Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции



Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции
Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции
Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции

 


Владельцы патента RU 2544895:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" (RU)

Изобретение относится к энергетическим установкам, а более конкретно к вихревым энергетическим установкам газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов. Сущность изобретения: вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата (ГПА) компрессорной станции содержит корпус гиперболической формы (6), установленный над выхлопной трубой (1) газоперекачивающего агрегата, в центре корпуса по его оси размещены электрогенератор (8), направляющий аппарат газовоздушного потока (9) и одноступенчатая турбина (10). Верхняя часть корпуса соединена через подшипниковую опору с вытяжным устройством - трубой Вентури (12) с направляющим аппаратом (13), устанавливаемой по направлению ветра, в нижней части корпуса размещен входной направляющий аппарат воздушного потока, стенки его тангенциальных каналов образованы криволинейными панелями, состоящими из трубок газоохладителя (4), соединенных металлическими полосами, верхние концы трубок газоохладителя связаны с трубопроводом горячего газа ((7) сжатого в нагнетателе ГПА, а их нижние концы соединены со сборным трубопроводом охлажденного газа (2). Изобретение направлено на увеличение электрической мощности установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к энергетическим установкам, а более конкретно к вихревым энергетическим установкам газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов.

На компрессорных станциях магистральных газопроводов для охлаждения газа, сжатого нагнетателями ГПА, используются аппараты воздушного охлаждения (АВО), состоящие из теплообменного блока, вентилятора с приводом и системы водяного орошения (Справочник по проектированию магистральных газопроводов. / Под ред. А.Д. Дерцакяна. - Л.: Недра, 1977, с.285).

Известна вихревая ветроустановка (авторское свидетельство СССР №1657723 «Ветродвигатель «Внип-2», приоритет 06.03.1989, МПК: F03D 3/04), в которой поток атмосферного воздуха закручивается и ускоряется с помощью профилированных входных каналов, образованных спиралеобразными направляющими перегородками. При этом кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в энергию вихря, которая затем преобразуется ветроколесом в механическую, а затем в электрическую энергию. Для повышения эффективности ветроустановки воздушный поток преобразуется с помощью криволинейных направляющих в вихреобразные закрученные потоки (патент RU №2002981 «Способ формирования закрученных потоков», приоритет 27.03.1992, МПК: F15D 1/00).

Наиболее близким техническим решением заявленного изобретения является вихревая ветроустановка (патент RU №2093702 «Вихревая ветроустановка», приоритет 22.01.1996, МПК: F03D 3/04), содержащая вытяжное устройство, корпус, направляющий аппарат, выполненный в виде коаксиально установленных в корпусе усеченных гиперболоидов вращения, с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо с жесткими профилированными лопастями и установленное над вытяжным цилиндрическим каналом, в основании нижнего направляющего аппарата выполнен вертикальный осесимметричный канал эжекции дополнительного потока воздуха, в котором установлена турбина - преобразователь энергии с электрогенератором. В основании нижнего направляющего аппарата выполнены осесимметричные отверстия для использования восходящих тепловых потоков.

Недостатком описанной вихревой ветроустановки, принятой за прототип изобретения, является то, что она предназначена только для генерации электрической мощности, с использованием кинетической энергии закрученного потока атмосферного воздуха, но не может быть применена для выработки электроэнергии с использованием кинетической энергии потока выхлопных газов газотурбинной установки ГПА и ветрового потока атмосферного воздуха, кроме того, в ней не предусмотрено охлаждение природного газа, нагретого в нагнетателе ГПА.

Известен также воздуховод башенной испарительной градирни, в котором ветронаправляющие щиты имеют шероховатую поверхность, омываемую эжектируемым потоком наружного воздуха. Он турбулизируется, взаимодействуя с шероховатой поверхностью, что приводит к интенсификации процесса охлаждения в градирне (патент RU №2196947 «Воздуховод башенной испарительной градирни с турбулизацией вихревого потока», приоритет 22.03.2001, МПК: F28C 1/00)

Технической задачей изобретения является увеличение электрической мощности за счет использования кинетической энергии потоков выхлопных газов газотурбинной установки ГПА, а также ветрового потока атмосферного воздуха, с охлаждением горячего газа, вышедшего из нагнетателя ГПА.

Поставленная задача решается тем, что комбинированная вихревая энергетическая газоохлаждающая установка содержит вытяжное устройство, корпус гиперболической формы, направляющий аппарат входящего воздушного потока, выполненный в виде коаксиально установленных в корпусе усеченных гиперболоидов вращения, с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, связанное валом с электрогенератором, причем ее корпус установлен над выхлопной трубой газоперекачивающего агрегата, вдоль центральной оси корпуса, по ходу газовоздушного потока, установлены: электрогенератор, осевой направляющий аппарат и одноступенчатая осевая турбина; разделяющие вертикальные перегородки выполнены турбулизирующими, состоящими из трубок газоохладителя, соединенных между собой металлическими полосами, верхние концы трубок газоохладителя присоединены к трубопроводу подвода горячего газа нагнетателя ГПА, а их нижние концы подключены к отводящему трубопроводу охлажденного газа, верхняя часть корпуса соединена через подшипник с самоустанавливающейся по направлению воздушного потока трубой Вентури, снабженной направляющим устройством.

На фиг.1 изображена схема комбинированной вихревой газоохлаждающе-энергетической установки, где 1 - выхлопной газоход газотурбинной установки, 2 - трубопровод отвода охлажденного газа; 3 - сборный трубопровод охлажденного газа; 4 - турбулизирующие разделяющие вертикальные перегородки, 5 - раздающий трубопровод горячего газа; 6 - корпус гиперболической формы; 7 - трубопровод горячего газа; 8 - электрогенератор; 9 - осевой направляющий аппарат; 10 - осевая турбина, 11 - подшипник, 12 - труба Вентури, 13 - направляющий аппарат.

На фиг.2 изображен поперечный разрез по А-А нижней части гиперболического корпуса 6.

На фиг.3 изображено сечение разделяющей вертикальной перегородки 4, 14 - трубы газоохладителя, 15 - металлические соединительные полосы.

Комбинированная вихревая энергетическая газоохлаждающая установка работает следующим образом. Выхлопные газы газовой турбины ГПА с температурой 400-450°C поступают из выхлопного газохода 1 в нижнюю осевую часть гиперболического корпуса 6. Из-за высокой температуры их плотность меньше плотности атмосферного воздуха, и в нижней части корпуса 6 вследствие самотяги горячего газового потока возникает разрежение. Его величина возрастает за счет закрутки потока атмосферного воздуха, входящего в корпус 6 по тангенциальным каналам, с вертикальными турбулизирующими разделительными перегородками 4, образованными трубами газоохладителя 14, с металлическими соединительными полосами 15. Входящий в корпус 6 поток атмосферного воздуха ускоряется за счет его тороидальной закрутки и разности атмосферного давления и разрежения в корпусе 6 и, обтекая вертикальные турбулизирующие разделительные перегородки 4, дополнительно турбулизируется, и при этом, за счет значительной разности температур горячего газа в трубках газоохладителя 14 и атмосферного воздуха, эффективно охлаждает горячий газ, подаваемый в трубки 14 газоохладителя из подводящего трубопровода горячего газа 7 через раздающий трубопровод горячего газа 5. Газ, охлажденный в трубках 14 газоохладителя, отводится из них по сборному трубопроводу охлажденного газа 3 в трубопровод отвода охлажденного газа 2.

Закрученная в гиперболическом корпусе 6 смесь выхлопных газов и воздуха поступает в осевой направляющий аппарат 9 и направляется под требуемым углом на лопатки одноступенчатой осевой турбины 10, приводя во вращение ротор электрогенератора 8. При изменении направления потока ветра направляющий аппарат 13 обеспечивает ориентацию по направлению ветра (с помощью подшипника 11) аэродинамического ускорителя ветрового потока - трубу Вентури 12 относительно неподвижного гиперболического корпуса 6. Ускоряясь, ветровой поток создает разрежение в узком сечении трубы Вентури 12, за счет чего увеличиваются полезная работа осевой одноступенчатой турбины 10 и мощность генерируемая электрогенератором 8.

В узком сечении трубы Вентури 12 происходит смешение входящего в нее через входное торцевое сечение ветрового воздушного потока и газовоздушного потока, поступающего в узкое сечение трубы Вентури 9 из верхней части гиперболического корпуса 6. Объединенный газовоздушный поток через выходной торец трубы Вентури 12 сбрасывается в атмосферу.

Применение на ГПА компрессорных станций магистральных газопроводов комбинированных вихревых энергетических - газоохлаждающих установок позволяет:

- без дополнительного увеличения расхода топлива ГПА генерировать в предлагаемой установке до 200 кВт электрической мощности. Вырабатываемая электроэнергия может использоваться для обеспечения собственных нужд компрессорных станций;

- эффективно использовать в установке для выработки электроэнергии кинетическую энергию ветрового потока;

- производить охлаждение сжатого газа, нагретого в нагнетателях ГПА,

- эффективно использовать в установке для выработки электроэнергии кинетическую энергию ветрового потока;

- за счет выполнения вертикальных разделительных перегородок, турбулизирующих входящий в гиперболический корпус воздушный поток и состоящих из трубок газоохладителя с металлическими соединительными полосами, можно увеличить интенсификацию теплообмена в газоохладителе;

- за счет применения аэродинамического ускорителя - трубы Вентури, самоустанавливающейся по направлению ветрового потока с помощью направляющего аппарата, можно увеличить разрежение в верхней части гиперболического корпуса, расход и скорость подсасываемого атмосферного воздуха и электрическую мощность установки.

1. Вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата компрессорной станции, содержащая корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, направляющий аппарат воздушного потока, выполненный в виде коаксиально установленных в корпусе усеченных гиперболоидов вращения с разделяющими вертикальными перегородками, изогнутыми по спирали, и ветроколесо, связанное валом с электрогенератором, отличающаяся тем, что корпус гиперболической формы установлен над выхлопной трубой газоперекачивающего агрегата, а вдоль его центральной оси по ходу газовоздушного потока размещены электрогенератор, осевой направляющий аппарат и одноступенчатая осевая турбина, при этом разделяющие вертикальные перегородки входных воздушных каналов выполнены из трубок газоохладителя, соединенных между собой металлическими полосами, верхние концы трубок газоохладителя присоединены к трубопроводу подвода горячего газа нагнетателя газоперекачивающего агрегата, а их нижние концы подключены к отводящему трубопроводу охлажденного газа.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть корпуса гиперболической формы соединена посредством подшипника с самоустанавливающимся по направлению воздушного потока вытяжным устройством - трубой Вентури, снабженной направляющим аппаратом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к конструкциям ветроприемных устройств с осью вращения ротора, перпендикулярной к направлению ветра. Установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и имеет лопасти, расположенные на ободе ветроколеса и установленные на валах, находящихся на оси симметрии лопастей.

Изобретение относится к ветроэнергетическим комплексам и может быть использовано в народном хозяйстве. Ветроэнергетический комплекс содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения.

(57) Изобретение относится к устройству для генерации электроэнергии из энергии ветра, содержащему лопаточный блок (5), блок (6) сбора ветра и блок (8) управления. Лопаточный блок (5) содержит вертикальный вал (51), установленный с возможностью вращения на основании (4), и множество лопаток (521), неподвижно прикрепленных вокруг вала (51) и приводимых во вращение ветром.

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет регулировать скорость вращения ротора ветродвигателя, а также защитить его от наледи и налипания снега. Конструкция ветродвигателя отличается тем, что снабжена механизмом поворота экрана, позволяющим принудительно повернуть его вокруг своей оси и полностью или частично перекрыть ротор ветродвигателя от потока ветра и других атмосферных воздействий.

Изобретение направлено на улучшение пространственной устойчивости конструкции для получения электроэнергии больших и крупных мощностей от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы над внутриконтинентальными регионами.

Изобретение позволяет надежно и устойчиво получать электроэнергию сверхкрупной мощности от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы, прежде всего на материковых территориях.

Ротор // 2534326
Изобретение относится к конструкции роторов, используемых преимущественно с возобновляемыми источниками энергии (как воздушными, так и водными). Сущность изобретения состоит в том, что в роторе с чашеобразными элементами, смонтированными на валу, элементы выполнены в виде конусных улиток, вершины конусов в которых могут быть в плоскости симметрии чашки или могут быть асимметричными по отношению к плоскости симметрии чашки.

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования и использования энергии ветра. Установка содержит поворотную стойку, несущую жестко закрепленный на ее верхнем конце подшипниковый узел с двухконцевым горизонтальным валом, один конец которого связан с генератором, а на другом конце жестко закреплен мах, несущий по меньшей мере две съемных лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Статор сегментного ветроэлектрогенератора содержит источник возбуждения, Г-образные магнитопроводы, катушки, основание, крепежные элементы, между основными катушками установлены дополнительные катушки с сердечниками, снаружи которых размещены сегментно-образные вставки.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую и электрическую энергию. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок, содержащих ветровые колеса с электрогенератором, нагревательный элемент и аэродинамическую трубу. Ветровые колеса с электрогенератором расположены в подземных туннелях, соединенных с башней, в которой расположены газовые горелки, создающие постоянный воздушный поток. По центру башни расположена перфорированная тонкостенная керамическая труба и водопровод с соплами внутри нее, газовые горелки нагревают керамическую трубу, а ее диффузное инфракрасное излучение активно поглощается парами воды, которые вместе с отработанными нагретыми газами перемещаются вверх и быстрее нагревают воздух в аэродинамической трубе, что создает требуемый для возникновения тяги градиент температуры с внешней средой, в дальнейшем поток усиливается за счет перепада атмосферного давления на концах аэродинамической трубы. Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы нагревательного элемента, которая, в свою очередь, приведет к повышению эффективности ветровой электростанции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в электромашиностроении. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, жестко зафиксированную в пространстве, располагаемую в центре вращения, в которой скомпонованы электрогенератор и ротор. Ротор содержит цилиндрический вал, от которого радиально в горизонтальной плоскости отходят закрытые в аэродинамические обтекатели силовые траверсы, на концах которых закреплены вертикальные лопасти. Цилиндрический вал с возможностью вращения пропущен через направляющую втулку, жестко закрепленную на торце вертикальной мачты. Электрогенератор содержит корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, скрепленный со ступицей, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки. В цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор электрогенератора. Ротор включает в себя индуктор, выполненный с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха или с радиальным или тангенциальным намагничиванием. Корпус электрогенератора, снабжен первым и вторым щитами, выполненными с возможностью жесткого скрепления с соответствующими торцевыми кромками корпуса электрогенератора. Использование данного изобретения приводит к повышению ресурса и надежности работы ветроустановки и ее электрогенератора за счет существенного уменьшения трения в подшипниках, повышения КПД генератора, уменьшения массы вращающихся деталей, увеличения окружной скорости индуктора электрогенератора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам и способам производства электроэнергии. Основным элементом ветроэнергетической установки является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен канал, соединяющий противоположные поверхности крыла. Засасываемый в этот канал воздух приводит во вращение турбину и связанный с ней электрогенератор. Установка может быть стационарной или мобильной. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и электротехники и, в частности, к электромашиностроению. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, в которой скомпонован электрогенератор и ротор, включающий ряд вращающихся вокруг вертикальной оси вертикальных лопастей. На ступице установлен статор, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, при этом он охвачен цилиндрической полостью ротора. Пазы статора, в которых уложены катушки обмотки, размещены с внешней стороны статора и открыты к обращенной к ним поверхности цилиндрической полости ротора. Внутренняя поверхность полости ротора, обращенная к статору, снабжена кольцевым выступом с пазом, в котором смонтирован индуктор, содержащий планки, ориентированные вдоль продольной оси ротора, выполненные из постоянных магнитов, с образованием составного магнитного кольца. При этом планки намагничены так, что между радиально намагниченными магнитами размещены тангенциально намагниченные, с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха. Подшипниковый узел электромашины содержит магнитные радиальные подшипники, размещенные в зазорах между кромками торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях ротора, а также содержит магнитные упорные подшипники, размещенные в зазорах между поверхностями торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях выступа ротора. Использование изобретения приводит к повышению ресурса ветроустановки и ее электрогенератора, уменьшению трения в подшипниках, увеличению окружной скорости индуктора электрогенератора, самораскрутке ротора при низких скоростях ветра. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения. Вертикальный ротор содержит вертикальный вал, активные лопасти, соединенные гибкими связями с валом. Места крепления лопастей соединяются между собой дополнительными гибкими связями. Преимуществом данного ротора является его простота, надежность и технологичность, которые обусловлены доступностью основных компонентов. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения содержит ветровую турбину. Ветровая турбина состоит, по меньшей мере, из одной секции. В секции установлены лопасти S-образной формы. Секция снабжена каркасом в виде многоугольной призмы с поворотными ветронаправляющими экранами. Ветронаправляющие экраны установлены на каждой стороне многоугольной призмы с возможностью обеспечения плавного перетекания воздуха с них на лопасти S-образной формы ветровой турбины. Ветродвигатель выполнен в виде башни. Ветронаправляющие экраны выполнены поворотными с углом поворота от 0 до 90° с возможностью выполнения функции жалюзи и прикрытия каждой стороны каркаса. По углам ветронаправляющие экраны снабжены замками. В нижней части башни установлены машинный зал и операторское помещение. Технический результат заключается в повышении прочности конструкции, увеличении мощности ветродвигателя и снижении шума. 3 ил.

Изобретение может быть использовано для строительства ветроэнергетических установок с горизонтальной осью вращения и набегающим воздушным потоком. Ветродвигатель содержит горизонтальный вал, закрепленное на нем многолопастное колесо с внутренней и наружной обечайками, между которыми расположены основные лопасти первого энергетического уровня. Количество основных лопастей первого энергетического уровня равно диаметру наружной обечайки в метрах, а на внутренней поверхности наружной обечайки между основными лопастями дополнительно закреплены лопасти промежуточного энергетического уровня, связанные блокирующим кольцом. Использование изобретения позволяет значительно уменьшить диаметр ветроколеса в расчете на установленную мощность ветроэнергетической установки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к ветроэлектрогенераторам. Ротор сегментного ветроэлектрогенератора содержит вал и полюсообразующие элементы. Полюсообразующие элементы выполнены в виде крестообразно расположенных параллелепипедов, в середине каждого из которых выполнено отверстие под вал. Нижний параллелепипед расположен в зоне нижнего статора, а верхний - в зоне верхнего статора. Технико-экономическим преимуществом ротора является технологичность, обусловленная тем, что полюсообразующие элементы - магнитопроводы - могут выполняться как из полос электротехнической стали, так и путем отсечения боковых поверхностей у роторов двигателей. 3 ил.

Изобретение относится к области ветровых электростанций. Ветровая электростанция включает полимерную аэродинамическую трубу, армированную полимерными обручами и подвешенную на тросах к воздушному шару, систему подземных туннелей, соединенных с аэродинамической трубой через диафрагму. В туннелях находятся источники ветровой электрической энергии. В качестве источника электроэнергии используется ротор ветровой турбины, соединенный через редуктор с электрогенератором. Электрогенератор в свою очередь с другой стороны подключен через редуктор с ракетно-турбинным двигателем, реактивная газовая струя которого используется для продувки воздуха в аэродинамической трубе. Изобретение направлено на повышение производительности ветровых электростанций. 5 ил.
Наверх