ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК F25B11/00 F17D1/04 

Изобретение относится к газовой технике и может быть использовано на газораспределительных станциях (ГРС), на которых газ из магистрального газопровода дросселируется и с пониженным давлением поступает к потребителю.

Использование перепада давления газа на ГРС в детандерах для преобразования потенциальной энергии газа в механическую, служащую для привода электрогенераторов, компрессоров или других энергетических машин, является актуальной задачей, имеющей большое экономическое значение.

Применение на ГРС детандеров связано с необходимостью кроме получения механической энергии, выполнения главной функции ГРС: поддержание заданной величины давления газа на выходе из ГРС. В связи с эти возникает проблема повышения мощности детандера, особенно на ГРС со значительными суточными и сезонными колебаниями расхода газа.

Известны ГРС, включающие детандер, подключенный байпасно к узлу редуцирования ГРС, в которых детандер используется для привода электрогенератора, компрессора или другой полезной нагрузки (авт.св. СССР N 918719, кл. F 25 B 11/00; авт.св. СССР N 1239478, кл. F 15 B 11/00).

Наиболее близкой к изобретению является включающая коллекторы высокого и низкого давления газа, основной узел редуцирования с регуляторами давления, детандер с нагрузочным устройством, установленный на байпасном трубопроводе, подключенном параллельно основному узлу редуцирования к коллекторам высокого и низкого давления и регулирующий клапан, регулирующий частоту вращения детандера в зависимости от нагрузки и установленный на входе в детандер (авт. св. СССР N 1183792, кл. F 25 B 11/00).

Недостатком таких ГРС является низкая эффективность, связанная с ограничением мощности детандера расходом газа, не превышающим 60-70% от минимального расхода газа на ГРС. При большой мощности детандера на режимах минимального расхода газа регуляторы давления закрываются и давление на выходе из ГРС становится неуправляемым.

Цель изобретения повышение эффективности ГРС, обеспечиваемое повышением мощности детандера за счет увеличения расхода газа через него.

Цель достигается тем, что станция снабжена дополнительным узлом редуцирования с регуляторами давления, установленным на байпасной трубопроводе на входе в детандер, причем регуляторы давления дополнительного узла редуцирования соединены с коллектором низкого давления.

Преимущество предлагаемой ГРС по сравнению с прототипом связано с тем, что в ней можно получить максимальную располагаемую мощность детандера, перепуская весь газ через детандер и поддерживая заданное давление газа на выходе из ГРС регуляторами давления дополнительного узла редуцирования. Через основной узел редуцирования газ перепускается только на режимах остановки детандера или при расходе газа, превышающем расход, ограниченный мощностью детандера. На этих режимах давление газа на выходе из ГРС понижается до величины открытия регуляторов давления основного узла редуцирования, которые поддерживают заданное давление газа на выходе из ГРС.

В прототипе необходимо перепускать на режиме минимального расхода газа до 30-40% газа через основной узел редуцирования, что снижает располагаемую мощность детандера до величины, ограниченной 60-70% минимального расхода газа на ГРС. При большей мощности детандера давление на выходе из ГРС становится неуправляемым на режимах G_min.

Предлагаемое устройство обладает следующими отличительными признаками:
на байпасном трубопроводе установлен дополнительный узел редуцирования с регуляторами давления,
дополнительный узел установлен на байпасном трубопроводе на входе в детандер,
регуляторы давления дополнительного узла редуцирования соединены с коллектором низкого давления.

На чертеже представлена принципиальная гидравлическая схема предлагаемой ГРС.

Газораспределительная станция включает коллекторы 1 и 2 высокого и низкого давления соответственно, основной узел 3 редуцирования с регуляторами 4 давления, детандер 5 с нагрузочным устройством 6, установленным на байпасном трубопроводе 7, подключенном параллельно основному узлу 3 редуцирования. На байпасном трубопроводе 7 на входе в детандер 5 установлены дополнительный узел 8 редуцирования с регуляторами 9 давления, отрегулированными на давление закрытия выше, чем давление закрытия регулятора 4 давления, и регулирующий кран 10. Регуляторы 9 давления соединены с коллектором 2 низкого давления трубопроводом 11 подвода импульсного газа для управления регуляторами 9.

ГРС работает следующим образом.

Газ (в зависимости от режима работы ГРС) поступает из коллектора 1 высокого давления в коллектор 2 низкого давления через основной узел 3 редуцирования или по байпасному трубопроводу 7 через дополнительный узел 8 редуцирования, регулирующий клапана 10 и детандер 5. Из коллектора 2 газ поступает потребителю.

При работе ГРС с расходом газа, равным или меньшим максимально допустимому расходу газа через детандер 5, регуляторы 4 давления основного узла 3 редуцирования закрыты. Весь газ проходит по трубопроводу 7. При этом регуляторы 9 давления дополнительного узла 8 редуцирования по импульсу давления, подведенного к ним по трубопроводу 11, поддерживают заданный уровень давления в коллекторе 2 низкого давления на выходе из ГРС. Регулирующий клапан 10 поддерживает заданный режим работы детандера 5 дросселированием газа на входе в детандер 5 в зависимости от параметров газа после дополнительного узла 8 редуцирования и мощности нагрузочного устройства 6.

При расходе газа на ГРС большем, чем максимально допустимый через детандер, расход газа по байпасному трубопроводу 7 ограничивается регулирующим клапаном 10, который пропускает только газ для выработки в детандере 5 мощности, необходимой для привода нагрузочного устройства 6. При этом давление в коллекторе 2 понижается и регуляторы 9 давления открываются полностью. Регуляторы 4 давления открываются, перепуская часть газа через основной узел 3 редуцирования, и регулируют на выходе из ГРС давление газа.

При остановке детандера 5 и сбросе нагрузки в нагружающем устройстве 6 или при аварийной ситуации регулирующий клапан 10 закрывает перепуск газа через байпасный трубопровод 7, и весь газ идет к потребителю через основной узел 3 редуцирования, регуляторы давления которого поддерживают заданный уровень давления на выходе из ГРС.

Таким образом, применение изобретения позволяет увеличить мощность детандера на ГРС, особенно на станциях со значительными колебаниями расхода газа, что обеспечит повышение эффективности такой ГРС.

П р и м е р 1. На ГРС "Южная" (г.Винница) колебания расхода газа составляют от 12 до 0,5 млн. нм³/сут.

При использовании предлагаемого технического решения возможна установка детандер-компрессорного агрегата мощностью 700 кВт для снабжения воздухом разделительной установки АЖ-0,7 производительностью 600 кг/x жидкого азота.

При отсутствии дополнительного узла редуцирования возможно применение детандер-компрессорной установки мощностью не более 450 кВт и получения лишь 400 кг/ч жидкого азота.

П р и м е р 2. На ГРС-7 (г.Днепропетровск) установлена утилизационная турбодетандерная установка УТДУ-2500. Расход газа в течение года колеблется с 0,7 до 2,0 млн. нм³/cут.

Использование изобретения на ГРС-7 позволит увеличить полезную нагрузку электрогенератора до 600-800 кВт.

Использование: газовая промышленности, в частности использование детандеров для снятия с них механической энергии. Сущность изобретения: газораспределительная станция содержит коллекторы 1 и 2 высокого и низкого давления соответственно, узел 3 редуцирования, байпасный трубопровод 7 и детандер 5 с нагрузочным устройством. Станция снабжена дополнительным узлом 8 редуцирования с регуляторами 9 давления, установленными на байпасном трубопроводе 7 на входа в детандер и соединенными с коллектором 2 низкого давления. 1 ил.

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ, содержащая коллекторы высокого и низкого давления, соединенные между собой через узел редуцирования с регуляторами давления, байпасный трубопровод, подключенный параллельно узлу редуцирования к коллекторам высокого и низкого давления, и детандер с нагрузочным устройством, установленный на байпасном трубопроводе, отличающаяся тем, что станция снабжена дополнительным узлом редуцирования с регуляторами давления, установленными на байпасном трубопроводе на входе в детандер, причем регуляторы давления дополнительного узла редуцирования соединены с коллектором низкого давления.