Турбодетандерный агрегат

Авторы патента:

Хетагуров Сергей Валентинович (RU)

Кесаев Игорь Альбертович (RU)

Хетагуров Виктор Александрович (RU)

Соколов Константин Константинович (RU)

Шпак Вилен Никитович (RU)

F25B11 - Компрессионные машины, установки и системы с турбинами, например газовыми

Владельцы патента RU 2422735:

Открытое акционерное общество "Турбохолод" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированным системам нагрева и охлаждения. Турбодетандерный агрегат включает силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал. Силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса, на котором закреплены радиальные и осевые опоры вала, образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру выхода газа из компрессора, камеру входа газа в компрессор, камеру входа газа в турбину и камеру выхода газа из турбины. Ось вала совпадает с осью расточки силового корпуса и расположена вертикально. Силовой наружный корпус выполнен в виде единой детали, образующей полость, закрытую в верхней части крышкой. Камера выхода газа компрессорной ступени расположена непосредственно под указанной крышкой. Данное изобретение позволяет повысить эффективность и работоспособность агрегата. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированным системам нагрева и охлаждения.

Известен турбодетандерный агрегат, включающий силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, причем силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру входа газа в компрессор, камеру выхода газа из компрессора, камеру выхода газа из турбины и камеру входа газа в турбину (см. патент RU 2200916, кл. F25B 11/00, опубл. 20.03.2003).

Недостатками известного устройства являются большие нагрузки на вал и относительно небольшая критическая частота вращения.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении эффективности и работоспособности агрегата.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в турбодетандерном агрегате, включающем силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру выхода газа из компрессора, камеру входа газа в компрессор, камеру входа газа в турбину и камеру выхода газа из турбины, а ось вала, совпадающая с осью расточки силового корпуса, расположена вертикально, причем силовой наружный корпус выполнен в виде единой детали, образующей полость, закрытую в верхней части крышкой, при этом камера выхода газа компрессорной ступени расположена непосредственно под указанной крышкой.

На фиг.1 представлено поперечное сечение предлагаемого агрегата;

на фиг.2 - его общий вид.

Турбодетандерный агрегат содержит силовой наружный корпус 1, выполненный в виде единой детали, которая образует полость с крышкой 2 в верхней части, и внутренний корпус 3. В корпусе 3, представляющем собой единый монтажный и рабочий узел, установлен общий для компрессорной 4 и турбинной 5 ступеней вал 6, установленный на радиальных 7 и осевых 8 подшипниковых опорах, ось которого совпадает с осью расточки силового корпуса 1 и расположена вертикально. Радиальная 7 и осевая 8 подшипниковые опоры закреплены в верхней и нижней частях внутреннего корпуса 3. Силовой корпус 1 с элементами внутреннего корпуса 2 образует четыре камеры, последовательно расположенные сверху вниз в следующем порядке: камеру выхода газа из компрессора 9, камеру входа газа в компрессор 10, камеру входа газа в турбину 11 и камеру выхода газа из турбины 12.

Указанное расположение камер уменьшает теплопотоки между ступенями. Дело в том, что наиболее горячим в турбодетандерном агрегате является поток газа на выходе из компрессора, а наиболее холодным - поток газа на выходе из турбины. Если камера выхода из компрессора является смежной с камерой входа или выхода из турбины, то теплоприток в газ турбины через корпус и разделительные стенки камер является максимальным. Это приводит к снижению холодопроизводительности и, следовательно, эффективности. Расположение выходной камеры компрессора с внешней стороны корпуса приводит к уменьшению подвода тепла к газу турбины и увеличению его радиации в атмосферу, температура которой ниже температуры газа на выходе из компрессора. Расположение камеры входа газа в компрессор рядом с камерой входа в турбину прерывает теплопереток от компрессора к турбине.

Предлагаемый агрегат работает следующим образом.

Газ из напорной магистрали поступает на вход в турбинную ступень 5. При расширении газа в турбине его температура и давление понижается. Расширенный и охлажденный газ поступает в (отводящую магистраль) теплообменное или сепарационное оборудование, где используется выработанный турбиной холод для технологии охлаждения газа. Мощность, вырабатываемая турбиной, идет на привод кинетически связанной с ней компрессорной ступени 4, где газ сжимается, после чего охлаждается с помощью внешних устройств и поступает в отводящую магистраль. В зависимости от используемой технологической схемы компрессор может располагаться как на линии входа, так и на линии выхода газа из агрегата. Вертикальная установка ротора приводит к существенному уменьшению нагрузки (пульсирующей на каждый оборот) на радиальные подшипники и, следовательно, позволяет повысить критическую частоту вращения (в 4-10 раз по сравнению с горизонтальной установкой). Кроме того, уменьшаются потери на трение и затраты электроэнергии, снижается выработка радиальных уплотнений вала и улучшается его динамика (раскачка). Выполнение силового корпуса в виде единой детали упрощает монтаж, так как благодаря самоцентровке при вставке внутреннего корпуса отпадает необходимость в специальных приспособлениях.

Турбодетандерный агрегат, включающий силовой наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлен общий для компрессорной и турбинной ступеней вал, причем силовой наружный корпус с элементами внутреннего корпуса, на котором закреплены радиальные и осевые опоры вала, образует четыре последовательно расположенные камеры: камеру выхода газа из компрессора, камеру входа газа в компрессор, камеру входа газа в турбину и камеру выхода газа из турбины, отличающийся тем, что ось вала, совпадающая с осью расточки силового корпуса, расположена вертикально, а силовой наружный корпус выполнен в виде единой детали, образующей полость, закрытую в верхней части крышкой, при этом камера выхода газа компрессорной ступени расположена непосредственно под указанной крышкой.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся а транспортируемом по магистралям природном газе.

Способ управления асинхронным генератором при параллельной работе с сетью и устройство для его осуществления // 2417501

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в асинхронных генераторах, работающих параллельно с сетью или синхронным генератором. .

Устройство для охлаждения помещения // 2386908

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в устройствах для охлаждения помещения, предназначенных для получения холода и электричества при низком уровне шума.

Воздушная турбоэнергетическая установка // 2382959

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки «холодильной» энергии разных уровней, тепловой энергии и электроэнергии в широком температурном диапазоне атмосферного воздуха в полевых условиях.

Способ получения холодного воздуха в турбохолодильной установке // 2370712

Изобретение относится к холодильной технике. .

Воздушная холодильная установка // 2370711

Изобретение относится к холодильной технике. .

Тригенерационная газотурбинная установка // 2369808

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода, охлаждения и нагрева объектов (потребителей). .

Устройство для изменения температуры воздуха помещения // 2365827

Изобретение относится к области техники для получения холода, тепла и электричества, а поэтому может быть использовано на заводских компрессорных станциях производства сжатого воздуха и в помещениях холодильного хранения сельскохозяйственных продуктов.

Компрессорная станция подготовки газа для подачи его в магистральный газопровод // 2339871

Изобретение относится к области транспорта газа. .

Способ подготовки природного газа к сжиганию в котлоагрегатах с комплексным использованием энергии избыточного давления газа для выработки электроэнергии и холода, выделения газового конденсата, производства водного конденсата и система для реализации способа // 2338972

Агрегат детандер-генераторный // 2424475

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся в транспортируемом по магистралям природном газе

Способ и устройство удаления воды и силоксанов из газа // 2451536

Устройство теплоснабжения и роторный компрессор-детандер // 2463531

Турбодетандер // 2468310

Изобретение относится к турбодетандеру с, по меньшей мере, одним установленным в упорном подшипнике ротором

Устройство для отбора энергии из потока сжатого газа // 2472946

Способ получения электроэнергии, холода и диоксида углерода из дымовых газов // 2482406

Изобретение относится к отраслям промышленности, использующим ископаемое топливо, например электроэнергетике, химии, нефтехимии, металлургии, коксохимии

Обратимая электротурбодетандерная установка // 2497051

Изобретение относится к области газовой промышленности и энергетики, в частности к установкам перекачки природного газа и энергетическим установкам, утилизирующим энергию избыточного давления природного газа. Обратимая электротурбодетандерная установка содержит электрическую машину, турбодетандер, установленный перед ним электрический нагреватель, подключенный к аккумуляторной батарее, установленной с возможностью подзарядки от электрической машины, дополнительную систему подогрева природного газа. Она снабжена центробежным нагнетателем и газовой турбиной, кинематически связанной с турбодетандером, с центробежным нагнетателем и с электрической машиной, снабженной полупроводниковым преобразователем. Дополнительная система подогрева выполнена в виде рекуператора тепла, установленного в газовой турбине, и соединенного через водяной насос с водяным нагревателем, установленным перед электрическим нагревателем, а аккумуляторная батарея соединена с электрической машиной через полупроводниковый преобразователь. Электрическая машина выполнена в виде синхронного электродвигателя с возможностью его работы в режиме генератора электроэнергии или в режиме регулируемого электродвигателя. Техническим результатом является расширение возможностей устройства и повышение надежности работы. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ производства холода в криогенной компрессорно-детандерной установке разделения воздуха // 2498176

Изобретение относится к области криогенной техники. Способ включает сжатие атмосферного воздуха до давления ниже критического, предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение, дросселирование прямого технологического потока воздуха. При этом отслеживают температуру и давление прямого детандерного потока воздуха до и после его адиабатического расширения, которое заканчивают в области влажного пара при степени влажности не более 20% и при давлении, близком к атмосферному, отделяют жидкую фазу от влажно-парового детандерного потока воздуха и ее испаряют, охлаждая при этом до состояния недогретой жидкости сжиженный прямой технологический поток воздуха, который направляют на дросселирование и разделение на продукционные жидкие азот и кислород. Полученные продукционные жидкие азот и кислород направляют на изотермическое хранение, сжимают и газифицируют жидкий кислород, охлаждая за счет теплоты его испарения один из ранее сформированных прямых потоков сжатого очищенного воздуха. Использование изобретения обеспечивает повышение экономичности и удельной холодильной мощности компрессорно-детандерной криогенной установки. 2 ил.

Турбоагрегат // 2520763

Изобретение относится к энергетическому машиностроению. Турбоагрегат содержит корпус с установленным внутри него на подшипниках валом. На валу закреплено, по крайней мере, одно расширительное рабочее колесо. Подшипники выполнены несмазываемыми из полимерных композиционных материалов. В расширительном рабочем колесе и в валу выполнены каналы. Выполненные каналы сообщают проточную часть расширительного рабочего колеса с зазорами, образованными валом и подшипниками. Изобретение направлено на упрощение конструкции и снижение массогабаритных характеристик турбоагрегата. 1 ил.

Пневматический детандер-генераторный агрегат // 2525027

Изобретение относится к газоредуцирующему оборудованию. Пневматический детандер-генераторный агрегат включает приводной пневмодвигатель. Пневмодвигатель состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, кожуха с впускным и выпускным патрубками и размещенного внутри кожуха генератора со статором и ротором. Пневмодвигатель выполнен с двумя находящимися во внешнем зацеплении шестернями с цапфами. Одна из цапф выполнена в виде ведущего вала. Ротор и шлицевая муфта закреплены на противоположных концах ведомого вала. Ведущий и ведомый валы связаны между собой посредством шлицевой муфты. В днище кожуха выполнена проточка для опорного подшипника. Фланцевая катушка установлена между днищем кожуха и крышкой корпуса. Шлицевая муфта размещена с возможностью взаимодействия своим нижним торцом с опорным подшипником. Входной патрубок выполнен в виде V-образного тройника с центральным и двумя боковыми отводами, которые присоединены к корпусу. Во внутренней полости корпуса между боковыми отводами выполнен фигурный выступ. Плоскость симметрии выступа расположена перпендикулярно к плоскости, проходящей через оси вращения шестерен, и на равном расстоянии от указанных осей. Впускной патрубок кожуха присоединен к выходному патрубку корпуса. Оси боковых отводов V-образного тройника расположены симметрично относительно плоскости симметрии фигурного выступа. Изобретение направлено на повышение эффективности детандер-генераторного агрегата. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.