ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ С СИСТЕМОЙ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F17D1/04 

Описание патента на изобретение RU2620624C1

Изобретение относится к области газоснабжения и может быть использовано в составе газораспределительных станций (ГРС) и газорегуляторных пунктов (ГРП) для утилизации энергии потока газа.

Известна установка для утилизации энергии расширения природного газа (патент РФ №2206838, опубл. 20.06.2003 г.). Изобретение обеспечивает выработку больших количеств энергии и холода путем подключения к скважине или магистральному газопроводу утилизационной энергетической установки, содержащей детандер с кинематически связанным электрогенератором и два или более теплообменника.

Недостатком является необходимость для ее эффективной работы высоких входного давления и расхода газа, что ограничивает круг объектов для ее применения.

Известен способ устойчивого газоснабжения газораспределительной станцией с энергохолодильным комплексом, использующим для выработки электрической энергии и холода энергию избыточного давления природного газа и система для реализации способа (патент РФ №2346205, опубл. 10.02.2009 г.). Группа изобретений осуществляют одновременную выработку электрической энергии и холода с использованием включенного параллельно ГРС энергохолодильного блока, содержащего детандер-генераторные агрегаты с теплообменниками и автоматическую систему синхронизации открытия / закрытия линий редуцирования с остановкой / включением детандер-генераторных агрегатов.

Недостатком является переменная подача газа потребителям, кроме этого для устойчивой работы необходимы высокие давление и расход газа.

Известен пневматический детандер-генераторный агрегат (патент РФ №2525027, опубл. 10.08.2014 г.), способный работать при невысоких величинах входного давления и объемного расхода газа при помощи использования в качестве расширительной машины шестеренного пневмодвигателя.

Недостатком является отсутствие системы регулирования, которая необходима для работы при переменных расходах газа в связи с неравномерностью отбора газа потребителями.

Известно устройство регулирования турбодетандера (патент РФ №2579301, опубл. 10.04.2016 г.), принятое за прототип, устанавливаемое параллельно газораспределительной станции и содержащее турбодетандер, генератор, стопорный клапан, два регулирующих органа с приводами, байпасный клапан, переключатель режимов работы, сумматор, три элемента сравнения, датчики давления и нагрузки внешней электрической сети, частотный преобразователь, фильтр и выпрямитель. Данное устройство позволяет регулировать работу турбодетандера в зависимости от величины нагрузки внешней электрической сети, снизить колебания давления газа в магистрали низкого давления, а также повысить надежность работы турбодетандера.

Недостатками этого устройства являются возможность эффективной работы детандер-генераторной установки в целом лишь на стабильных относительно высоких давлениях и расходах газа, а также чрезмерная сложность системы с высокими потерями энергии потока газа.

Техническим результатом является возможность работы детандер-генераторной установки с относительно малыми давлениями и расходами, независимо от неравномерности отбора газа потребителями и изменения момента сопротивления, а также увеличение доли утилизированной энергии.

Технический результат достигается тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном.

Устройство поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - принципиальная схема детандер-генераторного агрегата с системой его регулирования на примере линии редуцирования газорегуляторного пункта, где:

1 - детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования;

2 - линия редуцирования давления газа;

3 - запорный кран;

4 - фильтр;

5 - предохранительный запорный клапан;

6 - регулятор давления газа;

7 - предохранительный сбросной клапан;

8 - объемный пневмодвигатель;

9 - электрогенератор;

10 - регулирующий клапан;

11 - датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе;

12 - элемент сравнения;

13 - усилитель сигнала;

14 - исполнительное устройство.

Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования 1 (фиг. 1), находящийся на линии редуцирования 2 между предохранительным запорным клапаном 5 и регулятором давления газа 6, включает: объемный пневмодвигатель 8, расположенный непосредственно на линии редуцирования 2 и связанный кинематически с электрогенератором 9, выход пневмодвигателя 8 соединен с его входом через регулирующий клапан 10, который приводится в действие исполнительным механизмом 14 через усилитель сигнала 13, элемент сравнения 12 и датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе 11.

На линии редуцирования 2 последовательно располагаются: запорный кран 3, фильтр 4, предохранительный запорный клапан 5, детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования 1, регулятор давления 6, запорный кран 3, предохранительный сбросной клапан 7.

Устройство работает следующим образом. Во время отбора газа потребителями газ проходит через запорный кран 3, фильтр 4 и предохранительный запорный клапан 5, объемный пневмодвигатель 8, регулирующий клапан 10, регулятор давления газа 6, запорный кран 3.

После предохранительного запорного клапана 5 поток разделяется в зависимости от степени открытия регулирующего клапана 10. Часть проходит через объемный пневмодвигатель 8, где, теряя энергию, совершает работу, которая преобразуется в механическую, а затем, при помощи электрогенератора 9, в электрическую энергию. Другая часть проходит через параллельную линию, которая соединяет выход объемного пневмодвигателя 8 с его входом и содержит регулирующий клапан 10.

Угловая скорость ротора электрогенератора зависит от момента на его валу, который определяется электрической нагрузкой и перепадом давлений на объемном пневмодвигателе. Перепад давлений, соответствующий номинальной угловой скорости, определяется расчетом и является уставкой для системы регулирования.

Для регулирования объемного пневмодвигателя 8 датчик 11 формирует сигнал, пропорциональный перепаду давлений, который сравнивается на элементе сравнения 12 с сигналом уставки, после чего создается сигнал управляющего воздействия, который через усилитель сигнала 13 передается на исполнительное устройство 14, связанное с регулирующим клапаном 10.

При уменьшении отбора газа потребителями давление после объемного пневмодвигателя растет, а перепад на нем соответственно уменьшается ниже значения уставки, что выявляется элементом сравнения 12. Для его поддержания при помощи усилителя сигнала 13 и исполнительного устройства 14 регулирующий клапан 10 закрывается, увеличивая таким образом поток газа, проходящий через объемный пневмодвигатель до тех пор, пока перепад давлений на пневмодвигателе не сравняется с уставкой.

При увеличении отбора газа потребителями работа устройства происходит в обратном порядке.

Похожие патенты RU2620624C1

название год авторы номер документа
ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА 2017
  • Белоусов Артём Евгеньевич
  • Кабанов Олег Васильевич
  • Самигуллин Гафур Хлафович
RU2662784C1
ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОРЕГУЛИРОВАНИЕМ 2021
  • Белоусов Артём Евгеньевич
  • Скоробогатов Александр Андреевич
  • Замятин Егор Олегович
RU2767847C1
ТУРБОДЕТАНДЕРНАЯ ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА И СИСТЕМА ОТБОРА ЭНЕРГИИ ПОТОКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ ГАЗОПРОВОДА 2013
  • Сударев Анатолий Владимирович
  • Сурьянинов Андрей Андреевич
  • Молчанов Александр Сергеевич
  • Тен Василий Степанович
  • Сударев Борис Владимирович
  • Головкин Борис Анатольевич
  • Торчинский Алексей Эдуардович
RU2564173C2
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ С ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ 2007
  • Агабабян Размик Енокович
RU2351842C1
СПОСОБ НАГРЕВА ГАЗА В УСТАНОВКЕ РЕДУЦИРОВАНИЯ 2021
  • Желваков Владимир Валентинович
RU2777418C1
СПОСОБ УСТОЙЧИВОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ С ЭНЕРГОХОЛОДИЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩИМ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ХОЛОДА ЭНЕРГИЮ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА 2007
  • Аксенов Дмитрий Тимофеевич
  • Аксенова Галина Петровна
RU2346205C1
УТИЛИЗАЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 1996
  • Потрошков Виктор Александрович
  • Шаврин Владимир Иванович
  • Греллер Александр Аронович
  • Дамаскин Иван Владимирович
RU2117173C1
ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ 1991
  • Осовский М.Л.
  • Язик А.В.
RU2047060C1
Газораспределительная станция с автономным бестопливным энергообеспечением и способ её работы 2023
  • Елистратов Виктор Васильевич
  • Аверьянов Владимир Константинович
  • Давыдов Олег Анатольевич
  • Кирюхин Сергей Николаевич
RU2820371C1
Детандер-генераторный агрегат 2020
  • Черных Александр Сергеевич
  • Геращенко Аркадий Григорьевич
  • Федюхин Александр Валерьевич
  • Султангузин Ильдар Айдарович
  • Карасевич Владислав Александрович
RU2732275C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 620 624 C1

Реферат патента 2017 года ДЕТАНДЕР-ГЕНЕРАТОРНЫЙ АГРЕГАТ С СИСТЕМОЙ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области газоснабжения и может быть использовано в составе газораспределительных станций (ГРС) и газорегуляторных пунктов (ГРП) для утилизации энергии потока газа. Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования, включающий электрогенератор, регулирующий орган с приводом, усилитель сигнала и блок сравнения, отличающийся тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном. Техническим результатом является возможность работы детандер-генераторной установки с относительно малыми давлениями и расходами, независимо от неравномерности отбора газа потребителями и изменения момента сопротивления, а также увеличение доли утилизированной энергии. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 620 624 C1

Детандер-генераторный агрегат с системой его регулирования, включающий электрогенератор, регулирующий орган с приводом, усилитель сигнала и блок сравнения, отличающийся тем, что на линии редуцирования между предохранительным запорным клапаном и регулятором давления дополнительно установлен объемный пневмодвигатель, при этом выход объемного пневмодвигателя соединен с его входом через регулирующий клапан, датчик перепада давлений на объемном пневмодвигателе соединен с элементом сравнения, усилителем сигнала и исполнительным устройством, связанным с регулирующим клапаном.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2620624C1

УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОДЕТАНДЕРА 2014
  • Воробьев Николай Юрьевич
  • Пахомов Сергей Николаевич
  • Царьков Геннадий Юрьевич
  • Панарин Михаил Владимирович
RU2579301C1
СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТУРБОДЕТАНДЕРА 1996
  • Архипов Леонид Иванович
  • Горяченко Виктор Филиппович
  • Новиков Михаил Иванович
  • Рыбин Павел Александрович
  • Шабашов Симон Залманович
RU2110022C1
US 5685154 A, 11.11.1997
US 0008067851 B2, 29.11.2011.

RU 2 620 624 C1

Авторы

Белоусов Артём Евгеньевич

Кабанов Олег Васильевич

Даты

2017-05-29Публикация

2016-07-12Подача