RU2086774C1 - Reaction turbine for multi-phase working medium - Google Patents
Reaction turbine for multi-phase working medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2086774C1 RU2086774C1 RU94012308A RU94012308A RU2086774C1 RU 2086774 C1 RU2086774 C1 RU 2086774C1 RU 94012308 A RU94012308 A RU 94012308A RU 94012308 A RU94012308 A RU 94012308A RU 2086774 C1 RU2086774 C1 RU 2086774C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- passages
- turbine according
- channel
- turbine
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 241000237503 Pectinidae Species 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбостроения, преимущественно к турбинам, работающим на "сыром" природном газе, и может применяться в газовых и паровых турбомашинах для привода электрогенераторов, компрессоров, насосов. The invention relates to the field of turbine construction, mainly to turbines operating on "raw" natural gas, and can be used in gas and steam turbomachines to drive electric generators, compressors, pumps.
Известно использование осевых турбин для привода электродвигателей, работающих на природном газе, которые устанавливаются непосредственно в скважине или в транспортном трубопроводе [1] Однако при работе на "сыром", т.е. не осушенном и не очищенном от жидких и твердых частиц, природном газе капли конденсата и твердые частицы вызывают эрозию лопаток турбины и часто приводят к их механическому разрушению. It is known to use axial turbines to drive natural gas powered electric motors that are installed directly in a well or in a transport pipeline [1] However, when operating on a "raw", i.e. natural gas not drained and not cleaned of liquid and solid particles, condensate droplets and solid particles cause erosion of the turbine blades and often lead to their mechanical destruction.
Вследствие отмеченного недостатка указанное техническое решение не нашло промышленного применения, и на практике осевые турбины работают в составе детандерных агрегатов на газе, прошедшем первичную обработку на заводе или у потребителя на газораспределительном пункте. Due to the noted drawback, the indicated technical solution has not found industrial application, and in practice the axial turbines operate as part of gas expander units that have undergone primary processing at the plant or at the consumer at the gas distribution point.
Известны двухпоточные радиально-осевые турбины, содержащие радиальный сопловой аппарат с разделителем потоков и осевые лопаточные венцы, между которыми расположена камера с разделительным гребнем на роторе, при этом полость разделителя потоков сообщается с полостью камеры посредством кольцевой щели, снабженной боковыми козырьками, отогнутыми внутрь полости разделителя [2] Указанное устройство обеспечивает удаление конденсата перед рабочими венцами за счет наличия полого разделителя потоков, сообщающегося с полостью камеры. Known dual-flow radial-axial turbines containing a radial nozzle apparatus with a flow separator and axial blade crowns between which there is a chamber with a separating ridge on the rotor, while the cavity of the flow separator communicates with the cavity of the chamber by means of an annular gap provided with side visors bent into the cavity of the separator [2] The specified device provides for the removal of condensate in front of the working crowns due to the presence of a hollow flow separator in communication with the chamber cavity.
Недостатками известного устройства является сложность его конструкции и недостаточно высокая сепарационная эффективность. Кроме того, данное устройство обеспечивает эффективную работу лишь при использовании в качестве рабочего тела влажного пара. The disadvantages of the known device is the complexity of its design and insufficiently high separation efficiency. In addition, this device provides efficient operation only when using wet steam as a working fluid.
При работе на "сыром" газе устройство не обеспечит эффективного отделения конденсата и твердых частиц, поскольку не созданы условия для их направленной сепарации. When working on "raw" gas, the device will not provide an effective separation of condensate and solid particles, since the conditions for their directed separation are not created.
Также известны реактивные турбины, содержащие корпус, в котором размещен рабочий орган типа Сегнерова колеса с тангенциально установленными соплами [3] Указанная конструкция турбины при работе на двухфазном потоке обеспечивает эффективную сепарацию конденсата благодаря конструкции рабочего колеса. При этом в данном решении не предусмотрено удаление конденсата, в результате чего отсепарированный конденсат в виде капель отражается от одних лопаток турбины к другим, вызывая их эрозию. Причем в процессе их многократной рециркуляции происходит укрупнение капель и накопление их в полости рабочего колеса, сконструированного в виде полого барабана, закрытого с торцов двумя дисками. Jet turbines are also known, comprising a housing in which a working element of the Segner wheel type is located with tangentially mounted nozzles [3]. The specified turbine design when operating on a two-phase flow provides efficient condensate separation due to the design of the impeller. Moreover, this solution does not provide for the removal of condensate, as a result of which the separated condensate in the form of droplets is reflected from one turbine blade to another, causing their erosion. Moreover, in the process of their repeated recycling, droplets are enlarged and accumulated in the cavity of the impeller, designed in the form of a hollow drum, closed from the ends by two disks.
Из известных турбин наиболее близкой к предлагаемой является реактивная турбина для двухфазного потока рабочей среды, содержащая корпус и ротор, на полом валу которого установлено рабочее колесо в виде системы криволинейных радиальных каналов, сообщающихся с полостью вала, в выходных участках которых, отогнутых в тангенциальном направлении относительно окружности рабочего колеса, установлены сопла Лаваля [4]
Однако в указанном устройстве также на конструктивном уровне не организован отвод отсепарированного конденсата, вследствие чего происходит эрозионное разрушение стенок каналов и в первую очередь сопел, установленных в их выходных участках.Of the known turbines, the closest to the proposed one is a jet turbine for a two-phase flow of a working medium, comprising a housing and a rotor, on the hollow shaft of which an impeller is installed in the form of a system of curved radial channels communicating with the shaft cavity, in the output sections of which are bent in the tangential direction relative to impeller circumference, Laval nozzles installed [4]
However, the indicated device also does not organize the removal of the separated condensate at a constructive level, as a result of which the walls of the channels and in particular the nozzles installed in their outlet sections are eroded.
В основу настоящего изобретения положена задача создания конструкции реактивной турбины, обеспечивающей при работе на природном ("сыром") газе снижение степени эрозии стенок сопел и, таким образом, повышение надежности работы турбины. The basis of the present invention is the creation of a jet turbine design, providing when working on natural ("raw") gas, reducing the degree of erosion of the walls of the nozzles and, thus, increasing the reliability of the turbine.
Поставленная задача решается тем, что в реактивной турбине для многофазного рабочего тела, содержащей корпус и ротор, на полом валу которого установлено, по крайней мере, одно рабочее колесо в виде диска с системой криволинейных радиальных каналов, сообщающихся с полостью вала, в выходных участках которых, отогнутых в тангенциальном направлении относительно окружности рабочего колеса установлены сопла Лаваля. The problem is solved in that in a jet turbine for a multiphase working fluid containing a housing and a rotor, on the hollow shaft of which at least one impeller is installed in the form of a disk with a system of curved radial channels communicating with the cavity of the shaft, in the output sections of which bent in a tangential direction relative to the circumference of the impeller installed Laval nozzle.
Согласно изобретению выходные участки каналов имеют сообщающиеся с ними дополнительные отводные каналы со сливными отверстиями, перекрытыми обратными клапанами, причем вход в дополнительный отводной канал расположен перед соплом Лаваля. According to the invention, the outlet portions of the channels have additional outlet channels connected to them with drain holes blocked by non-return valves, the entrance to the additional outlet channel being located in front of the Laval nozzle.
Целесообразно вход в дополнительный отводной канал выполнять в задней стенке основного канала. It is advisable to enter the additional bypass channel in the rear wall of the main channel.
Предпочтительно расстояние от оси основного канала до входа в дополнительный отводной канал должно быть не более 3 и не менее 1,5 приведенного диаметра основного канала. Preferably, the distance from the axis of the main channel to the entrance to the additional outlet channel should be no more than 3 and not less than 1.5 of the reduced diameter of the main channel.
В предпочтительном варианте:
обратный клапан может быть выполнен в виде золотникового пружинного клапана, размещенного в заглушенном конце отводного канала;
на задних стенках отводных каналов выполнены продольные канавки;
на внутренней поверхности выходных участков основных каналов установлены турбулизаторы потока.In a preferred embodiment:
the check valve may be made in the form of a spool valve located at the plugged end of the outlet channel;
longitudinal grooves are made on the rear walls of the branch channels;
flow turbulators are installed on the inner surface of the outlet sections of the main channels.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a General view of the device; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 section BB in FIG. 2.
Турбина содержит корпус 1, в котором расположен ротор 2, на полом валу 3 которого установлены один или несколько дисков 4 с криволинейными радиальными каналами 5 для прохода рабочего тела к соплам 6, имеющим форму сопел Лаваля и установленных на выходных участках 7 каналов тангенциально относительно окружности дисков 4. The turbine contains a housing 1, in which the rotor 2 is located, on the hollow shaft 3 of which one or several disks 4 with curved
Каналы 5 имеют дополнительные отводные каналы 8 со сливными отверстиями 9 и золотниковыми пружинными клапанами 10 для отвода отсепарированной жидкости в сборную камеру 11. Вход 12 в дополнительный отводной канал выполнен в задней стенке основного канала перед соплом Лаваля. The
Причем на задних стенках отводных каналов 8 выполнены продольные канавки 13, образующие дорожки для перемещения отсепарированной жидкости. На внутренней поверхности выходных участков 7 основных каналов установлены турбулизаторы потока 14, выполненные, например, в виде ножей или кольцевых гребешков. Moreover,
Сборная камера 11 снабжена торцевыми уплотнениям 15, исключающими протечки конденсата в газовую полость турбины. The collection chamber 11 is equipped with mechanical seals 15, eliminating leakage of condensate into the gas cavity of the turbine.
Работа турбины основана на реактивном действии выходящего из сопел 6 газового потока. Рабочее тело в виде влажного пара или "сырого" природного газа подводится под давлением через полый вал 3 в радиальные каналы 5 и выбрасывается через сопла 6, приводя ротор 2 во вращение. The operation of the turbine is based on the reactive action of the gas stream exiting the nozzles 6. The working fluid in the form of wet steam or "raw" natural gas is supplied under pressure through the hollow shaft 3 into the
Содержащийся в природном газе или влажном паре конденсат под действием центробежных сил отбрасывается на задние выпуклые стенки каналов 5 и, поступая через вход 12 в дополнительные отводные каналы 8, движется в виде пленки по дорожкам, образуемым канавками 13, в заглушенные концы отводных каналов 8. Condensate contained in natural gas or wet steam is discarded under the action of centrifugal forces to the rear convex walls of
По достижении определенного количества конденсата создается усилие, достаточное для преодоления силы прижатия пружиной золотникового клапана 10, в результате чего клапан 10 открывается и конденсат выводится через сливные отверстия 9 в сборную камеру 11. Upon reaching a certain amount of condensate, a force is created sufficient to overcome the force of the spring pressing the
После слива конденсата клапан 10 закрывается, и процесс накопления отсепарированного конденсата повторяется. After draining the condensate, the
Аналогично происходит отделение и сброс через сливные отверстия 9 вместе с конденсатом частиц породы (песка) при наличии их в природном газе. Similarly, separation and discharge through
Очищенный газ или сухой пар направляется в сопла 6. The purified gas or dry steam is sent to the nozzle 6.
Экспериментально установлено, что оптимальные условия для отвода конденсата будут обеспечены при соблюдении следующего условия: расстояние от оси основного канала до входа в дополнительный отводной канал 8 должно быть не более 3 и не менее 1,5 приведенного диаметра основного канала 5. It was experimentally established that the optimal conditions for condensate drainage will be provided if the following condition is met: the distance from the axis of the main channel to the entrance to the additional bypass channel 8 should be no more than 3 and not less than 1.5 of the reduced diameter of the
При низком значении влажности исходного рабочего тела поток газа, направляемый в сопла может содержать определенное количество неотсепарированного и неудаленного конденсата, который будет оказывать эрозионное воздействие на сопла. Для ослабления эрозионного воздействия потока на стенки сопел на внутренней поверхности выходных участков 7 основных каналов 5 перед соплами 6 размещают ножи или кольцевые гребешки, выполняющие роль турбулизаторов потока и обеспечивающие его гомогенизацию, т.е. диспергирование до "туманного" состояния. При этом одновременно увеличивается момент количества движения струи, выходящей из сопла, т.е. достигается повышение мощности турбины. With a low value of the humidity of the initial working fluid, the gas flow directed to the nozzles may contain a certain amount of unseparated and unremoved condensate, which will have an erosive effect on the nozzles. To reduce the erosive effect of the flow on the nozzle walls, on the inner surface of the
Предлагаемая конструкция турбины за счет повышенных износостойких характеристик может найти применение на промыслах газоконденсатных месторождений в качестве турбодросселя для снижения давления с одновременным получением за счет используемого перепада давлений электроэнергии для местных нужд и внешнего потребления. The proposed design of the turbine due to the increased wear-resistant characteristics can find application in the fields of gas condensate fields as a turbo throttle to reduce pressure while at the same time obtaining electric pressure for local needs and external consumption due to the used differential pressure.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94012308A RU2086774C1 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Reaction turbine for multi-phase working medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94012308A RU2086774C1 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Reaction turbine for multi-phase working medium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94012308A RU94012308A (en) | 1996-01-20 |
| RU2086774C1 true RU2086774C1 (en) | 1997-08-10 |
Family
ID=20154458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94012308A RU2086774C1 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Reaction turbine for multi-phase working medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2086774C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280168C1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Закрытое акционерное общество "РТИ-Системы вторичного энергопитания" | Method of producing mechanical energy in turbine, turbine and segner's wheel for implementing the method |
| RU2307940C2 (en) * | 2005-11-17 | 2007-10-10 | Альберт Петрович Данилин | Wet steam reaction turbine |
| RU2607008C2 (en) * | 2012-07-10 | 2017-01-10 | Олег Григорьевич Рудевский | Hydraulic coupling |
| RU181361U1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-07-11 | Василий Алексеевич Аброськин | CENTRIFUGAL TURBINE |
| RU2673431C2 (en) * | 2013-08-05 | 2018-11-26 | Сергей Константинович Исаев | Method for producing mechanical energy, single-flow and double-flow reactive turbines and turbo-reactive installation therefor |
| RU2742711C2 (en) * | 2018-04-28 | 2021-02-09 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Radial birotational active-reactive turbine (variants) |
| RU2764566C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-01-18 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Авиагаз-Союз+" | Jet-expander generator (options) |
-
1994
- 1994-04-04 RU RU94012308A patent/RU2086774C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 334267, кл. 166-60, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР N 901584, кл. F 01 D 25/32, 1982. 3. Патент США N 3032988, кл. 60-39.35, 1962. 4. Экономический патент ГДР N 213973, кл. F 01 D 1/32, 1984. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280168C1 (en) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Закрытое акционерное общество "РТИ-Системы вторичного энергопитания" | Method of producing mechanical energy in turbine, turbine and segner's wheel for implementing the method |
| RU2307940C2 (en) * | 2005-11-17 | 2007-10-10 | Альберт Петрович Данилин | Wet steam reaction turbine |
| RU2607008C2 (en) * | 2012-07-10 | 2017-01-10 | Олег Григорьевич Рудевский | Hydraulic coupling |
| RU2673431C2 (en) * | 2013-08-05 | 2018-11-26 | Сергей Константинович Исаев | Method for producing mechanical energy, single-flow and double-flow reactive turbines and turbo-reactive installation therefor |
| RU181361U1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-07-11 | Василий Алексеевич Аброськин | CENTRIFUGAL TURBINE |
| RU2742711C2 (en) * | 2018-04-28 | 2021-02-09 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Radial birotational active-reactive turbine (variants) |
| RU2764566C1 (en) * | 2021-06-07 | 2022-01-18 | Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Авиагаз-Союз+" | Jet-expander generator (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1204339A (en) | Centrifugal pump for liquids containing solid material | |
| JPS5840678B2 (en) | Accumulated rotation movement device | |
| SE467466B (en) | DEVICE FOR FLUIDIZATION, GAS SEPARATION AND PUMPING OF A SUSPENSION OF FIBER-containing CELLULO MATERIAL, AND ITS APPLICATION | |
| RU2086774C1 (en) | Reaction turbine for multi-phase working medium | |
| US4336039A (en) | Geothermal turbine | |
| EP0135365B1 (en) | Regenerative-compressor | |
| RU2053373C1 (en) | Exhaust section of steam turbine | |
| RU94012308A (en) | REACTIVE MULTIPHASE WORKING TURBINE | |
| US4273509A (en) | Self-powered cleaning unit for a fluid pump | |
| RU2028464C1 (en) | Separator stage | |
| RU2123590C1 (en) | Gas separator | |
| KR100437035B1 (en) | Centrifugal fan of vacuum cleaner | |
| US4573870A (en) | Solid turbine wheel with guided discharge | |
| RU2307940C2 (en) | Wet steam reaction turbine | |
| RU3783U1 (en) | MULTI-PHASE WORK TURBINE | |
| RU2087206C1 (en) | Cyclone | |
| JPS6131602A (en) | Stepped structure in steam turbine | |
| WO2017168950A1 (en) | Compressor | |
| RU2042054C1 (en) | Free-vortex pump for hydraulic mixtures | |
| RU2182263C2 (en) | Centrifugal pump | |
| EP1382798B1 (en) | Rotary machine | |
| JPS63117105A (en) | Moisture removing device for blade cascade of steam turbine | |
| RU2304729C1 (en) | Stage of centrifugal turbine machine | |
| RU2749586C1 (en) | Method for pumping formation fluid with high content of gas and abrasive particles and submersible installation with vane pump and gas separator for its implementation | |
| SU1664371A1 (en) | Ventilator-cum-dust separator |