ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

Сущность устройства для утилизации энергии газа поясняется чертежами. На рис.1 изображен общий вид устройства: разрез герметичной камеры с турбиной, асинхронным генератором и проходными изоляторами. На рис. 2, 3, 4 изображена электрическая схема включения асинхронного генератора и ее варианты.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Герметичная камера 1 содержит входной 2 и выходной 3 патрубки для движения газа. Турбина 4 с помощью муфты 6 выходным валом 5 соединена с валом 7 асинхронного генератора 8. С помощью стоек 9 генератор 8 закреплен в герметичной камере 1. Проходные изоляторы 10 соединяют обмотку статора 11 асинхронного генератора 8 с конденсаторами возбуждения 12 и 13 (рис. 2, 3, 4). Статорная обмотка 11 соединена силовым выпрямителем 14, «+» и «-» которого соединен с электролизной установкой 15 или инвертором тока 16, последний соединяется с линией электропередачи А, В, С.

Устройство для утилизации энергии газа работает следующим образом. Газ высокого давления поступает через входной патрубок 2 к турбине 4, проходит через нее, создает вращающий момент и с пониженным давлением проходит между герметичной камерой и корпусом асинхронного генератора, далее к выходному патрубку 3 и в магистрали газопровода. В процессе снижения давления возникает эффект Джоуля-Томпсона, газ охлаждается и охлаждает асинхронный генератор 8, что повышает общий кпд системы. При достижении определенной скорости вращения турбины 4 асинхронный генератор 8 самовозбуждается от конденсаторов 12 (рис.2). Напряжение асинхронного генератора через проходные изоляторы 10 подается на силовой выпрямитель 14, выпрямляется, и выпрямленное напряжени «+» и «-» подается на электролизную установку 15, где получают кислород и водород.

Выход выпрямителя 14 можно использовать и для других целей. Если имеется рядом с газопроводом линия электропередачи, то на выход выпрямителя 14 присоединяется инвертор 16 (рис.4), который преобразует постоянный ток выпрямителя 14 в переменный ток необходимой частоты. Тогда мощность асинхронного генератора отдается в сеть и расходуется по токоприемникам, подключенным к этой сети.

В зависимости от характера и диапазона изменения нагрузки, конденсаторная батарея 13 (рис.2, 3) может подключаться параллельно к обмотке статора 11 или последовательно. Эта батарея конденсаторов необходима для компенсации реактивной составляющей нагрузки и подключается параллельно, если нагрузка изменяется в небольших пределах (рис.2) и последовательно, если нагрузка изменяется в больших пределах (рис.3 и 4).

Предлагаемое устройство для утилизации энергии газа имеет следующие преимущества:

1. Турбина и генератор помещены в герметичную камеру, поэтому нет необходимости в их герметизации. Для этих целей пригодны серийные машины.

2. Асинхронные генераторы с короткозамкнутым ротором допускают частоту вращения ротора до 15000 об/мин, поэтому они могут соединяться «вал» в «вал» непосредственно с высокоскоростными турбинами.

3. Асинхронный генератор на повышенную частоту тока и высокоскоростная турбина позволяют изготавливать энергетический блок с высокими удельными массогабаритными показателями (0,8-1,0 кг/кВт), что особенно важно для удаленных районов страны, где пролегают трассы трубопроводов.

4. Асинхронный генератор может работать в широком диапазоне скоростей, поэтому предлагаемое устройство можно использовать в газопроводах с различным перепадом давления. При этом просто решается вопрос регулирования давления на выходе - путем изменения нагрузки на генераторе.