ГАЗОТУРБОГЕНЕРАТОР Российский патент 2000 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к устройствам для понижения давления в магистральных газопроводах и может использоваться для утилизации избыточной энергии газа.

Известно техническое решение (см. журнал ИР N 1, 84 г., ИР N 11, 1985 г. , стр. 12-13), где предусмотрено использовать вместо редукционных клапанов газовые турбины - детендеры, сочлененные с электрическим генератором. При этом имеется возможность получения электрической энергии за счет перепада давления в газопроводе.

Сложность решения задачи заключается в герметизации машин и регулировании скорости для получения стабильной частоты тока. Вопрос герметизации машин частично решен в газотурбогенераторе по авт. св. N 422924, F 25 B 11/00. Это авторское свидетельство взято за прототип. Известный газотурбогенератор содержит расширительную и электрическую машины, валы которых соединены между собой муфтой, расположенной в герметической оболочке, соединяющей корпуса машин. Недостатки известного устройства заключаются в том, что необходимо выполнять герметичными обе машины, а это сложно. С другой стороны - сложность регулирования частоты генератора при работе его на промышленную сеть.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности и упрощение синхронизации генератора с сетью.

Задача достигается тем, что газотурбогенератор содержащий расширительную (например турбину) и электрическую машины, валы которых соединены между собой муфтой, а в качестве электрической машины использована асинхронная машина в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть, причем турбина и асинхронная машина расположены в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной, а с другой стороны с питающей сетью.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена использованием асинхронной машины, работающей в режиме рекуперативного торможения с отдачей энергии в питающую сеть, причем турбина и асинхронная машина расположены в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной, а с другой стороны с питающей сетью. Предлагаемое техническое решение промышленно применимо.

Принцип действия газотурбогенератора поясняется чертежом, где изображена схема устройства.

Герметическая камера 1 имеет входной 2 и выходной патрубок 3. Расширительная машина (турбина) 4 с выходным валом 5, через муфту 7 соединена с валом 6 асинхронной машины 8, которая по средством стоек 9 крепится к корпусу герметической камеры 1. Проходные изоляторы 10 соединены с одной стороны с сетью 11 (A, B, C) и с зажимами 12 электрической машины 8.

Газотурбогенератор работает следующим образом. Газ высокого давления поступает во входной патрубок 2 герметической камеры 1, проходит через турбину 4, создавая при этом вращающий момент и снижая давление. Газ низкого давления проходит в пространстве между корпусом герметической камеры 1 и корпусом электрической машины 8, поступает к выходным патрубкам 3 и далее в газопровод. Зажимы 12 асинхронной машины 8 соединены через проходные изоляторы 10 с сетью 11. При увеличении скорости вращения асинхронной машины выше скорости вращения магнитного поля (ω > ω₀), асинхронная машина переходит в режим генераторного торможения с отдачей активной мощности в сеть. Теоретически скорость вращения асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в пределах ω₀ < ω < ∞ при сохранении частоты тока. В действительности высокие скорости не используются по условиям ограничения потерь и сохранения высокого КПД. Реально скорость может изменятся на 15 - 20%, в пределах критического скольжения.

Предлагаемый газотурбогенератор имеет следующие преимущества:
1. Можно изготовлять агрегаты на большой диапазон мощностей.

2. Имеет простое устройство и высокую надежность за счет асинхронной машины.

3. Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором отдает в сеть активную мощность, при неизменной частоте тока, в широком диапазоне изменения скорости вращения, что дает возможность согласовать этот турбогенератор с питающей сетью.

4. Газ, выходящий из турбины, охлаждает электрическую машину, что также повышает КПД системы.

Устройство предназначено для понижения давления в магистральных трубопроводах и может быть использовано для выработки электроэнергии. Газотурбогенератор содержит турбину и асинхронную электрическую машину, расположенные в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной, а с другой стороны - с питающей сетью. Конструкция устройства позволяет изготавливать агрегаты на большой диапазон мощностей. 1 ил.

Газотурбогенератор преимущественно для утилизации избыточной энергии газа, содержащий расширительную (например, турбину) и электрическую машину, валы которых соединены между собой муфтой, отличающийся тем, что в качестве электрической машины использована асинхронная машина в генераторном режиме с рекуперацией энергии в питающую сеть, причем турбина и электрическая машина расположены в герметической камере, содержащей проходные изоляторы, соединенные с одной стороны с электрической машиной, а с другой стороны - с питающей сетью.