[go: up one dir, main page]

RU38802U1 - TURBO-EXPANDER POWER PLANT - Google Patents

TURBO-EXPANDER POWER PLANT Download PDF

Info

Publication number
RU38802U1
RU38802U1 RU2003135313/20U RU2003135313U RU38802U1 RU 38802 U1 RU38802 U1 RU 38802U1 RU 2003135313/20 U RU2003135313/20 U RU 2003135313/20U RU 2003135313 U RU2003135313 U RU 2003135313U RU 38802 U1 RU38802 U1 RU 38802U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
natural gas
turboexpander
impellers
generator
gas
Prior art date
Application number
RU2003135313/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.В. Шлейников
В.К. Захаренков
Ф.Д. Тихонов
Б.Ф. Колесников
В.Н. Никулин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Калужское опытное бюро моторостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Калужское опытное бюро моторостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Калужское опытное бюро моторостроения"
Priority to RU2003135313/20U priority Critical patent/RU38802U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU38802U1 publication Critical patent/RU38802U1/en

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Турбодетандерная электростанция относится к энергомашиностроению и может быть использована при создании электростанций малой мощности для выработки электроэнергии за счет энергии сжатого природного газа. Устройство содержит электрогенератор, на валу которого консольно с обоих концов установлены рабочие колеса турбодетандера так, что осевые усилия от газодинамических сил вычитаются. Поэтому осевая нагрузка на упорный подшипник снижается. А это приводит к увеличению ресурса подшипника и всего устройства. Природный газ высокого давления используется для смазки подшипников. Холодный природный газ низкого давления после выхода его из турбодетандера используется для охлаждения электрогенератора. При этом газ подогревается до температуры в заданном интервале.A turboexpander power plant belongs to power engineering and can be used to create small power plants to generate electricity through the energy of compressed natural gas. The device comprises an electric generator, on the shaft of which the impellers of the turboexpander are cantilevered from both ends so that the axial forces from the gas-dynamic forces are subtracted. Therefore, the axial load on the thrust bearing is reduced. And this leads to an increase in the resource of the bearing and the entire device. High pressure natural gas is used to lubricate bearings. Cold natural gas of low pressure after it leaves the turbine expander is used to cool the generator. In this case, the gas is heated to a temperature in a predetermined interval.

Description

Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована при создании электростанций малой мощности для выработки электроэнергии за счет энергии сжатого природного газа.The utility model relates to power engineering and can be used to create small power plants to generate electricity through the energy of compressed natural gas.

Известны турбодетандерные электростанции, содержащие электрогенератор с установленным на магистрали природного газа высокого давления многоступенчатым турбодетандером,- [1]. А также известны газотурбинные установки, рабочие колеса которых расположены на валу ротора электрогенератора консольно,- [2] (прототип).Known turboexpander power plants containing an electric generator with a multi-stage turboexpander installed on a high-pressure natural gas pipeline, - [1]. Also known are gas turbine units, the impellers of which are located on the rotor shaft of the electric generator cantilever, - [2] (prototype).

Однако известные устройства в первом случае имеют на роторе значительное осевое усилие, которое снижает ресурс упорного подшипника и устройства в целом, а во втором случае рабочее колесо турбины расположено с одной стороны вала электрогенератора консольно. При этом второй конец вала не используется для размещения рабочего колеса, или колес, турбины, что уменьшает возможность срабатывания на турбине значительного перепада давлений, имеющегося при использовании в качестве рабочего тела на турбине природного газа высокого давления. Кроме того, на известных устройствах не применен в качестве смазки природный газ высокого давления, а в качестве охлаждающей среды не использован низкотемпературный природный газ после его прохождения через турбодетандерные ступени.However, the known devices in the first case have a significant axial force on the rotor, which reduces the resource of the thrust bearing and the device as a whole, and in the second case, the turbine impeller is cantilevered on one side of the generator shaft. At the same time, the second end of the shaft is not used to place the impeller, or wheels, of the turbine, which reduces the possibility of a significant pressure drop occurring on the turbine when using high pressure natural gas as a working fluid on the turbine. In addition, high pressure natural gas is not used as a lubricant on known devices, and low-temperature natural gas is not used as a cooling medium after it has passed through turbine expander stages.

Задачей предлагаемого устройства является снижение осевого усилия на упорном подшипнике с целью повышения ресурса, а также использование в качестве смазки (для подшипников) и охлаждающей среды (для электрогенератора) природного газа.The objective of the proposed device is to reduce the axial force on the thrust bearing in order to increase the resource, as well as using natural gas as a lubricant (for bearings) and a cooling medium (for an electric generator).

Это достигается следующими нововведениями. Одно, или несколько, рабочих колес первых ступеней турбодетандера размещаются консольно на одном из концов вала электрогенератора. А одно, или несколько, рабочих колес последующих ступеней турбодетандера размещаются консольно на другом конце вала электрогенератора. Газовые потоки на лопатках рабочих колес на This is achieved by the following innovations. One or more impellers of the first stages of the turboexpander are placed cantilever on one of the ends of the generator shaft. And one or several impellers of the subsequent stages of the turboexpander are placed cantilever on the other end of the generator shaft. Gas flows on the blades of the impellers on

упомянутых группах имеют противоположное направление. Поэтому осевые усилия вычитаются. Через вал ротора электрогенератора на упорный подшипник действует разность осевых усилий, возникающих на двух группах рабочих колес. На магистрали природного газа высокого давления предусмотрена линия отбора на смазку подшипников. А после прохождения через турбодетандер охлажденный природный газ подается в кольцевую полость между корпусом и кожухом для охлаждения электрогенератора. Подогретый от электрогенератора природный газ далее поступает в магистраль для его подачи потребителю.the mentioned groups have the opposite direction. Therefore, axial forces are subtracted. Through the rotor shaft of the generator, the axial force difference arising on the two groups of impellers acts on the thrust bearing. On the high-pressure natural gas pipeline, a lubrication line for bearing lubrication is provided. And after passing through the turboexpander, the cooled natural gas is fed into the annular cavity between the casing and the casing to cool the generator. The natural gas warmed up from the electric generator then goes to the highway for its supply to the consumer.

Перечисленные нововведения дают следующий технический результат. Разгруженный от осевой силы упорный подшипник ротора электрогенератора имеет увеличенный ресурс, что увеличивает ресурс изделия в целом. Кроме того, использование в качестве смазки подшипников природного газа высокого давления упрощает систему смазки. А холодный природный газ после турбодетандера с одной стороны охлаждает электрогенератор, а с другой стороны подогревается сам и снимает проблему подогрева его перед направлением потребителю, так как имеются известные ограничения по температуре природного газа, подаваемого потребителю.These innovations give the following technical result. The thrust bearing of the rotor of the electric generator unloaded from the axial force has an increased resource, which increases the resource of the product as a whole. In addition, the use of high pressure natural gas bearings as a lubricant simplifies the lubrication system. And cold natural gas after the turboexpander, on the one hand, cools the generator, and on the other hand it warms up itself and removes the problem of heating it before being sent to the consumer, since there are known limitations on the temperature of the natural gas supplied to the consumer.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где изображен продольный разрез турбодетандерной электростанции.The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a longitudinal section of a turboexpander power plant.

Турбодетандерная электростанция содержит электрогенератор 1 с корпусом 2 и ротором 3 и двухступенчатый турбодетандер с рабочими колесами 4 и 5, расположенными консольно на валу ротора 3 электрогенератора 1. Стрелками ВХОД и ВЫХОД обозначены соответственно места входа природного газа на турбодетандерную электростанцию и выхода его в магистраль для подачи потребителю.The turboexpander power station contains an electric generator 1 with a housing 2 and a rotor 3 and a two-stage turboexpander with impellers 4 and 5 located cantilever on the shaft of the rotor 3 of the electric generator 1. Arrows IN and OUT indicate the places where natural gas enters the turbine expander and leaves it in the main for supply to the consumer.

На корпусе 2 имеется штуцер 6 для подачи природного газа высокого давления на газостатическую опору 7 ротора 3 электрогенератора 1. Такой же штуцер имеется для подвода природного газа на газостатическую опору 8.On the body 2 there is a fitting 6 for supplying high-pressure natural gas to the gas-static support 7 of the rotor 3 of the electric generator 1. The same fitting is available for supplying natural gas to the gas-static support 8.

Кривой стрелкой на чертеже обозначено направление движения природного газа из рабочего колеса 5 турбодетандера в кольцевую полость 9 между корпусом 2 и кожухом 10 и далее в выхлопной патрубок 11.The curved arrow in the drawing indicates the direction of movement of natural gas from the impeller 5 of the turboexpander into the annular cavity 9 between the housing 2 and the casing 10 and further into the exhaust pipe 11.

В работе природный газ подается через патрубки 12 и 13, кольцевую полость 14 и сопловой аппарат 15 на рабочее колесо 4 турбодетандера. После рабочего колеса 4 природный газ поступает в кольцевую полость 16 и далее по трубам 17 и 18 в кольцевую полость 19. Из кольцевой полости 19 через сопловой аппарат 20 In operation, natural gas is supplied through the nozzles 12 and 13, the annular cavity 14 and the nozzle apparatus 15 to the impeller 4 of the turboexpander. After the impeller 4, natural gas enters the annular cavity 16 and then through pipes 17 and 18 into the annular cavity 19. From the annular cavity 19 through the nozzle apparatus 20

природный газ поступает на рабочее колесо 5 турбодетандера. Из рабочего колеса 5 он подается в кольцевую полость 9 и далее в выхлопной патрубок 11. Проходя через рабочие колеса 4 и 5, природный газ преобразует энергию давления в механическую энергию вращения ротора 3 электрогенератора 1. При этом температура природного газа снижается. Холодный газ при прохождении кольцевой полости 9 охлаждает электрогенератор 1 и подогревается сам. Штуцер 6 соединен с магистралью природного газа высокого давления. Газ через штуцер 6 и другой такой же штуцер подается для смазки газостатических опор 7 и 8. После прохождения газостатических опор 7 и 8 природный газ попадает во внутреннюю полость 21 электрогенератора 1, охлаждает электрогенератор и далее через отверстия 22 выходит в кольцевую полость 9 и в выхлопной патрубок 11.natural gas enters the impeller 5 of the turboexpander. From the impeller 5 it is fed into the annular cavity 9 and then into the exhaust pipe 11. Passing through the impellers 4 and 5, natural gas converts the pressure energy into mechanical energy of rotation of the rotor 3 of the generator 1. At the same time, the temperature of the natural gas decreases. Cold gas during the passage of the annular cavity 9 cools the generator 1 and is heated itself. The fitting 6 is connected to a high-pressure natural gas pipeline. Gas is supplied through a nozzle 6 and another similar nozzle to lubricate the gas-static supports 7 and 8. After passing the gas-static supports 7 and 8, natural gas enters the internal cavity 21 of the electric generator 1, cools the electric generator, and then passes through the openings 22 into the annular cavity 9 and into the exhaust nozzle 11.

Claims (3)

1. Турбодетандерная электростанция, содержащая электрогенератор с многоступенчатым турбодетандером, имеющим входной патрубок, или входные патрубки, соединенные с магистралью природного газа высокого давления, и выхлопной патрубок, соединенный с магистралью подачи природного газа потребителю, а рабочие колеса турбодетандера расположены на валу ротора электрогенератора консольно, отличающаяся тем, что рабочее колесо первой ступени или несколько рабочих колес передних ступеней турбодетандера закреплены с одного конца вала, а одно или несколько рабочих колес последующих ступеней закреплены с другого, противоположного конца вала, при этом лопатки на рабочих колесах выполнены так, что потоки природного газа вдоль оси турбодетандера на рабочих колесах, расположенных на противоположных концах вала ротора элекрогенератора, имеют противоположные направления.1. A turboexpander power plant comprising an electric generator with a multi-stage turboexpander having an inlet pipe or inlet pipes connected to a high-pressure natural gas line and an exhaust pipe connected to a natural gas supply line to the consumer, and the turbine-expander impellers are located on a cantilever rotor shaft, characterized in that the impeller of the first stage or several impellers of the front stages of the turboexpander are fixed at one end of the shaft, and one or ultiple subsequent stages of impellers mounted at the other, opposite end of the shaft, the vanes on the impellers are configured such that the gas flows along the axis of the turbine expander to the impellers, arranged on opposite ends of the rotor shaft elekrogeneratora have opposite directions. 2. Турбодетандерная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она имеет линию отбора природного газа из магистрали природного газа высокого давления, соединенную с каналами для подачи газа на смазку опор ротора электрогенератора, при этом полости выхода природного газа из опор сообщаются через внутреннюю полость электрогенератора с выхлопным патрубком, соединенным с магистралью подачи природного газа потребителю.2. The turboexpander power station according to claim 1, characterized in that it has a line for extracting natural gas from the high-pressure natural gas line connected to channels for supplying gas to the lubrication of the supports of the rotor of the generator, while the cavities of the exit of natural gas from the supports are communicated through an internal cavity an electric generator with an exhaust pipe connected to a natural gas supply line to a consumer. 3. Турбодетандерная электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она имеет у электрогенератора кольцевую полость между корпусом наружным и кожухом, соединенную с одной стороны с полостью выхода природного газа из турбодетандера, а с другой стороны - с выхлопным патрубком, соединенным с магистралью подачи природного газа потребителю.3. The turboexpander power plant according to claim 1, characterized in that it has an annular cavity between the outer casing and the casing of the generator, connected on one side to a cavity for the exit of natural gas from the turboexpander, and on the other hand, with an exhaust pipe connected to the supply line natural gas to the consumer.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2003135313/20U 2003-12-10 2003-12-10 TURBO-EXPANDER POWER PLANT RU38802U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003135313/20U RU38802U1 (en) 2003-12-10 2003-12-10 TURBO-EXPANDER POWER PLANT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003135313/20U RU38802U1 (en) 2003-12-10 2003-12-10 TURBO-EXPANDER POWER PLANT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU38802U1 true RU38802U1 (en) 2004-07-10

Family

ID=48233132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003135313/20U RU38802U1 (en) 2003-12-10 2003-12-10 TURBO-EXPANDER POWER PLANT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU38802U1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495257C2 (en) * 2009-08-19 2013-10-10 Мицубиси Хэви Индастриз Компрессор Корпорейшн Machine assembly layout system
RU2525027C1 (en) * 2012-12-06 2014-08-10 Станислав Владимирович Баранцевич Air-operated expander-generator plant
RU2564173C2 (en) * 2013-12-23 2015-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" Turbo-expander generator unit and system for energy take-off of natural gas flow from gas pipeline
RU168607U1 (en) * 2016-05-16 2017-02-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") Pneumatic electric power generator
RU187613U1 (en) * 2018-07-27 2019-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" TURBO-EXPANDER ELECTRIC POWER PLANT

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495257C2 (en) * 2009-08-19 2013-10-10 Мицубиси Хэви Индастриз Компрессор Корпорейшн Machine assembly layout system
US9127570B2 (en) 2009-08-19 2015-09-08 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Machine unit layout system
RU2525027C1 (en) * 2012-12-06 2014-08-10 Станислав Владимирович Баранцевич Air-operated expander-generator plant
RU2564173C2 (en) * 2013-12-23 2015-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" Turbo-expander generator unit and system for energy take-off of natural gas flow from gas pipeline
RU168607U1 (en) * 2016-05-16 2017-02-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") Pneumatic electric power generator
RU187613U1 (en) * 2018-07-27 2019-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" TURBO-EXPANDER ELECTRIC POWER PLANT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7948105B2 (en) Turboalternator with hydrodynamic bearings
US5473899A (en) Turbomachinery for Modified Ericsson engines and other power/refrigeration applications
RU2642714C2 (en) Gas turbine with bilateral drive
US7600382B2 (en) Turbine engine with interstage heat transfer
EP1637711A3 (en) High thrust gas turbine engine with modified core system
CN107882604B (en) Pressure energy recovery equipment and pipeline pressure energy recovery system
RU38802U1 (en) TURBO-EXPANDER POWER PLANT
CN202645736U (en) APU core machine
US9039349B2 (en) Turbocompressor and system for a supercritical-fluid cycle
EP0849434A3 (en) Heat resisting steam turbine rotor
FI4127436T3 (en) INTEGRATED HERMETICALLY SEALED TURBO-VAPOWER GENERATOR WITH ELECTRICAL GENERATOR AT THE END OF A COMMON AXLE LINE
CN112424477B (en) Multistage turbine
CN110382869B (en) Turbine pump
CN107476996B (en) Generating set
US3179328A (en) Turbo-compressors
CN116591974A (en) Centrifugal air compressor
JP2004340014A (en) Turbine generator
RU2323344C1 (en) Turbogenerator
CN220203971U (en) High-capacity pressurized gas bearing turbine expander and air separation equipment
CN219492344U (en) Magnetic suspension integrated exhaust expansion unit
RU38358U1 (en) FREE TURBINE OF THE GAS PUMP UNIT DRIVE
CN103075354A (en) High-efficient water-cooling axial flow compressor
CN220185394U (en) Centrifugal air compressor
RU2189450C1 (en) Radial turbomachine
SU891990A1 (en) Compressor station energy technological plant

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20081211