then the heat gain into the turbine gas through the housing and the separation walls of the chambers is maximum. This leads to a decrease in cooling capacity and, therefore, efficiency. The location of the compressor outlet chamber on the outside of the housing leads to a decrease in the supply of heat to the turbine gas and an increase in its radiation into the atmosphere, the temperature of which is lower than the temperature of the gas at the compressor outlet. The location of the gas inlet chamber of the compressor near the turbine inlet chamber interrupts the heat transfer from the compressor to the turbine.

Предлагаемый агрегат работает следующим образом.The proposed unit operates as follows.

Газ из напорной магистрали поступает на вход в турбинную ступень 5. При расширении газа в турбине его температура и давление понижается. Расширенный и охлажденный газ поступает в (отводящую магистраль) теплообменное или сепарационное оборудование, где используется выработанный турбиной холод для технологии охлаждения газа. Мощность, вырабатываемая турбиной, идет на привод кинетически связанной с ней компрессорной ступени 4, где газ сжимается, после чего охлаждается с помощью внешних устройств и поступает в отводящую магистраль. В зависимости от используемой технологической схемы компрессор может располагаться как на линии входа, так и на линии выхода газа из агрегата. Вертикальная установка ротора приводит к существенному уменьшению нагрузки (пульсирующей на каждый оборот) на радиальные подшипники и, следовательно, позволяет повысить критическую частоту вращения (в 4-10 раз по сравнению с горизонтальной установкой). Кроме того, уменьшаются потери на трение и затраты электроэнергии, снижается выработка радиальных уплотнений вала и улучшается его динамика (раскачка). Выполнение силового корпуса в виде единой детали упрощает монтаж, так как благодаря самоцентровке при вставке внутреннего корпуса отпадает необходимость в специальных приспособлениях.Gas from the pressure line enters the entrance to the turbine stage 5. As the gas expands in the turbine, its temperature and pressure decreases. Expanded and cooled gas enters the (discharge line) heat exchange or separation equipment, where the turbine generated cold is used for gas cooling technology. The power generated by the turbine goes to the drive of the kinetically associated compressor stage 4, where the gas is compressed, then it is cooled using external devices and enters the discharge line. Depending on the technological scheme used, the compressor can be located both on the inlet line and on the gas outlet line from the unit. Vertical installation of the rotor leads to a significant reduction in the load (pulsating per revolution) on the radial bearings and, therefore, allows to increase the critical speed (4-10 times compared with the horizontal installation). In addition, friction losses and energy costs are reduced, the production of radial shaft seals is reduced and its dynamics is improved (buildup). The implementation of the power casing in the form of a single part simplifies installation, as due to self-centering when inserting the inner casing, special devices are no longer needed.

Claims (1)

Турбодетандерный агрегат, включающий силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, причем силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса, на котором закреплены радиальные и осевые опоры вала, образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру выхода газа из компрессора, камеру входа газа в компрессор, камеру входа газа в турбину и камеру выхода газа из турбины, отличающийся тем, что ось вала, совпадающая с осью расточки силового корпуса, расположена вертикально, а силовой наружный корпус выполнен в виде единой детали, образующей полость, закрытую в верхней части крышкой, при этом камера выхода газа компрессорной ступени расположена непосредственно под указанной крышкой. A turboexpander unit including a power outer casing and an inner casing, in which a shaft is installed common for the compressor and turbine stages, and the power outer casing with elements of the inner casing on which the radial and axial bearings of the shaft are mounted, forms four chambers in series: a gas exit chamber from compressor, a gas inlet chamber for the compressor, a gas inlet chamber for the turbine and a gas outlet chamber for the turbine, characterized in that the axis of the shaft coinciding with the axis of the bore of the power housing and vertically, and the power outer casing is made in the form of a single part, forming a cavity closed in the upper part by a cover, while the gas outlet chamber of the compressor stage is located directly under the specified cover.
RU2010115957/06A 2010-04-22 2010-04-22 Turbo-expander set RU2422735C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115957/06A RU2422735C1 (en) 2010-04-22 2010-04-22 Turbo-expander set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010115957/06A RU2422735C1 (en) 2010-04-22 2010-04-22 Turbo-expander set

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422735C1 true RU2422735C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010115957/06A RU2422735C1 (en) 2010-04-22 2010-04-22 Turbo-expander set

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422735C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6464469B1 (en) Cooling system for electromagnetic bearings of a turbocompressor
US6390789B1 (en) Cooling means for the motor of a turbocompressor
EP1801518A4 (en) Air refrigerant type cooling apparatus and air refrigerant cold system using the same
CN103036361B (en) Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit (TRT)
KR20110033793A (en) Cooling system for a gas turbine and corresponding operation method
US10711641B2 (en) Compressor with a thermal shield and methods of operation
RU2009113614A (en) RECOVERY DEVICE
CN205618368U (en) Horizontal double -shell emergency feedwater pump
US11136986B2 (en) Turbo-compressor and method of operating a turbo-compressor
US9376938B2 (en) Waste heat power generator
JP6382355B2 (en) Gas turbine generator cooling
JP2016532053A (en) Multistage centrifugal compressor and air conditioning unit
KR20090077770A (en) Reaction solar turbine
US9356490B2 (en) Electric machine and method to retrofit an electric machine
RU134244U1 (en) GAS PUMPING UNIT
US11352910B2 (en) Steam turbine and method for operating same
RU2422735C1 (en) Turbo-expander set
EP3358146B1 (en) Turbomachine and method of operating a turbomachine
JP2015140690A (en) Gas turbine operating method and gas turbine operation control device
JP2005240573A (en) Two-shaft gas turbine and its cooling air admission method
CN101825116A (en) Vertical sewage pump with automatic exhauster
CN101666316A (en) Auxiliary water supply electric pump in nuclear power plant
KR20110082356A (en) Centrifugal compressor and fabricating method thereof
RU143266U1 (en) TWO-STAGE CENTRIFUGAL COMPRESSOR
Zhou et al. Helium circulator design and testing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120423

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160423

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20161220

PD4A Correction of name of patent owner
HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20200610