Пристрій турбодетендера з регулюванням тиску в газовій магістралі
Царьков Геннадій Юрійович (RU)
F17D1 / 00 - Трубопроводи (транспортування виробів або матеріалів по трубопроводу за допомогою пневмогідравлічного носія B65G 51/00, B65G 53/00; апарати для розподілу або розливу рідин B67D; спеціальні пристрої для транспортування рідин з резервуарів великої місткості в транспортні засоби або суду або навпаки , наприклад завантажувальні або розвантажувальні транспортні засоби або портативні резервуари B67D 5/00; транспортування розроблюваного драгами матеріалу по трубопроводу E02F 7/10; каналізаційні трубопроводи E03F 3/00; теплоізоляція тр бопроводов F16L 59/00; центральна опалювальна система F24D)
Власники патенту RU 2626268:
Товариство з обмеженою відповідальністю "Газпром газорозподіл Єнакієве" (RU)
Винахід відноситься до пристроїв регулювання тиску в газовій магістралі і може бути використано на газорозподільних станціях. Пристрій містить газорозподільне пристрій, турбодетандер, електричний генератор, випрямляч, інвертор, запірні і нагрівальні елементи, датчик тиску магістралі низького тиску, задатчики режиму роботи турбодетандера і величини тиску в магістралі низького тиску, вимірювальний випрямляч, фільтр, регулюючий пристрій з індикаторами граничних положень регулюючого елемента , блоки порівняння заданого режиму роботи турбодетандера і заданої величини тиску, реверсивний двійковий лічильник, силові клю і, підсилювач та привід регулюючого пристрою. Винахід направлено на підвищення надійності роботи пристрою і точності регулювання тиску в газовій магістралі. 1 мул.
Винахід відноситься до техніки турбобудування, а саме до пристроїв регулювання тиску в газовій магістралі за допомогою турбодетандеров, і може бути використано на газорозподільних станціях для рекуперації енергії стисненого газу і вироблення електричної енергії.
Недолік пристрою полягає в низькій надійності роботи турбодетандера і відсутності корекції потоку газу, що подається високого тиску в залежності від зміни електричного навантаження мережі.
Цей пристрій не забезпечує постійні параметри режиму роботи турбодетандера і корекцію величини потоку газу, що подається високого тиску в залежності від зміни навантаження в електричній мережі, що знижує точність підтримки тиску газу в магістралі низького тиску і надійність роботи турбодетандера в умовах можливих істотних змін діапазонів електричних навантажень.
Цей пристрій не забезпечує постійні параметри режиму роботи турбодетандера при перепадах навантаження в електричній мережі, що знижує надійність роботи пристрою в цілому.
Відоме пристрій не забезпечує плавну зміну величини потоку газу і необхідної точності регулюванням тиску в газовій магістралі низького тиску при перепадах навантаження в електричній мережі, що знижує якість регулювання тиску газу в магістралі і надійність роботи пристрою в цілому.
Технічний результат, який досягається при реалізації даного винаходу, полягає в підвищенні надійності роботи пристрою і забезпеченні необхідної точності регулювання тиску в газовій магістралі низького тиску при перепадах навантаження в електричній мережі за допомогою забезпечення плавної зміни величини потоку газу, що проходить через турбодетандер і перенаправлення частини вироблюваної електричної енергії на нагрівальні елементи підігріву газу, що подається в турбодетандер.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в пристрій турбодетандера з регулюванням тиску в газовій магістралі, що містить газорозподільне пристрій, виконаний у вигляді з'єднаних з магістраллю високого тиску набору труб різного діаметру з встановленими на них запірними пристроями і нагрівальними елементами, датчик тиску магістралі низького тиску, з'єднаний з турбодетандером, навантаженим електричним генератором змінного струму, послідовно з'єднані випрямляч і інвертор, Задати ик номінального режиму роботи турбодетандера, регульований силовий підсилювач додатково введені поєднана з магістраллю високого тиску додаткова труба турбодетандера з встановленими на ній регулюючим пристроєм з індикаторами граничних положень регулюючого елемента і нагрівальним елементом, вимірювальний шунт, з'єднаний послідовно між електричним генератором змінного струму і випрямлячем, задатчик величини тиску в магістралі низького тиску, вимірювальний випрямляч і фільтр, блок сра нання заданого номінального режиму роботи турбодетандера, блок порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску, реверсивний двійковий лічильник, перший і другий одновібратори, силові ключі, підсилювач та привід регулюючого пристрою з індикаторами граничних положень регулюючого елемента, причому перший вхід блоку порівняння заданого номінального режиму роботи турбодетандера з'єднаний з виходом задатчика номінального режиму роботи турбодетандера, а другий вхід через фільтр і вимірювальний випрямляч соедине з вимірювальним шунтом, перший вхід блоку порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску з'єднаний з виходом задатчика величини тиску в магістралі низького тиску, а другий вхід з виходом датчика тиску магістралі низького тиску, вихід блоку порівняння заданого номінального режиму роботи турбодетандера з'єднаний з керуючим входом регульованого силового підсилювача, силовий вхід якого з'єднаний з виходом вимірювального шунта, а силовий вихід з'єднаний з нагрівальним елементом додаткової труби тур одетандера безпосередньо і через силові ключі з нагрівальними елементами і запірними пристроями набору труб різного діаметру, з'єднаних з магістраллю високого тиску, входи управління силовими ключами з'єднані з виходами реверсивного довічного лічильника, вихід блоку порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску з'єднаний через підсилювач і привід регулюючого пристрою з керуючим входом регулюючого пристрою з індикаторами граничних положень додаткової труби турбодетандера, виходи ін індикатором граничних положень повністю відкритого і повністю закритого регулюючого елемента регулюючого пристрою додаткової труби турбодетандера з'єднані через перший і другий одновібратори з суммирующим і віднімається входами реверсивного довічного лічильника відповідно.
На фігурі представлена структура пристрою турбодетандера з регулюванням тиску в газовій магістралі.
Пристрій містить газорозподільне пристрій 1, виконане у вигляді з'єднаних з магістраллю високого тиску набору труб різного діаметру з встановленими на них запірними пристроями 2 і нагрівальними елементами 3, датчик тиску 4 магістралі низького тиску, з'єднаний з турбодетандером 5, навантаженим електричним генератором 6 змінного струму, послідовно з'єднані випрямляч 7 і інвертор 8, задатчик номінального режиму роботи 9 турбодетандера, регульований силовий підсилювач 10, поєднана з магістраллю вис кого тиску додаткова труба 11 турбодетандера з встановленими на ній регулюючим пристроєм 12 з індикаторами граничних положень 13 і 14 регулюючого елемента і нагрівальним елементом 15, вимірювальний шунт 16, з'єднаний послідовно між електричним генератором 6 змінного струму і випрямлячем 7, задатчик величини тиску 17 в магістралі низького тиску 18, вимірювальний випрямляч 19 і фільтр 20, блок порівняння заданого номінального режиму роботи 21 турбодетандера, блок порівняння заданої величини тиску 22 в маг стралась низького тиску 18, реверсивний двійковий лічильник 23, перший 24 і другий 25 одновібратори, силові ключі 26, підсилювач 27 і привід 28 регулюючого пристрою з індикаторами граничних положень 13 і 14 регулюючого елемента.
Пристрій турбодетандера з регулюванням тиску в газовій магістралі працює наступним чином.
У процесі запуску пристрою в роботу реверсивний двійковий лічильник 23 обнулений і силові ключі 26 закриті. Запірні пристрої 2 закриті і газ через газорозподільне пристрій 1 з набору труб різного діаметру на турбодетандер 5 не надходить.
При установці необхідної величини тиску газу в магістралі низького тиску 18 за допомогою задатчика величини тиску 17 на виході блоку порівняння заданої величини тиску 22 формується сигнал, який за допомогою підсилювача 27 і приводу 28 регулюючого пристрою відкриває регулюючий пристрій 12 з індикаторами граничних положень 13 і 14 регулюючого елемента. Через з'єднану з магістраллю високого тиску додаткову трубу 11 газ починає надходити в турбодетандер 5, який починає розкручуватися і приводити в рух електричний генератор 6 змінного струму. Електричний генератор 6 змінного струму починає виробляти електроенергію, яка через вимірювальний шунт 16 надходить на випрямляч 7, за допомогою інвертора 8 перетворюється на змінний струм промислової частоти і подається в зовнішнє електричну мережу.
Номінальний режим роботи турбодетандера 5 і електричного генератора 6 встановлюється за допомогою задатчика номінального режиму роботи 9, реальний режим роботи визначається за допомогою вимірювального шунта 16, сигнал з якого випрямляється вимірювальним випрямлячем 19 і фільтрується за допомогою фільтра 20.
На блоці порівняння заданого номінального режиму роботи 21 турбодетандера 5 і електричного генератора 6 проводиться порівняння реального режиму роботи з номінальним режимом його роботи, який є найкращим. У разі відхилення реального режиму роботи турбодетандера 5 і електричного генератора 6 від номінального на виході блоку порівняння заданого номінального режиму роботи 21 формується сигнал, який управляє роботою регульованого силового підсилювача 10, перенаправляючи частина виробленої електричної енергії на нагрівальний елемент 15, встановлений на додатковій трубі 11 турбодетандера 5.
Регулювання величини тиску газу в магістралі низького тиску 18 проводиться за допомогою порівняння реального значення тиску газу, що вимірюється датчиком тиску 4, і значення заданого задатчиком величини тиску 17 в магістралі низького тиску 18 на блоці порівняння заданої величини тиску 22, який виробляє сигнал управління регулюючим пристроєм 12 з індикаторами граничних положень 13 і 14 регулюючого елемента, що подається через підсилювач 27 і привід 28 регулюючого пристрою. При цьому з'являється надлишок або недолік вироблюваної електричної енергії компенсується за допомогою зменшення або збільшення частки електроенергії, що подається через регульований силовий підсилювач 10 на нагрівальні елементи.
У разі виходу в процесі управління регулюючого пристрою 12 в крайнє відкрите положення індикатор граничного стану 13 спрацює, що призведе до спрацьовування першого 24 одновібратора і значення реверсивного довічного лічильника 23 збільшиться на одиницю. На першому виході реверсивного довічного лічильника 23 з'явиться сигнал, який відкриє відповідний силовий ключ 26, що призведе до відкриття запірного пристрою 2 відповідної труби з набору труб різного діаметру газорозподільного пристрою 1. Одночасно починає працювати відповідний нагрівальний елемент 3.
При наступному спрацьовуванні індикатора граничного стану 13 відбудеться подальше збільшення значення реверсивного довічного лічильника 23 відкриються силові ключі 26 відповідно до сформованим в лічильнику 23 значенням і станеться відкриття запірних пристроїв 2 відповідних труб газорозподільного пристрою 1 з одночасним включенням відповідних нагрівальних елементів 3.
При виході регулюючого пристрою 12 в крайнє закрите положення індикатор граничного стану 14 спрацює, що призведе до спрацьовування другого 25 одновібратора, і значення реверсивного довічного лічильника 23 зменшиться на одиницю. При цьому закриються відповідні силові ключі 26 відповідно до сформованим в лічильнику 23 значенням і відбудеться закриття запірних пристроїв 2 відповідних труб газорозподільного пристрою 1 з одночасним відключенням відповідних нагрівальних елементів 3. При цьому недолік або надлишок вироблюваної електричної енергії компенсується зменшенням або збільшенням частини електроенергії, що подається на нагрівальні елементи.
Таким чином, грубе регулювання тиску газу здійснюється за допомогою включення або відключення труб різного діаметру, а точне - за допомогою плавного регулювання за допомогою регулюючого пристрою 12. Зміна електричного навантаження у зовнішній мережі компенсується перенаправленням частини вироблюваної електричної енергії на нагрівальні елементи підігріву газу, що подається в турбодетандер.
Таке технічне рішення забезпечує підвищення надійності роботи пристрою і необхідної точності регулювання тиску в газовій магістралі низького тиску при перепадах навантаження в електричній мережі за допомогою забезпечення плавної зміни величини потоку газу, що проходить через турбодетандер, і перенаправлення частини вироблюваної електричної енергії на нагрівальні елементи підігріву газу, що подається в турбодетандер.
Пристрій турбодетандера з регулюванням тиску в газовій магістралі, що містить газорозподільне пристрій, виконаний у вигляді з'єднаних з магістраллю високого тиску набору труб різного діаметру з встановленими на них запірними пристроями і нагрівальними елементами, датчик тиску магістралі низького тиску, з'єднаний з турбодетандером, навантаженим електричним генератором змінного струму , послідовно з'єднані випрямляч і інвертор, задатчик номінального режиму роботи турбодетандера, регулир емий силовий підсилювач, що відрізняється тим, що в нього додатково введені поєднана з магістраллю високого тиску додаткова труба турбодетандера з встановленими на ній регулюючим пристроєм з індикаторами граничних положень регулюючого елемента і нагрівальним елементом, вимірювальний шунт, з'єднаний послідовно між електричним генератором змінного струму і випрямлячем, задатчик величини тиску в магістралі низького тиску, вимірювальний випрямляч і фільтр, блок порівняння заданого номінального ого режиму роботи турбодетандера, блок порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску, реверсивний двійковий лічильник, перший і другий одновібратори, силові ключі, підсилювач та привід регулюючого пристрою з індикаторами граничних положень регулюючого елемента, причому перший вхід блоку порівняння заданого номінального режиму роботи турбодетандера з'єднаний з виходом задатчика номінального режиму роботи турбодетандера, а другий вхід через фільтр і вимірювальний випрямляч з'єднаний з вимірювальним шунтом, п рвий вхід блоку порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску з'єднаний з виходом задатчика величини тиску в магістралі низького тиску, а другий вхід з виходом датчика тиску магістралі низького тиску, вихід блоку порівняння заданого номінального режиму роботи турбодетандера з'єднаний з керуючим входом регульованого силового підсилювача, силовий вхід якого з'єднаний з виходом вимірювального шунта, а силовий вихід з'єднаний з нагрівальним елементом додаткової труби турбодетандера безпосередній про та через силові ключі з нагрівальними елементами і запірними пристроями набору труб різного діаметру, з'єднаних з магістраллю високого тиску, входи управління силовими ключами з'єднані з виходами реверсивного довічного лічильника, вихід блоку порівняння заданої величини тиску в магістралі низького тиску з'єднаний через підсилювач і привід регулюючого пристрою з керуючим входом регулюючого пристрою з індикаторами граничних положень додаткової труби турбодетандера, виходи індикаторів граничних поло еній повністю відкритого і повністю закритого регулюючого елемента регулюючого пристрою додаткової труби турбодетандера з'єднані через перший і другий одновібратори з суммирующим і віднімається входами реверсивного довічного лічильника відповідно.