RU78339U1

RU78339U1 - DEVICE FOR REGULATING THE PRESSURE IN THE GAS PIPELINE

Info

Publication number: RU78339U1
Application number: RU2008123097/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Степанов; Людмила Николаевна Воронцова; Юрий Иосифович Горелов; Надежда Николаевна Вебер; Янина Игоревна Кузовлева
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к области топливно-энергетического комплекса, в частности, для преобразования энергии давления газа в газораспределительных станциях и пунктах, и может быть использовано в магистралях, обеспечивающих потребление сжатым газом. Задачей технического решения является наиболее комплексное и эффективное использование энергоресурсов газового потока и получаемых видов энергии процесса преобразования энергии давления газа в газораспределительных установках. Сущность технического решения: регулирование давления газа за счет его расширения и сжатия, а образующиеся в результате теплота, холод и газовый конденсат преобразуются в электрическую и тепловую энергии, и используются на технологические нужды и нужды потребителей. Задачей технического решения является наиболее комплексное и эффективное использование энергоресурсов газового потока и получаемых видов энергии процесса преобразования энергии давления газа в газораспределительных установках. В устройство для регулирования давления в газовой магистрали содержащее входную газовую магистраль, газораспределительное устройство, выполненное в виде набора труб и запорные устройства, управляемые контроллером, нерегулируемый турбодетандер, вал, выпрямитель, инвертор, генератор переменного тока, теплообменник-холодильник, дополнительно введены пять обводных линий, десять запорных устройства, аккумулятор сжатия, четыре аккумулятора расширения, устройство утилизации конденсата, магнитный преобразователь, генератор теплоты, генератор холода, два датчика температур, управляемый контроллер, причем на входной газовой магистрали установлено одно запорное устройство и аккумулятор сжатия и входная газовая магистраль соединена с обводной линией с запорным The proposed technical solution relates to the field of the fuel and energy complex, in particular, for converting gas pressure energy in gas distribution stations and points, and can be used in highways providing consumption by compressed gas. The objective of the technical solution is the most comprehensive and efficient use of energy resources of the gas stream and the resulting types of energy of the process of converting the energy of gas pressure in gas distribution plants. The essence of the technical solution: regulation of gas pressure due to its expansion and contraction, and the heat, cold and gas condensate resulting from it are converted into electric and thermal energy, and are used for technological and consumer needs. The objective of the technical solution is the most comprehensive and efficient use of energy resources of the gas stream and the resulting types of energy of the process of converting the energy of gas pressure in gas distribution plants. In the device for regulating the pressure in the gas line containing an inlet gas line, a gas distribution device made in the form of a set of pipes and locking devices controlled by a controller, an unregulated turbo expander, a shaft, a rectifier, an inverter, an alternating current generator, a heat exchanger-cooler, five bypass lines are additionally introduced , ten locking devices, compression accumulator, four expansion accumulators, condensate recovery device, magnetic converter, heat generator, generator cold torus, two temperature sensor, with the controller, wherein the input gas line one locking device and compressing the battery and the input gas line set is connected to a bypass line with shutoff

устройством, на трубах газораспределительного устройства установлено четыре запорных устройства и четыре аккумулятора расширения и трубы газораспределительного устройства соединены с четырьмя обводными линиями с запорными устройствами, теплообменник-холодильник, связанный с нерегулируемым турбодетандером с генератором переменного тока, регулируемым по напряжению выпрямителем, регулируемым по частоте инвертором и выходной магистралью, соединен с генератором теплоты, генератором холода и с датчиками температур, которые связаны с управляемым контроллером соединенным с запорными устройствами, нерегулируемый турбодетандер, аккумулятор расширения и четыре аккумулятора сжатия соединены с устройством утилизации конденсата, нерегулируемый турбодетандер и генератор переменного тока соединены с магнитным преобразователем.device, on the pipes of the gas distribution device four shut-off devices and four expansion batteries and pipes of the gas distribution device are connected to four bypass lines with shut-off devices, a heat exchanger-cooler connected to an unregulated turbine expander with an alternating current generator, a voltage-regulated rectifier, a frequency-controlled inverter and output line, connected to a heat generator, a cold generator and temperature sensors, which are connected with directs controller connected to locking devices, unregulated turboexpander battery expansion and four batteries are connected to the compression device recycling condensate unregulated expansion turbine and AC generator connected with the magnetic transducer.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области топливно-энергетического комплекса, в частности, для преобразования энергии давления газа в газораспределительных станциях и пунктах, и может быть использовано в магистралях, обеспечивающих потребление сжатым газом.The proposed technical solution relates to the field of the fuel and energy complex, in particular, for converting gas pressure energy in gas distribution stations and points, and can be used in highways providing consumption by compressed gas.

Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №7, 2005 г. опубликовал статью «Выработка электроэнергии и «холода» без сжигания топлива» Д.Т.Аксенов. Для выработки электроэнергии и холода предлагается мощностной ряд унифицированных пневмоэлектрогенераторных агрегатов, которые формируют энергоблоки мощностью до 8-10 мВт. Технология предусматривает одновременную выработку на газорегуляторных станциях электроэнергии с помощью пневмоэлектрогенераторных агрегатов и полезное использование возникающего в результате расширения газа в турбине «холода». Также конструкция включает холодильник, использующий этот «холод».The electronic journal of the energy service company Ecological Systems No. 7, 2005, published an article entitled “Generation of Electricity and“ Cold ”Without Burning Fuel” by D.T. Aksenov. To generate electricity and cold, a range of standardized pneumatic electric generating units is proposed that form power units with a capacity of up to 8-10 mW. The technology provides for the simultaneous generation of electricity at gas control stations with the help of pneumoelectric generating units and the beneficial use of the “cold” resulting from gas expansion in the turbine. The design also includes a refrigerator using this “cold."

Недостатком является то, что в данной установке энергия газового потока используется только на производство электрической энергии и холода, но, не смотря на то, что данный способ является экологически чистым, он не использует наиболее полно энергоресурсы газового потока.The disadvantage is that in this installation, the energy of the gas stream is used only for the production of electric energy and cold, but, despite the fact that this method is environmentally friendly, it does not use the full energy resources of the gas stream.

Наиболее близкими по технической сущности является Устройство для регулирования давления в газовой магистрали и патент РФ №2223533, МПК⁷ G05D 16/00, F17D 1/04. Устройство для регулирования давления в газовой магистрали содержит входную магистраль, газораспределительное устройство, выполненное в виде набора труб различного диаметра с установленными на них запорными устройствами, управляемыми контроллером от датчика давления, нерегулируемый турбодетандер, нагруженный посредством вала генератором переменного тока, регулируемым по напряжению выпрямителем, регулируемым по частоте инвертором, теплообменник-холодильник. Достоинством данного The closest in technical essence is a device for regulating the pressure in the gas main and the RF patent No. 2223533, IPC ⁷ G05D 16/00, F17D 1/04. A device for controlling the pressure in the gas main contains an inlet manifold, a gas distribution device made in the form of a set of pipes of various diameters with shut-off devices installed on them, controlled by a controller from a pressure sensor, an unregulated turboexpander, loaded through a shaft with an alternating current generator, a voltage-regulated rectifier, adjustable frequency inverter, heat exchanger-refrigerator. The advantage of this

устройства-прототипа является отсутствие элементов, дросселирующих газовый поток, что позволяет увеличить выработку электроэнергии и обеспечить холодом смежные технологические процессы. Недостатком данного устройства является то, что в данном устройстве-прототипе не предусмотрено элементов, которые будут наиболее полно использовать энергию газового потока, так как образующееся количество энергии (теплота, газовый конденсат, холод) может быть использовано не только на производство электрической энергии, но и на производство тепловой энергии.prototype device is the lack of elements that throttle the gas stream, which allows to increase the generation of electricity and provide cold related processes. The disadvantage of this device is that this prototype device does not provide elements that will make the most of the energy of the gas stream, since the resulting amount of energy (heat, gas condensate, cold) can be used not only for the production of electrical energy, but also for the production of thermal energy.

Сущность технического решения: регулирование давления газа за счет его расширения и сжатия, а образующиеся в результате тепло, холод и газовый конденсат преобразуются в электрическую и тепловую энергии, и используются на технологические нужды и нужды потребителей.The essence of the technical solution: regulation of gas pressure due to its expansion and compression, and the resulting heat, cold and gas condensate are converted into electrical and thermal energy, and are used for technological needs and consumer needs.

Задачей технического решения является наиболее комплексное и эффективное использование энергоресурсов газового потока и получаемых видов энергии процесса преобразования энергии давления газа в газораспределительных установках.The objective of the technical solution is the most comprehensive and efficient use of energy resources of the gas stream and the resulting types of energy of the process of converting the energy of gas pressure in gas distribution plants.

В результате преобразования энергии давления газа происходит увеличение выработки электроэнергии, тепла и холода, и, кроме того, будут обеспечены холодом процессы смежные с данным технологическим процессом и образующийся газовый конденсат будет преобразован в тепловую энергию за счет установки преобразователя энергии, что позволит достигнуть результатов по энергоресурсосбережению и уменьшить нагрузку на экологическую обстановку окружающей среды.As a result of the conversion of gas pressure energy, there is an increase in the production of electricity, heat and cold, and, in addition, processes adjacent to this technological process will be provided with cold and the resulting gas condensate will be converted into thermal energy by installing an energy converter, which will allow achieving energy saving results and reduce the burden on the environmental environment.

Поставленная задача решается следующим образом, что в устройство для регулирования давления в газовой магистрали содержащее входную газовую магистраль, газораспределительное устройство, выполненное в виде набора труб и запорные устройства, управляемые контроллером, нерегулируемый турбодетандер, вал, выпрямитель, инвертор, генератор переменного тока, теплообменник-холодильник, дополнительно введены пять обводных линий, десять запорных устройства, аккумулятор сжатия, The problem is solved as follows, that in the device for regulating the pressure in the gas line containing the inlet gas line, a gas distribution device made in the form of a set of pipes and locking devices controlled by the controller, unregulated turboexpander, shaft, rectifier, inverter, alternator, heat exchanger refrigerator, additionally introduced five bypass lines, ten locking devices, a compression battery,

четыре аккумулятора расширения, устройство утилизации конденсата, магнитный преобразователь, генератор теплоты, генератор холода, два датчика температур, управляемый контроллер, причем на входной газовой магистрали установлено одно запорное устройство и аккумулятор сжатия и входная газовая магистраль соединена с обводной линией с запорным устройством, на трубах газораспределительного устройства установлено четыре запорных устройства и четыре аккумулятора расширения и трубы газораспределительного устройства соединены с четырьмя обводными линиями с запорными устройствами, газораспределительное устройство посредством набора труб соединено с нерегулируемым турбодетандером, связанным последовательно с валом, генератором переменного тока, регулируемым по напряжению выпрямителем и регулируемым по частоте инвертором, выход нерегулируемого турбодетандера соединен с теплообменником-холодильником, выход которого соединен с выходной газовой магистралью, выходная газовая магистраль связана с регулируемым контроллером посредством датчика давления, теплообменник-холодильник связан с управляемым контроллером посредством датчиков температур и посредством генератора холода и генератора тепла связан с магнитным преобразователем, аккумуляторами расширения и сжатия, генератором переменного тока, нерегулируемый турбодетандер, аккумуляторы расширения и сжатия связаны с устройством утилизации конденсата, выход которого соединен с выходной магистралью.four expansion accumulators, a condensate recovery device, a magnetic converter, a heat generator, a cold generator, two temperature sensors, a controllable controller, and one shut-off device is installed on the inlet gas line and a compression accumulator and the inlet gas line is connected to the bypass line with the shut-off device, on the pipes four shutoff devices and four expansion batteries and gas distribution pipes are connected to four by supply lines with shut-off devices, a gas distribution device is connected through a set of pipes to an unregulated turbo expander connected in series with a shaft, an alternating current generator, a voltage-regulated rectifier and a frequency-controlled inverter, the output of an unregulated turbo-expander is connected to a heat exchanger-cooler, the output of which is connected to the gas outlet gas line, the gas outlet pipe is connected to an adjustable controller via a pressure sensor, heat exchanger the refrigerator is connected to a controlled controller by means of temperature sensors and through a cold generator and a heat generator is connected to a magnetic converter, expansion and compression accumulators, an alternating current generator, an unregulated turboexpander, expansion and compression batteries are connected to a condensate recovery device, the output of which is connected to the output line.

Устройство для регулирования давления в газовой магистрали содержит входную газовую магистраль 1, связанную с обводной линией 2 с запорным устройством 3, запорное устройство 4 и аккумулятор сжатия 5. Входная газовая магистраль также связана с набором труб газораспределительного устройства 6 с установленными на нем запорными устройствами 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 и аккумуляторами расширения 15, 16, 17, 18. Трубы газораспределительного устройства связаны с обводными линиями 19, 20, 21, 22 с запорными устройствами 23, 24, 25, 26. Газораспределительное устройство посредством набора труб соединено с A device for controlling the pressure in the gas line contains an inlet gas line 1 connected to the bypass line 2 with a locking device 3, a locking device 4 and a compression accumulator 5. The inlet gas line is also connected to a set of pipes of the gas distribution device 6 with the locking devices 7 installed on it, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 and expansion batteries 15, 16, 17, 18. The pipes of the gas distribution device are connected with bypass lines 19, 20, 21, 22 with shut-off devices 23, 24, 25, 26. Gas distribution device avg pipe set means connected to

нерегулируемым турбодетандером 27, связанным последовательно с валом 28, генератором переменного тока 29, регулируемым по напряжению выпрямителем 30, регулируемым по частоте инвертором 31. Выход нерегулируемого турбодетандера соединен с теплообменником-холодильником 32, выход которого соединен с выходной газовой магистралью 33, связанной с регулируемым контроллером 34 посредством датчика давления 35. Теплообменник-холодильник связан с управляемым контроллером 36 посредством датчиков температур 37, 38. Теплообменник-холодильник посредством генератора холода 42 и генератора тепла 43 связан с магнитным преобразователем 39, аккумуляторами расширения и сжатия, генератором переменного тока. Нерегулируемый турбодетандер, аккумуляторы расширения и сжатия связаны с устройством утилизации конденсата 40, выход которого соединен с выходной магистралью 41.an unregulated turboexpander 27 connected in series with the shaft 28, an alternator 29, a voltage-regulated rectifier 30, a frequency-controlled inverter 31. The output of the unregulated turboexpander is connected to a heat exchanger-cooler 32, the output of which is connected to an output gas line 33 connected to the adjustable controller 34 by means of a pressure sensor 35. A heat exchanger-refrigerator is connected to a controllable controller 36 by means of temperature sensors 37, 38. A heat exchanger-refrigerator by means of a gene a cold generator 42 and a heat generator 43 are connected to a magnetic transducer 39, expansion and compression batteries, an alternator. An unregulated turboexpander, expansion and compression accumulators are connected to a condensate recovery device 40, the output of which is connected to the output line 41.

Устройство для регулирования давления в газовой магистрали работает следующим образом: газ высокого давления из входной газовой магистрали 1 поступает в обводную линию 2, газораспределительное устройство, состоящее из набора труб 6 и обводные линии 19, 20, 21, 22 к соплам нерегулируемого турбодетандера 27. Запорные устройства 3, 23, 24, 25, 26, установленные на обводных линиях, открыты, а перед аккумулятором сжатия 5 и аккумуляторами расширения 15, 16, 17, 18 закрыты. Проходя через нерегулируемый турбодетандер 27, газ совершает работу по приводу вала 28 и связанного с ним генератора переменного тока 29, в качестве которого использован реактивно-вентильный генератор. Переменный ток с выхода генератора переменного тока 29 поступает на регулируемый по напряжению выпрямитель 30, который выдает постоянный ток заданного стабилизированного напряжения. Этот ток подается на регулируемый по частоте инвертор 31, преобразующий его в переменный стабилизированной заданной частоты. Совершивший работу расширения в нерегулируемом турбодетандере 27 газ, имея в результате этого пониженное давление и температуру, поступает в теплообменник-холодильник 32, где тепло, температурный уровень которого -20 - -30°С, полезно используется на A device for regulating the pressure in the gas line works as follows: high-pressure gas from the inlet gas line 1 enters the bypass line 2, a gas distribution device consisting of a set of pipes 6 and bypass lines 19, 20, 21, 22 to the nozzles of an unregulated turbine expander 27. Shut-off devices 3, 23, 24, 25, 26 installed on the bypass lines are open, and are closed in front of the compression battery 5 and expansion batteries 15, 16, 17, 18. Passing through an unregulated turboexpander 27, the gas performs the drive of the shaft 28 and the associated alternator 29, which uses a reactive valve generator. Alternating current from the output of the alternator 29 is supplied to a voltage-regulated rectifier 30, which generates direct current of a given stabilized voltage. This current is supplied to a frequency-controlled inverter 31, converting it into a variable stabilized predetermined frequency. Having completed the expansion work in an unregulated turboexpander 27, the gas, having a reduced pressure and temperature as a result, enters the heat exchanger-cooler 32, where the heat, the temperature level of which is -20 - -30 ° C, is useful for

технологических линиях. В момент образования в теплообменнике-холодильнике 32 тепла и холода срабатывают датчики температур 37 и 38, которые приводят в работу регулируемый контроллер 36, подающий сигнал на запорные устройства 3, 23, 24, 25, 26 закрывая их, а сигнал, поступающий на запорные устройства 4, 11, 12, 13, 14 открывает проход газа поступающего в аккумулятор сжатия 5 и аккумуляторы расширения 15, 16, 17, 18. В аккумулятор сжатия 5 из теплообменника-холодильника через генератор холода 42 поступает холод, в результате происходит охлаждение и сжатие газа с уменьшением давления и температуры. За счет пониженного давления и температуры газа увеличивается пропускная способность запорных устройств 7, 8, 9, 10. В аккумуляторах расширения 15, 16, 17, 18 происходит расширение газа при более высокой температуре, чем в аккумуляторе сжатия 5 за счет подачи тепла из теплообменника-холодильника 32 через генератор теплоты 43, в результате происходит увеличение температуры и давления газа. Затем газ поступает в нерегулируемый турбодетандер, в теплообменник-холодильник и через выходную магистраль 33 выходит к потребителю. При этом давление газа измеряется датчиком давления 35 и, если его значение оказывается отличным от заданного, то в соответствии с программой, заложенной в регулируемом контроллере 34, происходит переключение запорных устройств 7, 8, 9, 10 на газораспределительном устройстве, состоящим из набора труб 6 и расход газа, поступающего в нерегулируемый турбодетандер 27, изменяется таким образом, что давление газа на его выходе и соответственно на входе в выходную газовую магистраль 33 достигает требуемого значение. При этом число оборотов вала 28 нерегулируемого турбодетандера 27 также изменятся, но в связи с использованием регулируемого по напряжению выпрямителя 30 и соединенного с ним регулируемого по частоте инвертора 31 напряжение и частота выработанного тока останутся неизменными. Таким образом, при изменении давления во входной газовой магистрали 1, расход газа потребителям через выходную газовую магистраль 33 будет стабилизирован с требуемой точностью, а изменение числа оборотов нерегулируемого technological lines. At the moment of formation of heat and cold in the heat exchanger-refrigerator 32, temperature sensors 37 and 38 are triggered, which activate the adjustable controller 36, which sends a signal to the locking devices 3, 23, 24, 25, 26, closing them, and the signal supplied to the locking devices 4, 11, 12, 13, 14 opens the gas passage entering the compression accumulator 5 and expansion accumulators 15, 16, 17, 18. The compression accumulator 5 receives cold from the heat exchanger-cooler through the cold generator 42, as a result, gas is cooled and compressed with pressure reduction and peratura. Due to the reduced pressure and gas temperature, the throughput of the shut-off devices 7, 8, 9, 10 is increased. In the expansion batteries 15, 16, 17, 18, the gas expands at a higher temperature than in the compression battery 5 due to the heat from the heat exchanger - refrigerator 32 through the heat generator 43, as a result of which there is an increase in temperature and gas pressure. Then the gas enters the unregulated turbo expander, into the heat exchanger-cooler and through the outlet line 33 goes to the consumer. In this case, the gas pressure is measured by a pressure sensor 35 and, if its value is different from the set value, then in accordance with the program embedded in the adjustable controller 34, the shut-off devices 7, 8, 9, 10 are switched on the gas distribution device, consisting of a set of pipes 6 and the flow rate of gas entering the unregulated turboexpander 27 is changed so that the gas pressure at its outlet and, accordingly, at the inlet to the outlet gas line 33 reaches the desired value. The number of revolutions of the shaft 28 of the unregulated turbo expander 27 will also change, but due to the use of a voltage-controlled rectifier 30 and the frequency-controlled inverter 31 connected to it, the voltage and frequency of the generated current will remain unchanged. Thus, when the pressure in the inlet gas line 1 changes, the gas flow to consumers through the outlet gas line 33 will be stabilized with the required accuracy, and the change in the speed of uncontrolled

турбодетандера 27 не приведет к изменению напряжения частоты вырабатываемого тока. Кроме этого, образующаяся теплота и холод в теплообменнике-холодильнике 32 также поступают через генератор холода 42 и генератор тепла 43 в магнитный преобразователь 39, в котором происходит образование переменного магнитного поля за счет используемой в конструкции магнитной жидкости и создаваемого перепада температур, в результате изменения магнитного поля образуется электрический ток. Для повышения коэффициента полезного действия генератора переменного тока 29, увеличения проводимости и электробезопасности осуществляется его охлаждение холодом, образующимся в теплообменнике-холодильнике 32. При работе аккумуляторов сжатия и расширения, а также турбодетандера происходит образование конденсата, который отводится в устройство утилизации конденсата 40, где происходит его преобразование в тепло, выходящее в выходную магистраль 41 и используемое на технологические нужды.turboexpander 27 will not lead to a change in the voltage frequency of the generated current. In addition, the generated heat and cold in the heat exchanger-refrigerator 32 also pass through a cold generator 42 and a heat generator 43 into a magnetic transducer 39, in which an alternating magnetic field is generated due to the magnetic fluid used in the design and the temperature difference created due to a change in the magnetic field electric current is formed. To increase the efficiency of the alternator 29, increase the conductivity and electrical safety, it is cooled by the cold formed in the heat exchanger-cooler 32. When the compression and expansion accumulators, as well as the turboexpander, are condensed, which is discharged to the condensate recovery device 40, where its conversion into heat leaving the output line 41 and used for technological needs.

Предлагаемое устройство работает без элементов, дросселирующих газовый поток, что увеличивает выработку электроэнергии, обеспечивает холодом технологические процессы, позволяет полностью использовать энергию газового потока, преобразуя ее в электроэнергию и тепло, таким образом достигая большей эффективности по энергоресурсосбережению, уменьшая нагрузку на экологическую обстановку окружающей среды и повышая электробезопасность.The proposed device works without elements that throttle the gas stream, which increases the generation of electricity, provides cold processes, allows you to fully use the energy of the gas stream, converting it into electricity and heat, thereby achieving greater energy efficiency, reducing the burden on the environmental environment and increasing electrical safety.

Claims

A device for regulating pressure in a gas main, comprising an inlet gas main, a gas distribution device made in the form of a set of pipes, and shut-off devices controlled by a controller, an unregulated turbo expander, a shaft, a rectifier, an inverter, an alternating current generator, a heat exchanger-cooler, an outgoing gas main, pressure sensor, characterized in that it additionally introduces five bypass lines, ten locking devices, a compression battery, four expansion batteries, a waste device condensate lysis, a magnetic converter, a heat generator, a cold generator, two temperature sensors, an adjustable controller, moreover, one shut-off device and a compression accumulator are installed on the inlet gas line, and the inlet gas line is connected to the bypass line with a shut-off device, four gas distribution devices are installed on the gas distribution pipes shut-off devices and four expansion batteries, and gas distribution pipes connected to four bypass lines with shut-off devices, gas the distribution device by means of a set of pipes is connected to an unregulated turbo expander connected in series with the shaft, an alternating current generator, a voltage-regulated rectifier and a frequency-controlled inverter, the output of an unregulated turbo-expander is connected to a heat exchanger-cooler, the output of which is connected to the gas outlet, the gas outlet is connected with an adjustable controller by means of a pressure sensor, a heat exchanger-cooler is connected to a controlled controller through temperature sensors and through a cold generator and heat generator connected to a magnetic transducer, expansion and compression accumulators, an alternating current generator, an unregulated turbo expander, expansion and compression accumulators connected to a condensate recovery device, the output of which is connected to the output line.