RU81767U1 - GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE - Google Patents
GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU81767U1 RU81767U1 RU2008150905/22U RU2008150905U RU81767U1 RU 81767 U1 RU81767 U1 RU 81767U1 RU 2008150905/22 U RU2008150905/22 U RU 2008150905/22U RU 2008150905 U RU2008150905 U RU 2008150905U RU 81767 U1 RU81767 U1 RU 81767U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- expander
- inlet
- pressure
- output
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к газовой промышленности, а именно к газоредуцирующему оборудованию с использованием детандер - генераторной технологии понижения давления газа и предназначена для снижения высокого давления газа магистральных газопроводов до более низких значений, необходимых потребителям газа, с попутной выработкой электроэнергии за счет использования энергии перепада давления газа на входе и выходе газораспределительной станции (ГРС). ГРС с электрогенерирующим устройством содержит входной трубопровод (1) высокого давления газа и выходной трубопровод (2) низкого давления газа, блок редуцирования, подогреватель газа (3) с регулятором напряжения (4), преобразователь частоты (5), силовой трансформатор (6), фильтр газа (7) и счетчик газа (8), соединенные последовательно и включенные в трубопровод (1) высокого давления газа. Блок редуцирования выполнен в виде высокоскоростных детандера (9) и электрогенератора (10), расположенных на едином валу. Вход и выход детандера (9) подключены к трубопроводу (1) высокого и трубопроводу (2) низкого давления газа. Выход электрогенератора (10) соединен с входом преобразователя частоты (5) и через регулятор напряжения (4) с подогревателем газа (3). Выход преобразователя частоты (5) соединен с первичной обмоткой силового трансформатора (6). Датчик (12) температуры газа, датчик (13) давления газа, датчик (14) скорости потока газа и датчик (15) влажности газа установлены на входе в детандер (9). На выходе детандера (9) установлены датчик (16) температуры газа и датчик (17) давления газа. Выходы датчиков (12-17) соединены с входами микропроцессорного устройства (18), выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения (4). Технический результат: обеспечение оптимального режима нагрева газа при различных внешних возмущающих воздействиях. 1 н.п. ф-лы, 1 з.п. ф-лы, 1 илл.The utility model relates to the gas industry, namely to gas reduction equipment using an expander - generator technology for lowering gas pressure and is intended to reduce the high gas pressure of gas pipelines to lower values required by gas consumers, with the associated generation of electricity through the use of gas differential pressure energy at the inlet and outlet of the gas distribution station (GDS). A gas distribution system with an electric generating device comprises an inlet pipe (1) for high gas pressure and an outlet pipe (2) for low gas pressure, a reduction unit, a gas heater (3) with a voltage regulator (4), a frequency converter (5), a power transformer (6), a gas filter (7) and a gas meter (8), connected in series and included in the pipeline (1) of high gas pressure. The reduction unit is made in the form of a high-speed expander (9) and an electric generator (10) located on a single shaft. The inlet and outlet of the expander (9) are connected to the pipeline (1) high and pipeline (2) low gas pressure. The output of the generator (10) is connected to the input of the frequency converter (5) and through the voltage regulator (4) with a gas heater (3). The output of the frequency converter (5) is connected to the primary winding of the power transformer (6). A gas temperature sensor (12), a gas pressure sensor (13), a gas flow rate sensor (14) and a gas humidity sensor (15) are installed at the inlet to the expander (9). At the output of the expander (9), a gas temperature sensor (16) and a gas pressure sensor (17) are installed. The outputs of the sensors (12-17) are connected to the inputs of the microprocessor device (18), the output of which is connected to the control input of the voltage regulator (4). Technical result: ensuring the optimal mode of gas heating under various external disturbing influences. 1 n.p. f-ly, 1 z.p. f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к газовой промышленности, а именно к газоредуцирующему оборудованию с использованием детандер - генераторной технологии понижения давления газа и предназначена для снижения высокого давления газа магистральных газопроводов до более низких значений, необходимых потребителям газа, с попутной выработкой электроэнергии за счет использования энергии перепада давления газа на входе и выходе газораспределительной станции (ГРС).The utility model relates to the gas industry, namely to gas reduction equipment using an expander - generator technology for lowering gas pressure and is intended to reduce the high gas pressure of gas pipelines to lower values required by gas consumers, with the associated generation of electricity through the use of gas differential pressure energy at the inlet and outlet of the gas distribution station (GDS).
На ГРС, расположенных в местах, где нет низкопотенциального пара, сбор низкопотенциальной теплоты из окружающей среды представляет значительные технические сложности и требует чрезвычайно больших капитальных и эксплуатационных затрат.At gas distribution stations located in places where there is no low-grade steam, the collection of low-grade heat from the environment presents significant technical difficulties and requires extremely high capital and operating costs.
Известна автоматическая газораспределительная станция (АГРС) типа «Исток», предназначенная для понижения давления магистрального газа перед подачей его потребителям. АГРС базовой комплектации, содержит блок очистки, блок переключения и блок редуцирования газа, подогреватель газа трубный автоматический (ПГТА), блок управления и ряд других блоков и вспомогательного оборудования, соединенные между собой межблочными трубопроводами и кабелями (см. Техническое описание АГРС типа «Исток». Интернет сайт, режим доступа: [http//www.agrs.ru./production-agrs.htm]).Known automatic gas distribution station (AGRS) type "Source", designed to lower the pressure of the main gas before supplying it to consumers. AGRS of the basic configuration, contains a purification unit, a switching unit and a gas reduction unit, an automatic tube gas heater (ПГТА), a control unit and a number of other units and auxiliary equipment interconnected by inter-unit pipelines and cables (see Technical description of AGRS of the Source type .Internet site, access mode: [http // www.agrs.ru. / production-agrs.htm]).
Недостатком известной АГРС является малая эффективность работы из-за того, что для понижения давления газа используется дросселирование, в ходе которого теряется энергия давления транспортируемого газа.A disadvantage of the known AGRS is the low efficiency due to the fact that throttling is used to lower the gas pressure, during which the pressure energy of the transported gas is lost.
Известно устройство детандер-генераторный агрегат, содержащий последовательно соединенные трубопровод высокого давления, теплообменник, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором, дополнительными первым и вторым компрессорами, электрически соединенными с электрогенератором, обводным трубопроводом, испарителем, дросселирующим устройством, тремя задвижками, при этом вход первого компрессора соединен с выходом испарителя, вход которого через дросселирующее устройство соединен с выходом теплообменника, обводной трубопровод с расположенной на нем первой задвижкой соединяет выход первого компрессора со входом теплообменника, выход первого компрессора через вторую задвижку сообщен со входом второго компрессора, выход второго компрессора через третью задвижку соединен со входом теплообменника, выходной трубопровод второго компрессора и обводной трубопровод после задвижек объединены в один трубопровод, подсоединенныйA device is known for an expander-generator assembly comprising a series-connected high pressure pipeline, a heat exchanger, an expander kinematically connected to an electric generator, additional first and second compressors, electrically connected to an electric generator, a bypass pipe, an evaporator, a throttling device, three valves, and the input of the first compressor connected to the outlet of the evaporator, the input of which through the throttling device is connected to the output of the heat exchanger, a bypass pipe a wire with a first valve located on it connects the output of the first compressor to the heat exchanger input, the output of the first compressor through the second valve is connected to the input of the second compressor, the output of the second compressor through the third valve is connected to the heat exchanger input, the output pipe of the second compressor and the bypass pipe after the valves are combined into one piping connected
ко входу теплообменника (см. свидетельство РФ на полезную модель №12434, МПК F01D 15/08, опубл. 10.01.2000 г.).to the entrance of the heat exchanger (see certificate of the Russian Federation for utility model No. 12434, IPC F01D 15/08, publ. 10.01.2000).
Недостатками известного устройства являются следующие: электрогенерирующая способность установки очень сильно зависит от количества и давления транспортируемого газа; для обеспечения строго стабильной скорости вращения турбины детандера при общем неравномерном расходе газа через ГРС в установке предусмотрено, что через детандер направляется не весь газ, а только часть, остальная часть газа проходит через байпасную линию детандера. Поэтому не вся потенциальная энергия транспортируемого через ГРС сжатого газа преобразуется в механическую энергию вращения вала детандера и, соответственно, в электроэнергию в генераторе, что влечет за собой снижение эффективности работы устройства.The disadvantages of the known device are the following: the power generating capacity of the installation is very much dependent on the quantity and pressure of the transported gas; To ensure a strictly stable speed of rotation of the expander turbine with a general non-uniform gas flow through the GDS, the installation provides that not all gas is directed through the expander, but only part, the rest of the gas passes through the bypass line of the expander. Therefore, not all potential energy of compressed gas transported through the gas distribution system is converted into mechanical energy of rotation of the expander shaft and, accordingly, into electricity in the generator, which entails a decrease in the efficiency of the device.
Наиболее близким техническим решением к предложенной полезной модели является газораспределительная станция с электрогенерирующим устройством, выполненная в виде автономного устройства для тепло- и электроснабжения, содержащего входной трубопровод высокого давления газа, выходной трубопровод низкого давления газа, подогреватель газа, детандер, кинематически соединенный с электрогенератором шунтирующий детандер трубопровод с газоредуцирующим клапаном, силовой трансформатор, соединенный вторичной обмоткой с электросетью, фильтр газа, счетчик газа, подогреватель газа, снабженный регулятором напряжения, преобразователь частоты, при этом фильтр газа и счетчик газа соединены последовательно и включены в трубопровод высокого давления газа, а валы детандера и электрогенератора жестко соединены между собой, причем выход электрогенератора соединен с входом преобразователя частоты и через регулятор напряжения с подогревателем газа, а выход преобразователя частоты с входом силового трансформатора (см. патент РФ на полезную модель №47441, МПК F01D 15/08, опубл. 27.08.2005 г.).The closest technical solution to the proposed utility model is a gas distribution station with an electric generating device, made in the form of an autonomous device for heat and power supply, containing an inlet pipe for high pressure gas, an outlet pipe for low gas pressure, a gas heater, an expander kinematically connected to an electric generator bypass shunt expander pipeline with gas reduction valve, power transformer connected by a secondary winding to the mains, filter a gas meter, a gas heater equipped with a voltage regulator, a frequency converter, the gas filter and gas meter are connected in series and included in the high pressure gas pipeline, and the expander and electric generator shafts are rigidly connected to each other, and the output of the electric generator is connected to the input of the frequency converter and through a voltage regulator with a gas heater, and the output of the frequency converter with the input of the power transformer (see RF patent for utility model No. 47441, IPC F01D 15/08, publ. August 27, 2005).
Однако недостатком известного устройства для тепло- и электроснабжения является отсутствие стабилизации температуры газа на входе в детандер-генераторное устройство, что влечет за собой неэффективный расход электроэнергии на подогрев газа в электроподогревателе.However, a disadvantage of the known device for heat and power supply is the lack of stabilization of the gas temperature at the inlet to the expander-generator device, which entails an inefficient energy consumption for heating the gas in the electric heater.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности работы устройства за счет снижения расхода электроэнергии на подогрев газа в электроподогревателе при изменении расхода и температуры газа на входе газораспределительной станции.The problem the utility model aims to solve is to increase the efficiency of the device by reducing the energy consumption for gas heating in the electric heater when the gas flow and temperature at the inlet of the gas distribution station change.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является обеспечение оптимального режима нагрева газа при различных внешних возмущающих воздействиях.The technical result achieved in solving this problem is to ensure the optimal mode of gas heating under various external disturbing influences.
Указанный технический результат достигается тем, что газораспределительная станция с электрогенерирующим устройством, содержащая входной трубопровод высокого давления газа и выходной трубопровод низкого давления газа, блок редуцирования, подогреватель газа с регулятором напряжения, преобразователь частоты, силовой трансформатор, фильтр газа и счетчик газа, соединенные последовательно и включенные в трубопровод высокого давления газа, при этом блок редуцирования выполнен в виде высокоскоростных детандера и электрогенератора, расположенных на едином валу, причем вход и выход детандера подключены к трубопроводам высокого и низкого давления газа, выход электрогенератора соединен с входом преобразователя частоты и через регулятор напряжения с подогревателем газа, а выход преобразователя частоты соединен с первичной обмоткой силового трансформатора, согласно полезной модели, содержит микропроцессорное устройство управления регулятором напряжения, датчики температуры газа, установленные на входе и выходе детандера, датчики входного и выходного давлений газа, установленные на входе и выходе детандера, датчик скорости потока газа и датчик влажности газа, установленные на входе детандера, при этом выходы всех датчиков соединены с входами микропроцессорного устройства, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения.The specified technical result is achieved in that a gas distribution station with an electric generating device, comprising an inlet pipe for high gas pressure and an outlet pipe for low gas pressure, a reduction unit, a gas heater with a voltage regulator, a frequency converter, a power transformer, a gas filter and a gas meter connected in series and included in the high-pressure gas pipeline, while the reduction unit is made in the form of a high-speed expander and an electric generator, distributed laid on a single shaft, the input and output of the expander connected to the pipelines of high and low gas pressure, the output of the generator is connected to the input of the frequency converter and through the voltage regulator with a gas heater, and the output of the frequency converter is connected to the primary winding of the power transformer, according to a utility model, contains microprocessor control device for the voltage regulator, gas temperature sensors installed at the inlet and outlet of the expander, sensors of the input and output gas pressures, set ment of the inlet and outlet of the expander, the gas flow rate sensor and gas humidity sensor installed at the inlet of the expander, wherein the outputs of all sensors connected to inputs of the microprocessor device, whose output is connected to the control input of the voltage regulator.
Целесообразно, чтобы на входе в детандер был установлен регулируемый клапан.It is advisable that an adjustable valve be installed at the inlet of the expander.
Датчики температуры газа, установленные на входе и выходе детандера, измеряют температуру газа и подают сигналы на микропроцессорное устройство. Датчики входного и выходного давления газа, установленные на входе и выходе детандера, регистрируют изменение давления при редуцировании и подают сигналы на микропроцессорное устройство. Датчик скорости потока газа, установленный на входе детандера, измеряет скорость потока газа и подает сигнал на микропроцессорное устройство. Датчик влажности газа, установленный на входе детандера, измеряет влажность газа и подает сигнал на микропроцессорное устройство.Gas temperature sensors installed at the inlet and outlet of the expander measure the gas temperature and provide signals to the microprocessor device. Gas inlet and outlet gas pressure sensors installed at the inlet and outlet of the expander record pressure changes during reduction and provide signals to the microprocessor device. A gas flow rate sensor installed at the inlet of the expander measures the gas flow rate and sends a signal to the microprocessor device. A gas humidity sensor installed at the inlet of the expander measures the humidity of the gas and sends a signal to the microprocessor device.
Микропроцессорное устройство управления регулятором напряжения сравнивает результаты измерения температуры, давления, влажности и скорости потока газа, полученные с датчиков, обрабатывает полученную информацию с помощью заложенной программы ее обработки, вырабатывает управляющий сигнал и подает его на The microprocessor control device for the voltage regulator compares the results of measuring temperature, pressure, humidity and gas flow rate obtained from the sensors, processes the received information using the embedded program for its processing, generates a control signal and provides it to
управляющий вход регулятора напряжения. Это позволяет оптимизировать количество электроэнергии, подаваемое на электроподогреватель, при поступлении на вход ГРС газа с более высокой температурой, при уменьшении расхода газа, изменении влажности газа.control input voltage regulator. This allows you to optimize the amount of electricity supplied to the electric heater, when gas with a higher temperature arrives at the input of the gas distribution station, while reducing gas consumption, changing gas humidity.
Во входном фильтре транспортируемый газ, подлежащий редуцированию, очищается от мелких примесей. Для контроля количества транспортируемого газа применен счетчик газа. Для понижения давления газа используется детандер. В детандере происходит преобразование энергии сжатого газа в механическую работу вращения турбины и соединенного с ней электрогенератора. В электрогенераторе механическая энергия вращения вала преобразуется в электроэнергию.The transported gas to be reduced in the inlet filter is cleaned of small impurities. To control the amount of transported gas, a gas meter is used. An expander is used to lower the gas pressure. In the expander, the energy of the compressed gas is converted into the mechanical work of rotation of the turbine and the generator connected to it. In an electric generator, the mechanical energy of rotation of the shaft is converted into electricity.
При расширении газа его температура сильно понижается, что является крайне нежелательным. Для исключения этого явления часть вырабатываемой электроэнергии 20-25% подается на нагревательные элементы электроподогревателя газа, установленного в трубопроводе высокого давления. При изменении количества газа, проходящего через ГРС, требуется и разное количество электроэнергии на его подогрев. Для регулировки количества электроэнергии подаваемой в электроподогреватель, применен регулятор напряжения в виде управляемого выпрямителя. Для изменения (ограничения) потока газа, проходящего через детандер, используется регулируемый клапан, установленный на входе в детандер.As the gas expands, its temperature drops significantly, which is extremely undesirable. To eliminate this phenomenon, part of the generated electricity of 20-25% is supplied to the heating elements of the gas electric heater installed in the high pressure pipeline. When changing the amount of gas passing through the gas distribution system, a different amount of electricity is required to heat it. To adjust the amount of electricity supplied to the electric heater, a voltage regulator in the form of a controlled rectifier is used. To change (limit) the flow of gas passing through the expander, an adjustable valve is used installed at the inlet to the expander.
В связи с тем, что валы детандера и электрогенератора соединены между собой по безредукторной схеме, частота генерируемого напряжения значительно превышает требуемую стандартную частоту промышленной электросети. Для преобразования генерируемой электроэнергии по параметрам, нормируемым ГОСТ 13109-97, используется преобразователь частоты, обеспечивающий генерацию электроэнергии с заданными параметрами при всех изменениях входного напряжения и возмущающих воздействиях постоянно изменяющейся нагрузки. При значительных колебаниях количества транспортируемого газа параметры генерируемого напряжения сильно изменяются, изменяется и величина генерируемой мощности, но она остается максимальной для данного количества редуцируемого газа.Due to the fact that the shafts of the expander and the electric generator are interconnected by a gearless circuit, the frequency of the generated voltage significantly exceeds the required standard frequency of the industrial power supply network. To convert the generated electricity according to the parameters normalized by GOST 13109-97, a frequency converter is used, which ensures the generation of electricity with specified parameters for all changes in the input voltage and the disturbing effects of a constantly changing load. With significant fluctuations in the amount of transported gas, the parameters of the generated voltage vary greatly, and the value of the generated power also changes, but it remains maximum for a given amount of reduced gas.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема газораспределительной станции с электрогенерирующим устройством.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a gas distribution station with an electric generating device.
Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - входной трубопровод высокого давления газа; 2 - выходной трубопровод низкого давления газа; 3 - подогреватель газа; 4 - регулятор напряжения подогревателя газа 3; 5 - преобразователь частоты; 6 - силовой трансформатор; 7 - фильтр газа; 8 - счетчик газа; 9 - детандер; 10 - электрогенератор; The positions in the drawing indicate the following: 1 - inlet pipeline of high pressure gas; 2 - output pipeline of low gas pressure; 3 - gas heater; 4 - voltage regulator of the gas heater 3; 5 - frequency converter; 6 - power transformer; 7 - gas filter; 8 - gas meter; 9 - expander; 10 - electric generator;
11 - регулируемый клапан, установленный на входе в детандер 9; 12 - датчик температуры газа, установленный на входе в детандер 9; 13 - датчик давления газа, установленный на входе в детандер 9; 14 - датчик скорости потока газа, установленный на входе в детандер 9; 15 - датчик влажности газа, установленный на входе в детандер 9; 16 - датчик температуры газа, установленный на выходе из детандера 9; 17 -датчик давления газа, установленный на выходе из детандера 9; 18 - микропроцессорное устройство управления регулятором напряжения 4; 19 - байпасная газораспределительная станция.11 - adjustable valve installed at the inlet to the expander 9; 12 - gas temperature sensor installed at the inlet to the expander 9; 13 - gas pressure sensor installed at the inlet to the expander 9; 14 - gas flow rate sensor installed at the inlet to the expander 9; 15 - gas humidity sensor installed at the inlet to the expander 9; 16 - gas temperature sensor installed at the outlet of the expander 9; 17 - gas pressure sensor installed at the outlet of the expander 9; 18 - microprocessor control device voltage regulator 4; 19 - bypass gas distribution station.
Газораспределительная станция с электрогенерирующим устройством содержит входной трубопровод 1 высокого давления газа и выходной трубопровод 2 низкого давления газа, блок редуцирования, подогреватель газа 3 с регулятором напряжения 4, преобразователь частоты 5, силовой трансформатор 6. Регулятор напряжения 4 выполнен в виде управляемого выпрямителя. В качестве подогревателя газа 3 использован электроподогреватель. Фильтр газа 7 и счетчик газа 8 соединены последовательно и включены в трубопровод 1 высокого давления газа. Блок редуцирования выполнен в виде высокоскоростных детандера 9 и электрогенератора 10, расположенных на едином валу. Вход детандера 9 подключен к трубопроводу 1 высокого давления газа, а выход - к трубопроводу 2 низкого давления газа. На входе в детандер 9 установлен регулируемый клапан 11. Датчик 12 температуры газа, датчик 13 давления газа, датчик 14 скорости потока газа и датчик 15 влажности газа установлены на входе в детандер 9. На выходе детандера 9 установлены датчик 16 температуры газа и датчик 17 давления газа. Выходы датчиков 12-17 соединены с входами микропроцессорного устройства 18, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения 4.A gas distribution station with an electric generating device comprises an inlet pipe 1 for high gas pressure and an outlet pipe 2 for low gas pressure, a reduction unit, a gas heater 3 with a voltage regulator 4, a frequency converter 5, a power transformer 6. The voltage regulator 4 is made in the form of a controlled rectifier. As a gas heater 3, an electric heater is used. The gas filter 7 and the gas meter 8 are connected in series and are included in the pipeline 1 high pressure gas. The reduction unit is made in the form of a high-speed expander 9 and an electric generator 10 located on a single shaft. The input of the expander 9 is connected to the pipeline 1 high pressure gas, and the output to the pipeline 2 low gas pressure. An adjustable valve 11 is installed at the inlet to the expander 9. A gas temperature sensor 12, a gas pressure sensor 13, a gas flow rate sensor 14, and a gas humidity sensor 15 are installed at the inlet of the expander 9. At the outlet of the expander 9, a gas temperature sensor 16 and a pressure sensor 17 are installed gas. The outputs of the sensors 12-17 are connected to the inputs of the microprocessor device 18, the output of which is connected to the control input of the voltage regulator 4.
Выход электрогенератора 10 соединен с входом преобразователя частоты 5 и через регулятор напряжения 4 с подогревателем газа 3. Выход преобразователя частоты 5 соединен с первичной обмоткой силового трансформатора 6.The output of the generator 10 is connected to the input of the frequency converter 5 and through the voltage regulator 4 with a gas heater 3. The output of the frequency converter 5 is connected to the primary winding of the power transformer 6.
Байпасная газораспределительная станция 19 представляет собой стандартную ГРС, которая включается в работу при отказе детандера 9, т.е. выполняет функцию резервного газораспределительного устройства.Bypass gas distribution station 19 is a standard gas distribution system, which is included in the operation when the expander 9 fails, i.e. serves as a backup gas distribution device.
Основными технологическими задачами газораспределительной станции с электрогенерирующим устройством являются: снижение давления магистрального газа и попутное получение полезной электроэнергии. Предложенное схемотехническое решение может быть применено на всех существующих ГРС. При существующей системе газоснабжения давление магистрального газа перед подачей его потребителю снижается The main technological tasks of a gas distribution station with an electric generating device are: reducing the pressure of the main gas and simultaneously generating useful electricity. The proposed circuit solution can be applied to all existing gas distribution systems. With the existing gas supply system, the pressure of the main gas decreases before it is supplied to the consumer
в двух ступенях. В первой из них на ГРС давление газа снижается до 1,0...1,5 МПа, во второй на газораспределительных пунктах (ГРП) - до 0,1...0,3 МПа.in two steps. In the first of them at gas distribution stations, the gas pressure decreases to 1.0 ... 1.5 MPa, in the second at gas distribution points (gas distribution stations) - to 0.1 ... 0.3 MPa.
При расходе газа через установку 30-50 тыс. нм3/ч и перепаде давлений в детандере 9 от 7,0 до 1,2 МПа может быть полезно использовано 2-2,5 МВт электрической мощности. Установка работает без выбросов вредных веществ в окружающую среду.When the gas flow through the installation is 30-50 thousand nm 3 / h and the pressure drop in expander 9 is from 7.0 to 1.2 MPa, 2-2.5 MW of electric power can be used. The installation works without emissions of harmful substances into the environment.
Газораспределительная станция с электрогенерирующим устройством работает следующим образом.A gas distribution station with an electric generating device operates as follows.
Газ по входному трубопроводу 1 высокого давления поступает на вход фильтра газа 7, где он очищается от мелких механических примесей и влаги. С выхода фильтра 7 газ поступает через счетчик газа 8 на теплообменник электроподогревателя 3, где газ подогревается до температуры 30-70°С. После подогрева до нужной температуры газ через регулируемый клапан 11, проходя по датчикам температуры 12, давления 13, скорости потока газа 14 и влажности газа 15, поступает в детандер 9. Затем, минуя байпасную газораспределительную станцию 19, поступает в трубопровод 2 низкого давления газа.Gas is supplied through a high pressure inlet pipe 1 to the inlet of the gas filter 7, where it is cleaned of small mechanical impurities and moisture. From the output of the filter 7, the gas enters through the gas meter 8 to the heat exchanger of the electric heater 3, where the gas is heated to a temperature of 30-70 ° C. After heating to the desired temperature, the gas through the adjustable valve 11, passing through the temperature sensors 12, pressure 13, gas flow rate 14 and gas humidity 15, enters the expander 9. Then, bypassing the bypass gas distribution station 19, enters the low pressure gas pipeline 2.
Детандер 9 представляет собой тепловую машину, рабочим телом в которой является транспортируемый природный газ. Энергия природного газа при его расширении в детандере 9 преобразуется в механическую энергию вращения его вала, которая затем, в соединенном с детандером 9 электрогенераторе 10, преобразуется в электрическую энергию. Часть электрической энергии от генератора 10 поступает через регулятор напряжения 4 на электроподогреватель газа 3, где используется для подогрева транспортируемого газа. Детандер 9 и электрогенератор 10 образуют электрогенерирующую часть ГРС. Детандер-генераторный агрегат, состоящий из детандера 9 и электрогенератора 10, выполнен без редуктора по схеме «единый вал». При этом частота генерируемого напряжения определятся скоростью вращения общего вала детандер-генераторного агрегата. Так, при скорости вращения детандера в 12000 об/мин частота генерируемого напряжения будет равна 200 Гц. Это напряжение подается на регулятор напряжения 4 электроподогревателя газа 3 и на вход преобразователя частоты 5, выполненного по схеме многомостового инвертора «с явным звеном постоянного тока».Expander 9 is a heat engine in which the transported natural gas is a working fluid. The energy of natural gas during its expansion in the expander 9 is converted into mechanical energy of rotation of its shaft, which then, in the electric generator 10 connected to the expander 9, is converted into electrical energy. Part of the electrical energy from the generator 10 is supplied through a voltage regulator 4 to an electric gas heater 3, where it is used to heat the transported gas. The expander 9 and the electric generator 10 form the electric generating part of the GDS. An expander-generator unit, consisting of an expander 9 and an electric generator 10, is made without a gearbox according to the “single shaft” scheme. The frequency of the generated voltage is determined by the rotation speed of the common shaft of the expander-generator unit. So, at an expander rotation speed of 12,000 rpm, the frequency of the generated voltage will be 200 Hz. This voltage is supplied to the voltage regulator 4 of the electric gas heater 3 and to the input of the frequency converter 5, made according to the scheme of a multi-bridge inverter "with an explicit DC link".
С выхода преобразователя частоты 5 напряжение частотой 50 Гц поступает на первичную обмотку силового трансформатора 6, со вторичной обмотки которого подается внешним потребителям электроэнергии. Газ с выхода детандера 9 после расширения и совершения им работы поступает в трубопровод 2 низкого давления газа. Датчики температур 12 и 16 измеряют температуру газа на входе и выходе из детандера 9.From the output of the frequency converter 5, a voltage of 50 Hz is supplied to the primary winding of the power transformer 6, from the secondary winding of which is supplied to external consumers of electricity. Gas from the output of the expander 9 after expansion and completion of his work enters the pipeline 2 low pressure gas. Temperature sensors 12 and 16 measure the temperature of the gas at the inlet and outlet of the expander 9.
Датчики давления 13 и 17 измеряют давление газа на входе и выходе из детандера 9. Датчик 14 скорости потока газа и датчик 15 влажности газа измеряют, соответственно, скорость поток газа и влажность газа на входе в детандер 9. Сигналы с датчиков 12 и 16 температуры газа, датчиков 13 и 17 давления газа, датчика 14 скорости потока газа и датчика 15 влажности газа поступают в микропроцессорное устройство 18. На основании полученной информации и заложенной программы ее обработки микропроцессорное устройство 18 вырабатывает управляющий сигнал, который подается на управляющий вход регулятора напряжения 4. При поступлении на вход ГРС газа с более высокой температурой или при уменьшении расхода газа количество электроэнергии, подаваемое на электроподогреватель газа 3, уменьшается. Таким образом, на подогрев газа расходуется минимально необходимое количество электроэнергии, а весь остаток выработанной электроэнергии передается во внешнюю электросеть потребителям, тем самым, повышая экономическую эффективность работы ГРС.Pressure sensors 13 and 17 measure the gas pressure at the inlet and outlet of the expander 9. The gas flow rate sensor 14 and the gas humidity sensor 15 measure, respectively, the gas flow rate and gas humidity at the inlet of the expander 9. Signals from the gas temperature sensors 12 and 16 , gas pressure sensors 13 and 17, gas flow rate sensor 14 and gas humidity sensor 15 are supplied to the microprocessor device 18. Based on the information received and the program for processing it, the microprocessor device 18 generates a control signal that delivers I to a control input of the voltage regulator 4. At receipt of the input gas GDS higher temperature or decreasing the gas flow quantity of electricity supplied to the electric heater 3 gas decreases. Thus, the minimum required amount of electricity is spent on gas heating, and the entire balance of the generated electricity is transmitted to the external power network to consumers, thereby increasing the economic efficiency of the gas distribution system.
Расход электроэнергии на подогрев газа не превышает 20-25% от общего количества вырабатываемой электрогенератором 10 электроэнергии.The energy consumption for gas heating does not exceed 20-25% of the total amount of electricity generated by the electric generator 10.
Основным преимуществом предложенной ГРС с электрогенерирующим устройством является то, что в ней максимально используется энергия газа высокого давления для выработки электроэнергии и подогрева газа. В связи с тем, что в составе ГРС с электрогенерирующим устройством используется преобразователь частоты 5, то по сравнению с техническим решением, принятым в качестве прототипа, сняты ограничения по скорости и стабильности вращения общего вала детандер-генераторного агрегата, т.е. в этом случае нет необходимости строго выдерживать постоянство скорости вращения турбины детандера 9. Поэтому при изменении расхода газа через турбину и колебаниях давления газа в трубопроводе 1 высокого давления газа и трубопроводе 2 низкого давления газа скорость вращения вала детандера 9 будет изменяться, но это не повлияет на параметры генерируемого напряжения. Частота генерируемого напряжения и его стабильность определяются настройками преобразователя частоты 5, выполненного по схеме многомостового инвертора «с явным звеном постоянного тока».The main advantage of the proposed gas distribution system with an electric generating device is that it uses the energy of high-pressure gas to the maximum for generating electricity and heating the gas. Due to the fact that a frequency converter 5 is used as part of a gas distribution system with an electric generating device, compared to the technical solution adopted as a prototype, restrictions on the speed and stability of rotation of the common shaft of the expander-generator unit have been removed in this case, there is no need to strictly maintain a constant rotation speed of the expander 9 turbine. Therefore, if the gas flow through the turbine changes and the gas pressure fluctuates in the high pressure gas pipeline 1 and the low gas pressure pipeline 2, the rotation speed of the expander 9 will change, but this will not affect parameters of the generated voltage. The frequency of the generated voltage and its stability are determined by the settings of the frequency converter 5, made according to the scheme of a multi-bridge inverter "with an explicit DC link".
Предложенное техническое решение позволяет выполнить детандер-генераторный агрегат без редуктора. За счет высокой скорости вращения турбины детандера 9 и, соответственно, электрогенератора 10, они имеют уменьшенные габариты и массу. Наличие преобразователя частоты 5 позволяет иметь гостированные параметры генерируемой электроэнергии и максимально просто решать вопросы синхронизации напряжения преобразователя частоты 5 и энергосистемы при подключении к энергосистеме.The proposed technical solution allows to perform the expander-generator unit without a gearbox. Due to the high speed of rotation of the turbine of the expander 9 and, accordingly, of the electric generator 10, they have reduced dimensions and weight. The presence of a frequency converter 5 makes it possible to have guest parameters for the generated electricity and as simple as possible to solve the issues of voltage synchronization of the frequency converter 5 and the power system when connected to the power system.
Предложенная схема газораспределительной станции с электрогенерирующим устройством, выполненным в виде детандер-генераторного агрегата, позволяет значительно увеличить выработку электроэнергии с параметрами качества, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 13109-97, при существенно меньших габаритах и массе вращающихся агрегатов, при этом не сжигает газ и не имеет выбросов продуктов горения газа в окружающую среду.The proposed scheme of a gas distribution station with an electric generating device, made in the form of an expander-generator unit, can significantly increase the generation of electricity with quality parameters that meet the requirements of GOST 13109-97, with significantly smaller dimensions and mass of rotating units, while it does not burn gas and has no emissions gas combustion products into the environment.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150905/22U RU81767U1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150905/22U RU81767U1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU81767U1 true RU81767U1 (en) | 2009-03-27 |
Family
ID=40543296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008150905/22U RU81767U1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU81767U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461766C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Bypass line to accommodate turbine-type electric supply sources or other devices |
| RU2463514C1 (en) * | 2011-09-13 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗ ГУ) | Gas distribution station |
| RU2665752C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника" | Installation for combined electrical and cold supply at gas distribution station |
-
2008
- 2008-12-22 RU RU2008150905/22U patent/RU81767U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461766C2 (en) * | 2010-12-27 | 2012-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Bypass line to accommodate turbine-type electric supply sources or other devices |
| RU2463514C1 (en) * | 2011-09-13 | 2012-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет"(ЮЗ ГУ) | Gas distribution station |
| RU2665752C1 (en) * | 2017-11-09 | 2018-09-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника" | Installation for combined electrical and cold supply at gas distribution station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9567913B2 (en) | Systems and methods to extend gas turbine hot gas path parts with supercharged air flow bypass | |
| CN108730954B (en) | Primary frequency modulation control system adopting water supply throttling and control method thereof | |
| KR20150083374A (en) | Apparatus and method for reactor power control of steam turbine power generation system | |
| RU81767U1 (en) | GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE | |
| CN106437875B (en) | Fired power generating unit working medium bypassing circulation peak regulation system | |
| CN106762115A (en) | A kind of co-generation unit with compensation function | |
| Wang et al. | A power-saving control strategy for reducing the total pressure applied by the primary air fan of a coal-fired power plant | |
| CN209978005U (en) | Primary frequency modulation control system for secondary reheating unit | |
| CN208982123U (en) | A kind of system for realizing three kinds of state switchover operations of thermoelectricity unit | |
| CN104074561B (en) | Throttling adjusting system of cogeneration turbine unit and method of ordering power by heat | |
| RU2680638C1 (en) | Gas pressure control device with turboexpander | |
| RU47441U1 (en) | GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE | |
| CN207762873U (en) | A kind of system that boiler oxygen-enriched combusting combines auxiliary peak-frequency regulation equipment | |
| RU117504U1 (en) | NATURAL GAS PRESSURE RECOVERY SYSTEM | |
| RU2587021C1 (en) | Device for pressure regulation in gas line | |
| CN205858495U (en) | Burning machine inlet Distribution of Natural system | |
| RU2662784C1 (en) | Expander-generator regulator of pressure of natural gas | |
| CN109931581B (en) | System combining oxygen-enriched combustion with auxiliary peak regulation and frequency modulation equipment of boiler | |
| CN203925754U (en) | Have to the supercharging combined cycle system of the bypass of gas flow of HRSG and fan | |
| RU2557834C2 (en) | Gas turbine expansion power plant of gas-distributing station | |
| RU89874U1 (en) | INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF LIQUEFIED GAS ON THE BASIS OF GAS HEAT POWER PLANTS | |
| CN107605546B (en) | Use of turbine expansion generators for organic working medium Rankine cycle power generation systems | |
| RU2620624C1 (en) | Expander-generator set | |
| RU138055U1 (en) | MANEUVERED STEAM-GAS INSTALLATION WITH MULTIFUNCTIONAL VAPOR DISTRIBUTION NODES | |
| CN106761992B (en) | The personal system of heat supply level-one web portal pressure electricity-generating more than needed and progress control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20091223 |