ТУРБОДЕТАНДЕРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ Российский патент 2003 года по МПК F01D15/10 

Настоящее изобретение относится к турбодетандерной установке, предназначенной для преобразования избыточного давления газа газораспеределительных сетей в электроэнергию, содержащей электрогенератор и приводящий его во вращение турбодетандерный агрегат.

Известно, что в газораспределительных сетях транспортируемый газ может находиться под давлением от 0,6 до 4,0 МПа и по этой причине привлекает внимание как источник энергии, которая может быть утилизирована с помощью различного типа энергосберегающих турбодетандерных установок. При этом отсутствие процесса сжигания природного газа обеспечивает полную экологическую чистоту технологического процесса.

Одна из таких установок описана в книге "Энергосберегающие турбодетандерные установки", Степанец А.А., Москва, Недра, 1999 г., с. 226-229. Особенность этой установки в том, что приводящий во вращение электрогенератор турбодетандерный агрегат смонтирован в съемном корпусе-вставке, который размещен в наружном силовом корпусе и сочленен с ним разъемным винтовым соединением. Наличие съемного корпуса-вставки делает возможным создание на базе известной установки типового ряда энергосберегающих турбодетандерных установок различной мощности, расчитанных на применение в широком диапазоне давлений транспортируемого газа в газораспределительных сетях.

Однако создание типового ряда таких установок затруднено из-за сложности встраивания корпуса-вставки в наружный силовой корпус и связанными с этим материальными затратами.

Задача настоящего изобретения заключается в создании турбодетандерной установки для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию, изготовление которых было бы более технологичным и с меньшими материальными затратами, позволяющими наладить производство типового ряда установок с большей экономической эффективностью.

Поставленная задача решается с помощью предложенной турбодетандерной установки для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию, содержащей электрогенератор и приводящий его во вращение турбодетандерный агрегат, смонтированный в съемном корпусе-вставке, размещенном в наружном силовом корпусе и сочлененном с ним разъемным соединением. Согласно изобретению установка снабжена расположенной внутри наружного силового корпуса и жестко соединенной с ним обоймой для размещения в ней по меньшей мере частично корпуса-вставки турбодетандерного агрегата так, что его входная и выходная части выступают относительно торцов обоймы, при этом входная и выходная части турбодетандерного агрегата имеют фланцы, сопрягаемые с фланцами наружного силового корпуса, причем фланец входной части сочленен с фланцем наружного силового корпуса указанным разъемным соединением.

Предпочтительно наружный силовой корпус выполнить в виде отрезка трубы, к торцам которой прикрепить указанные фланцы, а обойме придать трубчатую форму, расположив ее коаксиально наружному силовому корпусу и жестко соединить с его внутренней стороной.

Для жесткого соединения обоймы с внутренней стороной наружного силового корпуса целесообразно использовать по меньшей мере одну поперечную перегородку, расположив ее в кольцевом зазоре между обоймой и наружным силовым корпусом.

Предпочтительно также корпусу-вставке придать цилиндрическую форму, конгруэнтную полости обоймы, при этом желательно, чтобы он служил корпусом газовой турбины агрегата.

Преимущество изобретения заключается в том, что при производстве типового ряда установок возникает необходимость только в изготовлении наружного силового корпуса различных диаметров и его фланцев в зависимости от мощности установки, что сделать нетрудно, принимая во внимание простое выполнение указанного корпуса в виде отрезка трубы, что потребует небольшого объема сварочных работ лишь для крепления фланцев других диаметров к его торцам и обоймы к внутренней стороне корпуса и малых затрат времени на нетрудоемкую операцию размещения другого типа турбодетандерного агрегата в обойме.

Изобретение далее поясняется описанием примера выполнения с ссылкой на приложенные чертежи, которые показывают:
на фиг.1 - турбодетандерную установку в общем виде,
на фиг.2 - частичный продольный разрез турбодетандерного агрегата, размещенного в корпусе-вставке, которая расположена в несущем силовом корпусе,
на фиг.3 - продолный разрез собственно детандерного агрегата.

На фиг. 1 можно видеть общую компановку предложенной турбодетандерной установки, оборудование которой в виде блоков размещается в двух отсеках 1 и 2. Отсек 1 служит для размещения турбодетандерного агрегата 3, а отсек 2 предназначен для размещения электрогенератора 4 и не показанных высоковольтного оборудования, системы автоматики и пульта управления. Оборудование установки изготавливается во взрывозащищенном исполнении, при этом отсек 1 изолирован от отсека 2 газонепроницаемой перегородкой 5, через герметически уплотненное отверстие которой проходит вал 6 электрогенератора 4, соединяемый с валом турбодетандерного агрегата 3 кулачковой муфтой 8. Турбодетандерный агрегат 3 и электрогенератор 4 монтируются на общей раме 10. Установка оснащена стопорно-дозирующим блоком 11 для подсоединения к подводящей магистрали газа (не показана) турбодетандерното агрегата 3, а также байпасным газопроводом 12 для подачи газа из подводящей магистрали при неработающем турбодетандерном агрегате (например, в случае аварийной ситуации). Кроме того, установка имеет систему маслоснабжения и охлаждения масла (не показана) для смазки подшипников турбодетандерного агрегата 3 и электрогенератора 4, находящуюся в отсеке 1.

Как показано на фиг.2, турбодетандерный агрегат 3 в своей центральной части имеет съемный корпус-вставку 13, который является корпусом его газовой турбины 14, а также расположенную перед турбиной входную часть 15 и расположенную после турбины выходную часть 16. Следует отметить, что наружный размер (диаметр) выходной части 16 меньше наружного размера (диаметра) корпуса-вставки 13, а его наружный размер меньше наружного размера (диаметра) входной части 15. Турбодетандерный агрегат 3 размещается в основном своим корпусом-вставкой 13 внутри наружного силового корпуса 17 установки, который предпочтительно выполнить в виде отрезка трубы для большей простоты и экономичности изготовления, чтобы исключить при изготовлении указанного корпуса сварочные и литейные работы. К внутренней стороне наружного силового корпуса 17 с помощью поперечной перегородки 18 жестко прикреплена обойма 19 трубчатой предпочтительно цилиндрической формы, которая оказывается расположена коаксиально наружному корпусу 17 и в которой по меньшей мере частично по ее длине размещается корпус-вставка 13 турбодетандерного агрегата 3 так, что его входная 15 и выходная 16 части выступают относительно торцов обоймы 19. Вполне естественно, что корпус-вставка 13 имеет форму предпочтительно цилиндрическую, конгруэнтную полости обоймы 19. Перегородка 18 разделяет пространство внутри силового корпуса 17 на входную А для рабочего газа и выходную Б для отработанного в турбине 14 газа газовые камеры. Входная 15 и выходная 16 части агрегата 3 имеют соответственно фланцы 20 и 21, сопрягаемые соответственно с фланцами 22 и 23 наружного силового корпуса 17 установки, при этом фланец 20 входной части 15 сочленен с фланцем 22 наружного силового корпуса 17 разъемным предпочтительно винтовым соединением 24, а фланец 21 выходной части 16 плотно прилегает к его фланцу 23.

Благодаря тому, что входная часть 15, корпус-вставка 13 и выходная часть 16 турбодетандерного агрегата 3 имеют постепенно уменьшающийся наружный диаметр агрегат в сборе может быть без особых затруднений вставлен корпусом-вставкой 13 внутрь обоймы 19 и извлечен из нее, и тем самым размещен в корпусе 17 и извлечен из него. В сборе агрегат 3 показан на фиг.3 и содержит уже указанные входную часть 15, газовую турбину 14, корпус-вставку 13, выходную часть 16, а также расположенные в соответствующих фланцах 20 и 21 смазываемые подшипниковые узлы 25 и 26 для вала 27 турбины 14 и полумуфту 28 муфты 8, соединяющей вал 27 турбины 14 агрегата 3 и вал 6 электрогенератора 4.

Во фланце 20 входной части 15 выполнены каналы 29 для подвода масла к смазываемым местам вала 27 и подшипникового узла 25 и размещен не показанный входной направляющий аппарат для подвода газа из подводящей магистрали в газовую камеру А и далее в сопловый направляющий аппарат 30 газовой турбины 14 агрегата 3.

Подшипниковый узел 26 выходной части 16 также имеет в своем корпусе 31 каналы 32 для подвода масла к смазываемым местам вала 27 и своим подшипникам, которые сообщены с магистралью 33 подвода масла. Емкостью для масла служит картер 34, примыкающий к входной части 15 агрегата 3.

Газовая турбина 14 кроме соплового направляющего аппарата 30 имеет рабочее колесо 35 из пяти или шести ступеней в виде дисков 36 с лопатками 37, закрепляемыми на валу 27 с помощью шпонки 38.

Подключение предложенной турбодетандерной установки к подводящим и отводящим магистралям газа здесь не приводится, так как эта схема достаточно подробно раскрыта в вышеуказанной публикации.

Турбодетандерная установка предназначена для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию. Установка содержит электрогенератор и приводящий его во вращение турбодетандерный агрегат, смонтированный в съемном корпусе-вставке, размещенном в наружном силовом корпусе и сочлененном с ним разъемным соединением. Кроме того, она снабжена расположенной внутри наружного силового корпуса и жестко соединенной с ним обоймой для размещения в ней по меньшей мере частично корпуса-вставки турбодетандерного агрегата. Входная и выходная части турбодетандерного агрегата имеют фланцы, сопрягаемые с фланцами наружного силового корпуса, причем фланец входной части сочленен с фланцем наружного силового корпуса разъемным соединением. Конструкция установки позволяет обеспечить большую экономическую эффективность. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Турбодетандерная установка для преобразования энергии избыточного давления газа газораспределительных сетей в электроэнергию, содержащая электрогенератор и приводящий его во вращение турбодетандерный агрегат, смонтированный в съемном корпусе-вставке, размещенном в наружном силовом корпусе и сочлененном с ним разъемным соединением, отличающаяся тем, что она снабжена расположенной внутри наружного силового корпуса и жестко соединенной с ним обоймой для размещения в ней, по меньшей мере, частично корпуса-вставки турбодетандерного агрегата так, что его входная и выходная части выступают относительно торцов обоймы, при этом входная и выходная части турбодетандерного агрегата имеют фланцы, сопрягаемые с фланцами наружного силового корпуса, причем фланец входной части сочленен с фланцем наружного силового корпуса разъемным соединением. 2. Турбодетандерная установка по п.1, отличающаяся тем, что наружный силовой корпус выполнен в виде отрезка трубы, к торцам которой прикреплены указанные фланцы, а обойма имеет трубчатую форму, расположена коаксиально наружному силовому корпусу и жестко соединена с его внутренней стороной. 3. Турбодетандерная установка по п.2, отличающаяся тем, что для жесткого соединения обоймы с внутренней стороной наружного силового корпуса служит, по меньшей мере, одна поперечная перегородка, расположенная в кольцевом зазоре между обоймой и наружным силовым корпусом. 4. Турбодетандерная установка по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что корпус-вставка имеет цилиндрическую форму, конгруэнтную полости обоймы, и является корпусом газовой турбины агрегата.