RU2516053C2 - Turbo generator without output shaft - Google Patents
Turbo generator without output shaft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516053C2 RU2516053C2 RU2011134521/06A RU2011134521A RU2516053C2 RU 2516053 C2 RU2516053 C2 RU 2516053C2 RU 2011134521/06 A RU2011134521/06 A RU 2011134521/06A RU 2011134521 A RU2011134521 A RU 2011134521A RU 2516053 C2 RU2516053 C2 RU 2516053C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- housing
- generator
- gas
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение - турбогенератор без выходного вала относится к газовой промышленности, а именно к газоредуцирующему оборудованию, используемому на газораспределительных станциях (ГРС) и газорегуляторных пунктах (ГРП) и предназначен для снижения высокого давления газа магистральных газопроводов до более низких значений, необходимых потребителям газа, с попутной выработкой электроэнергии за счет использовании перепада давления газа на входе и выходе ГРС или ГРП. Изобретение может найти применение преимущественно на ГРС, ГРП, тепловых электростанциях, котельных, а также технологических агрегатах в схемах выработки холода и сжижения газа.The present invention - a turbine generator without an output shaft relates to the gas industry, namely to gas reduction equipment used at gas distribution stations (GDS) and gas control points (HF) and is intended to reduce the high gas pressure of gas pipelines to lower values required by gas consumers, s associated generation of electricity through the use of a differential pressure of gas at the inlet and outlet of the gas distribution system or hydraulic fracturing. The invention can find application mainly in gas distribution stations, hydraulic fracturing, thermal power plants, boiler houses, as well as process units in schemes for generating cold and gas liquefaction.
Известна турбодетандерная установка для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию, содержащая электрогенератор и приводящий его во вращение турбодетандерный агрегат, смонтированный в съемном корпусе-вставке, размещенном в наружном силовом корпусе и сочлененном с ним разъемным соединением. (Патент РФ №2208170, 2003.07.10, «Турбодетандерная установка для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию», МПК F01D 15/10).Known turboexpander installation for converting gas overpressure energy of gas distribution networks into electricity, containing an electric generator and driving it into rotation a turboexpander unit mounted in a removable insert-housing placed in an external power housing and connected to it by a detachable connection. (RF patent No. 2208170, 2003.07.10, “Turbine expansion device for converting gas overpressure energy from gas distribution networks into electricity”, IPC
Недостатком данной установки является то, что для компенсации высоких оборотов турбины используется редуктор, для осуществления кинематической связи с электрогенератором вал турбодетандера выходит за пределы корпуса турбодетандера, вследствие чего используется сложная, дорогостоящая система уплотнения, требующая регулярного обслуживания.The disadvantage of this installation is that a gearbox is used to compensate for high turbine revolutions, to carry out kinematic communication with the electric generator, the turboexpander shaft extends beyond the turbine expander body, as a result of which a complex, expensive sealing system is required that requires regular maintenance.
Наиболее близким к заявляемому техническим решением-прототипом является турбодетандерная установка, содержащая электрогенератор, вал которого соединен с валом газорасширительной турбины, причем электрогенератор и газорасширительная турбина размещены в газопроводящей трубе во вмонтированном в нее съемном корпусе-вставке, имеющем герметичные электровыводы, предназначенные для вывода цепей электрогенератора наружу. (Патент РФ №64284, 2007.06.27, «Турбодетандерная установка», МПК F01D 15/10).Closest to the claimed technical solution, the prototype is a turboexpander installation containing an electric generator, the shaft of which is connected to the shaft of the gas expansion turbine, the electric generator and gas expansion turbine being placed in a gas conduit mounted in a removable housing-insert with hermetic electrical outlets designed for outputting circuits out. (RF Patent No. 64284, 2007.06.27, “Turbo expander installation”, IPC F01D 15/10).
Недостатком данной установки является то, что газорасширительная турбина является высокооборотной осевой турбиной, и в потоке газа развивает высокие обороты, кроме того, в данной установке не предусмотрено регулирование гидравлического сопротивления.The disadvantage of this installation is that the gas expansion turbine is a high-speed axial turbine, and develops high revolutions in the gas flow, in addition, the hydraulic resistance is not provided in this installation.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы генератора за счет снижения числа оборотов, возможность автоматического регулирования гидравлического сопротивления установки.The technical result of the invention is to increase the reliability of the generator by reducing the speed, the ability to automatically control the hydraulic resistance of the installation.
Технический результат в турбогенераторе без выходного вала, содержащем турбину, закрепленную на валу генератора размещенного в едином с турбиной герметичном корпусе имеющем входной и выходной фланцы для подключения к ГРС, достигается тем, что в качестве турбины использована турбина вихревая, вал генератора установлен с возможностью вращательного и осевого перемещения относительно корпуса, в корпусе установлен узел регулирования гидравлического сопротивления, который закреплен на внутренней части крышки корпуса с возможностью осевого перемещения вала генератора, узел регулирования гидравлического сопротивления соединен с помощью патрубка с входной полостью корпуса.The technical result in a turbogenerator without an output shaft containing a turbine mounted on a generator shaft located in a sealed housing integrated with the turbine and having an input and output flanges for connecting to the gas distribution system is achieved by the fact that a vortex turbine is used as a turbine, the generator shaft is rotationally and axial movement relative to the housing; a hydraulic resistance control unit is installed in the housing, which is mounted on the inside of the housing cover with the possibility of axial When moving the generator shaft, the hydraulic resistance control unit is connected by means of a pipe to the input cavity of the housing.
На фиг.1 изображено устройство - турбогенератор без выходного вала в разрезе.In Fig.1 shows a device - a turbogenerator without an output shaft in the context.
На фиг.2 изображен вид A фиг.1.Figure 2 shows a view A of figure 1.
На фиг.3 изображено устройство - турбогенератор без выходного вала в разрезе в положении максимального сопротивления оказываемого лопастями турбины.Figure 3 shows a device - a turbogenerator without an output shaft in a section in the position of maximum resistance provided by the turbine blades.
На фиг.4 изображено устройство турбогенератор без выходного вала в разрезе в положении минимального сопротивления оказываемого лопастями турбины.Figure 4 shows a device of a turbogenerator without an output shaft in a section in the position of minimum resistance provided by the turbine blades.
Турбогенератор без выходного вала (фиг.1, 2) содержит: турбину 1, закрепленную на валу 2 генератора размещенного в едином с турбиной 1 герметичном корпусе 3 имеющем входной 4 и выходной 5 фланцы для подключения к ГРС, в качестве турбины 1 использована турбина вихревая, вал 2 генератора установлен с возможностью вращательного и осевого перемещения относительно корпуса 3, в корпусе 3 установлен узел регулирования гидравлического сопротивления, который закреплен на внутренний части крышки корпуса 6 с возможностью осевого перемещения вала 2 генератора, узел регулирования гидравлического сопротивления соединен с помощью патрубка 7 с входной полостью корпуса 3. В примере конкретной реализации вихревая турбина 1, закреплена на вертикально расположенном внутри корпуса 3 валу 2 генератора, на котором закреплен постоянный магнит 8, который является ротором генератора, вал 2 установлен на подшипниках качения 9, 10 для возможности вращения, подшипники качения 9, 10 закреплены в подшипниках осевого перемещения 11, 12 для осевого перемещения вала, подшипник осевого перемещения 11 установлен в глухом пазу нижней части корпуса 3, подшипник осевого перемещения 12, закреплен на опоре 13. Опора 13 закреплена на корпусе 3, опора 13 имеет сквозные отверстия для разгрузки ее от давления газа. Сверху корпуса 3 герметично закреплена крышка корпуса 6, с помощью фланцевого соединения с уплотнением 14, для автоматического регулирования гидравлического сопротивления установки в крышке корпуса 6 установлен узел регулирования с противоположной стороны турбины относительно генератора, узел регулирования состоит из приваренной к крышке корпуса 6 камеры регулирования 15 внутри которой закреплена мембрана 16 разделяющая корпус камеры регулирования 15 на две полости, надмембранную полость 17, подмембранную полость 18. На мембране 16 закреплен шток 19, который выходит из корпуса камеры регулирования 15 через герметичную юбку 20, один конец которой закреплен на камере регулирования 15, а другой конец закреплен на штоке 19. Шток 19 присоединен к подвижной части подшипника осевого перемещения 12. Полость 17 через отверстие в крышке корпуса 6 с помощью патрубка 7 соединена с входной полостью корпуса 3. Полость 18 является герметично изолированной и содержит инертный газ с заданным (условием регулирования) давлением. На стенках корпуса 3 прикреплена обмотка 21 (статор) генератора с герметичным выводом проводов 22 из корпуса 3.A turbogenerator without an output shaft (FIGS. 1, 2) contains: a
Рассмотрим работу турбогенератора без выходного вала. Турбогенератор без выходного вала подключают к ГРС, которая обеспечивает снижение давления газа, например с 40 кГ/см2 до 12 кГ/см2 или с 12 кГ/см2 до 3 кГ/см2, природный газ высокого давления из магистрального газопровода высокого давления через входной фланец 4 попадает на лопасти вихревой турбины 1, за счет чего она начинает вращаться. Вращение вихревой турбины 1 вызывает вращение постоянного магнита 8, который установлен с вихревой турбиной 1 на одном валу (роторе) 2. Вращение постоянного магнита 8 вызывает в катушке статора 21 выработку электроэнергии, которая через герметичные выводы 22 выводится в общую схему электроснабжения ГРС. Количество вырабатываемой электроэнергии, а также степень снижения давления газа за счет потери энергии газового потока вследствие гидравлического сопротивления оказываемого лопастями турбины 1 с постоянным магнитом 8 на одном валу 2, будет зависеть от положения вихревой турбины 1 внутри корпуса 3. Когда давление в полости 17 (давление в магистральном газопроводе) превышает давление в полости 18 (заданное условием регулирования давление), камеры 15, шток 19 одна сторона которого прикреплена к мембране 16 перемещает своей другой стороной подвижную часть подшипника осевого перемещения 12 и вал 2 закрепленный на подшипниках качения 9, 10 с установленными на нем постоянным магнитом 8 и вихревой турбиной 1 в сторону максимального перекрытия турбиной 1 потока газа проходящего в корпусе 3 установки (фиг.3). Когда давление в полости 17 (давление в магистральном газопроводе) меньше давления в полости 18 (заданное условием регулирования давление), камеры 15, шток 19 одна сторона которого прикреплена к мембране 16 перемещает своей другой стороной подвижную часть подшипника осевого перемещения 12 и вал 2 закрепленный на подшипниках качения 9, 10 с установленными на нем постоянным магнитом 8 и вихревой турбиной 1 в сторону минимального перекрытия турбиной 1 потока газа проходящего в корпусе 3 установки (фиг.4.). При близких значения давлений в полости 17 и полости 18 камеры 15, и в моменты изменений давления, шток 19 одна сторона которого прикрепленный к мембране 16 перемещает своей другой стороной подвижную часть подшипника осевого перемещения 12 и вал 2 закрепленный на подшипниках качения 9, 10 с установленными на нем постоянным магнитом 8 и вихревой турбиной 1 в промежуточные положения перекрытия турбиной 1 потока газа проходящего в корпусе установки.Consider the operation of a turbogenerator without an output shaft. A turbogenerator without an output shaft is connected to the gas distribution system, which provides a reduction in gas pressure, for example, from 40 kg / cm 2 to 12 kg / cm 2 or from 12 kg / cm 2 to 3 kg / cm 2 , high-pressure natural gas from a high-pressure gas pipeline through the
Применение вихревой турбины, частота вращения которой оптимальная для работы генератора, повысит надежность за счет более низкого рабочего числа оборотов турбины и генератора, и позволит исключить использование редуктора.The use of a vortex turbine, the rotational speed of which is optimal for the generator, will increase reliability due to the lower operating speed of the turbine and generator, and will eliminate the use of a gearbox.
Наличие узла регулирования в едином с установкой корпусе позволит, во-первых, уменьшить число соединений узлов, что способствует снижению утечек из мест соединений, а во-вторых, обеспечит регулирование степень снижения давления газа вследствие потери энергии газового потока за счет изменения гидравлического сопротивления оказываемого турбиной a, следовательно, и регулирование количества вырабатываемой энергии.The presence of the control unit in a housing unified with the installation will allow, firstly, to reduce the number of connections of nodes, which helps to reduce leakage from the joints, and secondly, will provide regulation of the degree of decrease in gas pressure due to loss of energy of the gas flow due to changes in hydraulic resistance provided by the turbine a, therefore, the regulation of the amount of energy generated.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011134521/06A RU2516053C2 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Turbo generator without output shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011134521/06A RU2516053C2 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Turbo generator without output shaft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011134521A RU2011134521A (en) | 2013-08-10 |
RU2516053C2 true RU2516053C2 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=49159017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011134521/06A RU2516053C2 (en) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Turbo generator without output shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2516053C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716780C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-03-16 | Юрий Иванович Духанин | Turboexpander |
RU2727945C1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Turbine expander power plant |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4293777A (en) * | 1979-07-30 | 1981-10-06 | Joseph Gamell Industries, Inc. | Turbo-electric power plant and process |
RU2253737C2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-06-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Multistage axial and radial ingugstrom turbomachine without output shaft |
RU64284U1 (en) * | 2007-03-26 | 2007-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | TURBO-EXPANDER PLANT |
RU68595U1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-11-27 | Анатолий Петрович Черных | TURBO POWER PLANT |
CN201810462U (en) * | 2010-06-21 | 2011-04-27 | 欧开亿 | Pipeline type hydroturbine power generator |
-
2011
- 2011-08-17 RU RU2011134521/06A patent/RU2516053C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4293777A (en) * | 1979-07-30 | 1981-10-06 | Joseph Gamell Industries, Inc. | Turbo-electric power plant and process |
RU2253737C2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-06-10 | Исачкин Анатолий Федорович | Multistage axial and radial ingugstrom turbomachine without output shaft |
RU68595U1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-11-27 | Анатолий Петрович Черных | TURBO POWER PLANT |
RU64284U1 (en) * | 2007-03-26 | 2007-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Агрегатное Конструкторское Бюро "Якорь" | TURBO-EXPANDER PLANT |
CN201810462U (en) * | 2010-06-21 | 2011-04-27 | 欧开亿 | Pipeline type hydroturbine power generator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716780C1 (en) * | 2019-07-29 | 2020-03-16 | Юрий Иванович Духанин | Turboexpander |
RU2727945C1 (en) * | 2019-12-12 | 2020-07-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз" | Turbine expander power plant |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011134521A (en) | 2013-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2140110B1 (en) | Generating energy from fluid expansion | |
JP5883800B2 (en) | Integrated compressor / expander | |
CN205225763U (en) | Shaftless pump | |
JP2012112320A (en) | Water stream power generating system | |
RU2013101590A (en) | NON-LUBRICATED DESIGN FOR TURBO ENGINE | |
RU2596411C2 (en) | Pump-turbine plant | |
CN103397974A (en) | Magnetic levitation hydro-generator | |
CN205231941U (en) | There is not shaft type hydraulic generator | |
RU2516053C2 (en) | Turbo generator without output shaft | |
EP2667035A2 (en) | Temperature control system for a machine and methods of operating same | |
RU2453725C2 (en) | Power-generating device | |
GB2461286A (en) | Fluid turbine | |
RU123459U1 (en) | TURBOGENERATOR WITHOUT OUTPUT SHAFT | |
RU2371602C2 (en) | Axial hydraulic turbine | |
DE502008001026D1 (en) | Method for operating an electric generator for power generation in power plants | |
RU2323344C1 (en) | Turbogenerator | |
JP2009068367A (en) | Power generating device | |
WO2016101192A1 (en) | Reduced-pressure turboexpander generator unit | |
RU2663969C1 (en) | Electric power generating module | |
CN104564178A (en) | Decompression expansion trubo-generator set | |
JP7129916B2 (en) | Turbogenerator for generating electrical energy, associated operating and installation methods | |
WO2010116149A3 (en) | Generation apparatus | |
RU2732275C1 (en) | Expander-generator unit | |
Kraus et al. | Hermetic 40-kW-Class Steam Turbine System for the Bottoming Cycle of Internal Combustion Engines | |
FI122435B (en) | steam Power plant |