Система, содержащая систему коммерческой передачи (варианты), и способ, включающий регулирование потока газообразного топлива Российский патент 2017 года по МПК F17D3/00 G01F25/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение, описанное в данном документе, относится к коммерческой передаче текучей среды (например газа или жидкости) от одного объекта к другому. В частности, предложенное изобретение относится к измерению параметров топлива (например природного газа), доставляемого от поставщика к потребителю.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Различные установки, например газотурбинные установки, снабжаются энергией с помощью топлива, такого как природный газ. Природный газ часто передается одной стороной (например поставщиком) другой стороне (например потребителю) через систему коммерческой передачи. Желательно знать количество природного газа, передаваемого между этими операторами, при определении количества газа, потребленного получателем, и/или при выписке счетов поставщиком. В этих передающих системах требуется высокий уровень точности. К сожалению, в существующих системах коммерческой передачи используются большие расходомеры, которые могут быть менее точны при малых расходах. Кроме того, существующие системы коммерческой передачи могут требовать периодического обслуживания и/или калибровки расходомеров в отключенном состоянии (например при перекрытом потоке природного газа). Обслуживание и/или калибровка в отключенном состоянии могут быть дорогостоящими и неудобными вследствие потери потока природного газа.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Ниже приведено краткое описание некоторых вариантов выполнения, соответствующих объему первоначально заявленного изобретения. Предполагается, что эти варианты выполнения не ограничивают объем заявленного изобретения, а лишь представляют возможные варианты данного изобретения в кратком изложении. Фактически изобретение может охватывать различные варианты, которые могут быть аналогичны нижеописанным вариантам выполнения или отличаться от них.

[0004] В одном варианте выполнения предложена система, содержащая систему коммерческой передачи, предназначенную для передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам. Система передачи содержит первые расходомеры, которые расположены параллельно друг другу и каждый из которых выполнен с возможностью получения первого измерения части расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, и вторые расходомеры, которые расположены последовательно относительно первых расходомеров и каждый из которых выполнен с возможностью получения второго измерения расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, при этом каждый из первых и вторых расходомеров выполнен с возможностью блокирования или разблокирования соответственно с предотвращением или обеспечением приема газообразного топлива на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

[0005] Во втором варианте выполнения предложена система, содержащая систему коммерческой передачи, предназначенную для подачи газообразного топлива к газовым турбинам. Система передачи содержит первые расходомеры, которые выполнены с возможностью пропускания потока газообразного топлива и каждый из которых содержит соответствующий избирательный клапан, предназначенный для регулирования потока газообразного топлива через соответствующий расходомер, при этом первые расходомеры расположены параллельно друг другу. Система передачи также содержит вторые расходомеры, которые выполнены с возможностью пропускания газообразного топлива и каждый из которых содержит соответствующий избирательный клапан, предназначенный для регулирования потока газообразного топлива через соответствующий расходомер, при этом вторые расходомеры расположено параллельно друг другу, и первые и второе расходомеры расположены последовательно относительно друг друга. Система коммерческой передачи также содержит сумматор потока, обеспечивающий управление избирательными клапанами первых и вторых расходомеров на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

[0006] В третьем варианте выполнения способ включает регулирование с помощью сумматора потока газообразного топлива через первые расходомеры системы коммерческой передачи на основании количества газовых турбин, находящихся в работе, причем первые расходомеры располагают параллельно друг другу, и регулирование с помощью сумматора потока газообразного топлива через вторые расходомеры системы коммерческой передачи на основании количества турбин, находящихся в работе, причем вторые расходомеры располагают параллельно друг другу, и первые и вторые расходомеры располагают последовательно относительно друг друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества данного изобретения станут более понятны после прочтения нижеследующего подробного описания, выполненного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы и на которых:

[0008] фиг.1 изображает схему газотурбинной установки с модулем коммерческой передачи в соответствии с вариантом выполнения,

[0009] фиг.2 изображает график, показывающий величины ошибок меньших расходомеров по сравнению с большими расходомерами,

[0010] фиг.3 изображает схему газотурбинной установки с модулем коммерческой передачи, содержащим меньшие расходомеры, работающие параллельно, в соответствии с вариантом выполнения,

[0011] фиг.4 изображает блок-схему, иллюстрирующую процесс измерения и подтверждения параметров коммерческой передачи в соответствии с вариантом выполнения,

[0012] фиг.5 изображает схему газотурбинной установки с модулем коммерческой передачи, содержащим расходомеры, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров при работе одной газовой турбины,

[0013] фиг.6 изображает схему газотурбинной системы с модулем коммерческой передачи, содержащим расходомеры, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров при работе двух газовых турбин,

[0014] фиг.7 изображает схему газотурбинной системы с модулем коммерческой передачи, содержащим расходомеры, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров при работе трех газовых турбин,

[0015] фиг.8 изображает схему газотурбинной системы с модулем коммерческой передачи, содержащим расходомеры, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров при работе четырех или пяти газовых турбин.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Ниже приведено описание одного или более конкретных вариантов выполнения. В попытке создания краткого описания этих вариантов выполнения в описании могут быть приведены не все признаки фактического варианта реализации. Следует понимать, что при разработке любого такого фактического варианта реализации, как и при любом инженерном или опытно-конструкторском проектировании, необходимо принять множество решений, определяемых конкретным вариантом реализации, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соблюдение системных и деловых ограничений, которые могут меняться от одного варианта реализации к другому. Кроме того, следует понимать, что такая опытно-конструкторская работа может быть сложной и трудоемкой, но тем не менее является обычным процессом при проектировании, изготовлении и производстве для специалистов, использующих преимущество данного изобретения.

[0017] При введении элементов различных вариантов выполнения данного изобретения подразумевается, что использование их названий в единственном числе и термина «указанный» означает наличие одного или более определяемых элементов. Подразумевается, что термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» являются включающими и означают, что возможно наличие дополнительных элементов, отличающихся от перечисленных.

[0018] Описанные варианты выполнения направлены на повышение точности и работоспособности в системе коммерческой передачи природного газа от поставщика к потребителю путем использования модуля коммерческой передачи, содержащего расходомеры, работающие параллельно. Более конкретно, предложенные модули передачи могут служить для направления природного газа к одной или более газовым турбинам. То есть использование расходомеров модуля передачи может регулироваться или осуществляться по заказу на основании количества газовых турбин, работающих в заданный момент времени. Кроме того, к параллельным расходомерам могут быть последовательно присоединены один или более дополнительных расходомеров. Описанные варианты выполнения могут обеспечивать возможность получения более точных измерений расхода природного газа при различных условиях потока. Кроме того, при выводе расходомеров из модуля передачи для их обслуживания и/или калибровки операции передачи могут продолжаться без остановки работы. Таким образом, описанные варианты выполнения обеспечивают повышение точности измерений расхода природного газа и сокращают время простоя, вызванного обслуживанием и/или калибровкой расходомеров системы передачи.

[0019] Учитывая вышесказанное, фиг.1 изображает схему газотурбинной установки с модулем 14 коммерческой передачи согласно варианту выполнения. Установка 10 содержит хранилище 12 топлива (например газа), модуль 14 коммерческой передачи и систему 16 сгорания. Система 16 может представлять собой любую систему сгорания, например электрический генератор, приводимый в действие сжиганием топлива. Для простоты изложения система 16 может быть представлена в виде газовой турбины, однако возможно использование любой системы 16 сгорания. Хранилище 12 может содержать один или более топливных резервуаров, подающих трубопроводов и/или автоцистерн, в которых хранится топливо, например природный газ, используемое для снабжения турбины 16 энергией. Топливо может представлять собой любое жидкое или газообразное топливо. Для простоты изложения описываемое ниже топливо рассматривается как природный газ, однако возможно использование любого топлива. Топливо (например природный газ) из хранилища 12 проходит через модуль 14 к турбине 16. Затем турбина 16 потребляет природный газ с постепенным снижением уровней природного газа в хранилище 12.

[0020] Модуль 14 может быть полезен при определении количества природного газа, проходящего из хранилища 12 к турбине 16. Такая информация может быть полезна при выписке счетов и/или учете потребления газа турбиной 16. Газовое хранилище 12 может принадлежать поставщику природного газа, тогда как турбина принадлежит потребителю и/или управляется им. Модуль 14 коммерческой передачи может отмечать точку, в которой природный газ продается поставщиком потребителю с передачей, таким образом, прав на использование указанного газа. Как можно понять, может быть очень желательным обеспечение точных измерений, так чтобы поставщик был осведомлен, какое количество природного газа должно быть оплачено, а потребитель был осведомлен, за какое количество газа он должен заплатить. Кроме того, измерения могут быть полезны для определения объемов и/или скоростей потребления газа турбиной 16.

[0021] Время от времени газ, проходящий из хранилища 12, может оказаться в условиях малого потока. В условиях малого потока расходомеры в модуле 14 могут обеспечивать менее точные измерения. В таких ситуациях использование меньших расходомеров может обеспечить более точные измерения, чем большие расходомеры. На фиг.2 изображен график 20, показывающий величины ошибок меньших расходомеров по сравнению с большими расходомерами при различных расходах. График 21 показывает процент ошибки, связанной с большим расходомером (например, с размером горловины 8 дюймов (20, 32 см)). График 22 показывает процент ошибки, связанной с меньшим расходомером (например, с размером горловины 4 дюйма (10, 16 см)). Как может быть видно из графика 20, при увеличении расхода точность большого и малого расходомеров возрастает. Однако меньший расходомер может обеспечивать более точные результаты, особенно в ситуациях малого потока. В одном контрольном случае расходомер с четырехдюймовой горловиной показал ошибку приблизительно в 0,5% при низком расходе. Расходомер с восьмидюймовой горловиной показал ошибку приблизительно в 2% при том же низком расходе. Таким образом, расходомер с большей горловиной дает значительно более высокий процент ошибки при условиях малого потока.

[0022] Для исключения менее точных измерений, получаемых с помощью больших расходомеров при условиях малого потока, можно использовать группу меньших расходомеров, работающих параллельно. На фиг.3 изображена схема газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим малые расходомеры 30, работающие параллельно, в соответствии с вариантом выполнения. Как изложено выше, газ из хранилища 12 проходит через модуль 14 к газовой турбине 16. Модуль 14 может измерять величины расхода, температур и/или давления газа, проходящего через модуль 14. Например, модуль 14 может содержать датчики 26 и 40 давления (Р), датчики 28 и 42 температуры (Т) и расходомеры 30 и 32. Датчики 26 и 40 наряду с датчиками 28 и 42 могут использоваться при определении плотности подаваемого газа, так что могут быть выполнены более точные измерения. Кроме того, некоторые расходомеры используют измерения давления при расчетах расхода. Для повышения точности измерений датчики 26 и 40 и датчики 28 и 42 могут быть расположены непосредственно выше по потоку или ниже по потоку от расходомеров 30 и 32 на небольшом расстоянии от них. Измерения температуры, давления и/или расхода могут быть переданы к сумматору 44 потока через схему 46 проводной и/или беспроводной связи, так что сумматор потока может использовать указанные данные для определения общего количества газа, переданного через модуль 14. Кроме того, модуль 14 может содержать перенаправляющие каналы (например обходные контуры 34 и 36 и/или перенаправляющий канал 38).

[0023] Вместо использования одного большого расходомера для начальных измерений расхода газа на входе, можно установить параллельно группу меньших расходомеров 30 для измерения расхода. Например, в некоторых вариантах выполнения количество меньших расходомеров 30 может быть от 2 до 20 или более, например 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 параллельных расходомеров 30. Расходомеры 30 могут иметь суммарную емкость, которая приблизительно равна емкости одного большого расходомера, обычно используемого для начального измерения расхода газа на входе, или больше нее. Например, в некоторых вариантах выполнения емкость каждого малого расходомера 30 может составлять 1/N от емкости большого расходомера, где N - количество расходомеров 30. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения процент емкости расходомеров 30 может быть меньше, чем процент емкости большого расходомера.

[0024] При нормальных рабочих условиях входной поток газа может быть направлен к расходомерам 30 с соответствующими датчиками 26 давления и датчиками 28 температуры. Каждый датчик 26 и каждый датчик 28 могут передавать измерения давления и температуры газа, проходящего через соответствующий расходомер 30. Расходомеры 30 могут производить параллельные измерения проходящего через них газа. Измерения расхода, температуры и/или давления могут быть переданы к сумматору 44 через схему 46. Как рассмотрено более подробно ниже со ссылкой на фиг.4, сумматор 44 может расшифровывать измерения для определения общего количества газа, проходящего через модуль 14.

[0025] После прохождения через расходомеры 30 газ может быть объединен и направлен через большой расходомер 32, который может содержать соответствующий датчик 40 давления и/или датчик 42 температуры. Расходомер 32 может обеспечивать проверочное средство для измерений, полученных от расходомеров 30. Проверка подтверждает точность ранее выполненных измерений при коммерческой передаче. При некоторых требованиях коммерческой передачи такое проверочное средство может потребоваться для предоставления счета потребителю за переданный газ. Измерения от большого расходомера 32 и соответствующего датчика 40 и/или датчика 42 могут быть переданы сумматору 44, который может расшифровывать измерение для проверки измерений, выполненных меньшими расходомерами 30. После прохождения через расходомер 32 газ может быть направлен к турбине 16, где он может быть использован.

[0026] Расходомеры 30 и 32 могут быть одинаковыми или разными. Каждый расходомер 30 и 32 может быть различного размера, типа, изготовлен различными производителями и т.д. Например, расходомеры 30 и 32 могут представлять собой расходомеры Кориолиса, ультразвуковые расходомеры, турбинные расходомеры, расходомеры Вентури, диафрагменные расходомеры или их комбинации. Кроме того, каждый расходомер 30 может иметь переменные максимальные расходы. Однако расход, полученный при суммировании максимальных расходов каждого расходомера 30, может быть равен максимальному расходу расходомера 32.

[0027] В определенных ситуациях может быть желательным или необходимым удаление одного расходомера в модуле 14 передачи. Например, время от времени расходомеры 30 и/или расходомер 32 могут потребовать ремонта и/или калибровки. Например, согласно промышленным требованиям расходомеры должны подвергаться калибровке раз в год. Такая калибровка может требовать удаления расходомера и доставки его в лабораторию, где может осуществляться калибровка. В ситуациях, когда желательно отключить один из расходомеров 30 или 32, может быть предпочтительным выполнение перенаправляющих каналов (например обходных контуров 34 и 36 и/или перенаправляющего канала 38) для обеспечения возможности дальнейшего прохождения газа через модуль 14 несмотря на отключение/удаление одного из расходомеров 30 или 32.

[0028] В изображенном варианте выполнения каждый малый расходомер 30 содержит обходной контур 34. Кроме того, большой расходомер 32 содержит обходной контур 36. Обходные контуры 34 и 36 обеспечивают возможность отключения расходомеров 30 и 32 путем перенаправления подаваемого газа в обход них. Таким образом, если оператору необходимо отключить первый расходомер 30 (например расходомер 1), то обходной контур 34, связанный с расходомером 1, может быть активирован для перенаправления газового потока выше по потоку от первого расходомера 30. Как изложено выше, определенные нормы коммерческой передачи могут требовать проверки точности расходомера для предоставления счета потребителю. В конкретных вариантах выполнения расходомер 32 может оставляться в отключенном состоянии с помощью контура 36 так, что поддерживается снабжение турбины 16 газом. Однако в этом случае невозможна активация проверочного расходомера и, следовательно, составление счетов во время пассивного состояния может быть ограничено.

[0029] В некоторых вариантах выполнения проверка расходомера может быть осуществлена без удаления расходомеров из системы 10. Например, большой расходомер 32 может быть проверен измерениями одного из расходомеров 30. Путем сравнения результатов измерения расхода одним расходомером 30 с измерениями расходомера 32 точность расходомера 32 может быть проверена без его удаления из системы 10.

[0030] Как указано выше, сумматор 44 потока может определять коммерчески переданные количества на основании измерений, произведенных модулем 14. На фиг.4 изображена блок-схема, иллюстрирующая процесс 60 измерения и проверки коммерчески переданных количеств с помощью сумматора 44 согласно варианту выполнения. Сумматор 44 получает набор значений расходов от малых расходомеров 30, работающих параллельно (блок 62). Кроме того, сумматор 44 получает большое значение расхода от расходомера 32, расположенного последовательно относительно расходомеров 30 (блок 64). Значения расходов от расходомеров 30 суммируются (блок 66). Сумматор сравнивает сумму расходов с расходом, полученным от расходомера 32 (блок 68), для определения точности просуммированных расходов и расхода, полученного от расходомера 32.

[0031] Сумматор потока может определить, является ли разность между суммой расходов и расходом, полученным от расходомера 32, меньше максимальной пороговой разности (блок 70). Максимальная пороговая разность является пороговым значением, которое представляет максимальное отклонение между измерениями, полученными от расходомеров 30 и расходомера 32. Если разность между суммой расходов, полученных от расходомеров 30, и расходом от расходомера 32 меньше максимальной пороговой разности, то сумматор может определить доверительную величину коммерчески переданного количества и/или величину оплаты (блок 71) при определении проверочным расходомером (например расходомером 32) переданного количества в пределах порогового отклонения от значений расходомеров 30. Определенное переданное количество может быть основано на сумме измерений расходов расходомерами 30, измерений расходов расходомером 32 или их комбинации. Например, в некоторых вариантах выполнения определение коммерчески переданного количества и величины оплаты может быть выполнено на основании среднего значения, взятого между просуммированными значениями измерений расхода и измерением большого расходомера. В альтернативных вариантах выполнения при определении коммерчески переданных количеств может использоваться взвешенное среднее, так что достоверность суммы измерений расходов или измерений большого расходомера повышается. Кроме того, сумматор 44 потока может определять величину оплаты на основании достоверного значения коммерчески переданного количества. Затем сумматор 44 может циклическим образом возвращаться к блоку 62 для получения дальнейших измерений.

[0032] Если разность между просуммированными измерениями расхода, полученными от расходомеров 30, и значением расхода, полученным от расходомера 32, больше или равна максимальной пороговой разности (или меньше или равна минимальной пороговой точности), может быть подан сигнал тревоги (блок 72). Сигнал тревоги может уведомлять операторов о проблемах с модулем 14, так что могут быть приняты меры по устранению неисправностей. Например, сигнал тревоги может предупреждать оператора о том, что проверка суммарных измерений не может подтвердить их точность. Тем не менее, сумматор 44 может определять менее достоверное значение переданного количества (блок 73). Определенное значение переданного количества может быть основано на суммарных измерениях расхода расходомерами 30, измерениях расхода расходомером 32 или их комбинации. Например, в некоторых вариантах выполнения определение переданного количества может быть основано на среднем значении, взятом между суммарными измерениями расхода и измерением большого расходомера. В альтернативных вариантах выполнения при определении переданных количеств может использоваться взвешенное среднее, так что достоверность суммы измерений расходов или измерений большого расходомера повышается. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения меньшее из суммарных измерений малых расходомеров 30 и большого расходомера 32 может определять менее достоверное значение переданного объема. Так как величина переданного количества не может быть проверена в пределах порога максимальной разности, то сумматор 44 может быть ограничен в расчетах стоимости из-за получения менее достоверного значения переданного объема. В некоторых вариантах выполнения, вследствие относящихся к оплате требований, оплата может быть задержана до подтверждения восстановления точности. Сумматор 44 может циклически возвращаться к блоку 62 для получения дальнейших измерений расхода.

[0033] На фиг.5-8 изображены схемы газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим расходомеры 100, работающие параллельно и последовательно. Более конкретно, модули 14 на фиг.5-8 служат для направления газа из хранилища 12 к одной газовой турбине 16 или группе (например 2, 3, 4, 5 или более) газовых турбин 16. Как изложено выше, модуль 14 содержит расходомеры 102 коммерческого учета и проверочные расходомеры 104. В изображенных вариантах выполнения модуль 14 содержит три расходомера 102, работающих параллельно. Однако в других вариантах выполнения модуля 14 могут использоваться другие количества расходомеров 102 и проверочных расходомеров 104. Кроме того, расходомеры 102 и расходомеры 104 совокупно соединены последовательно. Другими словами, газ, проходящий из хранилища 12 к одной или более турбинам 16, сначала проходит через один или более расходомеров 102, а затем - через один или более проверочных расходомеров 104. После прохождения через расходомеры 100 газ может проходить через газовыпускное отверстие 105 модуля 14, а затем - к одной или более турбинам 16.

[0034] Как подробно изложено ниже, описанные варианты выполнения обеспечивают возможность подачи газа единственным модулем 14 к группе (например 2, 3, 4, 5 или более) газовых турбин 16 с одновременным поддержанием высокой точности измерений расхода газа. Кроме того, описанная конструкция модуля 14 обеспечивает возможность выполнения точных измерений расхода газа даже при возникновении изменений в потоке газа. Как должно быть понятно, модуль 14 может пропускать различные количества газа при разных расходах в зависимости от количества турбин 16, находящихся в работе. Например, сумматор 44 может управлять различными избирательными клапанами 106 модуля 14, определяя, какие расходомеры 100 должны использоваться для пропускания газа, в зависимости от количества турбин 16, работающих в данный момент времени. Кроме того, данная конструкция позволяет удалить один или более расходомеров 100 из модуля 14 для их обслуживания, повторной калибровки, замены и т.п. без прерывания работы турбины 16.

[0035] Аналогично вышеизложенному, модули 14, показанные на фиг.5-8, содержат датчики 26 и 40 давления и датчики 28 и 42 температуры, которые могут использоваться для определения плотности газового потока, проходящего через расходомеры 100. Кроме того, некоторые расходомеры 100 используют измерения давления при расчетах расхода. Для повышения точности измерений датчики 26 и 40 и датчики 28 и 42 могут быть расположены непосредственно выше по потоку или ниже по потоку от расходомеров 100 (например расходомеров 102 коммерческого учета и проверочных расходомеров 104) на небольшом расстоянии от них. Измерения температуры, давления и/или расхода могут быть переданы к сумматору 44 потока через схему 46 проводной и/или беспроводной связи, так что сумматор 44 может использовать указанные данные для определения общего количества газа, переданного через модуль 14. Кроме того, изображенные варианты выполнения модуля 14 могут предусматривать перенаправление по обходным контурам 34 и 36. Как указано выше, контуры 34 и 36 обеспечивают возможность удаления расходомеров 100 из модуля 14 для их обслуживания, повторной калибровки, замены и т.п. без прерывания работы турбины 16. То есть при удалении одного расходомера 100 из модуля 14 газовый поток может быть перенаправлен с обеспечением прохождения через другие расходомеры 100 или может проходить через соответствующий обходной контур 34 или 26, соответствующий удаленному расходомеру 100.

[0036] Как показано в изображенных вариантах выполнения, расходомеры 100 (например расходомеры 102 и расходомеры 104) могут иметь различные размеры. Таким образом, возможно использование разных расходомеров 100 в зависимости от количества турбин 16, работающих в данный момент времени. Например, из трех расходомеров 102, расположенных параллельно в изображенных вариантах выполнения, два расходомера 102 могут быть малыми расходомерами 108, а один расходомер 102 может быть средним расходомером 110. В одном варианте выполнения малые расходомеры 108 могут иметь приблизительно 4 дюйма (10,16 см) в диаметре, а средний расходомер 110 может иметь приблизительно 6 дюймов (15,24 см) в диаметре. Однако другие варианты выполнения могут содержать малые и средние расходомеры 108 и 110 других размеров. Например, отношение размеров малого и среднего расходомеров 108 и 110 может составлять приблизительно 1:2, 2:3, 2:5, 3:5 и т.д.

[0037] Кроме того, размеры проверочных расходомеров 104 могут отличаться от размеров расходомеров 102 (например малых расходомеров 108 и среднего расходомера 110). В изображенных вариантах выполнения проверочные расходомеры являются большими расходомерами 112. Например, в одном варианте расходомеры 112 могут иметь диаметр приблизительно 8 дюймов (20,32 см). Однако в других вариантах выполнения расходомеры 112 могут иметь другие размеры. Например, отношение размеров среднего и большого расходомеров 110 и 112 может составлять приблизительно 1:2, 2:3, 2:5, 3:5 и т.д. Аналогично вышеизложенному, малые и средние расходомеры 108 и 110 могут иметь суммарную емкость, которая приблизительно равна суммарной емкости больших расходомеров 112 или превышает ее.

[0038] На фиг.5 изображена схема газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим расходомеры 100, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров 100 при работе одной турбины 16. В частности, определенные избирательные клапаны 106 закрыты с обеспечением блокирования потока газа к определенным расходомерам 100 модуля 14, тогда как другие избирательные клапаны 106 открыты с обеспечением возможности поступления газового потока из хранилища 12 к другим расходомерам 100. Таким образом, количество газа, проходящего через модуль 14 (например расход газа), и количество используемых расходомеров 100 может быть настроено или отрегулировано в зависимости от количества турбин 16, находящихся в работе. В результате точность измерения расхода газа расходомерами 100 и модулем 14 может быть повышена.

[0039] Как указано выше, при прохождении через модуль 14 из хранилища 12 к турбинам 16 газ сначала проходит через один или более расходомеров 102 коммерческого учета, а затем последовательно проходит через один или более проверочных расходомеров 104. В изображенном варианте выполнения избирательный клапан 120, соответствующий первому малому расходомеру 122 (например расходомеру 102), находится в открытом положении. Другими словами, клапан 120, расположенный выше по потоку от расходомера 122 и предназначенный для регулирования потока газа через расходомер 122, открыт с обеспечением, таким образом, возможности прохождения газа через указанный расходомер 122. Напротив, избирательные клапаны 106, соответствующие среднему расходомеру 110 и второму расходомеру 124 (например расходомерам 102), находятся в закрытом положении. Более конкретно, избирательный клапан 126, расположенный выше по потоку от среднего расходомера 110 и предназначенный для регулирования потока газа через расходомер 110, закрыт с обеспечением, таким образом, блокирования потока газа через указанный расходомер 110. Аналогичным образом, избирательный клапан 128, расположенный выше по потоку от второго малого расходомера 124 и предназначенный для регулирования потока газа через расходомер 124, закрыт с обеспечением, таким образом, блокирования потока газа через указанный расходомер 124. Следовательно, газ, проходящий из хранилища 12 через модуль 14, проходит через первый малый расходомер 122 к проверочным расходомерам 104, как показано стрелками 130, но не через средний расходомер 110 и второй малый расходомер 124. При прохождении газа через первый малый расходомер 122 указанный расходомер 122 измеряет расход газа, проходящего от хранилища 12 к проверочным расходомерам 104.

[0040] После прохождения через первый малый расходомер 122 поток газа проходит через первый большой расходомер 132 (например проверочный расходомер 104). Избирательный клапан 134, соответствующий расходомеру 132, расположен выше по потоку от указанного расходомера 132 и предназначен для регулирования потока газа через него. В изображенном варианте выполнения избирательный клапан 134 находится в открытом положении, что обеспечивает возможность прохождения газа через расходомер 132. Напротив, избирательный клапан 136, соответствующий второму большому расходомеру 138 (например проверочному расходомеру 104), находится в закрытом положении. Другими словами, избирательный клапан 136, расположенный выше по потоку от расходомера 138 и предназначенный для регулирования потока газа через него, закрыт с обеспечением, таким образом, блокирования потока газа через указанный расходомер 138. Следовательно, газ, проходящий от расходомеров 102 (например первого малого расходомера 122) проходит через первый большой расходомер 132, как показано стрелкой 140, но не через второй большой расходомер 138. При прохождении газа через расходомер 132 указанный расходомер 132 измеряет расход газа, проходящего от расходомеров 102 к турбинам 16. После прохождения через проверочные расходомеры 104 (например расходомер 132) газ проходит через выпускное отверстие 105 к турбинам 16, находящимся в работе. Как изложено выше, сумматор 44 может сравнивать измерения расхода газа, выполненные расходомером 122 (например расходомером 102) и расходомером 132 (например расходомером 104), для проверки точности измерений расхода газа модулем 14.

[0041] На фиг.6 изображена схема газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим расходомеры 100, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров 100 при работе двух турбин 16. Аналогично вышеизложенному, конкретные избирательные клапаны 106 закрыты с обеспечением блокирования потока газа к конкретным расходомерам 100 модуля 14, тогда как другие клапаны 106 открыты с обеспечением возможности поступления газового потока из хранилища 12 к другим расходомерам 100. Таким образом, количество газа, проходящего через модуль 14 (например расход газа) может быть настроено или отрегулировано в зависимости от количества турбин 16, находящихся в работе. В результате точность измерения расхода газа расходомерами 100 и модулем 14 может быть повышена. В то время как вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.5, обеспечивает направление газа к одной работающей турбине 16, вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.6, обеспечивает направление газа к двум работающим турбинам 16. В результате модуль 14, показанный на фиг.6, обеспечивает пропускание большего количества газа (т.е. пропускание газа при более высоком расходе), чем модуль 14, показанный на фиг.5, как описано ниже.

[0042] Как указано выше, при прохождении через модуль 14 из хранилища 12 к турбинам 16 газ сначала проходит через один или более расходомеров 102 коммерческого учета, а затем последовательно проходит через один или более проверочных расходомеров 104. В изображенном варианте выполнения избирательный клапан 120, соответствующий первому малому расходомеру 122 (например расходомеру 102), находится в закрытом положении, избирательный клапан 126, соответствующий среднему расходомеру 110, находится в открытом положении, и избирательный клапан 128, соответствующий второму малому расходомеру 124, находится в закрытом положении. Следовательно, газ проходит из хранилища 12 через средний расходомер 110, как показано стрелками 142, к проверочным расходомерам 104. Газ не проходит через первый и второй малые расходомеры 122 и 124, поскольку соответствующие клапаны 106, связанные с указанными расходомерами 122 и 124, закрыты и, таким образом, блокируют прохождение газа через расходомеры 122 и 124.

[0043] После прохождения через средний расходомер 110 поток газа проходит через первый большой расходомер 132 (например проверочный расходомер 104). То есть клапан 134 находится в открытом положении с обеспечением, таким образом, возможности прохождения газа через расходомер 132. Напротив, клапан 136, соответствующий расходомеру 138 (например, проверочному расходомеру 104), находится в закрытом положении с обеспечением, таким образом, блокирования потока газа через расходомер 138. Следовательно, газ, проходящий от расходомеров 102 (например среднего расходомера 110), проходит через первый большой расходомер 132, как показано стрелкой 140, но не через второй большой расходомер 138. При прохождении газа через расходомер 132 указанный расходомер 132 измеряет расход газа, проходящего от расходомеров 102 к турбинам 16. После прохождения через проверочные расходомеры 104 (например расходомер 132) газ проходит через выпускное отверстие 105 к турбинам 16, находящимся в работе (например к двум турбинам 16). Как изложено выше, сумматор 44 может сравнивать измерения расхода газа, выполненные расходомером 110 (например расходомером 102) и расходомером 132 (например расходомером 104), для проверки точности измерений расхода газа модулем 14.

[0044] На фиг.7 изображена схема газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим расходомеры 100, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров 100 при работе трех турбин 16. Аналогично вышеизложенному, конкретные избирательные клапаны 106 закрыты с обеспечением блокирования потока газа к конкретным расходомерам 100 модуля 14, тогда как другие клапаны 106 открыты с обеспечением возможности поступления газового потока из хранилища 12 к другим расходомерам 100. Таким образом, количество газа, проходящего через модуль 14 (например расход газа), и количество используемых расходомеров 100 может быть настроено или отрегулировано в зависимости от количества турбин 16, находящихся в работе. В результате точность измерения расхода газа расходомерами 100 и модулем 14 может быть повышена. В то время как вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.6, обеспечивает направление газа к двум работающим турбинам 16, вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.7, обеспечивает направление газа к трем работающим турбинам 16. В результате модуль 14, показанный на фиг.7, обеспечивает пропускание большего количества газа (т.е. пропускание газа при более высоком расходе), чем модуль 14, показанный на фиг.6, как описано ниже.

[0045] Как указано выше, при прохождении через модуль 14 из хранилища 12 к турбинам 16 газ сначала проходит через один или более расходомеров 102 коммерческого учета, а затем последовательно проходит через один или более проверочных расходомеров 104. В изображенном варианте избирательный клапан 120, соответствующий первому малому расходомеру 122 (например расходомеру 102), находится в открытом положении, избирательный клапан 126, соответствующий среднему расходомеру 110, находится в открытом положении, и избирательный клапан 128, соответствующий второму малому расходомеру 124, находится в закрытом положении. Следовательно, газ проходит из хранилища 12 через первый малый расходомер 122 и/или средний расходомер 110, как показано стрелками 160, а затем к проверочным расходомерам 104. Газ не проходит через второй малый расходомер 124, поскольку клапан 128, соответствующий указанному расходомеру 124, закрыт и, таким образом, блокирует прохождение газа через первый малый расходомер 122.

[0046] После прохождения через первый малый расходомер 122 и/или средний расходомер 110 поток газа проходит через первый большой расходомер 132 (например проверочный расходомер 104). То есть клапан 134 находится в открытом положении с обеспечением, таким образом, возможности прохождения газа через расходомер 132. Напротив, клапан 136, соответствующий расходомеру 138 (например, проверочному расходомеру 104), находится в закрытом положении с обеспечением, таким образом, блокирования потока газа через расходомер 138. Следовательно, газ, проходящий от расходомеров 102 (например первого малого расходомера 122 и среднего расходомера 110), проходит через первый большой расходомер 132, как показано стрелкой 140, но не через второй большой расходомер 138. При прохождении газа через расходомер 132 указанный расходомер 132 измеряет расход газа, проходящего от расходомеров 102 к турбинам 16. После прохождения через проверочные расходомеры 104 (например расходомер 132) газ проходит через выпускное отверстие 105 к турбинам 16, находящимся в работе (например к трем турбинам 16). Как изложено выше, сумматор 44 может сравнивать суммарные измерения расхода газа, выполненные расходомером 122 и расходомером 110 (например расходомерами 102) и расходомером 132 (например расходомером 104), для проверки точности измерений расхода газа модулем 14.

[0047] На фиг.8 изображена схема газотурбинной установки 10 с модулем 14 коммерческой передачи, содержащим расходомеры 100, работающие параллельно и последовательно, которая иллюстрирует использование расходомеров 100 при работе четырех или пяти турбин 16. В изображенном варианте выполнения все клапаны 106, связанные с соответствующими расходомерами 100, открыты с обеспечением, таким образом, возможности прохождения газа через все расходомеры 100. Соответственно, количество газа, проходящего через модуль 14 (например расход газа), настраивается или регулируется в зависимости от количества турбин 16, находящихся в работе. В результате точность измерения расхода газа расходомерами 100 и модулем 14 может быть повышена. В то время как вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.7, обеспечивает направление газа к трем работающим турбинам 16, вариант выполнения модуля 14, показанный на фиг.8, обеспечивает направление газа к четырем или пяти работающим турбинам 16. В результате модуль 14, показанный на фиг.8, обеспечивает пропускание большего количества газа (т.е. пропускание газа при более высоком расходе), чем модуль 14, показанный на фиг.7, как описано ниже.

[0048] Как указано выше, при прохождении через модуль 14 из хранилища 12 к турбинам 16 газ сначала проходит через один или более расходомеров 102 коммерческого учета, а затем последовательно проходит через один или более проверочных расходомеров 104. Как указано выше, в изображенном варианте выполнения клапан 120, соответствующий первому малому расходомеру 122 (например расходомеру 102), находится в открытом положении, клапан 126, соответствующий среднему расходомеру 110, находится в открытом положении, и клапан 128, соответствующий второму малому расходомеру 124, находится в открытом положении. Следовательно, газ проходит из хранилища 12 через первый малый расходомер 122, средний расходомер 110 и/или второй малый расходомер 124, как показано стрелками 170, а затем к проверочным расходомерам 104.

[0049] После прохождения через первый малый расходомер 122, средний расходомер 110 и/или второй малый расходомер 124 поток газа проходит через первый большой расходомер 132 и/или второй большой расходомер 138 (например проверочные расходомеры 104). То есть клапаны 134 и 136 находятся в открытых положениях с обеспечением, таким образом, возможности прохождения газа соответственно через расходомер 132 и/или расходомер 138. Следовательно, газ, проходящий от расходомеров 102 (например первого малого расходомера 122, среднего расходомера 110 и второго малого расходомера 124), проходит через первый большой расходомер 132 и/или второй большой расходомер 138, как показано стрелками 172. При прохождении газа через расходомер 132 и/или расходомер 138 указанные расходомеры 132 и 138 измеряют расход газа, проходящего от расходомеров 102 к турбинам 16. После прохождения через проверочные расходомеры 104 (например расходомеры 132 и 138) газ проходит через выпускное отверстие 105 к турбинам 16, находящимся в работе (например к четырем или пяти турбинам 16). Как изложено выше, сумматор 44 может сравнивать суммарные измерения расхода газа, выполненные расходомером 122, расходомером 110 и расходомером 124 (например расходомерами 102), и суммарные измерения расхода газа, выполненные расходомерами 132 и 138 (например расходомерами 104), для проверки точности измерений расхода газа модулем 14.

[0050] К техническим эффектам изобретения относится обеспечение модуля коммерческой передачи, который может выполнять более точные измерения параметров коммерческой передачи для одной или более газовых турбин. Более конкретно, модуль передачи содержит расходомеры (например расходомеры коммерческого учета и проверочные расходомеры), использование которых может быть согласовано с заказчиком или настроено для регулирования газового потока через модуль передачи в зависимости от количества турбин, работающих в данный момент времени. Например, в условиях малого потока (например, при работе меньшего количества турбин), меньшие расходомеры могут обеспечить повышенную точность по сравнению с большими расходомерами. Благодаря наличию группы малых расходомеров имеется возможность пропускания через модуль различных количеств газа в зависимости от количества малых расходомеров с одновременным повышением точности измерений расхода. Кроме того, при использовании группы расходомеров может иметь место повышенная избыточность, так что один или более расходомеров могут быть отключены с сохранением возможности подачи газа модулем к компонентам ниже по потоку, например к газовой турбине.

[0051] В описании примеры, в том числе предпочтительный вариант выполнения, используются для раскрытия данного изобретения, а также для обеспечения возможности его реализации на практике, включая изготовление и использование любых устройств и установок и осуществление любых соответствующих или предусмотренных способов, любым специалистом. Объем охраны изобретения определен формулой изобретения и может охватывать другие примеры, очевидные специалистам. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в рамках объема формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, не отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы, или конструктивные элементы, незначительно отличающиеся от описанных в дословном тексте формулы.

Изобретение относится к способу и системе передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам. Система передачи содержит первые расходомеры, которые расположены параллельно друг другу и каждый из которых выполнен с возможностью получения первого измерения части расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, и вторые расходомеры, которые расположены последовательно относительно первых расходомеров и каждый из которых выполнен с возможностью получения второго измерения расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, при этом каждый из первых и вторых расходомеров выполнен с возможностью блокирования или разблокирования соответственно с предотвращением или обеспечением приема газообразного топлива на основании количества газовых турбин, находящихся в работе. Технический результат – повышение точности измерений расхода природного газа и сокращение времени простоя, вызванного обслуживанием и/или калибровкой расходомеров системы передачи. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам, содержащая

первые расходомеры, которые расположены параллельно друг другу и каждый из которых выполнен с возможностью получения первого измерения части расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи, и

вторые расходомеры, которые расположены последовательно относительно первых расходомеров и каждый из которых выполнен с возможностью получения второго измерения расхода газообразного топлива, проходящего через систему коммерческой передачи,

при этом каждый из первых и вторых расходомеров выполнен с возможностью блокирования или разблокирования соответственно с предотвращением или обеспечением приема газообразного топлива на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

2. Система по п. 1, в которой первые расходомеры и вторые расходомеры представляют собой расходомер Кориолиса, ультразвуковой расходомер, турбинный расходомер, расходомер Вентури, диафрагменный расходомер или их комбинацию.

3. Система по п. 1, в которой каждый из первых и вторых расходомеров содержит соответствующий избирательный клапан, выполненный с возможностью открытия или закрытия на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

4. Система по п. 1, в которой каждый из первых расходомеров имеет первое максимальное значение расхода, а каждый из вторых расходомеров имеет второе максимальное значение расхода, при этом первая сумма первых максимальных значений расхода первых расходомеров приблизительно равна второй сумме вторых максимальных значений расхода вторых расходомеров.

5. Система по п. 1, содержащая первый обходной канал для каждого из первых расходомеров и второй обходной канал для каждого из вторых расходомеров, причем каждый первый обходной канал обеспечивает возможность прохождения газообразного топлива без прохождения через соответствующий первый расходомер, а каждый второй обходной канал обеспечивает возможность прохождения газообразного топлива без прохождения через соответствующий второй расходомер.

6. Система по п. 1, содержащая сумматор потока, выполненный с возможностью получения первого суммарного измерения расхода путем суммирования первых измерений первых расходомеров, с возможностью получения второго суммарного измерения расхода путем суммирования вторых измерений вторых расходомеров и с возможностью определения расчетного параметра коммерческой передачи, представляющего количество газообразного топлива, переданного через указанную систему, по меньшей мере частично на основании первого суммарного измерения расхода и второго суммарного измерения расхода.

7. Система по п. 6, в которой сумматор потока выполнен с возможностью управления соответствующим избирательным клапаном каждого из первых и вторых расходомеров на основании количества газовых турбин, находящихся в работе, при этом каждый избирательный клапан выполнен с возможностью блокирования или разблокирования потока газообразного топлива через соответствующий расходомер из первых и вторых расходомеров.

8. Система по п. 1, в которой первые расходомеры содержат первый малый расходомер, второй малый расходомер и средний расходомер, причем емкость потока каждого малого расходомера, первого и второго, меньше емкости потока среднего расходомера.

9. Система по п. 8, в которой вторые расходомеры содержат первый большой расходомер и второй большой расходомер, емкость потока каждого из которых превышает емкость потока среднего расходомера, относящегося к первым расходомерам.

10. Система по п. 9, в которой общая емкость потока первых расходомеров приблизительно меньше или равна общей емкости потока вторых расходомеров.

11. Система передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам, содержащая

первые расходомеры, которые выполнены с возможностью пропускания потока газообразного топлива и каждый из которых содержит соответствующий первый избирательный клапан, предназначенный для регулирования потока газообразного топлива через соответствующий первый расходомер, при этом первые расходомеры расположены параллельно друг другу,

вторые расходомеры, которые выполнены с возможностью пропускания газообразного топлива и каждый из которых содержит соответствующий второй избирательный клапан, предназначенный для регулирования потока газообразного топлива через соответствующий второй расходомер, при этом вторые расходомеры расположены параллельно друг другу, и первые и вторые расходомеры расположены последовательно относительно друг друга, и

сумматор потока, выполненный с возможностью управления первыми избирательными клапанами первых расходомеров и вторыми избирательными клапанами вторых расходомеров на основании количества газовых турбин, находящихся в работе.

12. Система по п. 11, в которой первые расходомеры содержат первый малый расходомер, второй малый расходомер и средний расходомер, причем емкость потока среднего расходомера превышает емкость потока каждого малого расходомера, первого и второго.

13. Система по п. 12, в которой вторые расходомеры содержат первый большой расходомер и второй большой расходомер, емкость потока каждого из которых превышает емкость потока среднего расходомера, относящегося к первым расходомерам.

14. Система по п. 11, в которой сумматор потока выполнен с возможностью суммирования измерений расхода, выполненных первыми расходомерами, с получением первого суммарного измерения, с возможностью суммирования измерений расхода, выполненных вторыми расходомерами, с получением второго суммарного измерения и с возможностью сравнения первого и второго суммарных измерений для подтверждения расхода газа, проходящего через систему передачи.

15. Система по п. 11, в которой система коммерческой передачи содержит первый обходной канал для каждого из первых расходомеров и второй обходной канал для каждого из вторых расходомеров, причем каждый первый обходной канал обеспечивает возможность прохождения газообразного топлива без прохождения через соответствующий первый расходомер, а каждый второй обходной канал обеспечивает возможность прохождения газообразного топлива без прохождения через соответствующий второй расходомер.

16. Система по п. 11, содержащая группу газовых турбин.

17. Способ передачи газообразного топлива от источника газа к газовым турбинам, включающий

регулирование с помощью сумматора потока газообразного топлива через первые расходомеры системы коммерческой передачи на основании количества газовых турбин, находящихся в работе, причем первые расходомеры располагают параллельно друг другу, и

регулирование с помощью сумматора потока газообразного топлива через вторые расходомеры системы коммерческой передачи на основании количества турбин, находящихся в работе, причем вторые расходомеры располагают параллельно друг другу, а первые и вторые расходомеры располагают последовательно относительно друг друга.

18. Способ по п. 17, в котором при регулировании потока газа через первые и вторые расходомеры управляют избирательными клапанами, каждый из которых предназначен для регулирования потока газа через соответствующий первый или второй расходомер.

19. Способ по п. 18, в котором при управлении избирательными клапанами открывают или закрывают один из указанных клапанов в ответ на изменение количества газовых турбин, находящихся в работе.

20. Способ по п. 19, в котором суммируют с помощью сумматора измерения расхода, выполненные первыми расходомерами, с получением первой суммы, суммируют с помощью сумматора измерения расхода, выполненные вторым расходомерами, с получением второй суммы и сравнивают с помощью сумматора первую и вторую суммы для подтверждения количества газа, переданного системой коммерческой передачи.