Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования


 


Владельцы патента RU 2620624:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к области газоснабжения и может быть использовано в составе газораспределительных станций (ГРС) и газорегуляторных пунктов (ГРП) для утилизации энергии потока газа. Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования, включающий электрогенератор, регулирующий орган с приводом, усилитель сигнала и блок сравнения, отличающийся тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном. Техническим результатом является возможность работы детандер-генераторной установки с относительно малыми давлениями и расходами, независимо от неравномерности отбора газа потребителями и изменения момента сопротивления, а также увеличение доли утилизированной энергии. 1 ил.

 

Изобретение относится к области газоснабжения и может быть использовано в составе газораспределительных станций (ГРС) и газорегуляторных пунктов (ГРП) для утилизации энергии потока газа.

Известна установка для утилизации энергии расширения природного газа (патент РФ №2206838, опубл. 20.06.2003 г.). Изобретение обеспечивает выработку больших количеств энергии и холода путем подключения к скважине или магистральному газопроводу утилизационной энергетической установки, содержащей детандер с кинематически связанным электрогенератором и два или более теплообменника.

Недостатком является необходимость для ее эффективной работы высоких входного давления и расхода газа, что ограничивает круг объектов для ее применения.

Известен способ устойчивого газоснабжения газораспределительной станцией с энергохолодильным комплексом, использующим для выработки электрической энергии и холода энергию избыточного давления природного газа и система для реализации способа (патент РФ №2346205, опубл. 10.02.2009 г.). Группа изобретений осуществляют одновременную выработку электрической энергии и холода с использованием включенного параллельно ГРС энергохолодильного блока, содержащего детандер-генераторные агрегаты с теплообменниками и автоматическую систему синхронизации открытия / закрытия линий редуцирования с остановкой / включением детандер-генераторных агрегатов.

Недостатком является переменная подача газа потребителям, кроме этого для устойчивой работы необходимы высокие давление и расход газа.

Известен пневматический детандер-генераторный агрегат (патент РФ №2525027, опубл. 10.08.2014 г.), способный работать при невысоких величинах входного давления и объемного расхода газа при помощи использования в качестве расширительной машины шестеренного пневмодвигателя.

Недостатком является отсутствие системы регулирования, которая необходима для работы при переменных расходах газа в связи с неравномерностью отбора газа потребителями.

Известно устройство регулирования турбодетандера (патент РФ №2579301, опубл. 10.04.2016 г.), принятое за прототип, устанавливаемое параллельно газораспределительной станции и содержащее турбодетандер, генератор, стопорный клапан, два регулирующих органа с приводами, байпасный клапан, переключатель режимов работы, сумматор, три элемента сравнения, датчики давления и нагрузки внешней электрической сети, частотный преобразователь, фильтр и выпрямитель. Данное устройство позволяет регулировать работу турбодетандера в зависимости от величины нагрузки внешней электрической сети, снизить колебания давления газа в магистрали низкого давления, а также повысить надежность работы турбодетандера.

Недостатками этого устройства являются возможность эффективной работы детандер-генераторной установки в целом лишь на стабильных относительно высоких давлениях и расходах газа, а также чрезмерная сложность системы с высокими потерями энергии потока газа.

Техническим результатом является возможность работы детандер-генераторной установки с относительно малыми давлениями и расходами, независимо от неравномерности отбора газа потребителями и изменения момента сопротивления, а также увеличение доли утилизированной энергии.

Технический результат достигается тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном.

Устройство поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - принципиальная схема детандер-генераторного агрегата с системой его регулирования на примере линии редуцирования газорегуляторного пункта, где:

1 - детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования;

2 - линия редуцирования давления газа;

3 - запорный кран;

4 - фильтр;

5 - предохранительный запорный клапан;

6 - регулятор давления газа;

7 - предохранительный сбросной клапан;

8 - объемный пневмодвигатель;

9 - электрогенератор;

10 - регулирующий клапан;

11 - датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе;

12 - элемент сравнения;

13 - усилитель сигнала;

14 - исполнительное устройство.

Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования 1 (фиг. 1), находящийся на линии редуцирования 2 между предохранительным запорным клапаном 5 и регулятором давления газа 6, включает: объемный пневмодвигатель 8, расположенный непосредственно на линии редуцирования 2 и связанный кинематически с электрогенератором 9, выход пневмодвигателя 8 соединен с его входом через регулирующий клапан 10, который приводится в действие исполнительным механизмом 14 через усилитель сигнала 13, элемент сравнения 12 и датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе 11.

На линии редуцирования 2 последовательно располагаются: запорный кран 3, фильтр 4, предохранительный запорный клапан 5, детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования 1, регулятор давления 6, запорный кран 3, предохранительный сбросной клапан 7.

Устройство работает следующим образом. Во время отбора газа потребителями газ проходит через запорный кран 3, фильтр 4 и предохранительный запорный клапан 5, объемный пневмодвигатель 8, регулирующий клапан 10, регулятор давления газа 6, запорный кран 3.

После предохранительного запорного клапана 5 поток разделяется в зависимости от степени открытия регулирующего клапана 10. Часть проходит через объемный пневмодвигатель 8, где, теряя энергию, совершает работу, которая преобразуется в механическую, а затем, при помощи электрогенератора 9, в электрическую энергию. Другая часть проходит через параллельную линию, которая соединяет выход объемного пневмодвигателя 8 с его входом и содержит регулирующий клапан 10.

Угловая скорость ротора электрогенератора зависит от момента на его валу, который определяется электрической нагрузкой и перепадом давлений на объемном пневмодвигателе. Перепад давлений, соответствующий номинальной угловой скорости, определяется расчетом и является уставкой для системы регулирования.

Для регулирования объемного пневмодвигателя 8 датчик 11 формирует сигнал, пропорциональный перепаду давлений, который сравнивается на элементе сравнения 12 с сигналом уставки, после чего создается сигнал управляющего воздействия, который через усилитель сигнала 13 передается на исполнительное устройство 14, связанное с регулирующим клапаном 10.

При уменьшении отбора газа потребителями давление после объемного пневмодвигателя растет, а перепад на нем соответственно уменьшается ниже значения уставки, что выявляется элементом сравнения 12. Для его поддержания при помощи усилителя сигнала 13 и исполнительного устройства 14 регулирующий клапан 10 закрывается, увеличивая таким образом поток газа, проходящий через объемный пневмодвигатель до тех пор, пока перепад давлений на пневмодвигателе не сравняется с уставкой.

При увеличении отбора газа потребителями работа устройства происходит в обратном порядке.

Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования, включающий электрогенератор, регулирующий орган с приводом, усилитель сигнала и блок сравнения, отличающийся тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспорта газа по магистральным газопроводам, в частности к способам работы газораспределительной станции (ГРС). Способ работы ГРС включает средства измерения давления и температуры газа в газопроводах высокого и среднего давления, фильтрации и регулирования давления газа, согласно которому природный газ из газопровода высокого давления подают в аккумулирующие емкости одинакового объема, предварительно заполняют природным газом с давлением на 0,5-0,6 МПа выше, чем давление в газопроводе среднего давления, дросселируют газ с повышением давления до 2,5-3 МПа, при этом за счет сжатия газа в них повышается температура, после чего дросселируют, очищают от примесей и подают газ с положительной температурой в газопровод среднего давления для газоснабжения потребителей.

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. Технический результат - снижение энергоемкости эксплуатации ГРС за счет использования теплового потенциала вихревой трубы при получении электрического потенциала в термоэлектрическом генераторе.

Предлагаемое изобретение относится к газоснабжению и может быть использовано для обогрева и электроснабжения основного оборудования газораспределительных пунктов и газораспределительных станций путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую, а тепловую в электрическую.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности, к технологии редуцирования природного газа, и предназначено для использования при транспортировке и потреблении природного газа.

Настоящее изобретение предлагает систему подачи газа, включающую устройство для хранения газа, силовое устройство и устройство для заправки газом. Устройство для хранения газа включает две группы цилиндров, имеющие одинаковое число цилиндров.

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (далее ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. ГРС содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления, эжектор, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком.

Изобретение относится к устройству для утилизации энергии сжатого газа. Устройство содержит каскады низкого и высокого давления, блок измерения расхода газа, радиатор, средства для регулирования температуры газа, поступающего потребителю, основной теплообменник, холодильную камеру, потребитель холода, источник электроэнергии и дополнительный теплообменник.

Способ предназначен для комбинированной выработки электроэнергии, промышленного холода и конденсата. Способ заключается в следующем: природный газ забирают из магистрали высокого давления перед редуцирующим устройством и через байпасный газопровод направляют в магистраль низкого давления, при этом природный газ направляют в энергоутилизационную турбодетандерную установку для выработки электрической энергии в турбодетандере при расширении природного газа высокого давления, далее его направляют в газотурбинную установку для выработки электрической энергии с помощью газотурбинного двигателя и затем его направляют в теплоутилизационную турбодетандерную установку для выработки электрической энергии в турбодетандере при расширении природного газа высокого давления.

Изобретение относится к комплексу для доставки природного газа потребителю, включающему средство его трансформирования в газогидрат. Средство содержит реактор, сообщенный с источником газа и воды, средство охлаждения смеси воды и газа и средство поддержания давления в реакторе не ниже равновесного, необходимого для гидратообразования, средство отгрузки газогидрата в транспортное средство снабженное грузовыми помещениями, выполненными с возможностью поддержания термодинамического равновесия, исключающего диссоциацию газогидрата, и средство разложения газогидрата с получением газа.

Изобретение относится к способу подготовки природного газа для транспортирования, включающий получение газовых гидратов путем смешения газа с водой в реакторе непрерывного охлаждения и поддержания требуемых температур полученной смеси с одновременным поддержанием давления не ниже равновесного, необходимого для гидратообразования.

Изобретение относится к газораспределительным станциям. Предложенная станция включает модуль подготовки газа, состоящий из блока переключения с узлами переключения высокого и низкого давления и узлом распределения, узла очистки газа, подогревателя с узлами нагрева газа и воздуха, блока одоризации газа с емкостью одоранта и блока автономного энергообеспечения. Кроме того, станция включает по меньшей мере один модуль редуцирования и учета газа, который состоит из по меньшей мере одного блока редуцирования с узлом коммерческого учета. При работе станции газ высокого давления, поступающий через узел переключения высокого давления, очищают, нагревают горячим теплоносителем, подаваемым из узла нагрева теплоносителя, одорируют и через узел распределения направляют потребителю после редуцирования и коммерческого учета. Часть газ высокого давления подают на собственные нужды по байпасным линиям для питания блока автономного энергообеспечения, пневмоприводной запорно-регулирующей арматуры, узла нагрева теплоносителя. Технический результат - автономность работы станции, обеспечение газом нескольких потребителей, снижение металлоемкости станции и уменьшение энергопотребления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх