RU2645821C1 - Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander - Google Patents

Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander Download PDF

Info

Publication number
RU2645821C1
RU2645821C1 RU2017119801A RU2017119801A RU2645821C1 RU 2645821 C1 RU2645821 C1 RU 2645821C1 RU 2017119801 A RU2017119801 A RU 2017119801A RU 2017119801 A RU2017119801 A RU 2017119801A RU 2645821 C1 RU2645821 C1 RU 2645821C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
pressure
load
heating elements
Prior art date
Application number
RU2017119801A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Юрьевич Воробьев
Сергей Николаевич Пахомов
Геннадий Юрьевич Царьков
Владимир Михайлович Степанов
Михаил Владимирович Панарин
Original Assignee
Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" filed Critical Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула"
Priority to RU2017119801A priority Critical patent/RU2645821C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2645821C1 publication Critical patent/RU2645821C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/04Pipe-line systems for gases or vapours for distribution of gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours
    • F17D1/065Arrangements for producing propulsion of gases or vapours
    • F17D1/075Arrangements for producing propulsion of gases or vapours by mere expansion from an initial pressure level, e.g. by arrangement of a flow-control valve

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to devices for controlling pressure in gas line by means of expanders and can be used at gas distribution stations for electric power generation. Device comprises a gas distribution device, a controller, pressure sensors, a turboexpander, an inverter, load cell, heating elements, power switches, scaling amplifiers, adders, flowmeter, comparison units, corrector and setpoint regulator of the turboexpander, corrector and minimum value loader for heating elements, differential pressure calculation unit, gas reserve energy calculation unit, comparators, signaling and disconnection units for the maximum value of the external load.
EFFECT: technical result is an increase in the reliability of the device operation by maintaining the required amount of natural gas heating depending on its consumption and matching the stored energy of compressed gas and electric power back-to-back.
1 cl, 1 dwg

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 отсутствие 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 газораспределительная станция с выработкой электроэнергии, содержащая турбодетандеры, каждый из которых включает турбину и расположенный на ее валу электрогенератор и по меньшей мере один нагреватель газа, связанный с входом турбины по меньшей мере одного из турбодетандеров, а выход одного из турбодетандеров соединен с потребительским газопроводом конечного давления (Патент RU 2221192 С2, кл. F17D 1/04, F25B 11/00, опубл. 10.01.2004).Known gas distribution station with power generation, containing turboexpander, each of which includes a turbine and an electric generator located on its shaft and at least one gas heater connected to the turbine inlet of at least one of the turboexpander, and the outlet of one of the turboexpander is connected to the consumer gas pipeline of the final pressure (Patent RU 2221192 C2, class F17D 1/04, F25B 11/00, publ. 10.01.2004).

Данное устройство не обеспечивает высокой надежности работы турбодетандера и точности поддержания давления газа в магистрали низкого давления при существенных изменениях диапазонов нагрузки в электрической сети.This device does not provide high reliability of the turbine expander and the accuracy of maintaining the gas pressure in the low-pressure manifold with significant changes in the load ranges in the electrical network.

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).

Известное устройство не обеспечивает постоянные параметры режима работы турбодетандера и при перепадах нагрузки в электрической сети, что снижает надежность работы устройства в целом.The known device does not provide constant parameters of the operating mode of the turboexpander and when the load drops in the electrical network, which reduces the reliability of the device as a whole.

Наиболее близким является устройство 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, соединенного с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем и регулируемым по частоте инвертором, датчик нагрузки внешней электросети, соединенный с выходом регулируемого по частоте инвертора, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра с силовыми ключами, управляемыми через контроллер, последовательно соединенные дополнительный выпрямитель, датчик нагрузки нагревательных элементов, регулируемый силовой усилитель, силовые ключи и нагревательные элементы, сумматор, первый вход которого через первый масштабирующий усилитель соединен с датчиком нагрузки внешней электросети, а второй через второй масштабирующий усилитель с датчиком нагрузки нагревательных элементов, блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком номинального режима работы турбодетандера, а второй с выходом сумматора, выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулируемого силового усилителя, вход дополнительного выпрямителя соединен с выходом электрического генератора переменного тока (Патент RU 2587021 С1, кл. F17D 1/00, опубл. 10.06.2016).The closest is a device for regulating pressure in a 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 installed on them, controlled through a controller from a pressure transducer of a low-pressure main connected to a turboexpander loaded with an electric generator alternating current connected in series with a voltage-regulated rectifier and frequency-controlled in by a rotor, an external power supply load sensor connected to the output of a frequency-controlled inverter, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters with power switches controlled through a controller, an additional rectifier connected in series, a load cell of heating elements, an adjustable power amplifier, power switches and heating elements, an adder, the first input of which through the first scaling amplifier is connected to the load sensor of the external power supply, and the second through a second scaling amplifier with a load sensor for heating elements, a comparison unit, the first input of which is connected to the master of the turbine expander’s nominal operating mode, and the second with the adder’s output, the output of the comparison unit is connected to the control input of an adjustable power amplifier, the input of an additional rectifier is connected to the output of an alternating electric generator current (Patent RU 2587021 C1, cl. F17D 1/00, publ. 06/10/2016).

Известное устройство не обеспечивает согласования запасенной энергии сжатого газа и электроэнергии, отдаваемой в сеть и требуемой величины подогрева природного газа в зависимости от его расхода, что снижает надежность работы устройства.The known device does not provide coordination of the stored energy of the compressed gas and the electricity supplied to the network and the required amount of heating of natural gas depending on its consumption, which reduces the reliability of the device.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении надежности работы устройства посредством обеспечения согласования запасенной энергии сжатого газа и электроэнергии, отдаваемой в сеть и требуемой величины подогрева природного газа в зависимости от его расхода.The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the reliability of the device by ensuring coordination of the stored energy of the compressed gas and the electricity supplied to the network and the required amount of heating of natural gas depending on its consumption.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство регулирования давления в газовой магистрали с турбодетандером, 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, соединенного с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем и регулируемым по частоте инвертором, датчик нагрузки внешней электросети, соединенный с выходом регулируемого по частоте инвертора, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра с силовыми ключами, управляемыми через контроллер, последовательно соединенные дополнительный выпрямитель, датчик нагрузки нагревательных элементов, регулируемый силовой усилитель, силовые ключи и нагревательные элементы, сумматор, первый вход которого через первый масштабирующий усилитель соединен с датчиком нагрузки внешней электросети, а второй через второй масштабирующий усилитель с датчиком нагрузки нагревательных элементов, блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком номинального режима работы турбодетандера, а второй с выходом сумматора, выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулируемого силового усилителя, вход дополнительного выпрямителя соединен с выходом электрического генератора переменного тока, дополнительно введены расходомер в магистрали высокого давления, выход которого через корректор и задатчик минимального значения нагрузки нагревательных элементов соединен с первым входом сумматора значения нагрузки нагревательных элементов, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом регулируемого силового усилителя, датчик давления магистрали высокого давления, выход которого соединен с первым входом блока вычисления разности давлений, второй вход которого соединен с выходом датчика давления магистрали низкого давления, блок вычисления запасенной энергии газа, первый вход которого соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, второй - с выходом блока вычисления разности давлений, а выход с входами корректора задатчика номинального режима работы турбодетандера и корректора задатчика максимальной нагрузки турбодетандера, выход корректора задатчика номинального режима работы турбодетандера соединен с входом задатчика номинального режима работы турбодетандера, второй блок сравнения, первый вход которого через задатчик максимальной нагрузки турбодетандера соединен выходом корректора задатчика максимальной нагрузки турбодетандера, а второй - с выходом сумматора, выход второго блока сравнения через первый компаратор соединен с блоком сигнализации максимального значения внешней нагрузки и через второй компаратор - с блоком отключения в цепи внешней нагрузки.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for regulating the pressure in the gas line with a turboexpander containing a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to the high-pressure line with locking devices installed on them, controlled through a controller from the pressure sensor of the low-pressure line, connected to a turboexpander, loaded with an electric alternator, connected in series with a voltage adjustable a rectifier and a frequency-controlled inverter, a load sensor of an external power supply connected to the output of a frequency-controlled inverter, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters with power switches controlled via a controller, an additional rectifier, a load sensor of heating elements connected in series, adjustable power amplifier, power switches and heating elements, an adder, the first input of which is connected to load indicator of the external power supply network, and the second through the second scaling amplifier with a load sensor for heating elements, a comparison unit, the first input of which is connected to the setpoint generator of the turbine expander’s nominal operating mode, and the second with the adder’s output, the output of the comparison unit is connected to the control input of an adjustable power amplifier, the input is additional the rectifier is connected to the output of an electric alternator, an additional flow meter is introduced into the high-pressure line, the output of which is through the projector and the minimum load value of the heating elements are connected to the first input of the adder of the load value of the heating elements, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, and the output to the control input of an adjustable power amplifier, the pressure sensor of the high-pressure line, the output of which is connected to the first input of the block calculating the pressure difference, the second input of which is connected to the output of the pressure sensor of the low pressure line, the unit for calculating the stored gas energy, the first input to It is connected to the output of the flowmeter in the high-pressure line, the second to the output of the differential pressure calculation unit, and the output with the inputs of the corrector for the nominal operating mode of the turbo expander and the corrector for the maximum load turbine expander, the output of the corrector for the nominal operating mode of the turbo expander is connected to the input of the regulator of the nominal operating mode a turboexpander, a second comparison unit, the first input of which is connected through the output of the maximum load of the turboexpander to the output of the back corrector tchika maximum load turboexpander, and the second - from the output of the adder, the second comparison unit through the first comparator output is connected to the alarm unit maximum external load and through the second comparator - a trip unit in an external load circuit.

На фигуре представлена структура устройства регулирования давления в газовой магистрали с турбодетандером.The figure shows the structure of a pressure control device in a gas pipeline with a turboexpander.

Устройство содержит газораспределительное устройство 1, выполненное в виде соединенных с магистралью высокого давления набора труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами 2, управляемыми через контроллер 3 от датчика давления 4 магистрали низкого давления, соединенной с турбодетандером 5, нагруженным электрическим генератором 6 переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем 7 и регулируемым по частоте инвертором 8, датчик нагрузки внешней электросети 9, подсоединенный к выходу регулируемого по частоте инвертора 8, нагревательные элементы 10, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, с силовыми ключами 11, управляемыми через контроллер 3, последовательно соединенные дополнительный выпрямитель 12, датчик нагрузки 13 нагревательных элементов 10, регулируемый силовой усилитель 14 и силовые ключи 11 нагревательных элементов 10, сумматор 15, первый вход которого через первый масштабирующий усилитель 16 соединен с датчиком нагрузки внешней электросети 9, а второй через второй масштабирующий усилитель 17 с датчиком нагрузки 13 нагревательных элементов 10, блок сравнения 18, первый вход которого соединен с задатчиком номинального режима работы 19 турбодетандера 5, а второй с выходом сумматора 15, расходомер 20 в магистрали высокого давления, выход которого через корректор 21 и задатчик минимального значения 22 нагрузки нагревательных элементов 10 соединен с первым входом сумматора значения нагрузки 23 нагревательных элементов 10, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения 18, а выход - с управляющим входом регулируемого силового усилителя 14, датчик давления магистрали высокого давления 24, выход которого соединен с первым входом блока вычисления разности давлений 25, второй вход которого соединен с выходом датчика давления 4 магистрали низкого давления, блок вычисления запасенной энергии 26 газа, первый вход которого соединен с выходом расходомера 20 в магистрали высокого давления, второй - с выходом блока вычисления разности давлений 25, а выход с входами корректора задатчика номинального режима 27 работы турбодетандера 5 и корректора задатчика максимальной нагрузки 28 турбодетандера 5, выход корректора задатчика номинального режима 27 работы турбодетандера 5 соединен с входом задатчика номинального режима 19 работы турбодетандера 5, второй блок сравнения 29, первый вход которого через задатчик максимальной нагрузки 30 турбодетандера 5 соединен выходом корректора задатчика максимальной нагрузки 28 турбодетандера 5, а второй - с выходом сумматора 15, выход второго блока сравнения 29 через первый компаратор 31 соединен с блоком сигнализации максимального значения 32 внешней нагрузки и через второй компаратор 33 - с блоком отключения 34 в цепи внешней нагрузки в электросеть.The device comprises a gas distribution device 1 made in the form of a set of pipes of different diameters connected to a high-pressure line with shut-off devices 2 installed on them, controlled through a controller 3 from a pressure sensor 4 of a low-pressure line connected to a turboexpander 5 loaded with an alternating current electric generator 6, connected in series with a voltage-regulated rectifier 7 and a frequency-controlled inverter 8, a load sensor of an external power supply 9, connected to the output of a frequency-controlled inverter 8, heating elements 10 mounted on each of a set of pipes of different diameters, with power switches 11 controlled through a controller 3, additional rectifier 12 connected in series, a load sensor 13 of heating elements 10, an adjustable power amplifier 14 and power switches 11 of the heating elements 10, the adder 15, the first input of which through the first scaling amplifier 16 is connected to the load sensor of the external power supply 9, and the second through the second scaling amplifier 17 s load sensor 13 of the heating elements 10, a comparison unit 18, the first input of which is connected to the nominal operating mode switch 19 of the turbo expander 5, and the second with the output of the adder 15, a flow meter 20 in the high-pressure line, the output of which through the corrector 21 and the minimum value switch 22 of the heating load elements 10 is connected to the first input of the adder load value 23 of the heating elements 10, the second input of which is connected to the output of the comparison unit 18, and the output to the control input of an adjustable power amplifier 14, the pressure sensor of the high-pressure line 24, the output of which is connected to the first input of the differential pressure calculation unit 25, the second input of which is connected to the output of the pressure sensor 4 of the low-pressure line, the stored gas energy calculation unit 26, the first input of which is connected to the output of the flowmeter 20 high-pressure line, the second with the output of the differential pressure calculation unit 25, and the output with the inputs of the corrector of the master unit of the nominal mode 27 of the operation of the turbo expander 5 and the corrector of the master unit of the maximum load of 28 turbode Ander 5, the output of the corrector of the master unit of the nominal operation 27 of the turbo expander 5 is connected to the input of the master of the nominal mode of 19 of the turbo expander 5, the second comparison unit 29, the first input of which is connected through the output of the corrector of the maximum load 30 of the turbo expander 5 to the output of the corrector of the master of the maximum load 28 of the turbo expander 5, and the second - with the output of the adder 15, the output of the second comparison unit 29 through the first comparator 31 is connected to the signaling unit of the maximum value 32 of the external load and through the second comparator 33 to the block tripping 34 in the circuit of the external load on the mains.

Устройство для регулирования давления в газовой магистрали с турбодетандером работает следующим образом.A device for regulating the pressure in the gas line with a turboexpander works as follows.

Газ магистрали высокого давления через набор труб разного диаметра с установленными на них запорными устройствами 2 газораспределительного устройства 1 поступает в турбодетандер 5 и приводит во вращательное движение электрический генератор 6 переменного тока. Вырабатываемое переменное напряжение выпрямляется на выпрямителе 7 и преобразуется в напряжение промышленной частоты с помощью инвертора 8. Датчик нагрузки внешней электросети 9 вырабатывает напряжение, пропорциональное значению текущей нагрузки внешне электросети.The gas of the high-pressure line through a set of pipes of different diameters with the locking devices 2 of the gas distribution device 1 installed on them enters the turbo expander 5 and rotates the electric alternator 6. The generated alternating voltage is rectified on the rectifier 7 and converted into industrial frequency voltage using the inverter 8. The load sensor of the external power supply 9 generates a voltage proportional to the value of the current load of the external power supply.

Для поддержания требуемого давления газа при возможных изменениях расхода в магистрали низкого давления, датчик давления 4 магистрали низкого давления вырабатывает пропорциональное напряжение, которое обрабатывается контроллером 3 и на основе этого вырабатываются управляющие воздействия, регулирующие поток газа по отдельным трубам из набора труб с установленными на них запорными устройствами 2. Подогрев газа по каждой трубе производится нагревательными элементами 10.To maintain the required gas pressure with possible changes in the flow rate in the low-pressure line, the pressure sensor 4 of the low-pressure line generates a proportional voltage, which is processed by the controller 3 and based on this, control actions are generated that regulate the gas flow through individual pipes from a set of pipes with shutoffs installed on them devices 2. Heated gas in each pipe is made by heating elements 10.

При стабильной нагрузки внешней электрической сети и постоянном расходе газа вырабатываемая электроэнергия распределяется во внешнюю электросеть и на нагревательные элементы 10 подогрева газа через дополнительный выпрямитель 12, датчик нагрузки 13 нагревательных элементов 10 и регулируемый силовой усилитель 14 в определенной пропорции, задаваемой задатчиком номинального режима работы 19 турбодетандера 5. Напряжение задатчика номинального режима работы 19 турбодетандера 5 на блоке сравнения 18 уравновешивается напряжением сумматора 15, который суммирует нагрузку внешней электросети и нагревательных элементов 10 посредством первого масштабирующего усилителя 16, соединенного с датчиком нагрузки внешней электросети 9 и второго масштабирующего усилителя 17, соединенного с датчиком нагрузки 13 нагревательных элементов 10. В результате турбодетандер 5 работает в номинальном режиме.With a stable load of the external electrical network and a constant gas flow rate, the generated electricity is distributed to the external network and to the heating elements 10 for heating the gas through an additional rectifier 12, a load sensor 13 of the heating elements 10 and an adjustable power amplifier 14 in a certain proportion defined by the nominal operating mode setpoint 19 of the turbine expander 5. The voltage of the setpoint nominal operating mode 19 of the turboexpander 5 on the comparison unit 18 is balanced by the voltage of the adder 15, the cat ing adds external electrical load and heating elements 10 by a first scaling amplifier 16 connected to the external electrical load sensor 9 and a second scaling amplifier 17 connected to the load sensor 13 heating elements 10. As a result turboexpander 5 operates in nominal mode.

Расходомер 20 в магистрали высокого давления измеряет текущее значение потока газа, проходящего через устройство. Разность давлений в магистралях высокого и низкого давлений определяется блоком вычисления разности давлений 25 на основе сигналов с датчиков давлений магистралях высокого давления 24 и низкого 4 давлений. На основе расхода газа и перепада давлений блок вычисления запасенной энергии 26 газа вырабатывает сигнал, пропорциональный энергии газа, преобразуемой на турбодетандере 5 и генераторе 6 в электрическую энергию переменного тока. Этот сигнал посредством корректора задатчика номинального режима 27 корректирует задатчик номинального режима 19 работы турбодетандера 5. Этим достигается согласование величин запасенной энергии сжатого газа и электроэнергии, отдаваемой в сеть.The flow meter 20 in the high-pressure line measures the current value of the gas flow passing through the device. The pressure difference in the high and low pressure lines is determined by the unit for calculating the pressure difference 25 based on the signals from the pressure sensors of the high pressure 24 and low 4 pressure lines. Based on the gas flow rate and the pressure drop, the stored gas energy calculating unit 26 generates a signal proportional to the gas energy converted on the turboexpander 5 and generator 6 into alternating current electric energy. This signal through the corrector of the nominal mode adjuster 27 corrects the nominal mode adjuster 19 of the turboexpander 5. This achieves the coordination of the values of the stored energy of the compressed gas and the electric energy supplied to the network.

Величина текущего значения запасенной энергии от блока вычисления запасенной энергии 26 газа через корректор задатчика максимальной нагрузки 28 поступает на задатчик максимальной нагрузки 30 турбодетандера 5. На втором блоке сравнения 29 происходит сравнение текущего значения запасенной энергии от блока вычисления запасенной энергии 26 газа и текущего значения вырабатываемой электроэнергии от сумматора 15, который суммирует нагрузку внешней электросети и нагревательных элементов 10 посредством датчика нагрузки внешней электросети 9 и датчика нагрузки 13 нагревательных элементов 10 через соответствующие масштабирующие усилители 16 и 17.The magnitude of the current value of the stored energy from the unit for calculating the stored energy 26 of the gas through the corrector of the maximum load unit 28 is supplied to the unit of the maximum load 30 of the turboexpander 5. On the second unit of comparison 29, the current value of the stored energy from the unit for calculating the stored energy of 26 gas and the current value of the generated electricity from the adder 15, which summarizes the load of the external power supply and heating elements 10 by means of the load sensor of the external power supply 9 and dates load 13 of the heating elements 10 through the corresponding scaling amplifiers 16 and 17.

В результате на выходе второго блока сравнения 29 формируется сигнал рассогласования между текущими значениями запасенной энергии газа вырабатываемой электрической энергии.As a result, at the output of the second comparison unit 29, a mismatch signal is generated between the current values of the stored gas energy of the generated electric energy.

В случае снижения потребления расхода газа сигнал рассогласования между текущими значениями запасенной энергии газа и вырабатываемой электрической энергии возрастает, вырабатываемой электроэнергии становится недостаточно, что приводит сначала к срабатыванию первого компаратора 31 и блока сигнализации максимального значения 32 внешней нагрузки, а затем к срабатыванию второго компаратора 33 и блока отключения 34 цепи внешней нагрузки.In the case of a decrease in gas consumption, the mismatch signal between the current values of the stored gas energy and the generated electric energy increases, the generated electricity becomes insufficient, which first triggers the first comparator 31 and the signaling unit of the maximum value 32 of the external load, and then the second comparator 33 and block trip 34 external load circuit.

В случае повышения потребления расхода газа рассогласование между текущими значениями запасенной энергии газа и вырабатываемой электрической энергии отрабатывается через корректор 27 и задатчик номинального режима работы 19 на блоке сравнения 18. В результате избыточная часть электрической энергии поступает на нагревательные элементы 10.In the case of an increase in gas consumption, the mismatch between the current values of the stored gas energy and the generated electric energy is processed through the corrector 27 and the nominal operating mode adjuster 19 on the comparison unit 18. As a result, the excess part of the electric energy is supplied to the heating elements 10.

Минимальное значение электрической энергии, необходимой для надежной работы нагревательных элементов 10 в зависимости от текущего расхода газа, формируется посредством расходомера 20, корректора 21 и задатчика минимального значения 22 нагрузки нагревательных элементов 10. Сигнал от задатчика минимального значения 22 поступает на сумматор значения нагрузки 23 нагревательных элементов 10 и регулируемый силовой усилитель 14, что обеспечивает постоянное поддержание минимального значения электрической энергии, необходимой для надежной работы нагревательных элементов 10.The minimum value of electric energy necessary for the reliable operation of the heating elements 10 depending on the current gas flow rate is generated by means of a flow meter 20, a corrector 21 and a minimum value setpoint 22 of the heating elements 10. The signal from the minimum value setpoint 22 is fed to the load value adder 23 of the heating elements 10 and an adjustable power amplifier 14, which ensures constant maintenance of the minimum value of electric energy necessary for reliable operation of heating elements 10.

Такое техническое решение обеспечивает повышение надежности работы устройства посредством поддержания требуемой величины подогрева природного газа в зависимости от его расхода и согласования запасенной энергии сжатого газа и электроэнергии, отдаваемой в сеть.Such a technical solution provides an increase in the reliability of the device by maintaining the required amount of heating of natural gas depending on its flow rate and matching the stored energy of compressed gas and electricity supplied to the network.

Claims (1)

Устройство регулирования давления в газовой магистрали с турбодетандером, 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, соединенного с турбодетандером, нагруженным электрическим генератором переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем и регулируемым по частоте инвертором, датчик нагрузки внешней электросети, соединенный с выходом регулируемого по частоте инвертора, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра с силовыми ключами, управляемыми через контроллер, последовательно соединенные дополнительный выпрямитель, датчик нагрузки нагревательных элементов, регулируемый силовой усилитель, силовые ключи и нагревательные элементы, сумматор, первый вход которого через первый масштабирующий усилитель соединен с датчиком нагрузки внешней электросети, а второй - через второй масштабирующий усилитель с датчиком нагрузки нагревательных элементов, блок сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком номинального режима работы турбодетандера, а второй - с выходом сумматора, выход блока сравнения соединен с управляющим входом регулируемого силового усилителя, вход дополнительного выпрямителя соединен с выходом электрического генератора переменного тока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены расходомер в магистрали высокого давления, выход которого через корректор и задатчик минимального значения нагрузки нагревательных элементов соединен с первым входом сумматора значения нагрузки нагревательных элементов, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с управляющим входом регулируемого силового усилителя, датчик давления магистрали высокого давления, выход которого соединен с первым входом блока вычисления разности давлений, второй вход которого соединен с выходом датчика давления магистрали низкого давления, блок вычисления запасенной энергии газа, первый вход которого соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, второй - с выходом блока вычисления разности давлений, а выход - с входами корректора задатчика номинального режима работы турбодетандера и корректора задатчика максимальной нагрузки турбодетандера, выход корректора задатчика номинального режима работы турбодетандера соединен с входом задатчика номинального режима работы турбодетандера, второй блок сравнения, первый вход которого через задатчик максимальной нагрузки турбодетандера соединен выходом корректора задатчика максимальной нагрузки турбодетандера, а второй - с выходом сумматора, выход второго блока сравнения через первый компаратор соединен с блоком сигнализации максимального значения внешней нагрузки и через второй компаратор - с блоком отключения в цепи внешней нагрузки.A pressure control device in a gas line with a turbo-expander containing a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to a high-pressure line with shut-off devices installed on them and controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure line connected to a turbo-expander loaded with an alternating electric generator current connected in series with a voltage-regulated rectifier and frequency-controlled inverter , an external power supply load sensor connected to the output of a frequency-controlled inverter, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters with power switches controlled through a controller, an additional rectifier connected in series, a load sensor of heating elements, an adjustable power amplifier, power switches and heating elements, an adder, the first input of which through the first scaling amplifier is connected to the load sensor of the external power supply, and the second through there is a scaling amplifier with a load sensor for heating elements, a comparison unit, the first input of which is connected to the master of the turbine expander’s nominal operating mode, and the second to the adder’s output, the output of the comparison unit is connected to the control input of an adjustable power amplifier, the input of an additional rectifier is connected to the output of an alternating electric generator current, characterized in that an additional flow meter is introduced into it in the high-pressure line, the output of which through the corrector and setpoint is minimal the load value of the heating elements is connected to the first input of the adder the load value of the heating elements, the second input of which is connected to the output of the comparison unit, and the output to the control input of an adjustable power amplifier, the pressure sensor of the high-pressure line, the output of which is connected to the first input of the pressure difference calculation unit the second input of which is connected to the output of the pressure sensor of the low pressure line, the unit for calculating the stored energy of the gas, the first input of which is connected to the output a flowmeter in the high-pressure line, the second with the output of the differential pressure calculating unit, and the output with the inputs of the corrector for the nominal operation mode of the turbo expander and the corrector for the maximum load turbine expander, the output of the corrector for the nominal operation mode of the turbo expander is connected to the input of the regulator of the nominal operation mode of the turbo expander, the second a comparison unit, the first input of which is connected through the output of the maximum load of the turboexpander to the output of the corrector of the maximum load narrow turboexpander, and the second - with the output of the adder, the second comparison unit through the first comparator output is connected to the alarm unit maximum external load and through the second comparator - a trip unit in an external load circuit.
RU2017119801A 2017-06-06 2017-06-06 Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander RU2645821C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119801A RU2645821C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119801A RU2645821C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2645821C1 true RU2645821C1 (en) 2018-02-28

Family

ID=61568406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119801A RU2645821C1 (en) 2017-06-06 2017-06-06 Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2645821C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2723345C1 (en) * 2019-11-13 2020-06-10 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Gas pressure control device with turbo-expander

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU951246A1 (en) * 1980-07-11 1982-08-15 Государственный Ордена Октябрьской Революции Научно-Исследовательский И Проектный Институт Редкометаллической Промышленности "Гиредмет" Device for gas consumption regulator
SU1251037A1 (en) * 1984-12-26 1986-08-15 Московский институт электронной техники Device for controlling flow rate of gas
RU78339U1 (en) * 2008-06-10 2008-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) DEVICE FOR REGULATING THE PRESSURE IN THE GAS PIPELINE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU951246A1 (en) * 1980-07-11 1982-08-15 Государственный Ордена Октябрьской Революции Научно-Исследовательский И Проектный Институт Редкометаллической Промышленности "Гиредмет" Device for gas consumption regulator
SU1251037A1 (en) * 1984-12-26 1986-08-15 Московский институт электронной техники Device for controlling flow rate of gas
RU78339U1 (en) * 2008-06-10 2008-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) DEVICE FOR REGULATING THE PRESSURE IN THE GAS PIPELINE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2723345C1 (en) * 2019-11-13 2020-06-10 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Gas pressure control device with turbo-expander

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9599999B2 (en) Method for early detection and anticipatory control of consumer-end load shedding in an electrical grid, and apparatus for carrying out the method
RU2605085C2 (en) Method and apparatus for feeding electric energy into electric supply grid
US20140111167A1 (en) Voltage regulator and methods for simulating reactive power in parallel power generation systems
CN105678105B (en) The online evaluation method and apparatus of steam turbine Primary frequency control ability
Cosse et al. Turbine/generator governor droop/isochronous fundamentals-A graphical approach
RU2645821C1 (en) Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander
US20070096471A1 (en) Active anti-islanding system and method
KR20150083374A (en) Apparatus and method for reactor power control of steam turbine power generation system
RU2680638C1 (en) Gas pressure control device with turboexpander
CN108448596B (en) Primary frequency modulation control system and method for thermal power generating unit
WO2019130665A1 (en) Power generation system
WO2002086028A3 (en) Gas energy conversion apparatus and method
CA2588879C (en) Steam turbine plant
RU2587021C1 (en) Device for pressure regulation in gas line
RU2579301C1 (en) Turbo-expander control device
CN101644169A (en) Power generation equipment
RU2665012C1 (en) Device for adjustment of the turboexpander with variable load
CN203930374U (en) Direct current islet operation stability closed-loop simulation checkout equipment
CN112615575A (en) Method and system for fast load support for grid frequency transient events
RU2723345C1 (en) Gas pressure control device with turbo-expander
RU2634161C1 (en) Device for controlling turbo-expander with adaptation to external load
CA2762610A1 (en) Method of detecting an unintentional island condition of a distributed resource of a utility grid, and protective apparatus and controller including the same
KR20160139673A (en) Power generation system using waste pressure of NG supply pipeline
RU81767U1 (en) GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE
RU2611120C1 (en) Device adaptive control of expansion turbines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190607

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20200921