SU1749652A1 - Centrifugal expander unit - Google Patents

Abstract

Использование: в газовой промышленности . Сущность изобретени : турбодетандерна  утилизационна  установка, содержаща  систему маслоснабжени , включающую контуры регулировани  и уплотнени , в которой установлен гидропнев- моаккумул тор 18, а в контуре уплотнени  регул тор перепада давлени  масло-газ 25 установлен после уплотнени  и дополнительно перед уплотнением установлен регул тор давлени  20 с посто нным давлением на входе. 1 ил.Use: in the gas industry. SUMMARY OF THE INVENTION: A turbo-expander utilization plant comprising an oil supply system including control and seal circuits in which a hydraulic-pneumatic accumulator 18 is installed, and in the seal contour an oil-gas differential pressure regulator 25 is installed after compaction and additionally before the seal a pressure regulator 20 is installed with constant inlet pressure. 1 il.

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к турбодетандерам, и может быть использовано для утилизации избыточной энергии газа на компрессорных и газораспределительных станциях газопроводов.The invention relates to refrigeration, in particular to turbine expanders, and can be used to utilize excess gas energy at compressor and gas distribution stations of gas pipelines.

Известны установки для перекачки газа, в которых в системе маслоснабжения объединены циркуляционные контуры подачи масла на регулирование и смазку, а в системе уплотнения регулятор перепада давления установлен на байпасном трубопроводе.Known installations for pumping gas in which the oil supply system combines the circulation circuits of the oil supply for regulation and lubrication, and in the sealing system the differential pressure controller is installed on the bypass pipeline.

Недостатком такой системы маслоснабжения этих установок является объединение только контуров с постоянным одинаковым давлением и увеличенный расход масла, подаваемого на уплотнения.The disadvantage of such an oil supply system of these plants is the combination of only circuits with a constant identical pressure and increased oil consumption supplied to the seals.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является турбодетандерная утилизационная установка, содержащая электрогенератор, турбодетандер с масляным уплотнением вала и систему маслоснабжения, включающую насос, циркуляционный контур системы регулирования с гидромеханическим регулятором и циркуляционный контур уплотнения с регулятором перепада давления масло-газ.The closest in technical essence to the proposed one is a turboexpander utilization installation containing an electric generator, a turboexpander with an oil shaft seal and an oil supply system including a pump, a circulation loop of a control system with a hydromechanical regulator and a circulation loop of a seal with an oil-gas differential pressure regulator.

Недостатками этой установки являются увеличенные габариты агрегатов и узлов системы маслоснабжения и недостаточная эксплуатационная надежность.The disadvantages of this installation are the increased dimensions of the units and components of the oil supply system and insufficient operational reliability.

Цель изобретения - уменьшение габаритов агрегатов и узлов системы маслоснабжения за счет снижения прокачки масла в системе маслоснабжения и повышения эксплуатационной надежности-установки за счет стабилизации давления масла в контуре регулирования.The purpose of the invention is to reduce the dimensions of units and components of the oil supply system by reducing oil pumping in the oil supply system and increasing operational reliability of the installation by stabilizing the oil pressure in the control loop.

Поставленная цель достигается тем, что в контуре регулирования установлен гидропнезмоаккумулятор, масляная полость которого подключена к выходу насоса, а газовая полость - к входу в турбодетандер, а в контуре уплотнения регулятор перепада давления установлен после уплотнения и дополнительно перед уплотнением установлен регулятор постоянного давления на входе.This goal is achieved by the fact that a hydropneumatic accumulator is installed in the control circuit, the oil cavity of which is connected to the pump outlet, and the gas cavity is connected to the inlet to the turboexpander, and the differential pressure regulator is installed after the seal in the seal circuit and, additionally, a constant inlet pressure regulator is installed before the seal.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.The drawing shows a diagram of the proposed installation.

Установка содержит турбодетандер 1, ротор 2 Которого через муфту 3 приводит вал 4 генератора 5.The installation contains a turboexpander 1, a rotor 2 of which through the coupling 3 leads the shaft 4 of the generator 5.

Газ к турбодетандеру 1 подводится по трубопроводу 6 высокого давления и отводится по трубопроводу 7 низкого давления.Gas is supplied to the turbine expander 1 via a high pressure pipe 6 and is discharged through a low pressure pipe 7.

Для уплотнения газового стыка по ротору 2 в турбодетандере 1 между газовой по лостью 8 и картером турбодетандера 1 установлено торцовое уплотнение с масляным затвором 9.To seal the gas joint along the rotor 2 in the turbine expander 1, a mechanical seal with an oil shutter 9 is installed between the gas cavity 8 and the crankcase of the turboexpander 1.

Система маслоснабжения установки состоит из маслобака 10 и циркуляционных контуров; смазки,регулирования и уплотнения.The oil supply system of the installation consists of an oil tank 10 and circulation circuits; lubrication, regulation and sealing.

Контур смазки включает насос 11 и трубопроводы 12 и 13 подвода и отвода масла к подшипникам турбодетандера 1 и генератора 5.The lubrication circuit includes a pump 11 and pipelines 12 and 13 for supplying and discharging oil to the bearings of the turboexpander 1 and generator 5.

Контур уплотнения содержит регулятор 20 давления с поршнем 21 и пружиной 22, масляный затвор 9, регулятор 25 перепада давления с поршнем 26 и пружиной 27, напорный трубопровод 28, соединяющий регулятор 20 давления с масляным затвором 9, трубопровод 29, соединяющий масляный затвор 9 с регулятором 25 перепада давления, и сливной трубопровод 30, соединяющий регулятор 25 перепада давления с маслобаком 10.The seal circuit contains a pressure regulator 20 with a piston 21 and a spring 22, an oil shutter 9, a differential pressure regulator 25 with a piston 26 and a spring 27, a pressure pipe 28 connecting a pressure regulator 20 with an oil shutter 9, a pipe 29 connecting an oil shutter 9 with a regulator 25 differential pressure, and a drain pipe 30 connecting the differential pressure controller 25 to the oil tank 10.

Контур регулирования содержит насос 14, гидроблок 15 регулятора, гидромеханизм 16 управления регулировочным клапаном 17 и гидропневмоаккумулятор 18 с поршнем 19.The control loop contains a pump 14, a valve body 15 of the regulator, a hydraulic mechanism 16 for controlling the control valve 17 and a hydraulic accumulator 18 with a piston 19.

Маслонасос 14 соединен напорным трубопроводом 23 с гидробаком 15, гидропневмоаккумулятором 18 и регулятором 20 давления. Гидроблок 15 и регулятор 20 давления соединены сливным трубопроводом 24 с маслобаком 10.The oil pump 14 is connected by a pressure pipe 23 with a hydraulic tank 15, a hydraulic accumulator 18 and a pressure regulator 20. The valve body 15 and the pressure regulator 20 are connected by a drain pipe 24 to the oil tank 10.

Установка работает следующим образом.'Installation works as follows. '

По трубопроводу 6 высокого давления газ подводится к турбодетандеру 1 и отводится по трубопроводу 7 низкого давления. В турбодетандере 1 потенциальная энергия газа преобразуется в механическую энергию вращения ротора 2. Ротор 2 вращается через муфту 3 вала 4 генератора 5, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую, отдаваемую потребителям.Through the high pressure pipe 6, gas is supplied to the turbine expander 1 and discharged through the low pressure pipe 7. In the turboexpander 1, the potential energy of the gas is converted into the mechanical energy of rotation of the rotor 2. The rotor 2 rotates through the coupling 3 of the shaft 4 of the generator 5, in which mechanical energy is converted into electrical energy, which is given to consumers.

Система маслоснабжения обеспечивает подачу масла на смазку подшипников, к гидромеханизмам системы регулирования и в масляный затвор 9 уплотнения ротора 2 в турбодетандере 1.The oil supply system provides oil supply for bearing lubrication, to the hydraulic mechanisms of the control system and to the oil shutter 9 of the rotor seal 2 in the turbine expander 1.

В контуре смазки масло из маслобака 10 подается насосом 11 по трубопроводу 12 на смазку подшипников турбодетандера 1 и генератора 5. По трубопроводу 13 масло сливается из подшипников в маслобак 10.In the lubrication circuit, oil from the oil tank 10 is pumped by a pipe 11 through a pipe 12 to lubricate the bearings of the turboexpander 1 and generator 5. Through a pipe 13, the oil is drained from the bearings into the oil tank 10.

В контуре регулирования масло из маслобака 10 насосом 14 подается в напорный трубопровод 23, откуда масло поступает в гидроблок 15 регулятора, который в зависимости от режима работы установки соединяет полости гидромеханизма 16 управления регулировочным клапаном 16, 17 с напорным 23 или сливным 24 трубопроводами.In the control loop, oil from the oil tank 10 is pumped by pump 14 to the pressure pipe 23, from where the oil enters the valve body 15 of the regulator, which, depending on the operating mode of the installation, connects the cavities of the hydromechanism 16 for controlling the control valve 16, 17 with the pressure 23 or drain 24 pipelines.

При работе установки с постоянной нагрузкой гидроблок 15 регулятора отключает полости гидромеханизма 16 от напорного 23 и сливного 24 трубопроводов. При этом через контур регулирования прокачивается незначительное количество масла (утечки по зазорам в гидромеханизмах).When the installation is operating with constant load, the valve body 15 of the controller disconnects the cavity of the hydromechanism 16 from the pressure 23 and drain 24 pipelines. At the same time, a small amount of oil is pumped through the control loop (leakage through gaps in hydromechanisms).

При переменных режимах работы (напор или сброс нагрузки на генератор) гидроблок 15 регулятора соединяет одну из полостей гидромеханизма 16 с напорным трубопроводом 23. а вторую - со сливным трубопроводом 24. При этом резко возрастает прокачка масла через контур регулирования.Under variable operating conditions (pressure or load shedding on the generator), the valve body 15 of the regulator connects one of the cavities of the hydromechanism 16 with the pressure pipe 23. And the second with the drain pipe 24. At the same time, the oil pumping through the control circuit increases sharply.

Увеличение прокачки масла, если нет запаса по производительности насоса 14. приводит к понижению давления в напорном трубопроводе 23. Понижение давления в системе компенсируется гидропневмоаккумулятором 18, поршень 19 которого под действием давления газа выдавливает масло из гидропневмоаккумулятора 18 в напорный трубопровод 23. Для этого гидропневмоаккумулятор перед пуском установки заполняется газом из трубопровода 6 до давления на 1-2 атм выше минимально допустимого давления масла в системе регулирования.An increase in oil pumping, if there is no margin in pump performance 14. leads to a decrease in pressure in the pressure pipe 23. The pressure decrease in the system is compensated by a hydropneumatic accumulator 18, the piston 19 of which presses oil from the hydropneumatic accumulator 18 into the pressure pipe 23. To do this, the hydropneumatic accumulator before starting up the installation is filled with gas from pipeline 6 to a pressure of 1-2 atm above the minimum allowable oil pressure in the control system.

Постоянство давления масла в системе регулирования поддерживается также регулятором 20 давления, поршень 21 которого под действием пружины 22 дросселирует поток масла, поступающий из контура регулирования в контур уплотнения при изменения давления в контуре регулирования и независимо от давления в контуре уплотнения. Утечка масла по зазорам поршня 21 дренажируется по трубопроводу 24 в маслобак 10.The constant oil pressure in the control system is also supported by the pressure regulator 20, the piston 21 of which under the action of the spring 22 throttles the oil flow coming from the control circuit into the seal circuit when the pressure in the control circuit changes and independently of the pressure in the seal circuit. An oil leak through the gaps of the piston 21 is drained through a pipe 24 into the oil tank 10.

В уплотнительном контуре масло через регулятор 20 давления поступает по напорному трубопроводу 28 в масляный затвор 9 и сливается через регулятор 25 перепада давления в маслобак 10 по трубопроводам 29 иЗО.In the sealing circuit, the oil through the pressure regulator 20 enters through the pressure pipe 28 to the oil shutter 9 and is drained through the differential pressure regulator 25 into the oil tank 10 through the pipelines 29 of the IZO.

Регулятор 25 перепада давления поддерживает постоянный перепад давления между газом в полости 8 перед уплотнением и маслом в масляном затворе 9.The differential pressure controller 25 maintains a constant pressure differential between the gas in the cavity 8 before sealing and the oil in the oil seal 9.

Для этого пространство над поршнем . 26 соединено с полостью 8. Под действием' силы пружины 27 и давления газа в полости 8 поршень 26 дросселирует поток масла, поступающий в трубопровод 30, поддерживая постоянный перепад давления маслогаз на уплотнении.For this, the space above the piston. 26 is connected to the cavity 8. Under the action of the spring force 27 and the gas pressure in the cavity 8, the piston 26 throttles the oil flow entering the pipeline 30, maintaining a constant pressure difference between the oil and gas on the seal.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Турбодетандерная утилизационная установка, содержащая электрогенератор, турбодетандер с масляным уплотнением вала, систему маслоснабжения с насосом, циркуляционный контур регулирования с гидромеханическим регулятором и циркуляционный контур уплотнения с регулятором перепада давления масло-газ, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет стабилизации давления в контуре регулирования, последний дополнительно содержит гидропневмоаккумулятор, масляная полость которого подключена к выходу насоса, а его газовая полость - к Еходу турбодетандера, при этом контур уплотнения дополнительно содержит установленный перед уплотнением регулятор постоянного давления на входе, а регулятор перепада давления установлен после уплотнения,A turbo-expander utilization installation comprising an electric generator, a turbo-expander with an oil shaft seal, an oil supply system with a pump, a control loop with a hydromechanical regulator, and a seal loop with an oil-gas differential pressure regulator, characterized in that, in order to increase operational reliability by stabilizing the pressure in the control loop, the latter additionally contains a hydropneumatic accumulator, the oil cavity of which is connected to the pump outlet, and e a gas cavity - to Ehodu turboexpander, wherein the circuit further comprises a seal mounted to seal the regulator constant inlet pressure, and differential pressure controller is set after compaction,