СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОДЕТАНДЕРА Российский патент 1998 года по МПК F25B49/02 

Предлагаемое изобретение относится к области турбостроения, например к системам регулирования турбодетандеров.

Известно регулирующее устройство турбодетандера, используемого в качестве разгонного двигателя при пуске газотурбинной установки, где регулирующее устройство управляет расцепной муфтой между валами турбодетандера и компрессора и подачей газа к турбодетандеру [1].

Известны системы регулирования паровых и газовых турбин, содержащие на подаче пара или газа к турбине стопорный и регулирующий клапаны [2].

Известна схема опытной установки турбодетандера для выработки электроэнергии, где регулирование подачи газа к турбодетандеру и поддержание давления перед и за ним осуществляется при помощи регулирующих вентилей [3].

Для поддержания необходимо потребителю постоянного давления газа на газопроводах высокого давления, подводимых к потребителю, устанавливают газораспределительные станции (ГРС) (или газорегуляторные пункты (ГРП)), где давление газа регулируют с помощью регулятора давления. Возможна установка на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах (параллельно им) турбодетандеров (например, для привода электрических генераторов или питательных насосов и т.д.). Как правило, регуляторы давления ГРС (и ГРП) имеют недостаточное быстродействие. Вследствие чего при срабатывании запорного органа на турбодетандере (например, при аварийной остановке) и прекращении пропуска газа через турбодетандер к потребителю регуляторы ГРС не в состоянии быстро восстановить требуемое давление, и потребитель, пусть временно, может оказаться без газа, что, как правило, недопустимо.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы газораспределительных станций (и ГРП) с турбодетандерами.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются управляемые электрическими или гидропневматическими регулирующими устройствами стопорный клапан, регулирующий орган (например, в виде впускного направляющего аппарата) и байпасной клапан, при этом стопорный клапан выполнен в виде механически связанных друг с другом и пропускающих газ в раздельные отводные линии двух (односедельных или двухседельных) клапанов так, что когда один клапан открыт, то второй закрыт, на отводной линии, связывающей стопорный клапан с турбодетандером, установлен регулирующий орган с приводом и датчиком положения, а на отводной линии, связывающей стопорный клапан с магистралью низкого давления, расположен байпасный клапан с приводом и датчиком положения, имеющий возможность синхронного обеспечения одинаковой пропускной способности с регулирующим органом, причем возможно выполнение регулирующего органа и байпасного клапана в виде двух механически связанных между собой клапанов с единым приводом и одинаковой пропускной способностью.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются выполнение стопорного клапана в виде механически связанных друг с другом и пропускающих газ в раздельные отводные линии двух (односедельных или двухседельных) клапанов так, что когда один клапан открыт, то второй закрыт, при этом на отводной линии, связывающей стопорный клапан с турбодетандером, установлен регулирующий орган с приводом и датчиком положения, а на отводной линии, связывающей стопорный клапан с магистралью низкого давления, расположен байпасный клапан с приводом и датчиком положения, имеющий возможность синхронного обеспечения одинаковой пропускной способности с регулирующим органом, причем возможно выполнение регулирующего органа и байпасного клапана в виде двух механически связанных между собой клапанов с единым приводом и одинаковой пропускной способностью.

На фиг. 1 представлен схематично один из вариантов системы регулирования турбодетандера; на фиг. 2 - другой вариант.

Магистраль высокого давления перед газораспределительной станцией 1 связана через систему отсечных задвижек 2, магистраль 3, клапан 4 быстродействующего стопорного клапана 5, отводную линию 6 и регулирующий орган 7 (например, в виде впускного направляющего аппарата) с приводом 8 (например, электрическим или гидропневматическим) и датчиком положения 9 с турбодетандером 10, связанным также магистралью 11 и системой отсечных задвижек 12 с магистралью низкого давления, т.е. турбодетандер 10 установлен параллельно газораспределительной станции 1. Также магистраль высокого давления соединена с магистралью низкого давления, минуя турбодетандер 10, через систему отсечных задвижек 2, магистраль 3, клапан 13 быстродействующего стопорного клапана 5, отводную линию 14, байпасный клапан 15 с приводом 16 (например, электрическим или гидропневматическим) и датчиком положения 17, магистраль 11 и систему отсечных задвижек 12. Для управления турбодетандером 10 установлена система агрегатной автоматики 18.

Работает система регулирования турбодетандера следующим образом. При пуске турбодетандера 10 по команде из системы агрегатной автоматики 18 клапан 4 стопорного клапана 5 открывается и газ поступает к регулирующему органу 7 и далее в турбодетандер 10. Турбодетандер 10 вступает в работу. Клапан 13 в стопорном клапане 5 при этом закрыт, перекрывая путь газа к байпасному клапану 15, но сам байпасный клапан 15 открывается в это время (хотя расхода газа через него нет) по команде из системы агрегатной автоматики 18 по сигналам датчиков положения 9 и 17, синхронно отслеживая положение регулирующего органа 7. При этом пропускная способность байпасного клапана 15 равна пропускной способности регулирующего органа 7. При аварийной остановке турбодетандера 10 клапан 4 в стопорном клапане 5 быстро перекроет поступление газа высокого давления к регулирующему органу 7, следовательно, и к турбодетандеру 10, а откроет клапаном 13 поступление газа в обвод турбодетандера 10 через байпасный клапан 15 (с дросселированием в нем). В результате количество газа (низкого давления), поступающего к потребителю, практически не изменится при остановке турбодетандера 10, а возможные небольшие изменения давления газа откорректируют регуляторы давления на газораспределительной станции. Системы электроприводных задвижек 4 и 12 необходимы для организации правильного и безопасного заполнения газом, пуска, останова турбодетандера 10 и отключения его от магистралей высокого и низкого давлений. В случае выполнения регулирующего органа 7 и байпасного клапана 15 в виде двух механически связанных между собой клапанов (возможно и в одном корпусе) с единым приводом 8 (фиг. 2) работает система регулирования так же, как описано выше (к фиг. 1), только облегчается задача обеспечения одинаковой пропускной способности регулирующего органа 7 и байпасного клапана 15 (не требуются датчик положения 17 и привод 16 на байпасном клапане 15 и алгоритм слежения).

В турбодетандере может быть использовано до 80% расхода газа, идущего через газораспределительную станцию.

Система предназначена для регулирования турбодетандеров. В данной системе регулирования турбодетандера стопорный клапан выполнен в виде двух клапанов, взаимоисключающе пропускающих газ в раздельные отводные линии. На отводной линии к турбодетандеру установлен регулирующий орган с приводом и датчиком положения. На отводной линии от стопорного клапана к магистрали низкого давления расположен байпасный клапан с приводом и датчиком положения с обеспечением одинаковой пропускной способности с регулирующим органом. Причем регулирующий орган и байпасный клапан могут быть выполнены в виде двух клапанов с единым приводом. Такое выполнение системы позволит повысить надежность снабжения потребителей газом при применении турбодетандеров на газораспределительных станциях. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система регулирования турбодетандера, установленного на газораспределительной станции между магистралями высокого и низкого давления, содержащая управляемые электрическими или гидропневматическими регулирующими устройствами стопорный клапан и регулирующий орган, отличающаяся тем, что она содержит байпасный клапан, а стопорный клапан выполнен в виде механически связанных друг с другом и пропускающих газ в раздельные отводные линии двух клапанов так, что когда один клапан открыт, то другой закрыт, при этом на отводной линии, связывающей стопорный клапан с турбодетандером, установлен регулирующий орган с приводом и датчиком положения, а на отводной линии, связывающей стопорный клапан с магистралью низкого давления, расположен байпасный клапан с приводом и датчиком положения, имеющий возможность синхронного обеспечения одинаковой пропускной способности с регулирующим органом. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулирующий орган и байпасный клапан выполнены в виде двух механически связанных между собой клапанов с единым приводом и одинаковой пропускной способностью.