RU2626268C1 - Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline - Google Patents
Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626268C1 RU2626268C1 RU2016133819A RU2016133819A RU2626268C1 RU 2626268 C1 RU2626268 C1 RU 2626268C1 RU 2016133819 A RU2016133819 A RU 2016133819A RU 2016133819 A RU2016133819 A RU 2016133819A RU 2626268 C1 RU2626268 C1 RU 2626268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- turboexpander
- low
- pressure line
- input
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике турбостроения, а именно к устройствам регулирования давления в газовой магистрали с помощью турбодетандеров, и может быть использовано на газораспределительных станциях для рекуперации энергии сжатого газа и выработки электрической энергии.The invention relates to techniques for turbine construction, and in particular to devices for regulating pressure in a gas line using turboexpander, and can be used at gas distribution stations for recovering compressed gas energy and generating electric energy.
Известно устройство турбодетандера для выработки электроэнергии, где регулирование подачи газа к турбодетандеру и поддержание давления осуществляется при помощи регулирующих вентилей (Патент RU 1822237 С, кл. F25B 11/00, опубл. 19.06.1995).A device for turboexpander for generating electricity is known, where the regulation of the gas supply to the turboexpander and pressure maintenance is carried out using control valves (Patent RU 1822237 C, class F25B 11/00, published on June 19, 1995).
Недостаток устройства состоит в низкой надежности работы турбодетандера и отсутствии коррекции потока подаваемого газа высокого давления в зависимости от изменения электрической нагрузки сети.The disadvantage of this device is the low reliability of the turbine expander and the lack of correction of the flow of the supplied high-pressure gas depending on changes in the electrical load of the network.
Известна система регулирования турбодетандера, установленная на газораспределительной станции между магистралями высокого и низкого давления, содержащая стопорный клапан, выполненный в виде механически связанных друг с другом и пропускающих газ в раздельные отводные линии, регулирующий орган с приводом и датчиком положения, установленный на отводной линии, связывающей стопорный клапан с турбодетандером и байпасный клапан с приводом и датчиком положения, установленный на отводной линии, связывающей стопорный клапан с магистралью низкого давления (Патент RU 2110022 С1, кл. F25B 49/02, опубл. 27.04.1998).A known system for regulating a turboexpander installed on a gas distribution station between high and low pressure lines, comprising a check valve made in the form of mechanically connected to each other and passing gas to separate branch lines, a regulating body with a drive and a position sensor, mounted on a branch line connecting a check valve with a turboexpander and a bypass valve with an actuator and a position sensor mounted on a branch line connecting the check valve to the main -pressure (Patent RU 2110022 C1, cl. F25B 49/02, publ. 27.04.1998).
Данное устройство не обеспечивает постоянные параметры режима работы турбодетандера и коррекцию величины потока подаваемого газа высокого давления в зависимости от изменения нагрузки в электрической сети, что снижает точность поддержания давления газа в магистрали низкого давления и надежность работы турбодетандера в условиях возможных существенных изменений диапазонов электрических нагрузок.This device does not provide constant parameters of the operation mode of the turbo expander and the correction of the flow rate of the supplied high-pressure gas depending on changes in the load in the electric network, which reduces the accuracy of maintaining the gas pressure in the low-pressure line and the reliability of the turbo-expander in the conditions of possible significant changes in the ranges of electrical loads.
Известно устройство для регулирования давления в газовой магистрали, содержащее газораспределительное устройство, выполненное в виде соединенных с магистралью высокого давления набора труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами, управляемыми через контроллер от датчика давления магистрали низкого давления, соединенной с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем и регулируемым по частоте инвертором (Патент RU 2223533 С1, кл. F17D 1/04, опубл. 10.02.2004).A device for regulating pressure in a gas main, comprising a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to a high pressure main and equipped with shut-off devices, controlled through a controller from a pressure transducer of a low-pressure main connected to a turboexpander loaded with an alternating electric generator current connected in series with a voltage-regulated rectifier and frequency-controlled inverter (Paté m RU 2223533 C1, cl. F17D 1/04, publ. 10.02.2004).
Данное устройство не обеспечивает постоянные параметры режима работы турбодетандера при перепадах нагрузки в электрической сети, что снижает надежность работы устройства в целом.This device does not provide constant parameters of the operating mode of the turboexpander during load drops in the electrical network, which reduces the reliability of the device as a whole.
Наиболее близким является устройство для регулирования давления в газовой магистрали, содержащее газораспределительное устройство, выполненное в виде соединенных с магистралью высокого давления набора труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами и нагревательными элементами, датчик давления магистрали низкого давления, соединенный с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, задатчик номинального режима работы турбодетандера, регулируемый силовой усилитель и последовательно соединенные выпрямитель и инвертор (Патент RU 2587021 С1, кл. F17D 1/00, опубл. 10.06.2016).The closest is a device for regulating the pressure in the gas main, containing a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to a high-pressure main with shut-off devices and heating elements mounted on them, a low-pressure main pressure transducer connected to a turboexpander loaded with an electric generator alternating current, turbine expander nominal operating mode adjuster, adjustable power amplifier and series and an inverter connected to the rectifier (Patent RU 2587021 C1, cl. F17D 1/00, publ. 06.10.2016).
Известное устройство не обеспечивает плавное изменение величины потока газа и требуемую точность регулированием давления в газовой магистрали низкого давления при перепадах нагрузки в электрической сети, что снижает качество регулирования давления газа в магистрали и надежность работы устройства в целом.The known device does not provide a smooth change in the magnitude of the gas flow and the required accuracy by regulating the pressure in the low-pressure gas line at load drops in the electrical network, which reduces the quality of gas pressure regulation in the line and the reliability of the device as a whole.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении надежности работы устройства и обеспечении требуемой точности регулирования давления в газовой магистрали низкого давления при перепадах нагрузки в электрической сети посредством обеспечения плавного изменения величины потока газа, проходящего через турбодетандер и перенаправления части вырабатываемой электрической энергии на нагревательные элементы подогрева газа, подаваемого в турбодетандер.The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the reliability of the device and provide the required accuracy of pressure regulation in the low-pressure gas line at load drops in the electric network by providing a smooth change in the magnitude of the gas flow passing through the turboexpander and redirecting part of the generated electric energy to heating elements for heating the gas supplied to the turboexpander.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство турбодетандера с регулированием давления в газовой магистрали, содержащее газораспределительное устройство, выполненное в виде соединенных с магистралью высокого давления набора труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами и нагревательными элементами, датчик давления магистрали низкого давления, соединенный с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, последовательно соединенные выпрямитель и инвертор, задатчик номинального режима работы турбодетандера, регулируемый силовой усилитель дополнительно введены соединенная с магистралью высокого давления дополнительная труба турбодетандера с установленными на ней регулирующим устройством с индикаторами предельных положений регулирующего элемента и нагревательным элементом, измерительный шунт, соединенный последовательно между электрическим генератором переменного тока и выпрямителем, задатчик величины давления в магистрали низкого давления, измерительный выпрямитель и фильтр, блок сравнения заданного номинального режима работы турбодетандера, блок сравнения заданной величины давления в магистрали низкого давления, реверсивный двоичный счетчик, первый и второй одновибраторы, силовые ключи, усилитель и привод регулирующего устройства с индикаторами предельных положений регулирующего элемента, причем первый вход блока сравнения заданного номинального режима работы турбодетандера соединен с выходом задатчика номинального режима работы турбодетандера, а второй вход через фильтр и измерительный выпрямитель соединен с измерительным шунтом, первый вход блока сравнения заданной величины давления в магистрали низкого давления соединен с выходом задатчика величины давления в магистрали низкого давления, а второй вход с выходом датчика давления магистрали низкого давления, выход блока сравнения заданного номинального режима работы турбодетандера соединен с управляющим входом регулируемого силового усилителя, силовой вход которого соединен с выходом измерительного шунта, а силовой выход соединен с нагревательным элементом дополнительной трубы турбодетандера непосредственно и через силовые ключи с нагревательными элементами и запорными устройствами набора труб разного диаметра, соединенных с магистралью высокого давления, входы управления силовыми ключами соединены с выходами реверсивного двоичного счетчика, выход блока сравнения заданной величины давления в магистрали низкого давления соединен через усилитель и привод регулирующего устройства с управляющим входом регулирующего устройства с индикаторами предельных положений дополнительной трубы турбодетандера, выходы индикаторов предельных положений полностью открытого и полностью закрытого регулирующего элемента регулирующего устройства дополнительной трубы турбодетандера соединены через первый и второй одновибраторы с суммирующим и вычитающим входами реверсивного двоичного счетчика соответственно.The specified technical result is achieved by the fact that in the device of a turboexpander with pressure regulation in the gas main, containing a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to the high-pressure main with shut-off devices and heating elements mounted on them, a low-pressure main pressure transducer connected with a turboexpander loaded with an electric alternator, the rectifier and inverter connected in series are set IR of the nominal operation mode of the turboexpander, an adjustable power amplifier, an additional turbine expander pipe connected to the high-pressure line with a regulating device mounted on it with limit position indicators of the control element and a heating element, a measuring shunt connected in series between the electric alternator and rectifier, a magnitude adjuster pressure in the low pressure line, measuring rectifier and filter, CPA unit the set nominal mode of operation of the turbo expander, a unit for comparing the set value of pressure in the low-pressure line, a reversible binary counter, the first and second single vibrators, power switches, an amplifier and a regulating device drive with indicators of limit positions of the regulating element, the first input of the comparing unit for a given nominal operating mode a turboexpander is connected to the output of the master of the nominal operating mode of the turboexpander, and the second input through a filter and a measuring rectifier is connected with a measuring shunt, the first input of the unit for comparing the set value of pressure in the low-pressure line is connected to the output of the setpoint unit of pressure in the low-pressure line, and the second input is the output of the pressure sensor for the low-pressure line, the output of the unit for comparing the specified nominal operation mode of the turbo expander is connected to the control input of the adjustable a power amplifier, the power input of which is connected to the output of the measuring shunt, and the power output is connected to the heating element of the additional pipe the dresser directly and through power switches with heating elements and locking devices for a set of pipes of different diameters connected to the high-pressure line, inputs for controlling the power keys are connected to the outputs of the binary counter, the output of the unit for comparing the set pressure value in the low-pressure line is connected through an amplifier and a control devices with a control input of a regulating device with indicators of limit positions of an additional turboexpander pipe, outputs in dictators of limit positions of the fully open and completely closed control element of the regulating device of the additional pipe of the turboexpander are connected through the first and second single vibrators with the summing and subtracting inputs of the reversible binary counter, respectively.
На фигуре представлена структура устройства турбодетандера с регулированием давления в газовой магистрали.The figure shows the structure of the device of the turboexpander with pressure regulation in the gas line.
Устройство содержит газораспределительное устройство 1, выполненное в виде соединенных с магистралью высокого давления набора труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами 2 и нагревательными элементами 3, датчик давления 4 магистрали низкого давления, соединенный с турбодетандером 5, нагруженным электрическим генератором 6 переменного тока, последовательно соединенные выпрямитель 7 и инвертор 8, задатчик номинального режима работы 9 турбодетандера, регулируемый силовой усилитель 10, соединенная с магистралью высокого давления дополнительная труба 11 турбодетандера с установленными на ней регулирующим устройством 12 с индикаторами предельных положений 13 и 14 регулирующего элемента и нагревательным элементом 15, измерительный шунт 16, соединенный последовательно между электрическим генератором 6 переменного тока и выпрямителем 7, задатчик величины давления 17 в магистрали низкого давления 18, измерительный выпрямитель 19 и фильтр 20, блок сравнения заданного номинального режима работы 21 турбодетандера, блок сравнения заданной величины давления 22 в магистрали низкого давления 18, реверсивный двоичный счетчик 23, первый 24 и второй 25 одновибраторы, силовые ключи 26, усилитель 27 и привод 28 регулирующего устройства с индикаторами предельных положений 13 и 14 регулирующего элемента.The device comprises a
Устройство турбодетандера с регулированием давления в газовой магистрали работает следующим образом.The device of the turboexpander with pressure regulation in the gas main works as follows.
В процессе запуска устройства в работу реверсивный двоичный счетчик 23 обнулен и силовые ключи 26 закрыты. Запорные устройства 2 закрыты и газ через газораспределительное устройство 1 из набора труб разного диаметра на турбодетандер 5 не поступает.In the process of starting the device into operation, the reversible
При установке требуемой величины давления газа в магистрали низкого давления 18 посредством задатчика величины давления 17 на выходе блока сравнения заданной величины давления 22 формируется сигнал, который посредством усилителя 27 и привода 28 регулирующего устройства приоткрывает регулирующее устройство 12 с индикаторами предельных положений 13 и 14 регулирующего элемента. Через соединенную с магистралью высокого давления дополнительную трубу 11 газ начинает поступать в турбодетандер 5, который начинает раскручиваться и приводить в движение электрический генератор 6 переменного тока. Электрический генератор 6 переменного тока начинает вырабатывать электроэнергию, которая через измерительный шунт 16 поступает на выпрямитель 7, посредством инвертора 8 преобразуется в переменный ток промышленной частоты и подается во внешнюю электрическую сеть.When setting the required gas pressure in the low-
Номинальный режим работы турбодетандера 5 и электрического генератора 6 устанавливается посредством задатчика номинального режима работы 9, реальный режим работы определяется посредством измерительного шунта 16, сигнал с которого выпрямляется измерительным выпрямителем 19 и фильтруется с помощью фильтра 20.The nominal operating mode of the
На блоке сравнения заданного номинального режима работы 21 турбодетандера 5 и электрического генератора 6 производится сравнение реального режима работы с номинальным режимом его работы, который является наиболее предпочтительным. В случае отклонения реального режима работы турбодетандера 5 и электрического генератора 6 от номинального на выходе блока сравнения заданного номинального режима работы 21 формируется сигнал, который управляет работой регулируемого силового усилителя 10, перенаправляя часть выработанной электрической энергии на нагревательный элемент 15, установленный на дополнительной трубе 11 турбодетандера 5.The unit for comparing the specified
Регулирование величины давления газа в магистрали низкого давления 18 производится посредством сравнения реального значения давления газа, измеряемого датчиком давления 4, и значения заданного задатчиком величины давления 17 в магистрали низкого давления 18 на блоке сравнения заданной величины давления 22, который вырабатывает сигнал управления регулирующим устройством 12 с индикаторами предельных положений 13 и 14 регулирующего элемента, подаваемый через усилитель 27 и привод 28 регулирующего устройства. При этом появляющийся избыток или недостаток вырабатываемой электрической энергии компенсируется посредством уменьшения или увеличения части электроэнергии, подаваемый через регулируемый силовой усилитель 10 на нагревательные элементы.The regulation of the gas pressure in the
В случае выхода в процессе управления регулирующего устройства 12 в крайнее открытое положение индикатор предельного положения 13 сработает, что приведет к срабатыванию первого 24 одновибратора и значение реверсивного двоичного счетчика 23 увеличится на единицу. На первом выходе реверсивного двоичного счетчика 23 появится сигнал, который откроет соответствующий силовой ключ 26, что приведет к открытию запорного устройства 2 соответствующей трубы из набора труб разного диаметра газораспределительного устройства 1. Одновременно начинает работать соответствующий нагревательный элемент 3.If during the control of the regulating
При следующем срабатывании индикатора предельного положения 13 произойдет дальнейшее увеличение значения реверсивного двоичного счетчика 23, откроются силовые ключи 26 в соответствии с сформированным в счетчике 23 значением и произойдет открытие запорных устройств 2 соответствующих труб газораспределительного устройства 1 с одновременным включением соответствующих нагревательных элементов 3.The next time the
При выходе регулирующего устройства 12 в крайнее закрытое положение индикатор предельного положения 14 сработает, что приведет к срабатыванию второго 25 одновибратора, и значение реверсивного двоичного счетчика 23 уменьшится на единицу. При этом закроются соответствующие силовые ключи 26 в соответствии с сформированным в счетчике 23 значением и произойдет закрытие запорных устройств 2 соответствующих труб газораспределительного устройства 1 с одновременным отключением соответствующих нагревательных элементов 3. При этом недостаток или избыток вырабатываемой электрической энергии компенсируется уменьшением или увеличением части электроэнергии, подаваемый на нагревательные элементы.When the regulating
Таким образом, грубое регулирование давления газа производится посредством включения или отключения труб разного диаметра, а точное - с помощью плавного регулирования посредством регулирующего устройства 12. Изменение электрической нагрузки во внешней сети компенсируется перенаправлением части вырабатываемой электрической энергии на нагревательные элементы подогрева газа, подаваемого в турбодетандер.Thus, coarse regulation of gas pressure is carried out by turning on or off pipes of different diameters, and accurate - by means of smooth regulation by means of regulating
Такое техническое решение обеспечивает повышение надежности работы устройства и требуемую точность регулирования давления в газовой магистрали низкого давления при перепадах нагрузки в электрической сети посредством обеспечения плавного изменения величины потока газа, проходящего через турбодетандер, и перенаправления части вырабатываемой электрической энергии на нагревательные элементы подогрева газа, подаваемого в турбодетандер.This technical solution provides increased reliability of the device and the required accuracy of pressure regulation in the low-pressure gas line during load drops in the electric network by providing a smooth change in the gas flow through the turboexpander, and redirecting part of the generated electric energy to the heating elements for gas heating supplied to turbo expander.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133819A RU2626268C1 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016133819A RU2626268C1 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2626268C1 true RU2626268C1 (en) | 2017-07-25 |
Family
ID=59495722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016133819A RU2626268C1 (en) | 2016-08-17 | 2016-08-17 | Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626268C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680638C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-02-25 | Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" | Gas pressure control device with turboexpander |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4213297A (en) * | 1977-10-06 | 1980-07-22 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Vehicular propulsion gas turbine motor |
US5212942A (en) * | 1990-11-09 | 1993-05-25 | Tiernay Turbines, Inc. | Cogeneration system with recuperated gas turbine engine |
RU2223533C1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-02-10 | Тульский государственный университет | Gas main pressure control device |
RU2587021C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" | Device for pressure regulation in gas line |
-
2016
- 2016-08-17 RU RU2016133819A patent/RU2626268C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4213297A (en) * | 1977-10-06 | 1980-07-22 | Kernforschungsanlage Julich Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Vehicular propulsion gas turbine motor |
US5212942A (en) * | 1990-11-09 | 1993-05-25 | Tiernay Turbines, Inc. | Cogeneration system with recuperated gas turbine engine |
RU2223533C1 (en) * | 2002-10-10 | 2004-02-10 | Тульский государственный университет | Gas main pressure control device |
RU2587021C1 (en) * | 2015-07-16 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" | Device for pressure regulation in gas line |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2680638C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-02-25 | Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" | Gas pressure control device with turboexpander |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8689565B2 (en) | Method of providing asymmetric joint control for primary frequency regulation in combined-cycle power plants | |
CA2352421C (en) | Steam turbine controller having method and apparatus for providing variable frequency regulation | |
AU2001287583B2 (en) | Method for the primary control in a combined gas/steam turbine installation | |
RU2626268C1 (en) | Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline | |
CA2588879C (en) | Steam turbine plant | |
RU2665012C1 (en) | Device for adjustment of the turboexpander with variable load | |
RU2634161C1 (en) | Device for controlling turbo-expander with adaptation to external load | |
RU2680638C1 (en) | Gas pressure control device with turboexpander | |
PH12018000262A1 (en) | Extraction control method for steam turbine generator and control device for the steam turbine generator | |
KR101952452B1 (en) | Apparatus and method for supplying liquefied gas | |
RU2587021C1 (en) | Device for pressure regulation in gas line | |
RU2645821C1 (en) | Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander | |
RU2611120C1 (en) | Device adaptive control of expansion turbines | |
CN106414915B (en) | For making the device of methods and applications the method for flow expansion | |
CN107887917A (en) | Coal unit primary frequency function implementation method under a kind of non-coordinating mode | |
US10344680B2 (en) | Method for regulating a gas turbine power supply | |
RU2671659C1 (en) | Method and system of automatic regulation of the ccgt unit with forcing impact on the control valves of high and medium pressure of the steam turbine | |
RU2319126C1 (en) | Method and device for pressure control in space | |
CN105783211B (en) | Air conditioner and its control method | |
US11125166B2 (en) | Control system, gas turbine, power generation plant, and method of controlling fuel temperature | |
RU2223533C1 (en) | Gas main pressure control device | |
JP2012077617A (en) | Power generation plant and power generation plant control apparatus | |
CN104234752B (en) | Decompressor differential pressure power generating system and control method thereof | |
CN207457858U (en) | Based on embedded remote pressure setter | |
JP2509612B2 (en) | Bypass controller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180818 |