RU233278U1 - ELECTRIC GENERATOR FOR POWER SUPPLY SYSTEM OF OWN NEEDS PIPELINE FACILITIES - Google Patents
ELECTRIC GENERATOR FOR POWER SUPPLY SYSTEM OF OWN NEEDS PIPELINE FACILITIES Download PDFInfo
- Publication number
- RU233278U1 RU233278U1 RU2024133603U RU2024133603U RU233278U1 RU 233278 U1 RU233278 U1 RU 233278U1 RU 2024133603 U RU2024133603 U RU 2024133603U RU 2024133603 U RU2024133603 U RU 2024133603U RU 233278 U1 RU233278 U1 RU 233278U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- electric generator
- insert
- electric
- generator
- Prior art date
Links
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 14
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 abstract description 3
- -1 for example Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к способам обеспечения электроэнергией объектов собственных нужд трубопроводов за счет кинетической энергии жидкой или газообразной среды, перекачиваемой по трубопроводу. Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении гидравлического сопротивления потоку транспортируемой жидкости (газа), создаваемого встраиваемым в трубопровод электрогенератором, повышении его надежности и упрощении технического обслуживания его электрической части. Технический результат достигается тем, что встраивание устройства - электрогенератора - в трубопровод осуществляется посредством вставки, выполненной из диэлектрического материала, например из стеклопластика, с внутренней стороны вставки, соосно с ней, расположен полый ротор электрогенератора, состоящий из магнитопровода, не имеющего токоведущих частей, например с установленными постоянными магнитами, и крыльчатки планетарного исполнения, статор электрогенератора расположен с внешней стороны вставки. 4 ил. The utility model relates to the field of electric power engineering, namely to methods for providing electric power to auxiliary facilities of pipelines due to the kinetic energy of a liquid or gaseous medium pumped through a pipeline. The technical problem, which the utility model is aimed at solving, consists in reducing the hydraulic resistance to the flow of the transported liquid (gas), created by an electric generator built into the pipeline, increasing its reliability and simplifying the maintenance of its electrical part. The technical result is achieved in that the device - the electric generator - is built into the pipeline by means of an insert made of a dielectric material, for example, fiberglass, on the inner side of the insert, coaxially with it, a hollow rotor of the electric generator is located, consisting of a magnetic circuit that does not have current-carrying parts, for example with installed permanent magnets, and a planetary impeller, the stator of the electric generator is located on the outer side of the insert. 4 fig.
Description
Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к способам обеспечения электроэнергией объектов собственных нужд трубопроводов, предназначенных для перекачки жидкостей и газов.The utility model relates to the field of electric power engineering, namely to methods of providing electric power to facilities for the in-house needs of pipelines intended for pumping liquids and gases.
Перспективным направлением для электроснабжения объектов собственных нужд трубопроводов является использование в качестве основного источника энергии кинетической энергии жидкой или газообразной среды, перекачиваемой по трубопроводу. Подобные устройства достаточно распространены.A promising direction for power supply of pipelines' own needs is the use of kinetic energy of liquid or gaseous medium pumped through the pipeline as the main energy source. Such devices are quite common.
Например, секции труб диаметром около 1 м со встроенными гидроэлектрогенераторами, изготовленные компанией Lucid Energy [1], установлены в г. Портленд (США) в системе городского водопровода. Турбины со сферическими лопастями соединены с ротором электрогенератора, при протекании по водопроводу воды генератор вырабатывает электроэнергию, которая используется для обслуживания водопровода и поступает в городскую электросеть. Недостатком таких устройств является необходимость демонтажа встроенных в водопровод секций для обслуживания электрогенераторов.For example, sections of pipes with a diameter of about 1 m with built-in hydroelectric generators, manufactured by Lucid Energy [1], are installed in the city of Portland (USA) in the city water supply system. Turbines with spherical blades are connected to the rotor of the electric generator; when water flows through the water supply, the generator produces electricity, which is used to service the water supply and enters the city power grid. The disadvantage of such devices is the need to dismantle the sections built into the water supply to service the electric generators.
Известны устройства для автономного электроснабжения объектов газо- и нефтепроводов. Предложен роторный турбогенератор, который содержит смонтированные внутри основного трубопровода с газом высокого давления турбину и генератор. Перед турбиной внутри основного трубопровода установлены последовательно и аксиально завихритель, секция сепарации жидкости и секция отбора газожидкостного потока. Секция отбора газожидкостного потока соединена дополнительным трубопроводом с основным потоком после турбины, а в дополнительном трубопроводе установлен регулирующий клапан [2].Devices for autonomous power supply of gas and oil pipeline facilities are known. A rotary turbogenerator is proposed, which contains a turbine and a generator mounted inside the main pipeline with high-pressure gas. A swirler, a liquid separation section, and a gas-liquid flow extraction section are installed in series and axially before the turbine inside the main pipeline. The gas-liquid flow extraction section is connected by an additional pipeline to the main flow after the turbine, and a control valve is installed in the additional pipeline [2].
Известно также устройство – маломощный роторный источник энергии, монтируемый в трубопровод [3].A device is also known – a low-power rotary energy source mounted in a pipeline [3].
Устройство состоит из медного корпуса, врезаемого в трубопровод и фиксируемого на нём соединительными муфтами, байпасного клапана, обслуживающих муфт, запорной задвижки, байпасной линии, соединенной с корпусом при помощи втулок, роторной турбины, зафиксированной в корпусе при помощи быстросъёмных креплений, фильтра, крепящегося на корпус при помощи быстроразъёмного устройства, электрической цепи и потребителя энергии.The device consists of a copper body, which is cut into the pipeline and fixed to it by connecting couplings, a bypass valve, service couplings, a shut-off valve, a bypass line connected to the body by means of bushings, a rotary turbine fixed in the body by means of quick-release fasteners, a filter fixed to the body by means of a quick-release device, an electrical circuit and an energy consumer.
Недостатком указанных устройств является то, что расположенные внутри трубопровода турбина и электрогенератор существенно снижают проходное сечение трубопровода и, соответственно, увеличивают гидравлическое сопротивление потоку. The disadvantage of these devices is that the turbine and electric generator located inside the pipeline significantly reduce the flow cross-section of the pipeline and, accordingly, increase the hydraulic resistance to the flow.
Кроме того, расположение электрогенератора внутри трубопровода обусловливает повышенные требования к конструкции генератора в части обеспечения герметичности и надежности изоляции обмоток и связанную с этим возможность отказа генератора вследствие появления/развития дефектов в изоляции, находящейся в жидкой среде, а также необходимость применения специальных гермовводов для вывода электрической цепи генератора за пределы трубопровода.In addition, the location of the electric generator inside the pipeline determines increased requirements for the generator design in terms of ensuring the tightness and reliability of the winding insulation and the associated possibility of generator failure due to the appearance/development of defects in the insulation located in the liquid medium, as well as the need to use special sealed entries to bring the generator's electrical circuit outside the pipeline.
Основная техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении гидравлического сопротивления потоку транспортируемой жидкости (газа), создаваемого встраиваемым в трубопровод электрогенератором, повышении его надежности и упрощении технического обслуживания его электрической части.The main technical problem that the utility model is aimed at solving is to reduce the hydraulic resistance to the flow of transported liquid (gas) created by an electric generator built into the pipeline, to increase its reliability and to simplify the maintenance of its electrical part.
Дополнительной задачей является обеспечение возможности работы устройства при различных значениях вязкости рабочей среды трубопровода.An additional task is to ensure the ability of the device to operate at different viscosity values of the pipeline working medium.
На фиг. 1 представлена схема, поясняющая сущность полезной модели.Fig. 1 shows a diagram explaining the essence of the utility model.
Технический результат как решение указанной выше основной технической задачи, достигается тем, что встраивание устройства - электрогенератора - в трубопровод 1 осуществляется посредством вставки 2, выполненной из диэлектрического материала, например, из стеклопластика, с внутренней стороны вставки, соосно с ней, расположен полый ротор 3 электрогенератора, состоящий из магнитопровода 3.1, не имеющего токоведущих частей, например с установленными постоянными магнитами, и крыльчатки 3.2, лопасти которой расположены по внутреннему периметру магнитопровода, статор 4 электрогенератора расположен с внешней стороны вставки 2.The technical result as a solution to the above-mentioned main technical problem is achieved in that the device - the electric generator - is built into the pipeline 1 by means of an insert 2 made of a dielectric material, for example, fiberglass, on the inner side of the insert, coaxially with it, a hollow rotor 3 of the electric generator is located, consisting of a magnetic circuit 3.1, which does not have current-carrying parts, for example with installed permanent magnets, and an impeller 3.2, the blades of which are located along the inner perimeter of the magnetic circuit, the stator 4 of the electric generator is located on the outer side of the insert 2.
Расположение статора 4 электрогенератора с электрическими обмотками, с которых снимается напряжение для питания объектов собственных нужд, с внешней стороны трубопровода (вставки 2) и планетарное исполнение крыльчатки 3.2 обеспечивают существенное уменьшение гидравлического сопротивления, создаваемого генератором потоку транспортируемой по трубопроводу жидкости (газа) по сравнению с известными решениями (общая площадь сечения ротора, включая крыльчатку, составляет не более 5% площади сечения полости трубопровода).The location of the stator 4 of the electric generator with electric windings, from which voltage is removed to power the facilities of the generator's own needs, on the outside of the pipeline (inserts 2) and the planetary design of the impeller 3.2 provide a significant reduction in the hydraulic resistance created by the generator to the flow of liquid (gas) transported through the pipeline in comparison with known solutions (the total cross-sectional area of the rotor, including the impeller, is no more than 5% of the cross-sectional area of the pipeline cavity).
При этом отсутствует необходимость в установке гермовводов для прохождения проводов через стенку трубопровода (трубной вставки), упрощается техническое обслуживание электрической части электрогенератора. Также повышается надежность электрогенератора, поскольку в его конструкции отсутствуют электрические цепи, находящиеся под напряжением в жидкой среде. Соответственно, предъявляются менее жесткие требования к изоляции статора электрогенератора.In this case, there is no need to install sealed entries for passing wires through the wall of the pipeline (pipe insert), and the maintenance of the electric part of the electric generator is simplified. The reliability of the electric generator is also increased, since its design does not include electric circuits that are under voltage in a liquid medium. Accordingly, less stringent requirements are imposed on the insulation of the stator of the electric generator.
Дополнительным преимуществом заявляемого решения является то, что диэлектрическая вставка 2 препятствует распространению блуждающих токов в металлической стенке трубопровода.An additional advantage of the claimed solution is that the dielectric insert 2 prevents the spread of stray currents in the metal wall of the pipeline.
Технический результат как решение указанной выше дополнительной технической задачи, достигается тем, что геометрические параметры крыльчатки 3.2 устанавливаются в зависимости от вязкости перекачиваемой жидкости, а сама крыльчатка выполнена с возможностью ее замены на крыльчатку с другими геометрическими параметрами без изменения конструкции магнитопровода 3.1 ротора электрогенератора.The technical result as a solution to the above-mentioned additional technical problem is achieved in that the geometric parameters of the impeller 3.2 are set depending on the viscosity of the pumped liquid, and the impeller itself is designed with the possibility of replacing it with an impeller with other geometric parameters without changing the design of the magnetic circuit 3.1 of the rotor of the electric generator.
На фиг. 1-3 представлены графические изображения, поясняющие сущность полезной модели.Fig. 1-3 shows graphic images explaining the essence of the utility model.
На фиг. 2 и 3 - чертеж и внешний вид в изометрии соответственно, пример конструкции полого ротора с планетарным исполнением крыльчатки. Fig. 2 and 3 are a drawing and an external view in isometric view, respectively, of an example of a hollow rotor design with a planetary impeller.
На фиг. 4 - дополнительная байпасная линия. Fig. 4 shows an additional bypass line.
На фиг. 1-3 используются следующие обозначения:In Fig. 1-3 the following notations are used:
1 - трубопровод;1 - pipeline;
2 - вставка в трубопровод из диэлектрического материала;2 - insert into the pipeline made of dielectric material;
3 - ротор электрогенератора;3 - electric generator rotor;
3.1 - магнитопровод ротора;3.1 - rotor magnetic circuit;
3.2 - крыльчатка ротора;3.2 - rotor impeller;
4 - статор электрогенератора с выводными обмотками.4 - stator of the electric generator with output windings.
Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.
Полезная модель может быть использована, в частности, для системы электроснабжения задвижек магистральных трубопроводов: обеспечения круглогодичного (за исключением времени ремонта трубопровода) питания всех потребителей заданным напряжением общей мощностью до 10-20 кВт – питание источников бесперебойного питания на основе аккумуляторных батарей напряжением 24 В - при номинальном значении расхода нефтяной жидкости через трубопровод. Вставка 2 с фланцевым креплением к трубопроводу может быть встроена в трубопровод между фланцами шаровых кранов, отсечных клапанов и фланцами самого трубопровода.The utility model can be used, in particular, for the power supply system of main pipeline valves: ensuring year-round (except for the time of pipeline repair) power supply to all consumers with a specified voltage with a total capacity of up to 10-20 kW - power supply of uninterruptible power supplies based on 24 V batteries - at the nominal value of the flow rate of petroleum liquid through the pipeline. Insert 2 with flange fastening to the pipeline can be built into the pipeline between the flanges of ball valves, shut-off valves and the flanges of the pipeline itself.
Для возможности осуществления технического обслуживания и ремонта ротора 3 электрогенератора (с извлечением его из трубопровода) без остановки перекачивания жидкости (газа) в трубопровод, параллельно вставке 2 с электрогенератором, может быть встроена дополнительная байпасная линия, схема которой представлена на фиг. 4.To enable maintenance and repair of rotor 3 of the electric generator (with its removal from the pipeline) without stopping the pumping of liquid (gas) into the pipeline, an additional bypass line can be built in parallel to insert 2 with the electric generator, the diagram of which is shown in Fig. 4.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:In Fig. 4 the following notations are used:
1 - трубопровод;1 - pipeline;
2 - вставка в трубопровод с электрогенератором;2 - insert into the pipeline with an electric generator;
5 - предохранительный кран с электроприводом (клапан);5 - safety valve with electric drive (valve);
6 - регулирующий кран с электроприводом.6 - control valve with electric drive.
Возможность реализации полезной модели сомнений не вызывает, поскольку основана на известных принципах, широко применяемых при конструировании и серийном изготовлении электрических машин (двигателей и генераторов, в том числе с постоянными магнитами). У авторов, в частности, имеется опыт конструирования и изготовления подобных электрических машин.The possibility of implementing the utility model does not raise any doubts, since it is based on known principles widely used in the design and serial production of electrical machines (motors and generators, including those with permanent magnets). The authors, in particular, have experience in the design and production of similar electrical machines.
Вставка 2 из диэлектрического материала может быть изготовлена, например, из стеклопластика. Такие изделия с необходимой прочностью при заданном давлении выпускаются серийно.Insert 2 made of dielectric material can be made, for example, of fiberglass. Such products with the required strength at a given pressure are mass-produced.
Источники информацииSources of information
1. https://www.c-o-k.ru/market_news/turbiny-vyrabatyvayut-elektroenergiyu-pryamo-v-gorodskih-trubah.1. https://www.c-o-k.ru/market_news/turbiny-vyrabatyvayut-elektroenergiyu-pryamo-v-gorodskih-trubah.
2. Патент RU 2746349 С1 МПК F25B 11/00, F01D 15/10, F01D 1/02, B01D 45/12, B01D 45/16, опубл. 12.04.2021 г.2. Patent RU 2746349 C1 IPC F25B 11/00, F01D 15/10, F01D 1/02, B01D 45/12, B01D 45/16, publ. 04/12/2021
3. Патент RU 217266 U1 МПК F01D 15/10, опубл. 24.03.2023 г.3. Patent RU 217266 U1 IPC F01D 15/10, publ. March 24, 2023
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU233278U1 true RU233278U1 (en) | 2025-04-14 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453725C2 (en) * | 2008-05-26 | 2012-06-20 | Аратек Энженариа Консульториа Э Репрезентасойнс Лтда. | Power-generating device |
| RU120525U1 (en) * | 2012-04-06 | 2012-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" | DEVICE FOR OBTAINING AND TRANSFORMING MECHANICAL ENERGY OF A FLUID FLOW TO ELECTRICITY |
| DE202019105480U1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-10-21 | József Gábor Viszokai | Hydraulic pipe generator arrangement |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453725C2 (en) * | 2008-05-26 | 2012-06-20 | Аратек Энженариа Консульториа Э Репрезентасойнс Лтда. | Power-generating device |
| RU120525U1 (en) * | 2012-04-06 | 2012-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" | DEVICE FOR OBTAINING AND TRANSFORMING MECHANICAL ENERGY OF A FLUID FLOW TO ELECTRICITY |
| DE202019105480U1 (en) * | 2018-10-10 | 2019-10-21 | József Gábor Viszokai | Hydraulic pipe generator arrangement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105793558B (en) | Turbine and hydroelectric power system in pipeline | |
| CA2862347C (en) | Power conversion and energy storage device | |
| US12258887B2 (en) | Cooling gas recovered from a well | |
| US12212214B2 (en) | Hydrogen applications for turboexpander machines | |
| US12286953B2 (en) | Energy recovery from a gas well | |
| CN110366622A (en) | Improved reversible pump-turbine installation | |
| JP2025540612A (en) | Hydrogen production using electricity generated by gas pressure reduction | |
| RU233278U1 (en) | ELECTRIC GENERATOR FOR POWER SUPPLY SYSTEM OF OWN NEEDS PIPELINE FACILITIES | |
| US12449195B2 (en) | Conditioning gas for a pipeline | |
| WO2023196520A1 (en) | Capturing and utilizing waste heat in electrical power generation | |
| US12316197B2 (en) | Brake resistor design for controlling rotor speed during generator shutdown sequence | |
| RU2516053C2 (en) | Turbo generator without output shaft | |
| RU120525U1 (en) | DEVICE FOR OBTAINING AND TRANSFORMING MECHANICAL ENERGY OF A FLUID FLOW TO ELECTRICITY | |
| CN222558661U (en) | Energy recovery type power generation type pressure reducing device and its technical water supply system for hydropower station | |
| Kowalska¹ et al. | The concept of using energy generated by water flowing in pipes to power devices | |
| RU70311U1 (en) | TURBO-POWER PLANT | |
| RU187613U1 (en) | TURBO-EXPANDER ELECTRIC POWER PLANT | |
| WO2025250640A1 (en) | Subsea power generation | |
| EP4642998A1 (en) | Cooling gas recovered from a well | |
| WO2025177189A1 (en) | Unit for creating an artificial waterfall for powering a hydro turbine | |
| RU97816U1 (en) | DETANDER-GENERATOR INSTALLATION | |
| RU2585173C1 (en) | Electric power production | |
| HK40088836A (en) | Improved reversible pump-turbine installation | |
| CN107664091A (en) | A kind of tubular micro hydraulic turbine TRT of pipeline | |
| JP2010025097A (en) | Hybrid intensive power generation system |