Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ – 13.04.01.2018.217.01. ПЗ ВКР
7
Повышение надежности на газораспределительной станции за счёт
установки турбодетандера, энергосбережение при его использовании,
получение собственной электроэнергии
ОПИСАНИЕ ТУРБОДЕТАНДОРНЫХ УСТАНОВОК
Главные элементы и их эксплуатация
Схема турбодетандера радиального типа с пониженными показателями давления
(рис 1,2)
Главные элементы представлены: улиткой (1), аппаратом сопла либо направления
(2), решеткой вращения или колесом рабочим (3), диффузором (4),
корпусом(5),уплотняющими элементами (6), редуктором(7), генератором по
отбору мощности (8)
Рис.1 Агрегатная схема
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ – 13.04.01.2018.217.01. ПЗ ВКР
8
При помощи улитки и входных патрубков потоки равномерно подводятся к
в направления по окружности.
Сопловой прибор или направления изготовлен из нескольких сопел. Его
предназначение - придавать течению определённые показатели и направлять.
Определённая доля внутренней энергии газа, который сжат, преобразована в
энергию потока кинетики.
Происходит такой процесс, при котором скорости повышаются. Это
величина может быть разно звуковой. Наблюдается снижение показателей.
Колесо вращения имеет несколько лопаток либо вместо него решётка
вращающиеся. Их предназначение - преобразовывать энергию в работу механики.
Происходит определённое силовое воздействие, при котором поточно
энергия передана рабочему колесу. При этом происходит снижение показателей
давления, температуры и скорости потока.
Предназначение диффузора – тормозить, в дальнейшем скорость потока
снижать до нужных показателей, когда газ выходит из патрубка в трубопровод.
При этом на рабочем теле происходит повышение температуры.
Уплотнение в рабочем колесе и части проточной нужно для того, чтобы
уменьшать либо полностью убирать утечки газа, которые могут происходить
через какие-либо не плотности при работе вращающихся колес.
На выходе турбодетандера устанавливается редуктор, который нужен для
снижения показателей скорости вращения роторов да такой, какая есть у
двигателя генератора. При этом передается мощность на вал генераторов,
ñ
1
u
1
w
1
a
1
r
1
1
2
3
4
Ò
í
,
i
í
b
1
u
2
ñ
2
w
2
a
2
b
2
w
2
r
2
Ð
í
Рис.2 Потоки криогенов в колесе
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ – 13.04.01.2018.217.01. ПЗ ВКР
9
1
2
d
1
d
2
á )
1
2
à )
Рис.3. Схемы а) центростремительного и б)
центробежного
турбодетандеров; радиального
турбодетандера: 1 – направляющий аппарат;
2 – рабочее колесо
которые, как правило, вращаются с более маленькой скоростью, чем ротор
турбодетандера.
Генератором преобразуется механическая энергия ротора вращения в
энергию электрическую, соответственно далее передаётся в электросеть.
Активного действия установки характеризуется тем, что у них снижается
энтальпия и другие показатели в аппарате сопла. Позднее увеличивается скорость.
Турбодетандеры могут классифицироваться таким образом: радиальный,
осевой и радиальный осевой либо диагональный. Радиальные также
подразделяются. Они могут быть центростремительными и центробежными
(рисунок 2.31).
Радиальные турбодетандеры движения газа осуществляют в процессе на
плоскости, которая перпендикулярна осям вращения. Таким образом, в
центростремительных движениях газа она направляется от периферии к осям
машины, а в центробежных, наоборот, от осей машины к периферии.
Движение газовых потоков происходит по цилиндрической поверхности
параллельной оси осевой по промежуточной поверхности между осевыми и
радиальными направлениями.
Осевые турбодетандеры эксплуатируется довольно редко. Так как в данном
случае требуется очень большой расход. Основные для эксплуатации - это
радиально- осевого типа и радиальные. В машинах центростремительного типа
газ двигается противоположно действию поля центробежных сил, при этом такое
действие способствует тому, что снижается энтальпия газа.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ – 13.04.01.2018.217.01. ПЗ ВКР
10
В прошлом ограниченные валовые частоты послужили поводом для того
чтобы турбодетандеры стали изготавливать с двумя ступенями. Но стоит
учитывать факт, что когда показатели давления уменьшены - повышается КПД.
Рационально в данном случае использовать машины с двумя ступенями. Если
техника низкотемпературная – система центростремительного типа радиального
либо радиального осевого. Может быть двухступенчатой либо одноступенчатой,
при этом присутствует газ и реактивно расширяется.
Турбодетандер широко используется промышленностью, так как в данном
случае принцип работы - осуществлять такие действия, которые помогут
вырабатывать электричество либо энергии механического характера. При этом
приводятся в движение, как вентиляторы, так и компрессоры. Таким образом,
можно отметить, что это достаточно эффективные агрегаты, но нужно соотносить
работу с теми показателями, когда предполагается организовать баланс пара на
предприятии. Например, при чрезмерном количестве либо большей мощности
устройства может происходить избыточное производство пара. И при этом
низкое давление надо исключить. Часто пар просто выброшен в атмосферу.
Энергетическая эффективность существенно снижена.
В настоящий момент самое главное обеспечить доступность потока пара,
который необходим для того чтобы осуществлять эффективную работу
турбодетандера в течение определенного промежутка точно установленного
времени, который обычно довольно продолжителен. Если же происходит
непредсказуемый нерегулярный поток пара, турбина может работать в холостую
и полезное применение затрудняется. Для того чтобы эффективно использовать
турбодетандер нужны существенные перепады давления и большой расход газа.
Турбодетандеры нашли применение во многих областях. Они могут,
например, быть использованы в установках криогенного типа, также успешно
разделять воздух либо, например, используется в установке, которая сжижает
азот, при этом последний находится под давлением. Без такой расширительной
турбины на сегодняшний день практически невозможно представить не одно
современное промышленное здание, которое перерабатывает природный газ.
Данные установки практически представляют метод недорогой и тоже время
экологической чистой. В первую очередь, конечно он рассчитан на газовую
промышленность .
Разные авторы в разнообразных литературных источниках предлагают
очень большое количество схем, которые могут повышать температуру в
природном газе входов в установку. Процесс может быть осуществлен при
помощи, например, прямой или обратной сетевой воды, пара, при использовании
теплового насоса и тому подобного. Всё же стоит уточнить что настройка и
оснащение детонаторов дополнительными агрегатами, механизмами либо
устройствами будет существенно увеличивать стоимость комплектации и при
этом также будут усложняться эксплуатационные характеристики. В результате
всё это понизит эффективность.
Таким образом, можно сказать, что потребителей в данном случае такие
факторы отпугивают пока.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ – 13.04.01.2018.217.01. ПЗ ВКР
11
Многие исследователи пришли к выводу, что для того, чтобы эффективно
применять турбодетандеры на промышленности газоперерабатывающего типа и
на разнообразных объектах должен присутствовать индивидуальный источник
тепловой мощности. Подогревать природный газ нужно непосредственно перед
входом. Как следствие - используются изначально тепловые отходы от систем
теплоснабжения, предположим жилого сектора либо предприятий в отопительных
котельных.
Использование покупной тепловой энергии, цена которой постоянно
повышается, способна уменьшить эффективность турбодетандерных установок.
Несомненно, что предварительно внедрение массового характера данных
установок в отопительных котельных должно быть осуществлено после
проработки сложных вопросов, но существует надежда, что в рамках недавно
разработанного Федерального закона об энергетической эффективной политики
наконец будут широко использоваться энергосберегающие ресурсы,
соответственно будут внедряться турбодетандеры на переработке газа в
предприятиях различного назначения.