RU2723345C1 - Gas pressure control device with turbo-expander - Google Patents

Gas pressure control device with turbo-expander Download PDF

Info

Publication number
RU2723345C1
RU2723345C1 RU2019136619A RU2019136619A RU2723345C1 RU 2723345 C1 RU2723345 C1 RU 2723345C1 RU 2019136619 A RU2019136619 A RU 2019136619A RU 2019136619 A RU2019136619 A RU 2019136619A RU 2723345 C1 RU2723345 C1 RU 2723345C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
gas
input
pressure
load
Prior art date
Application number
RU2019136619A
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 RU2019136619A priority Critical patent/RU2723345C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723345C1 publication Critical patent/RU2723345C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: turbines or turbomachines.SUBSTANCE: invention relates to the turbine building, in particular to the pressure in the gas mainline regulating devices using the turboexpanders, and can be used at the gas distribution stations for the electrical energy generation. Device comprises a turboexpander, a generator, a rectifier, an inverter, a controller, pressure sensors, heating elements, power switches, load sensors of the network and heating elements, a setter of the turbine expander operating mode, comparators, flow meter, power controllers of heating elements, power switches, multipliers, turboexpander load adder, correcting amplifiers, power comparison unit, insufficient indicator of gas flow rate, gas temperature sensors in high and low pressure lines, correcting adder, comparators, stepped adjustment unit and electric network load limiter.EFFECT: improving conversion efficiency of stored natural gas energy into electric energy by matching value of stored energy and high-pressure gas converted during reduction of high-pressure gas at change of gas consumption.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 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, турбодетандер, электрический генератор переменного тока, регулируемый по напряжению выпрямитель, регулируемый по частоте инвертор, датчик нагрузки внешней электросети, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб, последовательно соединенные дополнительный выпрямитель, датчик нагрузки нагревательных элементов, регулируемый силовой усилитель, силовые ключи и нагревательные элементы (Патент RU 2587021 С1, кл. F17D 1/00, опубл. 10.06.2016).A device for regulating the pressure in a gas line 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, controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure line, a turboexpander, an electric alternator regulated by voltage rectifier, frequency-controlled inverter, load sensor of the external power supply, heating elements installed on each of the set of pipes, additional rectifier connected in series, load sensor of heating elements, adjustable power amplifier, power switches and heating elements (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.

Известно 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, турбодетандер, электрический генератор, выпрямитель, инвертор, задатчик номинального режима работы, регулирующее устройство с индикаторами предельных положений регулирующего элемента, измерительный шунт, задатчик величины давления в магистрали низкого давления, измерительный выпрямитель, блоки сравнения заданных режимов работы и величины давления в магистрали низкого давления, реверсивный двоичный счетчик, силовые ключи, привод регулирующего устройства с индикаторами предельных положений регулирующего элемента (Патент RU 2626268 С1, кл. F17D 1/00, опубл. 25.07.2017).A device for a turboexpander with pressure regulation in a gas main is known, comprising 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, a turbine expander, an electric generator, a rectifier, an inverter , nominal operating mode adjuster, adjusting device with indicators of limit positions of the regulating element, measuring shunt, adjusting pressure value in the low pressure line, measuring rectifier, units for comparing the set operating modes and pressure values in the low pressure line, reversible binary counter, power switches, drive a regulating device with indicators of limit positions of the regulating element (Patent RU 2626268 C1, CL F17D 1/00, publ. 07.25.2017).

В известном устройстве эффективность преобразования запасенной энергии природного газа в магистрали высокого давления при его редуцировании в электрическую энергию при изменении нагрузки внешней электросети не высока.In the known device, the efficiency of converting the stored energy of natural gas into a high-pressure line when it is reduced to electric energy when the load of the external power supply is changed is not high.

Известно 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, регулируемым по частоте инвертором и датчиком нагрузки внешней электросети, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, силовые ключи, управляющие входы которых соединены с контроллером, датчик нагрузки нагревательных элементов, задатчик номинального режима работы турбодетандера, соединенный с первым входом блока сравнения номинальной работы турбодетандера, расходомер в магистрали высокого давления, датчик давления магистрали высокого давления (Патент RU 2645821 С1, кл. F17D 1/04, опубл. 28.02.2018).A device for regulating the pressure in a gas main 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 mains with shut-off devices installed on them and controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure main connected to a turbo-expander loaded with an electric generator alternating current, connected in series with a voltage-regulated rectifier, frequency-controlled inverter and load sensor of an external power supply network, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters, power switches whose control inputs are connected to the controller, load sensor of heating elements, nominal regulator mode of operation of the turbo expander connected to the first input of the unit for comparing the nominal operation of the turbo expander, a flow meter in the high-pressure line, a pressure sensor of the high-pressure line (Patent RU 2645821 C1, cl. F17D 1/04, publ. 02/28/2018).

Известное устройство не обладает высокой эффективностью преобразования запасенной энергии природного газа в магистрали высокого давления при его редуцировании в электрическую энергию при изменении нагрузки внешней электросети и расхода потребления газа.The known device does not have high efficiency for converting the stored energy of natural gas into high-pressure lines when it is reduced to electrical energy when the load of the external power supply and gas consumption are changed.

Наиболее близким является устройство регулирования давления газа 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, регулируемым по частоте инвертором и датчиком нагрузки внешней электросети, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, силовые ключи, задатчик номинального режима работы турбодетандера, блок сравнения номинальной работы турбодетандера, расходомер в магистрали высокого давления, датчики давления и температуры газа, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, блоки сравнения, регуляторы мощности нагревательных элементов, силовые ключи, перемножители, корректирующие усилители, делитель, блок сравнения мощностей, сумматор нагрузки турбодетандера, индикатор недостатка мощности газового потока, ключ отсечки подогрева газа. (Патент RU 2680638 С1, кл. F17D 1/04, опубл. 25.02.2019).The closest is a gas pressure control device 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 pipeline with shut-off devices installed on them, controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure line connected to a turbo-expander loaded with an electric generator alternating current connected in series with a voltage-regulated rectifier, frequency-controlled inverter and load sensor of an external power supply network, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters, power switches, a setpoint for rated operation of a turbo expander, a unit for comparing the rated operation of a turbo expander, a flowmeter in high-pressure lines, pressure and gas temperature sensors installed on each of the set of pipes of different diameters, comparison units, power regulators of heating elements, power switches, multipliers, correction amplifiers, divider, power comparison unit, turboexpander load adder, indicator of insufficient gas flow power, gas heating cut-off key. (Patent RU 2680638 C1, CL F17D 1/04, publ. 02.25.2019).

Известное устройство не обеспечивает высокую эффективностью преобразования запасенной энергии природного газа высокого давления при его редуцировании в электрическую энергию и не производит согласование преобразования энергии при изменении расхода потребления газа.The known device does not provide high efficiency for converting the stored energy of high-pressure natural gas when it is reduced to electric energy and does not coordinate energy conversion when the gas consumption is changed.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности преобразования запасенной энергии природного газа в электрическую энергию путем согласования величины запасенной энергии и преобразованной в процессе редуцирования магистрального газа высокого давления при изменении потребления газа.The technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the efficiency of converting the stored energy of natural gas into electrical energy by coordinating the amount of stored energy and converted during the reduction of high-pressure main gas when changing gas consumption.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство регулирования давления газа 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, регулируемым по частоте инвертором и датчиком нагрузки внешней электросети, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, силовые ключи, управляющие входы которых соединены с контроллером, датчик нагрузки нагревательных элементов, задатчик номинального режима работы турбодетандера, соединенный с первым входом блока сравнения номинальной работы турбодетандера, расходомер в магистрали высокого давления, датчик давления магистрали высокого давления, датчики температуры газа, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, блоки сравнения температуры газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, вторые входы которых соединены с выходами датчиков температуры газа на каждой из набора труб разного диаметра соответственно, регуляторы мощности нагревательных элементов на каждой из набора труб разного диаметра, управляющие входы которых соединены с выходами блоков сравнения температуры газа с заданными значениями соответственно, силовые входы регуляторов мощности нагревательных элементов соединены с выходами силовых ключей, входы которых через датчик нагрузки нагревательных элементов соединены с выходом электрического генератора переменного тока, первый перемножитель, первый вход которого соединен с линией напряжения регулируемого по частоте инвертора, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки внешней электросети, второй перемножитель, первый вход которого соединен с линией напряжения электрического генератора переменного тока, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки нагревательных элементов, выходы первого и второго перемножителей соответственно через первый и второй измерительные выпрямители с фильтрами соединены с входами сумматора нагрузки турбодетандера, первый и второй корректирующие усилители соединены с выходами датчиков давления в магистралях высокого и низкого давления соответственно, первый вход делителя соединен с выходом первого корректирующего усилителя, а второй - с выходом второго корректирующего усилителя, вход третьего перемножителя соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, первый вход блока вычитания соединен с выходом третьего перемножителя, второй вход соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, а выход - со вторым входом блока сравнения мощностей, первый вход блока сравнения мощностей соединен с выходом сумматора нагрузки турбодетандера, выход блока сравнения мощностей через первый блок выделения положительных значений и третий корректирующий усилитель соединен с индикатором недостатка мощности газового потока и через инвертор с управляющим входом ключа отсечки подогрева газа, входы сумматора подогрева газа соединены с выходом блока контроля включения запорных устройств набора труб разного диаметра, выходом инвертора и через четвертый корректирующий усилитель и ключ отсечки подогрева газа с выходом блока сравнения номинальной работы турбодетандера, выход сумматора подогрева газа соединен с первыми входами блоков сравнения температуры газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, второй вход блока сравнения номинальной работы турбодетандера соединен с выходом сумматора нагрузки турбодетандера, входы блока контроля включения запорных устройств набора труб разного диаметра соединены с контроллером, дополнительно введены датчик температуры газа, соединенный с турбодетандером и установленный на магистрали выхода газа низкого давления, датчик температуры газа, установленный на магистрали газа высокого давления, ограничитель нагрузки электросети, блок ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый корректирующие усилители, второй делитель, корректирующий сумматор, блок выделения отрицательных значений, компаратор выделения положительных значений и компаратор выделения отрицательных значений, причем, силовой вход ограничителя нагрузки электросети соединен с датчиком нагрузки внешней электросети, а выход с электросетью, управляющий вход ограничителя нагрузки электросети соединен с выходом блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, датчик температуры газа, установленный на магистрали газа высокого давления через пятый корректирующий усилитель соединен с первым входом второго делителя, датчик температуры газа, соединенный с турбодетандером и установленный на магистрали выхода газа низкого давления через шестой корректирующий усилитель соединен со вторым входом второго делителя, выход делителя через седьмой корректирующий усилитель соединен с первым входом корректирующего сумматора, выход второго делителя через восьмой корректирующий усилитель соединен со вторым входом корректирующего сумматора, выход корректирующего сумматора соединен с входом третьего перемножителя, выход третьего корректирующего усилителя соединен с входом компаратора выделения положительных значений, выход блока сравнения мощностей через блок выделения отрицательных значений и девятый корректирующий усилитель соединен с входом компаратора выделения отрицательных значений, выход компаратора выделения положительных значений соединен с управляющим входом снижения нагрузки блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, выход компаратора выделения отрицательных значений соединен с управляющим входом увеличения нагрузки блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети.The specified technical result is achieved in that in a gas pressure regulating device with a turboexpander 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, controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure line connected to a turboexpander loaded with an electric alternator, connected in series with a voltage-regulated rectifier, a frequency-controlled inverter and a load sensor of an external power supply, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters, power switches, the control inputs of which are connected to the controller, a load sensor heating elements, a setter for the nominal operation mode of the turbo-expander connected to the first input of the unit for comparing the nominal operation of the turbo-expander, a flow meter in the high-pressure line, a pressure sensor high pressure ali, gas temperature sensors installed on each of the set of pipes of different diameters, blocks for comparing the gas temperature with set values for each of the set of pipes of different diameters, the second inputs of which are connected to the outputs of the gas temperature sensors on each of the set of pipes of different diameters, respectively power regulators of the heating elements on each of the set of pipes of different diameters, the control inputs of which are connected to the outputs of the gas temperature comparison units with the set values, respectively, the power inputs of the power regulators of the heating elements are connected to the outputs of the power switches, the inputs of which are connected to the electrical output through the load sensor of the heating elements an alternator, the first multiplier, the first input of which is connected to the voltage line of the frequency-controlled inverter, and the second to the measuring output of the load sensor of the external power supply, the second multiplier, the first input of which is connected to voltage of the electric alternator, and the second with the measuring output of the load sensor of the heating elements, the outputs of the first and second multipliers, respectively, through the first and second measuring rectifiers with filters are connected to the inputs of the load adder of the turbo expander, the first and second correction amplifiers are connected to the outputs of the pressure sensors in high and low pressure lines, respectively, the first input of the divider is connected to the output of the first correction amplifier, and the second to the output of the second correction amplifier, the input of the third multiplier is connected to the output of the flowmeter in the high pressure line, the first input of the subtraction unit is connected to the output of the third multiplier, the second input connected to the output of the flowmeter in the high-pressure line, and the output to the second input of the power comparison unit, the first input of the power comparison unit connected to the output of the load adder of the turbo expander, the output of the power comparison unit through a positive positive block and a third correction amplifier are connected to an indicator of the lack of gas flow power and through an inverter with a control input of the gas heating cut-off key, the inputs of the gas heating adder are connected to the output of the control unit for turning on the shut-off devices of a set of pipes of different diameters, the inverter output and through the fourth correction an amplifier and a cut-off key for heating the gas with the output of the unit for comparing the nominal operation of the turbo expander, the output of the adder for heating the gas is connected to the first inputs of the units for comparing the gas temperature with preset values for each of a set of pipes of different diameters, the second input of the unit for comparing the nominal operation of the turbo expander is connected to the output of the adder of the load of the turbo expander , the inputs of the control unit for turning on the locking devices of a set of pipes of different diameters are connected to the controller, an additional gas temperature sensor connected to the turbo-expander and installed on the low-pressure gas outlet highway, dates a gas temperature sensor installed on the high-pressure gas line, a power load limiter, a step-by-step adjustment block of the power load limit, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth correction amplifiers, a second divider, a correcting adder, a negative value extraction unit, a positive value comparator and a comparator for isolating negative values, moreover, the power input of the load limiter of the power supply is connected to the load sensor of the external power supply, and the output to the power supply, the control input of the load limiter of the power supply is connected to the output of the step control unit for load control of the power supply, the gas temperature sensor installed on the high-pressure gas line through the fifth correction amplifier is connected to the first input of the second divider, a gas temperature sensor connected to the turboexpander and installed on the low-pressure gas output line through the sixth correction amplifier is connected to the second m is the input of the second divider, the output of the divider through the seventh correcting amplifier is connected to the first input of the correcting adder, the output of the second divider through the eighth correcting amplifier is connected to the second input of the correcting adder, the output of the correcting adder is connected to the input of the third multiplier, the output of the third correcting amplifier is connected to the input of the selection comparator positive values, the output of the power comparison unit through the negative allocation unit and the ninth correcting amplifier is connected to the input of the negative value comparator, the output of the positive value comparator is connected to the load reduction control input of the power load limiting step adjustment block, the output of the negative value comparator is connected to the control input to increase the load of the block of step adjustment of the load limit of the power supply network.

На фигуре представлена структура устройства регулирования давления газа с турбодетандером.The figure shows the structure of a gas pressure control device 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 магистрали низкого давления 4, соединенного с турбодетандером 5, нагруженным электрическим генератором 6 переменного тока, последовательно соединенным с регулируемым по напряжению выпрямителем 7, регулируемым по частоте инвертором 8 и датчиком нагрузки 9 внешней электросети, нагревательные элементы 10, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, силовые ключи 11, управляющие входы которых соединены с контроллером 3, датчик нагрузки 12 нагревательных элементов, задатчик номинального режима работы 13 турбодетандера, соединенный с первым входом блока сравнения номинальной работы 14 турбодетандера, расходомер 15 в магистрали высокого давления, датчик давления магистрали высокого 16 давления, датчики температуры 17 газа, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, блоки сравнения температуры 18 газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, вторые входы которых соединены с выходами датчиков температуры 17 газа на каждой из набора труб разного диаметра соответственно, регуляторы мощности 19 нагревательных элементов на каждой из набора труб разного диаметра, управляющие входы которых соединены с выходами блоков сравнения температуры 18 газа с заданными значениями соответственно, силовые входы регуляторов мощности 19 нагревательных элементов соединены с выходами силовых ключей 11, входы которых через датчик нагрузки 12 нагревательных элементов соединены с выходом электрического генератора 6 переменного тока, первый перемножитель 20, первый вход которого соединен с линией напряжения регулируемого по частоте инвертора 8, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки 9 внешней электросети, второй перемножитель 21, первый вход которого соединен с линией напряжения электрического генератора 6 переменного тока, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки 12 нагревательных элементов, выходы первого 20 и второго 21 перемножителей соответственно через первый 22 и второй 23 измерительные выпрямители с фильтрами соединены с входами сумматора нагрузки 24 турбодетандера, первый 25 и второй 26 корректирующие усилители соединены с выходами датчиков давления в магистралях высокого 16 и низкого 4 давления соответственно, первый вход делителя 27 соединен с выходом первого 25 корректирующего усилителя, а второй - с выходом второго 26 корректирующего усилителя, вход третьего перемножителя 28 соединены с выходом расходомера 15 в магистрали высокого давления, первый вход блока вычитания 29 соединен с выходом третьего 28 перемножителя, второй вход соединен с выходом расходомера 15 в магистрали высокого давления, а выход - со вторым входом блока сравнения мощностей 30, первый вход блока сравнения мощностей 30 соединен с выходом сумматора нагрузки 24 турбодетандера, выход блока сравнения мощностей 30 через первый блок выделения положительных значений 31 и третий 32 корректирующий усилитель соединен с индикатором недостатка мощности 33 газового потока и через инвертор 34 с управляющим входом ключа отсечки 35 подогрева газа, входы сумматора подогрева газа 36 соединены с выходом блока контроля включения 37 запорных устройств набора труб разного диаметра, выходом инвертора 34 и через четвертый 38 корректирующий усилитель и ключ отсечки 35 подогрева газа с выходом блока сравнения номинальной работы 14 турбодетандера, выход сумматора подогрева газа 36 соединен с первыми входами блоков сравнения температуры 18 газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, второй вход блока сравнения номинальной работы 14 турбодетандера соединен с выходом сумматора нагрузки 24 турбодетандера, входы блока контроля включения 37 запорных устройств набора труб разного диаметра соединены с контроллером 3, датчик температуры газа низкого давления 39, соединенный с турбодетандером 5 и установленный на магистрали выхода газа низкого давления, датчик температуры газа высокого давления 40, установленный на магистрали газа высокого давления, ограничитель нагрузки 41 электросети, блок ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети, пятый 43, шестой 44, седьмой 45, восьмой 46 и девятый 47 корректирующие усилители, второй делитель 48, корректирующий сумматор 49, блок выделения отрицательных 50 значений, компаратор выделения положительных 51 значений и компаратор выделения отрицательных 52 значений, силовой вход ограничителя нагрузки 41 электросети соединен с датчиком нагрузки 9 внешней электросети, а выход с электросетью, управляющий вход ограничителя нагрузки 41 электросети соединен с выходом блока ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети, датчик температуры газа высокого давления 40, установленный на магистрали газа высокого давления через пятый 43 корректирующий усилитель соединен с первым входом второго делителя 48, датчик температуры газа низкого давления 39, соединенный с турбодетандером и установленный на магистрали выхода газа низкого давления через шестой 44 корректирующий усилитель соединен со вторым входом второго делителя 48, выход делителя 27 через седьмой 45 корректирующий усилитель соединен с первым входом корректирующего сумматора 49, выход второго делителя 48 через восьмой 46 корректирующий усилитель соединен со вторым входом корректирующего сумматора 49, выход корректирующего сумматора 49 соединен с входом третьего перемножителя 28, выход третьего 32 корректирующего усилителя соединен с входом компаратора выделения положительных 51 значений, выход блока сравнения мощностей 30 через блок выделения отрицательных 50 значений и девятый 47 корректирующий усилитель соединен с входом компаратора выделения отрицательных 52 значений, выход компаратора выделения положительных 51 значений соединен с управляющим входом снижения нагрузки блока ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети, выход компаратора выделения отрицательных 52 значений соединен с управляющим входом увеличения нагрузки блока ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети.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 mounted on them, controlled through a controller 3 from a pressure sensor of a low-pressure line 4 connected to a turboexpander 5 loaded with an alternating current electric generator 6, connected in series with a voltage-regulated rectifier 7, a frequency-controlled inverter 8 and a load sensor 9 of an external power supply network, heating elements 10 mounted on each of a set of pipes of different diameters, power switches 11, the control inputs of which are connected to a controller 3, a load sensor 12 of heating elements, the regulator of the nominal operating mode 13 of the turbo expander, connected to the first input of the comparison unit of the nominal operation 14 of the turbo expander, a flow meter 15 in the high-pressure line, a pressure sensor of the high-pressure line 16, gas temperature sensors 17, is installed on each of the set of pipes of different diameters, blocks comparing the temperature of gas 18 with the set values for each of the set of pipes of different diameters, the second inputs of which are connected to the outputs of the temperature sensors 17 of gas on each of the set of pipes of different diameters, respectively, power controllers 19 of the heating elements each of a set of pipes of different diameters, the control inputs of which are connected to the outputs of the gas temperature comparison units 18 with the set values, respectively, the power inputs of the power controllers 19 of the heating elements are connected to the outputs of the power keys 11, the inputs of which are connected to the output of an electric generator through a load sensor 12 of the heating elements 6 AC, the first multiplier 20, the first input of which is connected to the voltage line of the frequency-controlled inverter 8, and the second to the measuring output of the load sensor 9 of the external mains, the second multiplier 21, the first input of which is electrically connected to the voltage line of the alternating current generator 6, and the second with the measuring output of the load sensor 12 of the heating elements, the outputs of the first 20 and second 21 multipliers, respectively, through the first 22 and second 23 measuring rectifiers with filters are connected to the inputs of the load adder 24 of the turbo expander, the first 25 and second 26 corrective the amplifiers are connected to the outputs of the pressure sensors in the high 16 and low 4 highways, respectively, the first input of the divider 27 is connected to the output of the first 25 correction amplifier, and the second to the output of the second 26 correction amplifier, the input of the third multiplier 28 is connected to the output of the flow meter 15 in the high pressure, the first input of the subtraction unit 29 is connected to the output of the third multiplier 28, the second input is connected to the output of the flowmeter 15 in the high-pressure line, and the output to the second input of the power comparison unit 30, the first input of the power comparison unit 30 is connected to the output of the load adder 24 of the turbo expander , out One power comparison unit 30 through the first positive value isolation unit 31 and the third 32 correction amplifier is connected to a power shortage indicator 33 of the gas flow and through the inverter 34 to the control input of the gas heating cut-off key 35, the inputs of the gas heating adder 36 are connected to the output of the inclusion control unit 37 locking devices for a set of pipes of different diameters, the output of the inverter 34 and through the fourth 38 a correction amplifier and a cut-off key 35 for gas heating with the output of the comparison unit for nominal operation 14 of the turbo expander, the output of the gas heating adder 36 is connected to the first inputs of the gas temperature comparison units 18 with the specified values for each from a set of pipes of different diameters, the second input of the unit for comparing the nominal work 14 of the turbo expander is connected to the output of the load adder 24 of the turbo expander, the inputs of the control unit for switching 37 shut-off devices of the set of pipes of different diameters are connected to the controller 3, low-pressure gas temperature sensor 39, in-line with a turbo-expander 5 and installed on the low-pressure gas outlet line, a high-pressure gas temperature sensor 40, installed on the high-pressure gas line, a load limiter 41 of the mains, a step control unit 42 for restricting the load of the mains, fifth 43, sixth 44, seventh 45, eighth 46 and ninth 47 corrective amplifiers, a second divider 48, a correcting adder 49, a block for extracting negative 50 values, a comparator for isolating positive 51 values and a comparator for isolating negative 52 values, the power input of the load limiter 41 of the mains is connected to the load sensor 9 of the external mains, and the output with mains supply, the control input of the load limiter 41 of the mains is connected to the output of the step control unit 42 for restricting the load of the mains, the high-pressure gas temperature sensor 40 installed on the high-pressure gas line through the fifth 43 correction amplifier is connected to the first input of the second 48, a low-pressure gas temperature sensor 39 connected to the turboexpander and installed on the low-pressure gas output line through the sixth 44 correction amplifier is connected to the second input of the second divider 48, the output of the divider 27 through the seventh 45 correction amplifier is connected to the first input of the correction adder 49, the output of the second divider 48 through the eighth 46 correction amplifier is connected to the second input of the correction adder 49, the output of the correction adder 49 is connected to the input of the third multiplier 28, the output of the third 32 correction amplifier is connected to the input of the comparator for extracting positive 51 values, the output of the power comparison unit 30 through the allocation unit negative 50 values and the ninth 47 correction amplifier is connected to the input of the comparator for the selection of negative 52 values, the output of the comparator for the selection of positive 51 values is connected to the control input of the load reduction unit of the step adjustment 42 load limit If the power supply is connected, the output of the comparator for selecting negative 52 values is connected to the control input of the load increase of the step control unit 42 for restricting the load of the power supply.

Устройство регулирования давления газа с турбодетандером работает следующим образом.A gas pressure control device with a turboexpander operates 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. На основе этого вырабатываются управляющие воздействия для запорных устройств 2 на отдельных трубах.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. Based on this, control actions are generated for the shut-off devices 2 on separate pipes.

Одновременно с открытием запорных устройств 2 на каждой из набора труб разного диаметра, открывается соответствующий силовой ключ 11, через который часть нагрузки с выхода электрического генератора 6 переменного тока через датчик нагрузки 12 нагревательных элементов подается на соответствующий регулятор мощности 19 нагревательных элементов на каждой из набора труб разного диаметра.Simultaneously with the opening of the locking devices 2 on each of the set of pipes of different diameters, a corresponding power switch 11 is opened, through which part of the load from the output of the electric alternator 6 through the load sensor 12 of the heating elements is supplied to the corresponding power regulator 19 of the heating elements on each of the set of pipes different diameters.

Для равномерного прогрева газа в каждой из набора труб разного диаметра установлены датчики температуры 17 газа, сигнал с которых сравнивается на блоках сравнения температуры 18 газа с заданными значениями и на основе этого вырабатывается сигнал регулирования температуры газа в каждой из набора труб разного диаметра. Этот сигнал отрабатывается регулятором мощности 19 и нагревательными элементами 10, обеспечивая равномерный прогрев газа в каждой из набора труб разного диаметра, повышая тем самым эффективность преобразования запасенной энергии природного газа высокого давления в электрическую энергию.For uniform heating of the gas in each of the set of pipes of different diameters, gas temperature sensors 17 are installed, the signal from which is compared on the units for comparing the temperature of gas 18 with the set values and based on this a signal is generated to control the temperature of the gas in each of the set of pipes of different diameters. This signal is processed by the power regulator 19 and the heating elements 10, ensuring uniform heating of the gas in each of the set of pipes of different diameters, thereby increasing the efficiency of converting the stored energy of high-pressure natural gas into electrical energy.

Для определения величины запасенной энергии природного газа высокого давления, выделяемой при его редуцировании в низкое давление, производятся замеры давлений газа в магистрали высокого давления датчиком 16 и в магистрали низкого давления датчиком 4.To determine the value of the stored energy of high-pressure natural gas released during its reduction to low pressure, gas pressures are measured in the high-pressure pipe with a sensor 16 and in the low-pressure pipe with a sensor 4.

Дополнительно производятся замеры температуры газа в магистрали высокого давления датчиком температуры газа высокого давления 40 и в магистрали низкого давления датчиком температуры газа низкого давления 39.Additionally, the gas temperature is measured in the high-pressure pipe with a high-pressure gas temperature sensor 40 and in the low-pressure pipe with a low-pressure gas temperature sensor 39.

Сигнал от датчика 16 магистрали высокого давления через первый 25 корректирующий усилитель подается на первый вход делителя 27, сигнал от датчика магистрали низкого давления 4 через второй 26 корректирующий усилитель подается на второй вход делителя 27. В результате на выходе делителя 27 формируется сигнал, пропорциональный отношению давлений в магистралях высокого и низкого давлений.The signal from the sensor 16 of the high pressure line through the first 25 correction amplifier is supplied to the first input of the divider 27, the signal from the sensor of the low pressure line 4 through the second 26 correction amplifier is fed to the second input of the divider 27. As a result, a signal proportional to the pressure ratio is generated at the output of the divider 27 in high and low pressure highways.

Сигнал от датчика температуры газа высокого давления 40 через пятый 43 корректирующий усилитель подается на первый вход второго делителя 48, сигнал от датчика температуры газа низкого давления 39 через шестой 44 корректирующий усилитель подается на второй вход второго делителя 48. В результате на выходе второго делителя 48 формируется сигнал, пропорциональный отношению температур редуцируемого газа.The signal from the high-pressure gas temperature sensor 40 through the fifth 43 correction amplifier is supplied to the first input of the second divider 48, the signal from the low-pressure gas temperature sensor 39 through the sixth 44 correction amplifier is fed to the second input of the second divider 48. As a result, the output of the second divider 48 is formed a signal proportional to the temperature ratio of the reduced gas.

Сигнал с выхода делителя 27 через седьмой 45 корректирующий усилитель подается на первый вход корректирующего сумматора 49, сигнал с выхода второго делителя 48 через восьмой 46 корректирующий усилитель подается на второй вход корректирующего сумматора 49, сигнал с выхода которого подается на второй вход третьего 28 перемножителя. Сигнал от расходомера 15 в магистрали высокого давления подается на первый вход третьего 28 перемножителя и затем на первый вход блока вычитания 29, на второй вход которого подается сигнал от расходомера 15.The signal from the output of the divider 27 through the seventh 45 correcting amplifier is supplied to the first input of the correcting adder 49, the signal from the output of the second divider 48 through the eighth 46 correcting amplifier is fed to the second input of the correcting adder 49, the output signal of which is supplied to the second input of the third 28 multiplier. The signal from the flow meter 15 in the high-pressure line is fed to the first input of the third multiplier 28 and then to the first input of the subtraction unit 29, to the second input of which a signal from the flow meter 15 is supplied.

В результате на выходе блока вычитания 29 формируется сигнал, пропорциональный величине запасенной энергии природного газа высокого давления, выделяемой при его редуцировании в низкое давление не только с учетом перепада давлений, но и температур газа в магистралях высокого и низкого давлений.As a result, a signal is generated at the output of the subtraction unit 29, which is proportional to the stored energy of high-pressure natural gas released during its reduction to low pressure, not only taking into account the pressure drop, but also the gas temperatures in the high and low pressure highways.

Величины седьмого 45 и восьмого 46 корректирующих усилителей устанавливаются в зависимости от соотношений перепада давлений и температур в запасенной энергии природного газа высокого давления.The values of the seventh 45 and eighth 46 correction amplifiers are set depending on the ratios of the differential pressure and temperature in the stored energy of high-pressure natural gas.

Величина мощности, выдаваемой во внешнюю электрическую сеть, определяется первым 20 перемножителем, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные току и напряжению, отдаваемому устройством во внешнюю сеть.The amount of power supplied to the external electrical network is determined by the first 20 multiplier, the inputs of which are fed signals proportional to the current and voltage supplied by the device to the external network.

Величина мощности, используемой для подогрева газа, определяется вторым 21 перемножителем, на входы которого подаются сигналы, пропорциональные току и напряжению, отдаваемому нагревательным элементам 10 устройства.The amount of power used to heat the gas is determined by the second 21 multiplier, the inputs of which are supplied signals proportional to the current and voltage supplied to the heating elements 10 of the device.

Эти величины мощностей через первый 22 и второй 23 измерительные выпрямители с фильтрами подаются на сумматор нагрузки 24 турбодетандера, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный полной вырабатываемой мощности турбодетандера.These power values through the first 22 and second 23 measuring rectifiers with filters are fed to the load adder 24 of the turbo expander, at the output of which a signal is generated proportional to the total generated power of the turbo expander.

Величина полной вырабатываемой мощности турбодетандера на блоке сравнения мощностей 30 сравнивается с величиной запасенной энергии природного газа высокого давления, выделяемой при его редуцировании в низкое давление в единицу времени. В результате на выходе блока сравнения мощностей 30 формируется сигнал, пропорциональной разности выделяемой и потребляемой энергии.The value of the total generated power of the turboexpander on the power comparison unit 30 is compared with the stored energy of high-pressure natural gas released when it is reduced to low pressure per unit time. As a result, a signal is generated at the output of the power comparison unit 30, which is proportional to the difference between the released and consumed energy.

Этот сигнал через первый блок выделения положительных значений 31 и третий 32 корректирующий усилитель подается на компаратор выделения положительных 51 значений и индикатор недостатка мощности 33 газового потока, предназначенный для информирования обслуживающего персонала о рассогласовании допускаемой и потребляемой мощностей.This signal, through the first block for extracting positive values 31 and the third 32 correction amplifier, is fed to a comparator for extracting positive 51 values and a low power indicator 33 of the gas flow, designed to inform service personnel about the mismatch between allowable and consumed power.

Также сигнал с выхода блока сравнения мощностей 30 через блок выделения отрицательных 50 значений и девятый 47 корректирующий усилитель подается на компаратор выделения отрицательных 52 значений.Also, the signal from the output of the power comparison unit 30 through the negative allocation unit of 50 values and the ninth 47 correction amplifier is fed to the extraction comparator of negative 52 values.

Регулирование избыточной мощности, отдаваемой на подогрев газа, производится посредством изменения температуры газа с помощью блоков сравнения температуры 18 газа с заданными значениями, поступающими от сумматора подогрева газа 36.The regulation of excess power given to the gas heating is carried out by changing the gas temperature using blocks comparing the temperature of the gas 18 with the set values coming from the adder gas heating 36.

Сумматор подогрева газа 36 формирует выходной сигнал на основе количества включенных труб разного диаметра, определяемого блоком контроля включения 37 запорных устройств, избытка мощности запасенной энергии в магистрали высокого давления, определяемого блоком сравнения мощностей 30 и поддержания эффективной работы посредством блока сравнения номинальной работы 14 турбодетандера. Сигнал с блока сравнения мощностей 30 поступает на сумматор подогрева газа 36 через первый блок выделения положительных значений 31, третий 32 корректирующий усилитель и инвертор 34. Блок сравнения номинальной работы 14 турбодетандера отключает через ключ отсечки 35 подогрева газа четвертый 38 корректирующий усилитель в случае отсутствия запаса мощности редуцирования газового потока.The gas heating adder 36 generates an output signal based on the number of connected pipes of different diameters, determined by the control unit for turning on 37 shut-off devices, the excess power of stored energy in the high-pressure line, determined by the power comparison unit 30 and maintaining efficient operation by means of the nominal operation comparing unit 14 of the turbine expander. The signal from the power comparison unit 30 is fed to the gas heating adder 36 through the first positive value isolation unit 31, the third 32 correction amplifier and inverter 34. The turbine expander nominal operation comparison unit 14 disconnects the fourth 38 correction amplifier through the gas heating cut-off key 35 in the absence of power reserve gas flow reduction.

В результате на подогрев газа расходуется энергия превышения энергии газового потока по отношению к энергии, передаваемой во внешнюю сеть посредством автоматического регулирования температуры подогрева газа в наборе труб разного диаметра. При недостатке энергии газового потока по отношению к энергии, передаваемой во внешнюю сеть, электрическая энергия на подогрев газа не расходуется.As a result, the energy of exceeding the energy of the gas flow with respect to the energy transmitted to the external network by automatically adjusting the temperature of the gas heating in the set of pipes of different diameters is consumed for gas heating. With a lack of energy of the gas flow in relation to the energy transmitted to the external network, electric energy is not consumed for heating the gas.

При значительном недостатке энергии газового потока дополнительно производится ограничение по электроэнергии, передаваемой во внешнюю электрическую сеть. При этом срабатывает компаратор выделения положительных 51 значений и блок ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети формирует сигнал снижения нагрузки на одну заранее установленную ступень посредством ограничителя нагрузки 41 электросети.With a significant lack of energy of the gas stream, an additional restriction is made on the electric power transmitted to the external electric network. In this case, the comparator for isolating positive 51 values is activated and the step control unit 42 for limiting the load on the power supply network generates a signal for reducing the load by one pre-set stage via the load limiter 41 for the power supply network.

При избытке энергии газового потока производится увеличение подачи электроэнергии во внешнюю электрическую сеть. При этом срабатывает компаратор выделения отрицательных 52 значений и блок ступенчатой регулировки 42 ограничения нагрузки электросети формирует сигнал увеличения нагрузки на одну заранее установленную ступень посредством ограничителя нагрузки 41 электросети.With an excess of gas flow energy, an increase in the supply of electricity to the external electric network is performed. In this case, the comparator for isolating negative 52 values is activated and the step control unit 42 of the power supply load limitation generates a signal for increasing the load by one predetermined stage by means of the power load limiter 41.

При превышении энергии газового потока по отношению к энергии, передаваемой во внешнюю сеть, электрическая энергия используется для подогрева газа в наборе труб разного диаметра.When the energy of the gas stream is exceeded with respect to the energy transmitted to the external network, electric energy is used to heat the gas in a set of pipes of different diameters.

Такое техническое решение обеспечивает повышение эффективности преобразования запасенной энергии природного газа в электрическую энергию путем согласования величины запасенной энергии и преобразованной в процессе редуцирования магистрального газа высокого давления при изменении потребления газа.Such a technical solution provides an increase in the efficiency of converting the stored energy of natural gas into electrical energy by matching the stored energy and that converted during the reduction of the main high-pressure gas with changing gas consumption.

Claims (1)

Устройство регулирования давления газа 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, регулируемым по частоте инвертором и датчиком нагрузки внешней электросети, нагревательные элементы, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, силовые ключи, управляющие входы которых соединены с контроллером, датчик нагрузки нагревательных элементов, задатчик номинального режима работы турбодетандера, соединенный с первым входом блока сравнения номинальной работы турбодетандера, расходомер в магистрали высокого давления, датчик давления магистрали высокого давления, датчики температуры газа, установленные на каждой из набора труб разного диаметра, блоки сравнения температуры газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, вторые входы которых соединены с выходами датчиков температуры газа на каждой из набора труб разного диаметра соответственно, регуляторы мощности нагревательных элементов на каждой из набора труб разного диаметра, управляющие входы которых соединены с выходами блоков сравнения температуры газа с заданными значениями соответственно, силовые входы регуляторов мощности нагревательных элементов соединены с выходами силовых ключей, входы которых через датчик нагрузки нагревательных элементов соединены с выходом электрического генератора переменного тока, первый перемножитель, первый вход которого соединен с линией напряжения регулируемого по частоте инвертора, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки внешней электросети, второй перемножитель, первый вход которого соединен с линией напряжения электрического генератора переменного тока, а второй - с измерительным выходом датчика нагрузки нагревательных элементов, выходы первого и второго перемножителей соответственно через первый и второй измерительные выпрямители с фильтрами соединены с входами сумматора нагрузки турбодетандера, первый и второй корректирующие усилители соединены с выходами датчиков давления в магистралях высокого и низкого давления соответственно, первый вход делителя соединен с выходом первого корректирующего усилителя, а второй - с выходом второго корректирующего усилителя, вход третьего перемножителя соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, первый вход блока вычитания соединен с выходом третьего перемножителя, второй вход соединен с выходом расходомера в магистрали высокого давления, а выход - со вторым входом блока сравнения мощностей, первый вход блока сравнения мощностей соединен с выходом сумматора нагрузки турбодетандера, выход блока сравнения мощностей через первый блок выделения положительных значений и третий корректирующий усилитель соединен с индикатором недостатка мощности газового потока и через инвертор с управляющим входом ключа отсечки подогрева газа, входы сумматора подогрева газа соединены с выходом блока контроля включения запорных устройств набора труб разного диаметра, выходом инвертора и через четвертый корректирующий усилитель и ключ отсечки подогрева газа с выходом блока сравнения номинальной работы турбодетандера, выход сумматора подогрева газа соединен с первыми входами блоков сравнения температуры газа с заданными значениями для каждой из набора труб разного диаметра, второй вход блока сравнения номинальной работы турбодетандера соединен с выходом сумматора нагрузки турбодетандера, входы блока контроля включения запорных устройств набора труб разного диаметра соединены с контроллером, отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчик температуры газа, соединенный с турбодетандером и установленный на магистрали выхода газа низкого давления, датчик температуры газа, установленный на магистрали газа высокого давления, ограничитель нагрузки электросети, блок ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый корректирующие усилители, второй делитель, корректирующий сумматор, блок выделения отрицательных значений, компаратор выделения положительных значений и компаратор выделения отрицательных значений, причем силовой вход ограничителя нагрузки электросети соединен с датчиком нагрузки внешней электросети, а выход с электросетью, управляющий вход ограничителя нагрузки электросети соединен с выходом блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, датчик температуры газа, установленный на магистрали газа высокого давления через пятый корректирующий усилитель соединен с первым входом второго делителя, датчик температуры газа, соединенный с турбодетандером и установленный на магистрали выхода газа низкого давления через шестой корректирующий усилитель соединен со вторым входом второго делителя, выход делителя через седьмой корректирующий усилитель соединен с первым входом корректирующего сумматора, выход второго делителя через восьмой корректирующий усилитель соединен со вторым входом корректирующего сумматора, выход корректирующего сумматора соединен с входом третьего перемножителя, выход третьего корректирующего усилителя соединен с входом компаратора выделения положительных значений, выход блока сравнения мощностей через блок выделения отрицательных значений и девятый корректирующий усилитель соединен с входом компаратора выделения отрицательных значений, выход компаратора выделения положительных значений соединен с управляющим входом снижения нагрузки блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети, выход компаратора выделения отрицательных значений соединен с управляющим входом увеличения нагрузки блока ступенчатой регулировки ограничения нагрузки электросети.A gas pressure regulating device with a turboexpander containing a gas distribution device made in the form of a set of pipes of different diameters connected to a high-pressure pipeline with locking devices installed on them and controlled through a controller from a pressure sensor of a low-pressure pipeline connected to a turboexpander loaded with an electric alternator, connected in series with a voltage-regulated rectifier, a frequency-controlled inverter and a load sensor of an external power supply, heating elements installed on each of a set of pipes of different diameters, power switches, control inputs of which are connected to the controller, a load sensor of heating elements, a regulator of the nominal operation mode of the turbine expander connected to the first input of the unit for comparing the nominal operation of the turbo expander, a flow meter in the high-pressure line, a pressure sensor of the high-pressure line, gas temperature sensors, is installed displayed on each of the set of pipes of different diameters, blocks for comparing the gas temperature with the set values for each of the set of pipes of different diameters, the second inputs of which are connected to the outputs of the gas temperature sensors on each of the set of pipes of different diameters, respectively, the power regulators of the heating elements on each of the set pipes of different diameters, the control inputs of which are connected to the outputs of the gas temperature comparison units with the set values, respectively, the power inputs of the power regulators of the heating elements are connected to the outputs of the power switches, the inputs of which through the load sensor of the heating elements are connected to the output of the electric alternator, the first multiplier, the first the input of which is connected to the voltage line of the frequency-controlled inverter, and the second to the measuring output of the load sensor of the external power supply, the second multiplier, the first input of which is connected to the voltage line of the alternator ka, and the second with the measuring output of the load cell of the heating elements, the outputs of the first and second multipliers, respectively, through the first and second measuring rectifiers with filters are connected to the inputs of the load adder of the turbo expander, the first and second correction amplifiers are connected to the outputs of the pressure sensors in the high and low pressure lines accordingly, the first input of the divider is connected to the output of the first correction amplifier, and the second to the output of the second correction amplifier, the input of the third multiplier is connected to the output of the flowmeter in the high-pressure line, the first input of the subtraction unit is connected to the output of the third multiplier, the second input is connected to the output of the flowmeter to high-pressure lines, and the output is with the second input of the power comparison unit, the first input of the power comparison unit is connected to the output of the turboexpander load adder, the output of the power comparison unit through the first positive value allocation unit and the third The projection amplifier is connected to a gas flow shortage indicator and through the inverter to the control input of the gas heating cut-off key, the inputs of the gas heating adder are connected to the output of the control unit for turning on the shut-off devices of a set of pipes of different diameters, the inverter output and through the fourth correction amplifier and gas heating cut-off key with the output of the unit for comparing the nominal operation of the turbo-expander, the output of the adder for heating the gas is connected to the first inputs of the units for comparing the gas temperature with the given values for each of a set of pipes of different diameters, the second input of the unit for comparing the nominal work of the turbo-expander is connected to the output of the adder of the load of the turbo-expander, inputs of the control unit for turning on the locking devices a set of pipes of different diameters are connected to the controller, characterized in that a gas temperature sensor connected to a turbo-expander and installed on the low pressure gas outlet line, a gas temperature sensor, is installed in it updated on the high-pressure gas line, power supply limiter, step-by-step control unit for power supply restriction, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth correction amplifiers, second divider, correction adder, negative value allocation unit, positive value extraction comparator and negative value comparator moreover, the power input of the load limiter of the power supply network is connected to the load sensor of the external power supply network, and the output to the power supply network, the control input of the load limiter of the power supply system is connected to the output of the step control unit for limiting the load of the power supply system, the gas temperature sensor installed on the high-pressure gas line through the fifth correction amplifier is connected the first input of the second divider, a gas temperature sensor connected to the turboexpander and installed on the low-pressure gas output line through the sixth correction amplifier is connected to the second input of the second divider, the output of the divider through the seventh correcting amplifier is connected to the first input of the correcting adder, the output of the second divider through the eighth correcting amplifier is connected to the second input of the correcting adder, the output of the correcting adder is connected to the input of the third multiplier, the output of the third correcting amplifier is connected to the input of the comparator for extracting positive values, the output of the block comparing capacities through the unit for selecting negative values and the ninth correcting amplifier is connected to the input of the comparator for selecting negative values, the output of the comparator for selecting positive values is connected to the control input for reducing the load of the step control unit for limiting the load of the mains, the output of the comparator for selecting negative values is connected to the control input for increasing the load of the step unit adjusting the load limit of the power grid.
RU2019136619A 2019-11-13 2019-11-13 Gas pressure control device with turbo-expander RU2723345C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136619A RU2723345C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Gas pressure control device with turbo-expander

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136619A RU2723345C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Gas pressure control device with turbo-expander

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723345C1 true RU2723345C1 (en) 2020-06-10

Family

ID=71067370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136619A RU2723345C1 (en) 2019-11-13 2019-11-13 Gas pressure control device with turbo-expander

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723345C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060283169A1 (en) * 2004-01-13 2006-12-21 Krishnan Narayanan Method and apparatus for the prevention of critical process variable excursions in one or more turbomachines
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
FR2995356A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-14 Renault Sa Turbo compressor system for internal combustion engine of car, has control unit calculating power value of compressor, where power value is measured according to gas temperature in manifold and flow rate of gas passing via compressor
RU2645821C1 (en) * 2017-06-06 2018-02-28 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander
RU2665012C1 (en) * 2017-11-28 2018-08-24 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Device for adjustment of the turboexpander with variable load
RU2680638C1 (en) * 2018-07-10 2019-02-25 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Gas pressure control device with turboexpander

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060283169A1 (en) * 2004-01-13 2006-12-21 Krishnan Narayanan Method and apparatus for the prevention of critical process variable excursions in one or more turbomachines
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
FR2995356A1 (en) * 2012-09-11 2014-03-14 Renault Sa Turbo compressor system for internal combustion engine of car, has control unit calculating power value of compressor, where power value is measured according to gas temperature in manifold and flow rate of gas passing via compressor
RU2645821C1 (en) * 2017-06-06 2018-02-28 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander
RU2665012C1 (en) * 2017-11-28 2018-08-24 Акционерное общество "Газпром газораспределение Тула" Device for adjustment of the turboexpander with variable load
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
US11767603B2 (en) Modular systems for hydrogen generation and methods of operating thereof
US8198753B2 (en) Power system with method for adding multiple generator sets
US11016517B2 (en) On-load tap-changer control method, excitation control system carrying out said control method and power excitation chain
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
US7656060B2 (en) Power system with method for adding multiple generator sets
Cosse et al. Turbine/generator governor droop/isochronous fundamentals-A graphical approach
RU2680638C1 (en) Gas pressure control device with turboexpander
JP5047278B2 (en) Power quality compensator
JP2009207225A (en) Distributed power supply
RU2645821C1 (en) Device for pressure regulation in gas line with turbo-expander
RU2723345C1 (en) Gas pressure control device with turbo-expander
RU2579301C1 (en) Turbo-expander control device
RU2665012C1 (en) Device for adjustment of the turboexpander with variable load
JP3461495B2 (en) Wind power output limiting system and method
Castillo et al. Control of an island Micro-hydropower Plant with Self-excited AVR and combined ballast load frequency regulator
RU2587021C1 (en) Device for pressure regulation in gas line
RU78339U1 (en) DEVICE FOR REGULATING THE PRESSURE IN THE GAS PIPELINE
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
CN102255516A (en) High-voltage converter and fan and water pump application system thereof
RU2626268C1 (en) Turboexpander device with pressure regulation in gas pipeline
RU81767U1 (en) GAS DISTRIBUTION STATION WITH ELECTRIC GENERATING DEVICE
RU2611120C1 (en) Device adaptive control of expansion turbines
Xu et al. Coordinative control of CHP generation and battery for frequency response
RU2767847C1 (en) Expander-generator pressure regulator with additional electrical control