SK284106B6 - Method of employing energy at change of natural gas source pressure and apparatus for making the same - Google Patents
Method of employing energy at change of natural gas source pressure and apparatus for making the same Download PDFInfo
- Publication number
- SK284106B6 SK284106B6 SK1488-97A SK148897A SK284106B6 SK 284106 B6 SK284106 B6 SK 284106B6 SK 148897 A SK148897 A SK 148897A SK 284106 B6 SK284106 B6 SK 284106B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- gas
- turbo
- dispenser
- energy
- shaft
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka oblasti tepelnej energetiky a je určený na využitie prírodného plynu v zariadeniach na výrobu mechanickej energie využitím zmeny tlaku prírodného plynu predovšetkým na miestach jeho ťažby, v rozvodných a kompresorových staniciach.The invention relates to the field of thermal energy and is intended for the use of natural gas in mechanical energy production plants by utilizing the change of natural gas pressure, particularly at its extraction sites, in distribution and compressor stations.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Známe je využitie prírodného plynu v systémoch výroby mechanickej energie (pozri napríklad Prehľadná informácia, séria „Využitie plynu v národnom hospodárstve“. „Využitie potenciálnej energie plynu rozvodných staníc a detandérnych zariadení“, č. 4,1988, str. 29 - 30, ďalej G.E. Zamícký „Teoretické základy využitia tlakovej energie prírodného plynu“, Nčdra, 1968, str. 201, obr. 66).The use of natural gas in mechanical energy production systems is known (see, for example, Overview, "Using gas in the national economy". "Utilizing the potential gas energy of substations and detention facilities", No. 4,1988, pp. 29-30, hereinafter GE Zamícký “Theoretical Foundations of Using Natural Gas Pressure Energy”, Nčdra, 1968, p. 201, fig. 66).
Princíp známej technológie spočíva v tom, že sa prírodný plyn s vysokým tlakom privádza do detandérneho zariadenia, kde plyn expanduje a vykonáva prácu, ktorá sa využíva na pohon rôznych mechanizmov, ako sú čerpadlá, elektrogenerátory, alebo sa transformuje na energiu zhromažďovanú v elektrických akumulátoroch. Okrem toho zníženie teploty plynu vyvolané jeho expanziou sa využíva na účely chladenia v chladiacich zariadeniach. Táto technológia dovoľuje zvyšovať účinnosť využitia prírodného plynu, ale jej použitie vyvoláva rad problémov.The principle of the known technology is that the high pressure natural gas is fed to a scandalized plant, where the gas expands and performs work that is used to drive a variety of mechanisms such as pumps, power generators, or transform into energy collected in electric accumulators. In addition, the gas temperature reduction caused by its expansion is used for cooling purposes in refrigeration plants. This technology makes it possible to increase the efficiency of the use of natural gas, but its use raises a number of problems.
Jeden z týchto problémov spočíva v tom, že uvoľnenie potenciálnej energie plynu spôsobené jeho tlakom vyvoláva zmenu termodynamických parametrov plynu ešte pred jeho dodaním spotrebiteľovi, čo môže zapríčiniť ukazovatele neprípustné pre technické zariadenia využívané v systémoch plynovodov. Napríklad prílišná expanzia plynu v detandémom zariadení môže mať za následok zníženie tlaku pod úroveň potrebnú pre bežnú prácu, napríklad pre rozvody plynu. Súčasne podchladenie vyvolané expanziou plynu môže byť prebytočné pre externé chladiace zariadenie a vyvolať pri tom vyzrážanie kvapalných frakcií, čo poruší charakter prietoku plynu v plynovodoch a zmení vlastnosti spotrebovávaného plynu.One of these problems is that the release of the potential gas energy caused by its pressure causes a change in the thermodynamic parameters of the gas before it is delivered to the consumer, which may render indicators unacceptable to technical equipment used in gas pipeline systems. For example, excessive expansion of the gas in a detanded device may result in a pressure drop below the level required for routine work, for example, gas distribution. At the same time, the supercooling induced by gas expansion may be superfluous to an external cooling device, causing the precipitation of liquid fractions, thereby disrupting the gas flow pattern in the pipelines and altering the gas consumed characteristics.
Iný problém známej technológie sa týka využitia energie pri zmene tlaku prírodného plynu v technických zariadeniach, napríklad v detandéroch. Známe zariadenia spravidla majú zložitú konštrukciu a náročnú výrobu, vysokú spotrebu kovov a nie sú spoľahlivé. Napríklad jc známy turbodetandér vyhotovený ako elektropohon s lopatkovým ústrojenstvom, ktorý má teleso s uloženým rotorom, inštalovaným na ložiskovom hriadeli, smerovací aparát s prírubami na prívod a odvod pracovného média a kolektory vysokého a nízkeho tlaku, systém utesnenia hriadeľa rotora, regulačný, riadiaci a ochranný systém. („Potrubná preprava ropy a plynu“ red. V. A. Jufina, „Nedra“ 6, 1978, str. 123 - 126). V známom riešení chýba ústrojenstvo riadiace spätnú väzbu podľa parametrov „otáčky rotora“ - „prietok plynu na vstupe do smerovacieho aparátu“, čo podmieňuje prácu turbodetandéra pri zvýšených otáčkach rotora, t. j. pri neoptimálnych režimoch a vyžaduje na odovzdanie energie plynu, napríklad elektrogenerátoru, využiť prevodovku s vysokým prevodovým stupňom, čo komplikuje zariadenie a zvyšuje náročnosť na spotrebu kovov. Okrem toho vysokootáčkové lopatkové ústrojenstvo vyžaduje presné vyváženie, vysoký stupeň opracovania súčiastok a použitie klzných ložísk, ktoré majú zvýšené požiadavky na systém mazania. Použitie tradičného utesnenia hriadeľa rotora typu „plyn - olej“ vyžaduje pri vysokých otáčkach nutnosť pou žitia zložitého tesniaceho olejového systému s regulátorom zmeny tlaku, odplyňovač a systém vracania plynu.Another problem of the known technology relates to the use of energy to change the pressure of natural gas in technical installations, for example detectors. Known devices generally have a complex design and complex production, high metal consumption and are not reliable. For example, a turbodetander is known as an impeller with an impeller mounted on a bearing shaft, a directional apparatus with flanges for supply and discharge of working medium and high and low pressure collectors, a rotor shaft sealing system, regulating, control and protective system. ("Pipeline transport of oil and gas" ed. V. Jufin, "Nedra" 6, 1978, pp. 123 - 126). In the known solution, there is no feedback control device according to the parameters of the "rotor speed" - "gas flow at the inlet to the directional apparatus", which conditions the work of the turbo-detector at an increased rotor speed, i. j. in non-optimal modes, and requires the use of a high-speed gearbox to deliver gas energy, such as a power generator, which complicates the device and increases the demand on metal consumption. In addition, the high-speed impeller requires precise balancing, a high degree of machining of components and the use of plain bearings that have increased lubrication system requirements. The use of traditional gas-oil rotor shaft seals requires the use of a complex oil seal system with pressure change regulator, degasser and gas return system at high speeds.
Uvedené nedostatky sú do značnej miery odstránené v zariadení opísanom v patente RF č.2056555 z triedy F16H 41/00,1996. Toto riešenie ponúka energopohon s lopatkovým ústrojenstvom, s telesom s potrubím na prívod a odvod plynu, s rotorom inštalovaným v telese na hriadeli, spojenom s hriadeľom spotrebiča a vybaveným tesniacim systémom hriadeľa, dýzou prívodu plynu smerovacieho aparátu, ktorého prúd vzájomne pôsobí s lopatkami rotora, s dávkovačom spotreby plynu, spojeným s prívodným plynovým potrubím a dýzou, s odstredivým regulátorom frekvencie otáčania hriadeľa rotora, mechanicky spojeného s dávkovačom plynu.These drawbacks are largely eliminated in the apparatus described in RF patent 2056555 of class F16H 41/00, 1996. This solution offers a vane-driven power unit, a body with a gas inlet and outlet pipe, a rotor mounted in the shaft body coupled to the appliance shaft and equipped with a shaft sealing system, a gas jet nozzle of the directional apparatus interacting with the rotor blades, with a gas consumption dispenser connected to a gas supply line and a nozzle, with a centrifugal rotary speed governor mechanically coupled to the gas dispenser.
Toto zariadenie umožňuje udržiavať stály pracovný režim energopohonu pri danom rýchlostnom režime otáčania rotora, napríklad 1500 ot./min., nezávisle od zaťaženia spotrebiča energie, čo zaručuje spätná väzba odstredivého regulátora frekvencie otáčania rotora so záklopkovým dávkovačom plynu a dovoľuje odstrániť jeden zo základných nedostatkov analógu. Toto riešenie súčasne umožnilo použiť výkyvné ložiská na upevnenie hriadeľa rotora v telese a vylúčiť z konštrukcie energopohonu mazací systém a nahradiť ho systémom plynodynamického utesnenia hriadeľa s ejektorovým ústrojenstvom.This device allows to maintain a constant operating mode of the power drive at a given rotor speed mode, for example 1500 rpm, independently of the load of the power consumer, which guarantees the feedback of the centrifugal rotor speed controller with the shutter gas dispenser and makes it possible to eliminate . At the same time, this solution enabled the use of pivot bearings to fix the rotor shaft in the housing and exclude the lubrication system from the power drive construction and replace it with a gas-dynamic shaft seal system with an ejector device.
Posledný z uvedených analógov pracuje efektívne pri vysokom tlaku plynu (2,5 - 6,4 MPa), ktorý je využívaný pri ťažbe plynu a v kompresorových staniciach, kedy spätná väzba odstredivého regulátora frekvencie otáčania hriadeľa rotora s posúvačovým dávkovačom dovoľuje riadiť prietok plynu na vstupe do dýzy smerovacieho aparátu a udržiavať danú rýchlosť otáčania rotora. Ale pri nízkom tlaku plynu v rozvodoch opisované zariadenie nedovoľuje udržiavať stabilnú funkciu energopohonu pri zmene zaťaženia spotrebiča energie. Tento nedostatok je vyvolaný konštrukciou dávkovača, ktorý využíva posúvačové ústrojenstvo a systém spojenia odstredivého regulátora frekvencie otáčania hriadeľa s dávkovačom plynu. Technická podstata tohto nedostatku spočíva v tom, že pri nízkom tlaku používaného plynu sa znižuje jeho prietok na výstupe z dýzy smerovacieho aparátu, pričom s cieľom zachovania potrebnej frekvencie otáčania rotora pri zvýšenom zaťažení spotrebiča energie musí byť tento prietok zvýšený, čo by mal zabezpečovať dávkovač plynu. Dávkovač posúvačového typu však nie je schopný splniť túto úlohu, lebo si vyžaduje väčší priechodový prierez , čo vedie k zväčšeniu rozmerov dávkovača a k zníženiu účinnosti celého energopohonu.The latter analogue works efficiently at high gas pressure (2.5-6.4 MPa), which is used in gas extraction and compressor stations, where the feedback of the centrifugal governor of the rotational speed of the rotor shaft with the shifting feeder allows to control the gas flow at the inlet to the nozzles of the directional apparatus and maintain a given rotor rotation speed. However, at a low gas pressure in the distribution system, the described device does not allow to maintain a stable function of the power drive when the load of the power consumer is changed. This drawback is due to a dispenser design that utilizes a shifting device and a coupling system of the centrifugal shaft speed control to the gas dispenser. The technical nature of this drawback is that at the low pressure of the gas used, its flow at the outlet of the nozzle of the directional apparatus is reduced, and in order to maintain the necessary rotational speed of the rotor at increased load on the energy consumer. . However, the slider type dispenser is unable to fulfill this task because it requires a larger passage cross section, which leads to an increase in the dispenser dimensions and to a reduction in the efficiency of the entire power drive.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky odstraňuje spôsob využitia energie pri zmene tlaku zdroja prírodného plynu a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu, ktorého podstata spočíva v tom, že pri využití energie zmeny tlaku v zdroji prírodného plynu, ktoré zahŕňa čistenie plynu, jeho prepravu k spotrebiteľovi cez turbodetandér zabudovaný vo vysokotlakovom diaľkovom vedení, v ktorom sa uskutočňuje expanzia plynu so súčasným znížením jeho tlaku a teploty a odvodom mechanickej energie na pohon spotrebiča energie, napríklad elektrogenerátora. Prívod plynu do výmenníka tepla, t. j. dodávka plynu spotrebiteľovi, sa uskutočňuje cez niekoľko za sebou zapojených turbodetandérov, meria sa zmena teploty prúdu plynu za turbodetandérom a v závislosti od týchto zmien sa odvádza plyn do výmenníka tepla, kde sa zohrieva na úkor ochladenia okolitého prostredia, alebo sa vedie do ďalšieho turbodetandéra.The aforementioned drawbacks are remedied by a method of utilizing energy in changing the pressure of a natural gas source and an apparatus for carrying out the method, which is based on the fact that when utilizing the energy of changing the pressure in a natural gas source, including gas purification, transporting it to the consumer via a high pressure turbodetander. a long-distance conduit in which gas expansion takes place while reducing its pressure and temperature and dissipating mechanical energy to drive an energy consumer, such as an electric generator. Gas supply to the heat exchanger, i. j. gas supply to the consumer is effected via several connected turbo-detectors, the change in temperature of the gas flow after the turbo-detector is measured and, depending on these changes, the gas is discharged to the heat exchanger where it is heated at the expense of ambient cooling or to another turbo.
Je účelné privádzať prúd plynu po prechode turbodetandérom do kondenzačnej zbernej nádržky s cieľom oddeliť ťažké frakcie z plynu, napríklad propán-butánové.It is expedient to feed the gas stream after passing through the turbodetander to a condensation collecting tank in order to separate the heavy fractions from the gas, for example propane-butane.
Na výstupe z turbodetandéra, do ktorého prúdi plyn z výmenníka tepla, je účelné udržiavať teplotu plynu v určitom rozsahu, k čomu je možné podľa stupňa expanzie plynu stanoviť vo výmenníku tepla taký režim zohrievania plynu, ktorý bude kompenzovať jeho nasledujúce ochladenie v turbodetandéri.At the outlet of the turbodetander into which the gas from the heat exchanger flows, it is expedient to maintain the gas temperature within a certain range, to which a gas heating mode can be determined in the heat exchanger to compensate for its subsequent cooling in the turbodetander.
Po čistení plynu pred jeho prívodom do turbodetandérov je žiaduce plyn zohriať.After purification of the gas before it is supplied to the turbodetanders, it is desirable to heat the gas.
Vynálezom je tiež energochladiaci agregát na realizáciu uvedeného spôsobu. Tento je charakteristický tým, že na zdroj vysokotlakového plynu je prostredníctvom potrubia pripojený prvý z niekoľkých za sebou plynovým potrubím spojených pneuelektrogenerátorov, z ktorých každý sa skladá z energopohonu obsahujúceho okrem iného turbodetandér a z elektrogenerátora. Za každým turbodetandcrom v smere toku plynu je inštalovaný výmenník tepla so vstupným a výstupným potrubím pripojeným k prepoj o vaciemu potrubiu turbodetandérov. Na vstupnom potrubí pred výmenníkom tepla je inštalovaný prvý uzáver a druhý uzáver a výstupné potrubie je tiež vybavené uzáverom, pričom tento uzáver a prvý uzáver umožňujú zabezpečiť prúdenie plynu mimo výmenník tepla.The invention also provides an energy-cooling unit for carrying out the process. This is characterized in that the first of a plurality of gas-connected pneumatic generators connected to the high-pressure gas source is connected via a conduit, each consisting of an electric drive comprising, inter alia, a turbodetander and an electric generator. A heat exchanger with an inlet and outlet piping connected to the turbo manifold intake manifold is installed downstream of each turbodetander. A first shutter and a second shutter are provided on the inlet duct upstream of the heat exchanger, and the outlet duct is also provided with a shutter, the shutter and the first shutter allowing gas to flow outside the heat exchanger.
Na výstupe z turbodetandéra sa môže inštalovať zberná nádržka kondenzátu.A condensate collecting tank may be installed at the outlet of the turbodetander.
Medzi filtrom a prvým turbodetandérom môže byť inštalovaný ohrievač plynu s možnosťou jeho odpojenia a vedenia plynu bezprostredne na vstupy do turbodetandéra.A gas heater may be installed between the filter and the first turbo-detector, with the possibility of disconnecting it and directing the gas immediately to the inlets of the turbo-detector.
Je účelné, aby energochladiaci agregát bol vybavený potrubím, ktoré bude napojené na plynovod a spojené so vstupným a výstupným potrubím všetkých výmenníkov tepla, pričom v tomto potrubí a v obtokovom potrubí musia byť inštalované uzávery tak, že v prípade zníženia tlaku plynu na vstupe do plynovodu alebo pri vzniku havarijnej situácie, ktoré zapríčinia zastavenie elektroenergoagregátov, môže byť prúd plynu vedený ku spotrebiteľovi obtokom mimo akékoľvek turbodetandéry alebo výmenníky tepla, pričom na plynovode pred miestom pripojenia obtokového potrubia je nainštalovaná sústava redukčných ventilov.It is expedient for the energy-cooling unit to be equipped with a pipeline which will be connected to the gas pipeline and connected to the inlet and outlet pipelines of all heat exchangers, and shutters must be installed in the pipeline and bypass line so that in the event of an emergency that causes the electric power units to stop, the gas stream may be routed to the consumer bypasses outside any turbo-detectors or heat exchangers, with a set of pressure reducing valves installed on the pipeline in front of the bypass line connection point.
Vynález je charakteristický tiež tým, že ako turbodetandér v energochladiacom zariadení sa používa potrubie s lopatkovým ústrojenstvom, ktoré sa skladá z telesa s potrubím na prívod a odvod plynu, z rotora inštalovaného v telese na hriadeli, spojenom s hriadeľom spotrebiča energie a vybavenom systémom tesnenia hriadeľa, z prívodnej dýzy plynu, ktorého prúd pôsobí na lopatky rotora, z dávkovača plynu, ktorý je spojený s prívodným plynovým potrubím a dýzou, z odstredivého regulátora otáčok rotora mechanicky spojeného s dávkovacom plynu a vybaveného v súlade s vynálezom ústrojenstvom dodatočného prívodu plynu k rotoru a logickým blokom, pričom ústrojenstvo na dodatočný prívod plynu k rotoru je zhotovené ako sústava regulačných dýz, inštalovaných v periférnom okružnom smere lopatiek rotora a spojených s kolektorom prívodu plynu cez ventilový plynový rozdeľovač a logický blok je elektricky spojený s ventilovým plynovým rozdeľovačom a odstredivým regulátorom.The invention is also characterized in that the turbodetander in the energy-cooling device is a duct with a turbine mechanism comprising a body with a gas inlet and outlet pipe, a rotor mounted in a shaft body coupled to an energy consumer shaft and equipped with a shaft seal system. , a gas supply nozzle, the current of which acts on the rotor blades, a gas dispenser connected to the gas supply line and a nozzle, a centrifugal rotor speed controller mechanically coupled to the metering gas and equipped in accordance with the invention with an additional gas supply device to the rotor; a logic block, wherein the additional gas supply to the rotor is constructed as a set of control nozzles installed in the peripheral circular direction of the rotor blades and connected to the gas supply collector via a valve gas distributor and the logic block is electrically connected to the valve gas m distributor and centrifugal regulator.
Je účelné uskutočniť spojenie hriadeľa rotora s hriadeľom spotrebiča pomocou radiálnej magnetickej spojky, ktorá sa skladá z dvoch polovičných spojok, rozdelených hermetickou zástenou z nevodivého alebo vysokoodporového materiálu.It is expedient to connect the rotor shaft to the consumer shaft by means of a radial magnetic coupling which consists of two half couplings divided by a hermetic screen of non-conductive or high-resistance material.
Dávkovač plynu môže byť zhotovený ako otočná dýza uložená v telese so spojkovým prívodom a mechanické spojenie odstredivého regulátora s dávkovacom plynu v tomto prípade musí byť kinematický spojené s regulátorom otočnej páky, prepojenej s hnacou časťou spojkového prevodu, ktorá je spojená s otočnou dýzou dávkovača a elektrické spojenie logického bloku s regulátorom sa uskutočňuje cez elektrické kontakty, ktoré sú umiestnené na regulátore s cieľom spojiť a rozpojiť elektrický obvod.The gas dispenser may be constructed as a rotary nozzle housed in the clutch supply body and the mechanical connection of the centrifugal regulator to the metering gas in this case must be kinematic connected to the rotary lever regulator connected to the drive portion of the clutch transmission. the connection of the logic block to the controller is effected via electrical contacts, which are located on the controller in order to connect and disconnect the electrical circuit.
Je žiaduce zhotoviť prívod škrtiaceho prvku dávkovača ako magnetickú alebo elektromagnetickú spojku. V stene otáčavého škrtiaceho prvku dávkovača môžu byť prietokové otvory s rôznym prierezom, pričom je účelné, aby profil prietokového otvoru otáčavého škrtiaceho prvku dávkovača bol zhotovený ako zúžený kanálik.It is desirable to supply the throttle element of the dispenser as a magnetic or electromagnetic coupling. In the wall of the rotary throttle element of the dispenser there may be flow holes of different cross-section, it being expedient for the flow-through profile of the rotary throttle element of the dispenser to be constructed as a tapered channel.
Je žiaduce, aby v stenách otáčavého škrtiaceho prvku dávkovača boli priebežné otvory, ktoré prepájajú jeho priestor s priestorom telesa dávkovača, s cieľom vyrovnávať tlak plynu.Desirably, there are through holes in the walls of the rotatable throttle element of the dispenser that interconnect its space with that of the dispenser body in order to equalize the gas pressure.
Otáčavý škrtiaci prvok dávkovača môže byť spojený s telesom pomocou skrutnej pružiny s možnosťou návratu prvku do pôvodnej polohy, ktorá zodpovedá spúšťaniu energopohonu v režime voľnobehu.The rotating throttle element of the dispenser can be connected to the body by means of a helical spring with the possibility of returning the element to its original position, which corresponds to the actuation of the power drive in idle mode.
Všetky uvedené nároky sú podstatné, pretože každý z nich pôsobí na príslušný technický výsledok, ktorých súhrn dovoľuje vyriešiť problém vynálezu.All of the above claims are essential because each of them affects the respective technical result, the summary of which makes it possible to solve the problem of the invention.
Úlohou vynálezu je vytvorenie skupiny technických riešení, ktoré zabezpečia najvyššiu účinnosť technológie využitia energie zmeny tlaku prírodného zdroja plynu. Spôsob, ktorý sa využíva v tejto technológii sa musí realizovať pomocou typového zariadenia sériovej výroby a používané ústrojenstvá musia byť zdokonalenými a unifikovanými prvkami tohto zariadenia.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a group of technical solutions which ensure the highest efficiency of the energy recovery technology of changing the pressure of a natural gas source. The method used in this technology must be realized by means of a series production device and the devices used must be improved and unified elements of the device.
Napríklad, spôsob využitia energie zmeny tlaku zdroja prírodného plynu organizáciou prívodu plynu cez niekoľko turbodetandérov prepojených medzi sebou umožňuje regulovaný odvod energie plynu k spotrebiču energie, zaručuje racionálne využitie energie a nevyvoláva neproduktívne straty. Meranie zmeny teploty plynu po prechode cez turbodetandér a potom výber smerovania prúdu plynu cez výmenník tepla, v ktorom sa plyn zohrieva na úkor ochladenia okolitého prostredia alebo cez ďalší turbodetandér v závislosti od hodnoty tejto zmeny, dovoľuje na výstupe zo zariadenia získať termodynamické parametre plynu zodpovedajúce technickým parametrom zariadenia, ktoré sa využíva v systémoch prívodu plynu ku spotrebiteľovi.For example, a method of utilizing the energy of changing the pressure of a natural gas source by organizing a gas supply through a plurality of interconnecting turbodetanders allows the regulated energy of the gas to be transferred to the energy consumer, ensures rational use of energy and does not produce unproductive losses. Measuring the temperature change of the gas after passing through the turbo-detector and then selecting the direction of the gas flow through the heat exchanger in which the gas is heated at the expense of ambient cooling or through another turbo-detector depending on the value of this change parameter of the equipment used in gas supply systems to the consumer.
Vyhotovenie energochladiaceho agregátu ako niekoľko turbodetandérov prepojených za sebou plynovodom, kde za každým detandérom v smere toku plynu je inštalovaný výmenník tepla so vstupným a výstupným potrubím, pričom na vstupnom potrubí je pred výmenníkom tepla nainštalovaný uzáver a vstupné potrubie a výstupné potrubie sú spojené iným uzáverom s možnosťou vedenia prúdu plynu obtokom mimo výmenníky tepla, čo umožňuje uskutočňovať pracovné operácie podľa tohto spôsobu a potvrdzuje podstatu uvedených nárokov.Design of the energy-cooling aggregate as several turbodetanders connected in series by a gas pipeline, where each detector in the direction of gas flow is installed a heat exchanger with inlet and outlet piping, the inlet piping is installed before the heat exchanger and the inlet piping and outlet piping are connected with another the possibility of conducting the gas stream by-pass outside the heat exchangers, which makes it possible to carry out the operations according to this method and confirms the essence of the claims.
Využitie dodatočného prívodu plynu pomocou sústavy lopatiek inštalovaných v okružnom smere rotora a spojených s kolektorom prívodu plynu pomocou ventilového rozdeľovača plynu v konštrukcii energopohonu s lopatkovým ústrojenstvom, ako aj realizovanie elektrického spojenia logického bloku s ventilovým rozdeľovačom a odstredivým reduktorom umožňuje v prípade nízkeho tlaku pracovného plynu zvýšiť jeho prívod na lopatky rotora a tým obnoviť potrebnú rýchlosť otáčania rotora pri danom zaťažení spotrebiča energie.The use of an additional gas supply by a system of blades installed in the orbital direction of the rotor and connected to a gas supply collector by means of a valve gas distributor in a power train construction with a vane mechanism, its supply to the rotor blades and thereby restore the necessary rotation speed of the rotor at a given load of the energy consumer.
Z uvedeného je jasné, že nároky charakterizujúce tri objekty vynálezu sú podstatné, lebo sa vzťahujú na riešenie jedného problému.It is clear from the foregoing that the claims characterizing the three objects of the invention are essential as they relate to the solution of one problem.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude bližšie ozrejmený pomocou obrázkov, kde obr. 1 znázorňuje funkčnú schému energochladiaceho agregátu, obr. 2 energopohon s lopatkovým ústrojenstvom, obr. 3 dávkovač plynu s otáčavým škrtiacim prvkom, obr. 4 plynodynamické tesnenie rotora energopohonu s ejektorovým systémom zberu uniknutého plynu a obr. 5 elektrodynamické spojenie hriadeľov energopohonu a spotrebiča.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a functional diagram of an energy-cooling unit, FIG. 2 shows a power drive with a vane mechanism, FIG. 3 shows a gas dispenser with a rotating throttle element, FIG. 4 shows a gas-dynamic seal of a power-driven rotor with an ejector leak gas collection system; and FIG. 5 shows the electrodynamic connection of the power drive shafts and the appliance.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Spôsob využívania energie zmeny tlaku zdroja prírodného plynu sa uskutočňuje nasledujúcim spôsobom.The method of utilizing the energy of changing the pressure of the natural gas source is carried out as follows.
Prírodný vysokotlakový plyn sa berie zo zdroja cez čistenie do detandéra, t. j. do zariadenia, v ktorom plyn expanduje, pričom tlak a teplota plynu sa znižujú. Pri expanzii plyn vykonáva prácu, napríklad otáča rotor lopatkového ústrojenstva (v turbodetandéri), ktorý je prepojený s pracovným hriadeľom spotrebiča energie, napríklad elektrogenerátora. Na výstupe z turbodetandéra sa meria zníženie (zmena) teploty prúdu plynu, pričom pri nedostatočnom znížení teploty sa plyn vedie do nasledujúceho detandéra, v ktorom sa uskutočňuje druhý stupeň plynovej expanzie. V prípade dostatočného ochladenia v prvom stupni expanzie môže byť plyn využitý ako chladiace médium a vtedy sa prúd plynu vedie do výmenníka tepla vonkajšieho chladiaceho zariadenia. Za výmenníkom tepla má prúd plynu vyššiu teplotu ako na vstupe do neho, čo umožňuje uskutočniť druhý stupeň plynovej expanzie s odberom mechanickej energie. Preto sa plyn vedie do druhého turbodetandéra, na ktorého výstupe sa uskutočňujú podobné merania ako na výstupe z prvého turbodetandéra a v závislosti od ich výsledku sa plyn vedie buď do výmenníka tepla, kde sa zohrieva na úkor ochladenia okolitého prostredia, alebo do ďalšieho turbodetandéra. Týmto spôsobom sa uskutočňuje regulovaný odber mechanickej energie prírodného plynu s postupným znižovaním tlaku v celom reťazci turbodetandérov do takej hodnoty tlaku plynu, v ktorej sa dodáva spotrebiteľovi.The natural high pressure gas is taken from the source through scrubbing to the detender, i. j. to a plant in which the gas expands, the pressure and temperature of the gas decreasing. Upon expansion, the gas performs work, for example, rotates the rotor of the turbine (in the turbodetander), which is connected to a working shaft of an energy consumer, such as an electric generator. At the outlet of the turbodetander, a decrease (change) in the temperature of the gas stream is measured, and if the temperature is not sufficiently reduced, the gas is fed to a subsequent detector in which the second stage of gas expansion takes place. In the case of sufficient cooling in the first stage of expansion, the gas can be used as a cooling medium and then the gas stream is fed to the heat exchanger of the external cooling device. Downstream of the heat exchanger, the gas flow is at a higher temperature than at the inlet to the heat exchanger, which makes it possible to carry out a second stage of gas expansion with mechanical energy consumption. Therefore, the gas is fed to a second turbodetander, at the outlet of which similar measurements are made as at the outlet of the first turbodetander, and depending on the result, the gas is fed either to a heat exchanger where it is heated at the expense of ambient cooling or to another turbodetander. In this way, the controlled withdrawal of the mechanical energy of the natural gas is effected with a gradual reduction of the pressure in the whole chain of the turbodetanders to the gas pressure value at which it is supplied to the consumer.
Medzi dvomi turbodetandérmi sa prúd plynu používa ako tepelný nosič pre vonkajšie chladiace zariadenie.Between the two turbodetanders, the gas stream is used as a heat carrier for an external cooling device.
Pokiaľ sa spôsob využitia energie zmeny tlaku zdroja prírodného plynu realizuje pri ťažbe plynu a ťažený plyn obsahuje ťažké propán-butánové a iné frakcie, potom sa prúd plynu po prechode cez turbodetandér vedie do kondenzačnej zbernej nádržky, v ktorej sa znižuje rýchlosť plynu a ťažké frakcie z neho vypadávajú vo forme oddelených kvapiek plynového kondenzátu.If the method of utilizing the natural gas source pressure change energy is carried out in gas extraction and the extracted gas comprises heavy propane-butane and other fractions, then the gas stream after passing through the turbo-detector is fed to a condensation collecting tank in which the gas velocity and heavy fractions are reduced. it falls out in the form of separate drops of gas condensate.
Pri použití turbodetandérov s rovnakým stupňom expanzie a pri použití systému termoregulácie vo vonkajších chladiacich zariadeniach je možné dosiahnuť zadaný rozsah nízkych teplôt v chladiacich komorách pomocou udržiavania teploty plynu v požadovanom rozsahu a preto na výstupe z každého turbodetandéra, do ktorého vstupuje plyn, ktorý prešiel výmenníkom tepla, sa udržiava teplota plynu v požadovanom rozmedzí, pričom sa vo výmenníku tepla udržiava režim ohrievania plynu v závislosti od stupňa expanzie plynu v turbodetandéri, ktorý kompenzuje jeho ochladenie v turbodetandéri.When using turbo-detectors with the same degree of expansion and using a thermoregulation system in external cooling systems, it is possible to achieve the specified low temperature range in the cooling chambers by keeping the gas temperature within the desired range and therefore at the outlet of each turbo-detector entering the gas that passed through the heat exchanger , the gas temperature is maintained in the desired range while maintaining a gas heating mode in the heat exchanger depending on the degree of expansion of the gas in the turbodetander, which compensates for its cooling in the turbodetander.
Napríklad pri expanznom pomere plynu 1,3-1,4 v jednom stupni turbodetandéra sa teplota znižuje o 12 -17 °C.For example, with a gas expansion ratio of 1.3-1.4 per turbodetander stage, the temperature decreases by 12 -17 ° C.
Pri teplote plynu na vstupe do systému okolo 0 °C sa vytvárajú podmienky už pre druhý stupeň expanzie na efektívne získanie chladu pri mínus 12 až mínus 17 °C. Pokiaľ pri tom na výstupe z výmenníka tepla teplota plynu - nosiča tepla, neprevyšuje 0 °C, čo závisí od zadaného režimu jeho ohrevu, potom na výstupe z nasledujúceho turbodetandéra sa udržiava rovnaká zmena teploty 12 - 17 °C ako na výstupe z predošlého turbodetandéra a v nasledujúcom výmenníku tepla vonkajšieho chladiaceho zariadenia sa dosahujú podmienky podobné podmienkam v predchádzajúcom výmenníku tepla pre efektívne získanie chladu, čo znamená -12 až-17 °C.At a gas inlet temperature of about 0 ° C, conditions are already created for the second stage of expansion to effectively obtain cold at minus 12 to minus 17 ° C. In this case, if the temperature of the gas-heat exchanger outlet does not exceed 0 ° C depending on the heating mode entered, then the same turbo-outlet temperature is maintained at the outlet of the next turbo-detector as at the turbo-outlet outlet. with the following heat exchanger of the external cooling device, conditions similar to those of the previous heat exchanger are obtained for effectively obtaining cold, which means -12 to -17 ° C.
V prípade nutnosti dosiahnutia veľmi nízkej teploty (-25 až -30 °C) v komorách vonkajšieho chladiaceho zariadenia, na základe uvedených poznatkov, plyn prechádza do nasledujúceho turbodetandéra mimo výmenník tepla. V opačnom prípade, pokiaľ výroba chladu je menšia ako jeho potreba, potom plyn po čistení pred vstupom do systému turbodetandérov sa predhrieva.If it is necessary to reach a very low temperature (-25 to -30 ° C) in the chambers of the external cooling device, based on the above knowledge, the gas passes to the next turbodetander outside the heat exchanger. Otherwise, if the cold production is less than its need, then the gas after cleaning before entering the turbo-detector system is preheated.
Týmto spôsobom slúži vysokotlakový prírodný plyn pred jeho dodávaním spotrebiteľovi nielen na odovzdávanie mechanickej energie vonkajšiemu zariadeniu, ale tiež slúži ako nosič tepla vonkajšiemu chladiacemu zariadeniu so zabezpečením potrebného režimu chladiacich komôr, pričom sa plyn dodáva do potrubia k spotrebiteľovi so zníženým tlakom a s takou teplotou, ktorá zodpovedá podmienkam pri využití príslušného zariadenia v miestach ťažby alebo v kompresorových staniciach.In this way, the high pressure natural gas serves not only to deliver mechanical energy to the external device before supplying it to the consumer, but also serves as a heat carrier to the external cooling device, ensuring the necessary cooling chamber mode, delivering the gas to the consumer at reduced pressure and at a temperature complies with the conditions for the use of the relevant equipment at extraction sites or compressor stations.
Zariadenie, v ktorom sa daný spôsob realizuje, je energochladiaci agregát, ktorého funkčná schéma jc na obr. 1.The apparatus in which the method is implemented is an energy-cooling unit, the functional diagram of which is shown in FIG. First
Energochladiaci agregát je pripojený ku zdroju vysokotlakového plynu cez podávacie potrubie, v ktorom sú postupne za sebou inštalované uzáver 1, filter 2, výmenník tepla 3, sústava škrtiacich ventilov 4 a k plynovodu, ktorý vedie ku spotrebiteľovi, je pripojený cez uzáver 5 a uzatvárací prvok 6. K potrubiu, ktoré spája uvedené prvky sú v bodoch A, B a C napojené potrubia s uzávermi 7. Okrem toho sú v tomto systéme pripojení zabudované dva uzáveryThe energy-cooling unit is connected to the high-pressure gas source via a feed line in which the shutter 1, the filter 2, the heat exchanger 3, the throttle valve assembly 4 are successively installed, and the gas pipeline leading to the consumer is connected through the shutter 5 and the closing element 6 A pipe with shutters 7 is connected to the pipe connecting these elements at points A, B and C. In addition, two shutters are integrated in this connection system.
8.8th
Potrubie, spájajúce uzávery 7, je prepojené s plynovým reduktorom 9, za ktorým je zabudované regulačné ústrojenstvo 10, inštalované na vstupe do prvého pneuelektrogenerátora, ktorý sa skladá z energopohonu 65 s lopatkovým ústrojenstvom a z elektrogenerátora 14. Energopohon 65 obsahuje škrtiaci dávkovač plynu 11, turbodetandér 12, odstredivý regulátor otáčok hriadeľa rotora 13, ktorý je mechanicky spojený napríklad ťahadlom so škrtiacim regulátorom 11. Hriadeľ turbodetandéra 12, na ktorom je uložený rotor (lopatkové ústrojenstvo), je spojený napríklad pomocou radiálnej spojky s hriadeľom elektrogenerátora 14.The pipeline connecting the shutters 7 is connected to a gas reducer 9, behind which is a built-in regulating device 10 installed at the inlet of the first pneumatic generator, which consists of a vane-driven power unit 65 and an electric generator 14. 12, a centrifugal speed regulator of the rotor shaft 13, which is mechanically coupled, for example, by a rod to a throttle regulator 11. The turbodetander shaft 12, on which the rotor (paddle arrangement) is mounted, is connected, for example by radial coupling to the generator shaft 14.
Výstup z turbodetandéra 12 je cez spätný ventil 15 prepojený so vstupným potrubím 17, do ktorého je pred výmenníkom 16 tepla inštalovaný riadiaci prvý uzáver 18.The outlet of the turbo-detector 12 is connected via a non-return valve 15 to an inlet pipe 17 into which a control first shutter 18 is installed upstream of the heat exchanger 16.
Vstupné potrubie 17 a výstupné potrubie 19 z výmenníka 16 tepla sú prepojené riadiacim uzáverom 20. Takéto rozmiestnenie vstupného potrubia 17 a uzáveru 18 umožňuje, aby prúd plynu, ktorý prešiel cez expanzný stupeň v turbodetandéri 12, bol prepravený buď do výmenníka 16 tepla alebo obtokom do nasledujúceho expanzného stupňa.The inlet duct 17 and the outlet duct 19 from the heat exchanger 16 are interconnected by the control shutter 20. Such an arrangement of the inlet duct 17 and the shutter 18 allows the gas flow that has passed through the expansion stage in the turbo-detector 12 to be transferred either to the heat exchanger 16 or bypassing of the next expansion stage.
Medzi spätným ventilom 15 a vstupným potrubím 17 výmenníka 16 tepla môže byť umiestnená kondenzačná zberná nádržka 21, napríklad nádobka s plavákovým ventilom, z ktorej plynový kondenzát odchádza zvláštnym potrubím do zbernej nádoby.Between the check valve 15 and the inlet conduit 17 of the heat exchanger 16, a condensation collecting tank 21 may be provided, for example a vessel with a float valve, from which the gas condensate flows through a separate conduit into the collecting vessel.
Výstupné potrubie 19 výmenníka 16 tepla prvého expanzného stupňa je spojené prepojovacím potrubím 66 s nasledujúcim turbodetandérom 12, ktorý slúži ako druhý stupeň expanzie a ktorý obsahuje konštrukčné prvky podobné prvému expanznému stupňu, ako je uvedené skôr.The outlet conduit 19 of the heat exchanger 16 of the first expansion stage is connected via a connecting line 66 to a subsequent turbodetander 12, which serves as a second expansion stage and which comprises structural elements similar to the first expansion stage as mentioned above.
Na poslednom expanznom stupni je výstupné potrubie 19 výmenníka 16 tepla spojené potrubím 22 cez uzáver 8, meracie ústrojenstvo 5 a uzáver 6 s plynovodom, ktorý vedie ku spotrebiteľovi.In the last expansion stage, the heat exchanger outlet pipe 19 is connected via a pipe 22 via a shutter 8, a measuring device 5 and a shutter 6 to a gas pipeline which leads to a consumer.
Počet expanzných stupňov sa volí v závislosti od tlaku plynového zdroja, tlaku potrebného pre spotrebiteľa, potreby chladu a iných podmienok. Podstata vynálezu založená na spôsobe, ktorý sa realizuje pomocou uvedeného zariadenia umožňuje však využívať určitý optimálny počet expanzných stupňov pre akékoľvek pracovné podmienky ak sa zabezpečia konštrukčné zvláštnosti pre daný prípad.The number of expansion stages is selected depending on the gas source pressure, the pressure required for the consumer, the need for cold and other conditions. The principle of the invention based on the method realized by said device, however, makes it possible to utilize an optimum number of expansion stages for any operating conditions provided that the constructional features of the case are ensured.
Napríklad do konštrukcie energochladiaceho agregátu môže byť zapojené obtokové potrubie 23, pripojené k prívodnému plynovému potrubiu medzi reduktorom 9 a prvým uzáverom 10 a spojené so vstupným potrubím 17 a výstupným potrubím 19 každého výmenníka 16 tepla. V potrubiach 17 a 19 sú zabudované uzávery 24 a 25 a v obtokovom potrubí 23 sú zabudované uzávery 26 a 27 tak, aby v prípade zníženia tlaku plynu na vstupe do plynového vedenia alebo v prípade havárie, ktorá vyvolá zastavenie jedného alebo niekoľkých pneuelektrogenerátorových agregátov, mohol byť prúd plynu vedený obtokom mimo akýkoľvek turbodetandér 12 alebo výmenník tepla 16.For example, a bypass line 23 may be connected to the energy-cooling aggregate structure, connected to the gas supply line between the reducer 9 and the first cap 10 and connected to the inlet line 17 and the outlet line 19 of each heat exchanger 16. Closures 24 and 25 are incorporated in ducts 17 and 19, and closures 26 and 27 are incorporated in bypass line 23 so that, in the event of a reduction in the gas pressure at the gas inlet or in the event of an accident that causes one or more pneuel-generator units to stop a gas flow through the bypass outside any turbodetander 12 or heat exchanger 16.
Prítomnosť obtokového potrubia umožňuje vo všetkých prípadoch využívať optimálny počet pneuelektrogenerátorových agregátov a v mimoriadnych situáciách využívať prípustné režimy chladenia v chladiacich komorách a udržiavať tlak na vstupe do potrubia ku spotrebiteľovi pomocou odvodu plynu zo základného potrubia do obtokového potrubia.The presence of a bypass line makes it possible in all cases to utilize the optimum number of pneumatic generator units and, in exceptional situations, to use permissible cooling modes in the refrigeration chambers and to maintain the pressure at the inlet to the pipe to the consumer by exhausting the gas from the base pipe to the bypass.
Energochladiaci agregát funguje nasledujúcim spôsobom:The energy-cooling unit works as follows:
Vysokotlakový plyn prechádza pri otvorenom uzávere 1 cez filter 2 do reduktora 9, ktorý udržiava potrebný stály tlak na vstupe do plynového potrubia agregátu. Do reduktora 9 postupuje prúd plynu cez uzáver 7 ktorýmkoľvek z troch potrubí, pripojených v bodoch A, B a C k základnému potrubiu. Pri úmerne nízkej teplote plynu, alebo v tých prípadoch kedy je potrebný intenzívny chladiaci režim vo vonkajších chladiacich zariadeniach, postupuje plyn z bodu A k reduktoru 9.When the cap 1 is open, the high-pressure gas passes through the filter 2 to the reducer 9, which maintains the necessary constant pressure at the inlet of the aggregate gas pipe. To the reducer 9, a flow of gas is passed through the closure 7 through any of the three conduits connected at points A, B and C to the base conduit. At a proportionally low gas temperature, or in those cases where an intensive cooling mode is required in outdoor refrigeration systems, the gas from point A proceeds to the reducer 9.
Pri veľmi nízkej teplote alebo pri zníženej potrebe chladu prúdi plyn z bodu B základného potrubia cez výmenník tepla, kde sa zohrieva.At very low temperatures or reduced cold demand, the gas from point B of the base pipe flows through the heat exchanger where it is heated.
V prípade, že je potrebné nasmerovať plyn do obtokového potrubia 23, prechádza prúd plynu do reduktora 9 cez sústavu regulačných ventilov 4, za ktorými má plyn oveľa nižší tlak a teplotu, ako plyn privádzaný do reduktora 9 z bodov A a B, čo umožňuje funkciu agregátu v neštandardnom režime.If it is necessary to direct the gas into the bypass line 23, the gas stream flows to the reducer 9 through a set of control valves 4 at which the gas has a much lower pressure and temperature than the gas supplied to the reducer 9 from points A and B. in non-standard mode.
Pri normálnej situácii prechádza plyn cez reduktor 9 a uzáver 10, potom cez škrtiaci dávkovač 11 energopohonu 65 do prvého turbodetandéra 12, kde plyn expanduje a vykonáva prácu pri otáčaní hriadeľa elektrogenerátora 14. Na výstupe z turbodetandéra 12 sa meria zníženie teploty plynového prúdu termočlánkom a v závislosti od jeho hodnoty prúdi plyn cez spätný ventil 15 a zbernú nádržku kondenzátu 21 buď do výmenníka 16 tepla, alebo v prípade, keď je zníženie teploty nedostačujúce na zabezpečenie potrebného režimu mraziacej komory, vedie sa plyn do druhého turbodetandéra 12 s cieľom ďalšieho stupňa expanzie. Preto v prvom prípade sa uzavrie uzáver 20 a otvorí sa druhý uzá ver 18 a v druhom prípade naopak, pričom prvý uzáver 24 a uzáver 25 zostávajú otvorené.Normally, the gas passes through the reducer 9 and the shutter 10, then through the throttle dispenser 11 of the power actuator 65 to the first turbo 12, where the gas expands and performs the rotation of the generator shaft 14. At the outlet of the turbo 12 from its value, the gas flows through the non-return valve 15 and the condensate collecting tank 21 either to the heat exchanger 16 or, if the temperature reduction is insufficient to provide the necessary freezing chamber mode, the gas is fed to the second turbo detector 12 for further expansion. Therefore, in the first case, the closure 20 is closed and the second closure 18 is opened, and in the second case, the opposite, with the first closure 24 and the closure 25 remaining open.
S cieľom vedenia prúdu plynu obtokom mimo prvý turbodetandér 12 sa automaticky zatvára uzáver 10 inštalovaný pred týmto turbodetandérom, otvárajú sa druhý uzáver 18 a uzáver 25 a uzatvárajú sa prvky 24, 26 a 27. V tomto prípade plyn vstupuje do prvého výmenníka 16 tepla, z ktorého potom prúdi do druhého expanzného stupňa cez otvorený uzáver 25.In order to guide the gas flow by-pass outside the first turbo-detector 12, the shutter 10 installed upstream of the turbo-detector automatically closes, opens the second shutter 18 and shutter 25, and closes elements 24, 26 and 27. In this case the gas enters the first heat exchanger 16. which then flows into the second expansion stage through the open closure 25.
Automatický systém tiež dodatočne uzatvára druhý uzáver 18 s cieľom usmerniť prúd plynu bezprostredne do druhého stupňa expanzie obtokom mimo prvý výmenník 16 tepla.The automatic system also additionally closes the second shutter 18 to direct the gas flow immediately to the second stage of expansion bypassing the first heat exchanger 16.
Nakoniec, v prípade nutnosti usmernenia prúdu plynu obtokom mimo druhý turbodetandér, automatický systém uzatvára prvok 25 a otvára prvok 27, v dôsledku čoho plyn prechádza obtokom mimo turbodetandér druhého expanzného stupňa do druhého výmenníka 16 tepla alebo do turbodetandéra 12 ďalšieho expanzného stupňa, ako sa deje pri prvom expanznom stupni atď.Finally, if necessary to direct the gas flow through the bypass outside the second turbo detector, the automatic system closes the element 25 and opens the element 27, as a result of which the gas passes through the bypass outside the second expansion stage turbo to the second heat exchanger 16 or to the next expansion stage 12 at the first expansion stage, etc.
V procese činnosti pneuenergogenerátorového agregátu pôsobí odstredivý regulátor otáčok hriadeľa 13 rotora turbodetandéra 12 cez mechanické spojenia na škrtiaci dávkovač 11 tak, aby bolo umožnené udržiavať potrebnú frekvenciu otáčania rotora turbodetandéra pomocou regulácie spotreby plynu. Okrem toho v konštrukcii energopohonu 65 s lopatkovým ústrojenstvom, ktorý je súčasťou pneuenergogenerátorového agregátu, môže byť spojené plynodynamické tesnenie hriadeľa rotora so systémom ejekcie plynu, ktoré umožňuje privádzať plyn unikajúci medzi hriadeľom rotora a tesnením energochladiaceho agregátu do prídavného neznázomeného potrubia, ktoré je spojené s potrubím 22, prepojeným s plynovodom k spotrebiteľovi.In the process of operation of the generator set, the centrifugal speed regulator of the rotor shaft 13 of the turbodetander 12 acts via mechanical connections to the throttle dispenser 11 so as to allow the necessary rotational speed of the turbodetander rotor to be maintained by regulating gas consumption. In addition, in the construction of the turbomachine 65, which is part of the pneumatic-generator set, a gas-dynamic rotor shaft seal may be coupled to a gas ejection system that allows gas escaping between the rotor shaft and the energy-cooling aggregate to an additional pipeline (not shown). 22, connected to the gas pipeline to the consumer.
Energopohon 65 s lopatkovým ústrojenstvom pneuenergogenerátorového agregátu je znázornený na obr. 2.The power drive 65 with the blade assembly of the pneumatic-generator set is shown in FIG. Second
Energopohon 65 sa skladá z telesa 28 s potrubím 29 a 30 na prívod a odvod plynu, z rotora 31, inštalovaného na hriadeli 32, spojeným s hriadeľom spotrebiča, z dýzy 33 na prívod plynu, škrtiaceho dávkovača 34 plynu, ktorýje spojený s prívodným plynovým potrubím 29 a dýzou 33 odstredivého regulátora otáčok hriadeľa rotora 35, ktorý je mechanicky spojený s dávkovacom 34 plynu a pomocou ozubeného prevodu s hriadeľom 32, z tesniaceho systému hriadeľa rotora 31. Rotor 31 je uložený na hriadeli 32 na výkyvných ložiskách.The power drive 65 consists of a body 28 with gas supply and exhaust pipes 29 and 30, a rotor 31 mounted on a shaft 32 connected to the appliance shaft, a gas supply nozzle 33, a gas throttle dispenser 34 connected to a gas supply line 29 and the centrifugal speed regulator nozzle 33 of the rotor shaft 35, which is mechanically coupled to the gas metering 34 and by means of a gear shaft to the shaft 32, from the rotor shaft sealing system 31. The rotor 31 is mounted on the shaft 32 on pivot bearings.
V niektorých prípadoch môže byť dávkovač 34 vyhotovený ako otočný škrtiaci prvok 37, uložený v telese 36 (obr. 3) so spojkovým pohonom, pričom mechanické spojenie odstredivého regulátora 35 s dávkovacom plynu môže byť vyhotovené ako otočná páka 38, kinematický spojená s regulátorom 35, ktorý je spojený ťahadlom 39 (obr. 2) s hnacou časťou spojkového pohonu 40 (obr. 3), ktorého hnaná časť 41 je spojená s otočným škrtiacim prvkom 37 dávkovača 34.In some cases, the dispenser 34 may be designed as a rotary throttle element 37, housed in a body 36 (FIG. 3) with a clutch drive, wherein the mechanical coupling of the centrifugal regulator 35 to the metering gas may be designed as a rotary lever 38 kinematic coupled to the regulator 35. which is connected by a drawbar 39 (FIG. 2) to a drive part of the clutch drive 40 (FIG. 3), the driven part 41 of which is connected to the rotary throttle element 37 of the dispenser 34.
Vo všetkých vyhotoveniach energopohonu sú po obvode lopatiek rotora 31 inštalované dýzy 42 (obr. 2) prídavného dávkovania plynu k rotoru. Dýzy 42 sú spojené s kolektorom 29 prívodu plynu pomocou plynového ventilového rozdeľovača 43 zhotoveného ako sústava elektromagnetických ventilov, ktorá je riadená logickým ústrojenstvom 44. Táto sústava je elektricky spojená s ventilovým rozdeľovačom 43 a s odstredivým regulátorom 35, pričom elektrické spojenie logického ústrojenstva 44 s regulátorom 35 môže byť uskutočnené pomocou elektrických kontaktov 45, 46 umiestnených na regulátore 35 s možnosťou zapojenia a odpojenia elektrického obvodu.In all embodiments of the power drive, nozzles 42 (FIG. 2) of additional gas metering to the rotor are installed around the circumference of the blades of the rotor 31. The nozzles 42 are connected to the gas supply collector 29 by means of a gas valve manifold 43 constructed as a solenoid valve assembly which is controlled by a logic device 44. This assembly is electrically connected to the valve manifold 43 and a centrifugal regulator 35, the electrical connection of the logic device 44 to regulator 35. it can be realized by means of electrical contacts 45, 46 located on the controller 35 with the possibility of connecting and disconnecting the electric circuit.
Systém utesnenia hriadeľa 32 rotora 31 predstavuje labyrintové utesnenie 47 (obr. 4), rozdelené min. na dve časti kanálikmi, ktoré vytvárajú v telese energopohonu 28 komory 48 a 49 na zber unikajúceho plynu, pričom v poslednej z nich je umiestnený ozubený prevod 50, ktorý spája odstredivý regulátor 35 (obr. 2) s hriadeľom 32 rotora 31. Komory 48 a 49 sú prepojené s dvojstupňovým ejektorom. Vstupy do prvého stupňa ejektora 51 a do druhého stupňa ejektora 52 sú spojené cez príslušné potrubia 53 a 54 s prívodným potrubím 29 k energopohonu. Výstup z ejektora druhého stupňa 52 je spojený s potrubím 30 odvodu plynu a vstup do ejektora je dodatočne spojený s výstupom z ejektora prvého stupňa 51. Je možný aj taký spôsob zberu unikajúceho plynu, pri ktorom výstup z ejektora prvého stupňa 51 je samostatne spojený s odvodným potrubím 30, čo umožňuje, aby systém odberu plynu z komôr 48 a 49 pracoval v režime dvoch autonómnych ejektorov. Tento systém uskutočňuje odsatie plynu, ktorý prešiel cez tesnenie 47 a vedie ho do plynovodu, čím sa znižuje únik plynu do okolitého prostredia. Náchylnosť plynu k úniku je spôsobená tým, že výkon hnacieho hriadeľa rotora 32 energopohonu 65 sa odovzdáva hnanému hriadeľu spotrebiča 55 energie pomocou mechanického spojenia, napríklad obyčajnou spojkou, ktorej použitie vyžaduje spoľahlivé tesnenie hnacieho hriadeľa na výstupe z telesa pred spojkou. Je však ťažké zhotoviť tesnenie, ktoré by v plnom rozsahu zamedzovalo úniku plynu pri mechanickom spojení hnacieho a hnaného hriadeľa. Na zníženie úniku plynu môže byť mechanické spojenie hriadeľa 32 rotora 31 a hnaného hriadeľa spotrebiča energie vyhotovené vo forme synchrónnej radiálnej magnetickej spojky (obr. 5), ktorá sa skladá z dvoch magnetických polospojok 56 a 57, rozdelených hermetickou zástenou 58 z nevodivého alebo z vysokoodporového materiálu. Vonkajšia magnetická polospojka 57 je upevnená na hnacom hriadeli spotrebiča energie a v jej priestore je uložená vnútorná polospojka 56, upevnená na hnacom hriadeli rotora energopohonu 32, ku ktorého telesu 28 sa hermeticky pripevňuje zástena 58, ktorá rozdeľuje polospojky. Priestor medzi zástenou a vnútornou polospojkou je spojený plynovým potrubím 59 a uzáverom 60 s prívodným plynovým potrubím 29 (obr. 2). Je možný aj iný variant, pri ktorom je priestor medzi hermetickou zástenou a vnútornou polospojkou 56 spojený pomocou iného plynového potrubia s uzáverom 61 s oblasťou nízkeho tlaku, napríklad s priestorom potrubia 30 na odvod plynu od energopohonu 65.The shaft seal system 32 of the rotor 31 is a labyrinth seal 47 (FIG. 4), divided by a min. to two parts through channels that form leakage gas collecting chambers 28 and 48 in the power drive housing 28, the latter having a gear 50 which connects the centrifugal regulator 35 (FIG. 2) to the shaft 32 of the rotor 31. The chambers 48 and 49 are connected to a two-stage ejector. The inlets to the first stage of the ejector 51 and the second stage of the ejector 52 are connected via respective lines 53 and 54 to the supply line 29 for the power drive. The outlet of the second stage ejector 52 is connected to the gas outlet conduit 30 and the inlet to the ejector is additionally connected to the outlet of the first stage 51 ejector. A method of collecting escaping gas is also possible, wherein the outlet of the first stage ejector 51 is separately connected to the outlet via a line 30, allowing the gas removal system from chambers 48 and 49 to operate in two autonomous ejector mode. This system sucks off the gas that has passed through the seal 47 and leads it to the gas pipeline, thereby reducing the leakage of gas into the surrounding environment. The susceptibility of the gas to leakage is due to the power output of the drive shaft 32 of the power drive 65 being transmitted to the driven shaft of the power consumer 55 by means of a mechanical coupling, for example a simple clutch. However, it is difficult to make a gasket that completely prevents gas leakage when mechanically connecting the drive and driven shafts. To reduce gas leakage, the mechanical connection of the shaft 32 of the rotor 31 and the drive shaft of the power consumer may be in the form of a synchronous radial magnetic coupling (Fig. 5) consisting of two magnetic couplings 56 and 57 divided by a hermetic screen 58 of non-conductive or high-resistance material. The external magnetic semi-coupling 57 is mounted on the drive shaft of the power consumer, and an internal semi-coupling 56 is mounted in its space, mounted on the drive shaft of the power drive rotor 32 to whose body 28 a screen 58 is hermetically attached. The space between the screen and the inner semi-coupling is connected by the gas line 59 and the closure 60 to the gas supply line 29 (FIG. 2). Another variant is also possible in which the space between the hermetic screen and the inner semi-coupling 56 is connected by means of another gas line to the low-pressure closure 61, for example the space of the gas outlet line 30 of the power drive 65.
S cieľom zabezpečiť dokonalé tesnenie elektrického pohonu a prevádzky elektrických generátorov v normálnom vyhotovení, to jest vo vyhotovení, ktoré nepoužíva ochranu pred výbuchom, je elektrický generátor umiestnený v doplňujúcej hermeticky uzatvorenej skrini, ktorá je pripojená pomocou príruby ku skrini elektrického pohonu zo strany výstupu hriadeľa 32 rotora 31. Hriadeľ elektrického generátora 33 je pri tom spojený s hriadeľom energetického pohonu 32 pomocou normálnej „polomäkkej“ zubovej spojky. Vnútorný priestor puzdra je spojený s vnútorným priestorom skrine, v ktorej je umiestnený hriadeľ 32 rotora 31. Týmto spôsobom pracuje elektrický generátor v prostredí zemného plynu pod pretlakom.In order to ensure a perfect seal of the electric drive and the operation of the electric generators in the normal version, i.e. in the non-explosion-proof version, the electric generator is located in an additional hermetically sealed housing which is connected by means of a flange to the electric drive housing. In this case, the shaft of the electric generator 33 is connected to the shaft of the power drive 32 by means of a normal "semi-soft" toothed clutch. The inner space of the housing is connected to the inner space of the housing in which the shaft 32 of the rotor 31 is located. In this way, the electric generator operates in a natural gas environment under positive pressure.
Na zabezpečenie cirkulácie plynu cez vnútorné uzatvorené priestory elektrického generátora s cieľom chladenia sú vnútorné priestory na umiestnenie hriadeľa 32 prepojené s vnútorným priestorom puzdra potrubím, vybaveným regulačným prvkom. Potrubie je pripojené k puzdru v mieste vstupu chladiaceho média, v danom prípade plynu, do elektrického generátora, ktoré médium je uvádzané do pohybu ventilátorom. Pritom je tá časť puzdra, v ktorej je privádzaný plyn do elektrického generátora na jeho chladenie, oddelená od tej časti puzdra, do ktorej je plyn privádzaný po chladení elektrického generátora. Pre výstup silových a ovládacích káblov je na puzdre umiestnená hermeticky uzatvorená svorkovnica.In order to ensure gas circulation through the internal enclosed spaces of the electric generator for cooling purposes, the internal spaces for the location of the shaft 32 are connected to the interior of the housing by a pipe provided with a control element. The conduit is connected to the housing at the point of entry of the cooling medium, in this case gas, into the electric generator, which medium is actuated by the fan. In this case, the part of the housing in which the gas is supplied to the electric generator for cooling it is separated from that part of the housing in which the gas is supplied after cooling of the electric generator. A hermetically sealed terminal block is placed on the housing for the output of power and control cables.
Iné varianty vyhotovenia energopohonu 65 sa týkajú zdokonaľovania konštrukcie škrtiaceho dávkovača (obr. 2, 3).Other embodiments of the power actuator 65 relate to the improvement of the throttle dispenser design (FIGS. 2, 3).
Pohon otočného škrtiaceho prvku dávkovača môže byť napríklad vyhotovený vo forme magnetickej alebo elektromagnetickej spojky. V stene otočného škrtiaceho prvku 37 dávkovača (obr. 3) môžu byť prietokové okienka 62 rôzneho prierezu. Tým sa dosahuje takmer plynulá regulácia dávkovania plynu, ktorý postupuje na lopatky rotora 31.For example, the drive of the rotary throttle element of the dispenser may be in the form of a magnetic or electromagnetic clutch. In the wall of the rotatable throttle element 37 of the dispenser (FIG. 3), the flow windows 62 may have different cross-sections. This achieves an almost infinitely variable regulation of the metering of the gas which passes to the blades of the rotor 31.
Je účelné zhotoviť profil prietokového otvoru 62 otočného škrtiaceho prvku 37 dávkovača ako zúžený kanálik, v dôsledku čoho sa vylúčia nežiaduce plynodynamické efekty pri prietoku plynu z otvoru do úzkej medzery medzi otočným škrtiacim prvkom 37 dávkovača a jeho telesom 36.It is expedient to design the flow orifice 62 of the dispenser throttle element 37 as a narrowed channel, thereby avoiding undesired gas dynamics effects when the gas flows from the orifice to a narrow gap between the dispenser throttle element 37 and its body 36.
V stenách otočného škrtiaceho prvku 37 dávkovača môžu byť vytvorené priebežné otvory 63, ktoré spájajú jeho priestor s priestorom telesa dávkovača 36 s cieľom vyrovnávať tlak plynu v týchto priestoroch.Continuous apertures 63 may be formed in the walls of the rotatable throttle element 37 of the dispenser, connecting its space to the space of the dispenser body 36 to equalize the gas pressure in these spaces.
Otočný škrtiaci prvok 37 dávkovača môže byť spojený s jeho telesom skrotnou pružinou 64, s možnosťou návratu prvku do východiskovej polohy, ktorá zodpovedá spusteniu energopohonu 65 pri voľnobehu.The rotatable throttle element 37 of the dispenser can be coupled to its body by a torsion spring 64, with the possibility of returning the element to the initial position corresponding to the actuation of the power drive 65 at idle.
Energopohom 65 pracuje nesledujúcim spôsobom:Energopohom 65 works as follows:
Vysokotlaký plyn prechádza potrubím 29 (obr. 2) do škrtiaceho dávkovača 34, ktorý reguluje dávkovanie plynu pomocou otočného škrtiaceho prvku 37, ktorý je riadený odstredivým regulátorom 35 otáčok hriadeľa 32 rotora 31. Po prechode cez dýzu 34 prúdi plyn do expanzného priestoru telesa 28, znižuje sa tlak plynu a pritom plyn vykonáva prácu pôsobením na lopatky rotora 31, čim uvádza do rotácie hnaný hriadeľ 55 elektrogenerátora 14. Regulátor 35 je nastavený na stály pracovný rýchlostný režim, napríklad 1500 ot./min, nezávisle od zaťaženia agregátu a zabezpečuje ho pri zmenšovaní alebo zväčšovaní prierezu okna dávkovača 62 podľa zaťaženia spotrebiča energie.The high pressure gas passes through line 29 (FIG. 2) to a throttle dispenser 34 which regulates the gas dispensing by a rotary throttle element 37, which is controlled by a centrifugal speed controller 35 of the rotor shaft 31. After passing through the nozzle 34, gas flows into the expansion chamber. the gas pressure decreases, while the gas performs the work by acting on the blades of the rotor 31, thereby actuating the driven shaft 55 of the electric generator 14. The regulator 35 is set to a constant operating speed mode, e.g. 1500 rpm, independently of the load of the unit. decreasing or increasing the cross-section of the dispenser window 62 according to the load of the power consumer.
Pri výraznom znížení tlaku na vstupe do lopatkového ústrojenstva alebo pri výraznom zvýšení zaťaženia spotrebiča energie musí byť výrazne zvýšený prietok plynu s cieľom udržania potrebnej frekvencie otáčok hriadeľa rotora 31, čo nemôže byť splnené len pomocou dávkovača 34, z dôvodu obmedzenej priepustnosti prietokového okna dávkovača 62. V prípade plného využitia „kapacity“ dávkovača zaujme otočná páka 38 odstredivého regulátora 35 krajnú ľavú polohu („otvorené“ ), ktorá zodpovedá maximálnemu prierezu prietokového otvoru dávkovača 62, pri ktorom sa elektrokontakty 45 (46) spoja (obr. 2) a logická sústava 44 vydáva signál na zapojenie ventilov rozdeľovača 43 v stanovenom poradí, ktoré otvárajú prietokové cesty dýz 42 prídavného dávkovania plynu, v dôsledku čoho sa zvyšuje dávkovanie plynu pôsobiaceho na lopatky rotora 31 a dochádza k obnove potrebnej rýchlosti otáčania. Počas 1 - 2 sekúnd, kým sú spojené kontakty 45 (46), logická sústava 44 udržiava optimálny pracovný režim a spúšťa pomocou ventilov rozdeľovača 43 taký počet periférnych dýz 42, ktorý je potrebný na udržiavanie žiadaného režimu otáčania hriadeľa pri jednej zo stredných polôh škrtiaceho prvku 37 dávkovača. Po rozpojení kontaktov 45 a rozpojení elektrického obvodu medzi odstredivým regulátorom 35 a logickou sústavou 44 prechádza páka 38 odstredivého regulátora z krajnej polohy do inej strednej polohy, zodpovedajúcej zmenšenému prierezu prietokového okna 62 dávkovača a potrebný režim otáčania hriadeľa lopatkového ús6 trojenstva sa zabezpečuje súčinným pôsobením dávkovača a dýz 42 prídavného dávkovania plynu.When the pressure at the inlet of the blade assembly is significantly reduced or the load of the power consumer is significantly increased, the gas flow must be significantly increased in order to maintain the required rotor shaft speed 31, which cannot be met by the dispenser 34 only. When the dispenser "capacity" is fully utilized, the rotary lever 38 of the centrifugal regulator 35 assumes the extreme left position ("open") corresponding to the maximum cross-sectional area of the dispenser 62 at which the electro-contacts 45 (46) are connected (Fig. 2). 44 gives a signal to engage manifold valves 43, respectively, that open the flow paths of the additional gas metering nozzles 42, thereby increasing the metering of the gas acting on the rotor blades 31 and restoring the necessary rotational speed. Within 1-2 seconds while the contacts 45 (46) are coupled, the logic assembly 44 maintains an optimum operating mode and triggers, via manifold valves 43, the number of peripheral nozzles 42 required to maintain the desired shaft rotation mode at one of the middle throttle positions. 37 dispenser. After disconnecting the contacts 45 and disconnecting the electrical circuit between the centrifugal regulator 35 and the logic assembly 44, the centrifugal regulator lever 38 moves from the extreme position to another intermediate position corresponding to the reduced cross-section of the dispenser flow window 62 and the necessary mode of rotation of the paddle shaft is ensured. nozzles 42 for additional gas metering.
V tom prípade, ak sa pri zapojení všetkých ventilov neobnoví frekvencia otáčok hriadeľa lopatkového ústrojenstva v priebehu 2 - 3 sekúnd, logická sústava 44 formuje impulz na odľahčenie stroja a jeho zastavenie.In this case, if all the valves do not reset the blade shaft speed within 2-3 seconds, the logic assembly 44 forms an impulse to relieve the machine and stop it.
Pri zvýšení tlaku na vstupe do lopatkového ústrojenstva alebo pri znížení zaťaženia spotrebiča energie musí byť dávkovanie plynu znížené odpojením periférnych dýz 42 prídavného dávkovania plynu, s cieľom udržania potrebnej frekvencie otáčania hriadeľa rotora 31. Túto úlohu plní logická sústava 44 po tom, ako otočná páka 38 odstredivého regulátora 35 zaujme inú krajnú polohu („zatvorené“), ktorá zodpovedá minimálnemu prierezu prietokového okna 62 dávkovača, pri ktorom budú opäť spojené elektrické kontakty 45 (46). V priebehu jednej až dvoch sekúnd, pokiaľ sú elektrické kontakty spojené, logická sústava 44 postupne vypína ventily rozdeľovača 43 a vyraďuje z činnosti časť dýz 42 alebo všetky dýzy tak, aby po rozpojení kontaktov 45 a rozpojení elektrického obvodu medzi odstredivým regulátorom 35 a logickou sústavou 44 páka 38 odstredivého regulátora prešla z krajnej polohy do inej, strednej polohy, zodpovedajúcej zvýšenému prierezu prietokového okna 62 dávkovača a potrebný režim otáčania hriadeľa lopatkového ústrojenstva sa pritom zabezpečuje súčinným pôsobením dávkovača a dýz 42 prídavného dávkovania plynu alebo len samotným dávkovacom.When increasing the pressure at the inlet of the turbine mechanism or reducing the load on the power consumer, the gas dosing must be reduced by disconnecting the peripheral nozzles 42 of the additional gas dosing in order to maintain the necessary rotational speed of the rotor shaft 31. the centrifugal regulator 35 assumes a different end position (" closed ") corresponding to the minimum cross-sectional area of the dispenser flow window 62 at which the electrical contacts 45 (46) are reconnected. Within one to two seconds, when the electrical contacts are connected, the logic assembly 44 sequentially turns off the manifold valves 43 and disengages a portion of the nozzles 42 or all of the nozzles so that after disconnecting the contacts 45 and opening the electrical circuit between the centrifugal controller 35 and the logic assembly 44 the centrifugal regulator lever 38 has moved from its extreme position to another, intermediate position corresponding to the increased cross-section of the metering flow window 62 and the necessary mode of rotation of the vane shaft is ensured by the synergistic action of the metering nozzle and the additional gas metering nozzles 42.
Počas činnosti dávkovača 34 pôsobí páka 38 odstredivého regulátora 35 cez ťahadlo 39 na hnaciu časť 40 spojky (obr. 3) dávkovača a pri jej otáčaní súčasne otáča hnanú časť 41, ktorá je spojená s otočným škrtiacim prvkom 37 dávkovača. Otočenie škrtiaceho prvku 37 spojí priestor dávkovača s prietokovým traktom prívodnej dýzy 33 cez okno 62, ktorého prierez stanoví potrebný prietok plynu, ktorý sa privádza k lopatkovému ústrojenstvu.During operation of the dispenser 34, the lever 38 of the centrifugal regulator 35 acts through the linkage 39 to the drive portion 40 of the dispenser (FIG. 3) and simultaneously rotates the driven portion 41 which is coupled to the rotatable throttle element 37 of the dispenser. The rotation of the throttle element 37 connects the dispenser space with the flow tract of the lance 33 through a window 62 whose cross-section determines the necessary gas flow which is fed to the blade assembly.
V prípade, keď je pohon škrtiaceho prvku 37 dávkovača zhotovený ako magnetická alebo elektromagnetická spojka, potom sa sila hnacej časti 40 spojky odovzdáva hnanej časti 41 spojky cez hermetickú stenu telesa 36 dávkovača. Pri posune hnacej časti spojky ťahadlom 39 hnaná časť ju sleduje a otáča pohyblivý prvok 37. Pružina 64, ktorá spája otočný prvok 37 dávkovača s jeho telesom, odstraňuje medzeru pri prechode častí spojky cez „nulový“ bod pomocou udržiavania stáleho „napnutia“ medzi jej časťami.In the case where the actuator throttle element 37 is driven as a magnetic or electromagnetic clutch, the force of the clutch drive portion 40 is transmitted to the clutch drive portion 41 through the hermetic wall of the dispenser body 36. As the clutch drive part is moved by the puller 39, the driven part follows it and rotates the movable member 37. The spring 64, which connects the dispenser pivot member 37 to its body, removes a gap when the clutch parts pass through the "zero" point by maintaining a constant "tension" between .
Plyn využitý na otáčanie rotora lopatkového ústrojenstva odchádza cez výstupné plynové potrubie 30 s menším tlakom ako na vstupe do energopohonu.The gas used to rotate the rotor of the blade assembly exits through the outlet gas conduit 30 with less pressure than at the inlet of the power drive.
Pri práci energopohonu prechádza časť plynu s tlakom, ktorý sa rovná tlaku na výstupe zo stroja, cez labyrintové tesnenie 47 hriadeľa 32 rotora do komory 48 (obr. 4) a z nej do komory 49. Odvod plynu z komôr 48, 49 sa vykonáva pomocou dvojstupňového ejektora. Vysokotlakový plyn postupuje cez plynovody 53, 54 do konfuzómej časti vstupu ejektora prvého a druhého stupňa (51 a 52) a prúdi do kónického difúzora ejektora, kde prúd plynu vytvára vákuum, dostatočné na odsávanie plynu z komôr 48 a 49 labyrintového tesnenia 47. Plyn odobraný z komôr 48 a 49 postupuje do potrubia 30 na odvod plynu z lopatkového ústrojenstva.During the operation of the power drive, a portion of the gas at a pressure equal to the pressure at the outlet of the machine passes through the labyrinth seal 47 of the rotor shaft 32 into the chamber 48 (FIG. 4) and therefrom into chamber 49. ejector. The high pressure gas passes through the conduits 53, 54 to the confusing portion of the first and second stage ejector inlets (51 and 52) and flows to the conical ejector diffuser where the gas stream generates a vacuum sufficient to exhaust gas from chambers 48 and 49 of labyrinth seal 47. from the chambers 48 and 49 to the gas outlet pipe 30.
Voľbou konštrukčných parametrov prvého stupňa ejektora 51 je možné vytvoriť taký režim odsávania plynu z komory 49, pri ktorom bude tlak v tejto komore blízky tlaku okolitého prostredia, čo zabráni úniku plynu do okolitého prostredia cez výstup hriadeľa 32 z telesa 28. Týmto spôsobom je možné uskutočniť netradičné plynodynamické utesnenie hriadeľa rotora v konštrukcii energopohonu 65 s lopatkovým ústrojenstvom. Pri vysokom tlaku plynu na vstupe do lopatkového ústrojenstva (6, 4 - 10 MPa) je značne zložitý problém vylúčiť únik plynu pomocou plynodynamického utesnenia, lebo pri práci s vysokotlakovým plynom je nutné použiť nielen dvoj ale niekoľko stupňový ejektor, čo znižuje účinnosť tesniaceho systému hriadeľa. V tomto prípade, ako bolo uvedené, sa javí účelným použiť elektromagnetickú spojku s hermetickou zástenou na spojenie hnacieho hriadeľa 32 rotora s hnaným hriadeľom 55 elektrogenerátora 14.By selecting the design parameters of the first stage of the ejector 51, it is possible to create a mode of exhausting gas from the chamber 49 at which the pressure in the chamber is close to the ambient pressure, preventing gas leakage into the environment through the shaft 32 exit from the body 28. unconventional gas-dynamic sealing of the rotor shaft in the construction of power drive 65 with a vane mechanism. At high gas pressure at the inlet of the turbine (6, 4 - 10 MPa), it is a very difficult problem to eliminate gas leakage by gas-tight sealing, because when working with high-pressure gas it is necessary to use not only two or several stage ejector. . In this case, as mentioned, it seems expedient to use an electromagnetic coupling with a hermetic screen to connect the rotor drive shaft 32 to the driven shaft 55 of the generator 14.
Pri otáčaní vnútornej magnetickej polospojky 56 (obr. 5) sa pomocou magnetickej sily uvádza do rotácie hnaná vonkajšia polospojka 57, ktorá je spojená s hriadeľom spotrebiča energie. Súčasne vznikajú na kovovej doske 58 prúdy Fuko, ktoré vyvolávajú ohriatie zásteny a to tým väčšie, čím väčší je odpor kovovej zásteny. Na zníženie ohriatia zásteny sa využíva jeden z variantov systému jeho chladenia. V súlade s prvým variantom postupuje časť vysokotlakového plynu od vstupu do energopohonu 66 plynovodom 59 do priestoru medzi zástenou 58 a vnútornou hnacou polospojkou 56 a ochladzuje zástenu 58. Podľa druhého variantu sa plyn odvádza z priestoru medzi zástenou a vnútornou hnacou polospojkou cez uzáver 61 do zóny nízkeho tlaku, napríklad do potrubia 30 pre odvod využitého plynu z energopohonu. Ochladenie zásteny sa dosahuje v dôsledku toho, že zástena 58 sa omýva plynom, ktorý expandoval v turbodetandéri a jeho teplota poklesla. Chladenie zásteny je možné uskutočňovať využitím oboch variantov.When the inner magnetic coupling 56 (FIG. 5) is rotated, a driven external coupling 57 is driven by a magnetic force, which is coupled to the power consumer shaft. At the same time, Fuko currents are generated on the metal plate 58 which cause the screen to heat up, and the greater the resistance of the metal screen. One of the variants of the cooling system is used to reduce the heating of the screen. According to a first variant, a portion of the high pressure gas passes from the inlet to the power actuator 66 through the gas conduit 59 into the space between the screen 58 and the internal drive half coupling 56 and cools the screen 58. According to the second variant, the gas is discharged from the space between the screen and the internal drive half coupling. low pressure, for example, into a conduit 30 for discharging the utilized gas from the power drive. Cooling of the screen is achieved as the screen 58 is purged with gas that has expanded in the turbodetander and its temperature has dropped. The screen can be cooled using both variants.
Uvedený materiál dáva predpoklady k záveru, že ponúkané technické riešenie v rozsahu troch objektov (spôsob a dve zariadenia) umožňuje prekonať rad problémov, ktoré stoja v ceste úspešnému využitiu technológie zvyšovania účinnosti využitia prírodného plynu utilizácie energie zmeny tlaku zdroja. To všetko svedčí o vyriešení problému vynálezom.The above-mentioned material suggests that the offered technical solution in the range of three objects (method and two devices) allows to overcome a number of problems that stand in the way of successful utilization of natural gas efficiency technology utilization of energy utilization of change of source pressure. All of this is indicative of the problem solved by the invention.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Vynález môže byť využitý v zariadeniach na výrobu elektrickej energie a v chladiacich systémoch využitím zmeny tlaku prírodného plynu v miestach jeho ťažby, v rozvodných a kompresorových staniciach.The invention can be used in power generation and refrigeration systems by utilizing natural gas pressure changes at its extraction sites, substations and compressor stations.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ97144A CZ14497A3 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Method of employing energy at change of natural gas source pressure and apparatus for making the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK148897A3 SK148897A3 (en) | 2000-07-11 |
| SK284106B6 true SK284106B6 (en) | 2004-09-08 |
Family
ID=5461289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK1488-97A SK284106B6 (en) | 1997-01-17 | 1997-11-04 | Method of employing energy at change of natural gas source pressure and apparatus for making the same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ14497A3 (en) |
| SK (1) | SK284106B6 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105201558A (en) * | 2015-09-14 | 2015-12-30 | 中投碧城节能科技有限公司 | Natural gas transportation pipeline top pressure power generation system based on single-screw expander |
-
1997
- 1997-01-17 CZ CZ97144A patent/CZ14497A3/en unknown
- 1997-11-04 SK SK1488-97A patent/SK284106B6/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK148897A3 (en) | 2000-07-11 |
| CZ14497A3 (en) | 1999-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8991482B2 (en) | Installation adapted with temperature equalization system | |
| CN101749195A (en) | Cooling system and method for wind turbine components | |
| CN111365298B (en) | Air cooling system of electric centrifugal air compressor | |
| US5329970A (en) | Diverter valves | |
| CN107060921A (en) | The TRT and method of liquefied air energy-storage system | |
| US5097669A (en) | Control of hydrogen cooler employed in power generators | |
| SK284106B6 (en) | Method of employing energy at change of natural gas source pressure and apparatus for making the same | |
| US20230287807A1 (en) | Apparatus and Method for Controlling a Gas Stream Temperature or Rate of Temperature Change | |
| RU2098713C1 (en) | Method for using energy of natural-gas source differential pressure, power-producing-and-cooling plant, and turboexpander in the form of power drive with bladed machine | |
| US8899047B2 (en) | Gas turbine power plant having fuel heating means | |
| JPH08177409A (en) | Steam turbine plant | |
| CN216281624U (en) | Pipeline arrangement system for extracting circulating water waste heat of power plant | |
| CN214093981U (en) | Defrosting system of gasification station | |
| CN212028109U (en) | Air cooling system of electric centrifugal air compressor | |
| CN205718079U (en) | The off-premises station of multiple on-line system and multiple on-line system | |
| EP1760274B1 (en) | A turbine plant provided with a steam bleed and a system for cooling a turbine section arranged downstream of such steam bleed | |
| CN219492343U (en) | Multi-stage steam supply system | |
| CN219130208U (en) | Coal pulverizer coal powder pipeline anti-blocking device | |
| RU21951U1 (en) | HEAT EXCHANGER | |
| CN114109607B (en) | Heat load self-adaptive gas turbine cooling air waste heat recovery system and control method | |
| CN107906082A (en) | A kind of crusher hydraulic oil cooling system | |
| CN114263237A (en) | Hydropower station technical water supply system with anti-freezing, heating and intelligent allocation functions | |
| NITA et al. | CONCEPTUAL DESIGN AND LAYOUT OF THE COOLING TOWERS NECESSARY TO REMOVE HEAT FROM THE CONDENSER SECONDARY CIRCUIT OF THE ALFRED DEMONSTRATOR REACTOR. | |
| JPH06257416A (en) | Shaft cooling water control device for combined cycle power plant | |
| GB2399396A (en) | Bypass valve for a recuperator |