Устройство для переключения потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулятором давления газа

 

Изобретение относится к устройствам для надежного переключения всего потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулятором давления газа и может быть использовано на тепловых электрических станциях, сжигающих природный газ, на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов. Техническим результатом изобретения является полная утилизация энергии давления природного газа с преобразованием ее в электроэнергию при пропуске всего потока газа через турбодетандер, а также надежное переключение всего потока газа с турбодетандера при его аварийном отключении на газопровод с регулятором давления газа. Для этого перед турбодетандером и перед регулирующим органом регулятора давления газа установлены стопорные клапаны, механически связанные между собой так, что закрытие одного обеспечивает одновременное открытие другого, а положение регулирующего органа регулятора давления газа постоянно соответствует такому общему расходу газа через оба газопровода, который необходим для поддержания требуемого давления газа перед котлами. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для надежного переключения всего потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулятором давления газа и может быть использовано на тепловых электрических станциях, сжигающих природный газ, на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известно (ISSN 0040-3636 "Теплоэнергетика", N 6, 1995 г., стр. 33), что на тепловых электростанциях с целью утилизации энергии давления природного газа с преобразованием ее в электроэнергию применяются турбодетандеры. В турбодетандере давление природного газа снижается до стандартного давления 1 ати, которое необходимо для процесса горения.

Недостатком этой системы является то, что из-за малой емкости станционных коллекторов природного газа низкого давления, при отключении турбодетандера и прекращении подачи газа в коллектор давление газа в нем в течение одной секунды падает до уставки срабатывания защиты по понижению давления газа перед котлами. Защита отключает котлоагрегаты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению из известных является устройство (ISSN 0201-4564 "Электрические станции", N 7, 1997 г., стр. 78), ликвидирующее указанный недостаток. Оно состоит из двух параллельных газопроводов, одновременно снабжающих электростанцию природным газом. Для снижения давления газа до стандартного уровня на первом из газопроводов установлен турбодетандер, а на втором - регулятор давления газа. При аварийном отключении турбодетандера снабжение котлоагрегатов газом продолжается по второму газопроводу с регулятором давления газа.

Недостатком этой системы является ее невысокая экономичность, т.к. не происходит преобразования энергии давления газа в электроэнергию на втором газопроводе с регулятором давления газа.

Целью предлагаемого изобретения является достижение полной утилизации энергии давления природного газа с преобразованием ее в электроэнергию при пропуске всего потока газа через турбодетандер, а также надежное переключение всего потока газа с турбодетандера при его аварийном отключении на газопровод с регулятором давления газа.

Поставленная цель достигается тем, что на двух параллельных газопроводах, на одном из которых установлен турбодетандер, а на другом регулирующий орган регулятора давления газа, устанавливаются стопорные клапаны. Один стопорный клапан устанавливается перед турбодетандером, а другой перед регулирующим органом регулятора давления газа.

Эти стопорные клапаны механически связаны между собой таким образом, что закрытие одного обеспечивает одновременное открытие другого, а пропорциональный регулятор давления газа, работающий в сторожевом режиме, поддерживает такое положение своего регулирующего органа, которое обеспечивает в любое время его пропускную способность, необходимую для удержания требуемого давления газа перед котлами. Прячем регулятор выполняет эту функцию независимо, есть проток газа через регулирующий орган или его нет. Регулятор готов в любой момент пропустить через свой регулирующий орган количество газа, потребляемое станцией непосредственно перед операцией переключения. При нормальном режиме весь поток природного газа направляется через турбодетандер, где происходит утилизация энергии давления газа с преобразованием ее в электроэнергию. При аварийном отключении турбодетандера стопорный клапан перед ним закрывается, одновременно открывается стопорный клапан перед регулирующим органом регулятора давления газа и весь поток газа направляется через регулирующий орган, который в этот момент находится в нужном положении. Так осуществляется надежное безударное переключение всего потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулирующим органом регулятора давления газа. Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата.

Предлагаемое устройство для переключения потока природного газа с турбодетандера на регулятор давления газа схематично изображено на чертеже, где два параллельных газопровода 1, 2 снабжают природным газом котлоагрегаты электростанции. На газопроводе 1 установлен турбодетандер 3, на газопроводе 2 установлен регулирующий орган 4 пропорционального регулятора давления газа 5, который получает импульсы от сужающего устройства для учета общего расхода газа 6 и от датчика положения 7 регулирующего органа 4. На газопроводе 1 перед турбодетандером установлен стопорный клапан 8, на газопроводе 2 перед регулирующим органом установлен стопорный клапан 9. Оба стопорных клапана механически связаны между собой таким образом, что при закрытии стопорного клапана 8 одновременно открывается стопорный клапан 9. Механическая связь осуществляется посредством штока, соединяющего тарелки обоих стопорных клапанов, конструктивно выполненных в одном корпусе.

Устройство работает следующим образом: в нормальном режиме весь поток природного газа под давлением 6-12 ати по газопроводу 1 через открытый стопорный клапан 8 поступает к турбодетандеру 3, в котором происходит утилизация энергии давления газа с преобразованием ее в электроэнергию. После турбодетандера газ под сниженным до 1 ати давлением поступает к котлоагрегатам. Стопорный клапан 9 при этом режиме закрыт и протока газа по газопроводу 2 нет. Постоянно работающий в сторожевом режиме пропорциональный регулятор давления газа 5 получает импульсы по общему расходу газа от сужающего устройства 6 и от датчика положения 7 регулирующего органа 4. Он в любой момент удерживает свой регулирующий орган 4 в таком положении, которое соответствует общему расходу газа, необходимому для поддержания стандартного давления газа перед котлами, хотя протока газа через регулирующий орган в нормальном режиме нет. При аварийном отключении турбодетандера 3 закрывается стопорный клапан 8 и одновременно открывается стопорный клапан 9. Весь поток газа переключается с турбодетандера на газопровод 2, а положение регулирующего органа 4 в этот момент соответствует этому расходу газа. Поэтому давление газа перед котлами в момент отключения турбодетандера не изменится, т.е. произойдет безударное переключение потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулятором давления газа. Поскольку в нормальном режиме весь поток газа проходит через турбодетандер, то происходит полная утилизация энергии давления газа с преобразованием ее в электроэнергию, т.е. достигается наиболее экономичный режим.

Формула изобретения

Устройство для переключения потока природного газа с турбодетандера на газопровод с регулятором давления газа, включающее два параллельных газопровода, на одном из которых установлен турбодетандер, а на другом - регулирующий орган регулятора давления газа, отличающееся тем, что перед турбодетандером и перед регулирующим органом регулятора давления газа установлены стопорные клапаны, механически связанные между собой так, что закрытие одного обеспечивает одновременное открытие другого, а положение регулирующего органа регулятора давления газа постоянно соответствует такому общему расходу газа через оба газопровода, который необходим для поддержания давления газа перед котлами.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.04.2005        БИ: 11/2005