[go: up one dir, main page]

WO2007027119A1 - Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit - Google Patents

Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit Download PDF

Info

Publication number
WO2007027119A1
WO2007027119A1 PCT/RU2005/000440 RU2005000440W WO2007027119A1 WO 2007027119 A1 WO2007027119 A1 WO 2007027119A1 RU 2005000440 W RU2005000440 W RU 2005000440W WO 2007027119 A1 WO2007027119 A1 WO 2007027119A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
ice
expander
chamber
refrigerator
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2005/000440
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Dmitriy Timofeevich Aksyonov
Ekaterina Dmitrievna Lashkevich
Galina Petrovna Aksyonova
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to PCT/RU2005/000440 priority Critical patent/WO2007027119A1/en
Publication of WO2007027119A1 publication Critical patent/WO2007027119A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00Producing ice

Definitions

  • the method of preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural gas energy a system for its implementation, an energy refrigerating unit and an electric drive with a shovel, a gas refrigerator and an ice maker
  • the group of inventions relates to the field of power engineering and is intended for the use of natural gas in the means of generating mechanical energy and cold due to the use of differential pressure of natural gas, mainly in the places of its production, at gas distribution and compressor stations.
  • the essence of the known technology lies in the fact that natural gas having a high pressure is sent to an expander, where the gas expands and does the work that is used to drive various mechanisms, for example, pumps, generators or transformers, into the energy stored, for example, in electric batteries.
  • This technology allows you to increase the efficiency of natural gas use, but its application raises a number of problems.
  • One of the main problems concerns the use in the known technology of technical means for using the differential pressure of natural gas, in particular, expander units.
  • a turboexpander made in the form of an electric drive with a blade machine, comprising a housing with a rotor installed in it, mounted on a shaft with bearings, a guiding apparatus with nozzles for supplying and discharging a working fluid (gas) and high and low pressure manifolds, a sealing system shaft, regulation, control and protection system (“Petroleum and Gas Transport Transport”, edited by V. A. Yufina, M., Nedra, 1982, pp. 123–126; A. A. Stepanets “Energy-saving turbine expander units)) , Nedra, 1999).
  • GAZ-oil at high shaft speeds leads to the need for a separate complex sealing system, including a sealing block, two pumps, GAZ-oil differential pressure controller, oil accumulator, heat exchanger, degasser, oil and gas return system, etc. .
  • the full bore turbo expanders used are very sensitive to deviations from the calculated volume of gas and pressure passing through them. When reducing the pressure and volume of the passing gas through the turboexpander, its power and efficiency first sharply decrease, and then it stops. In addition, high-speed blade machines require correspondingly high-precision production for their manufacture and special operating conditions.
  • the closest of them to the proposed method and system is a method of preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural gas energy by expanding natural gas in the expanders, removing the mechanical energy of the expanders to drive the generator and transmitting the gas cooled in the expander before being supplied to the consumer through the heat exchanger of the refrigeration unit, as well as a system for implementing this method, comprising electro-refrigerating units (ECA), each of which includes the expander and an electric generator connected to its shaft, and a refrigeration unit, the heat exchanger of which is connected to the outlet, at least one of the ECA, and with which the pipeline for supplying gas to the consumer is connected (RF patent 2098713).
  • ECA electro-refrigerating units
  • the closest to the proposed energy-refrigerating unit is an ECA containing a sealed chamber with an outlet pipe, a turboexpander installed in it and an electric generator connected to its shaft, a sensor for the rotational speed of the turboexpander shaft, a throttle-metering device for supplying gas to the nozzles of the turbine expander, a regulator connected to it gas supply and an electronic unit associated with the indicated sensor and regulator (RF certificate JY220778).
  • the problem is that when the potential energy of the gas pressure in the turboexpander is released, the thermodynamic parameters of the gas change, which can go beyond the acceptable limits for normal operation both for the expander and gas transmission system, as well as for the gas consumer’s technical equipment.
  • the operation of the expander installation is carried out at high degrees of gas expansion (from 8 to 12 times), which leads to a deep decrease in the temperature of the gas stream at the outlet of the installation.
  • gas at the inlet to the installation will be supplied with a temperature of 0 C, then at the outlet of the installation it will reach minus 90-120 0 C, and this will require the use of special cold-resistant steels, which will sharply increase the cost of the installation, and gas with such a temperature cannot be transported through conventional gas pipelines and, moreover, cannot be used by consumers.
  • the known technical solutions provide for heating the gas at the inlet to the expander unit to approximately 100 0 C due to the use of useful thermal energy, for example, by the power plant, then the gas at the outlet of the unit has a temperature of minus 10-20 0 C and conventional high-quality steels are used in the construction.
  • the mechanical energy received from the expander and the usable useful thermal energy steam or hot water
  • the thermal energy exceeds the mechanical energy by the amount of energy, determined by the efficiency of the heat exchanger and the need to transport the heat carrier to the expander. installation and back.
  • such a system is energetically insolvent - unprofitable.
  • Famous refrigerators are complex, expensive during the construction and operation of facilities, which can be divided into two parts: 1) cold-flax compressor unit with infrastructure (systems for receiving, storing, supplying refrigerant; systems for receiving, storing, moving, circulating and regenerating lubricants oils, cooling water supply, cooling, circulation or drainage systems; power supply system; buildings with heating, lighting, ventilation, water supply, sewage systems, etc.); 2) the refrigerator itself, having food storage chambers equipped with heat exchangers with air circulation, doors, lighting, corridors for transporting goods, etc.
  • the known solutions do not use natural gas with a low temperature as a refrigerant for cooling the chambers of refrigerators designed to store food.
  • Natural gas is not a toxic substance and its use as a refrigerant in combination with expander units can make it possible to create highly efficient environmentally friendly, less expensive refrigerators with a simplified structure.
  • Known gas refrigerator containing a heat-shielding jacket, chambers with a closed opening and heat exchangers, air coolers (see [2] p.197, 198). However, it does not provide heating of the chilled gas to a temperature ensuring its normal use by the consumer.
  • the known ice machine has a complex cooling system, and this, in combination with spraying water in the lower part of the chamber, does not allow efficient use of the entire volume of the chamber to form ice.
  • the objective of the invention is to create a set of technical solutions that provide the greatest efficiency of the technology for using the energy of the process differential pressure (“waste” energy) of a natural gas source.
  • the method used in this technology should be carried out using standard equipment of mass production, and the devices used should be improved and unified elements of this equipment.
  • the technical result achieved using the proposed method, system and gas cooler is to increase the efficiency of the beneficial use of cold coming out of the ECA gas and providing the output system the temperature of the gas necessary for its normal use by the consumer without special heating.
  • the technical result in terms of the energy refrigeration unit and the power drive is to provide the ability to achieve rated power at various parameters of the gas stream.
  • the technical result achieved using the proposed ice machine is to simplify the design and increase the efficiency of using the volume of the chamber.
  • the technical result is achieved by the fact that in the method of preparing natural gas for supplying a consumer with the integrated use of natural gas energy by expanding natural gas in at least one expander of an electro-refrigerating unit (ECA), removing the mechanical energy of each expander to drive an electric generator of the corresponding ECA and transmitting leaving the ECA of the gas cooled in the expander before feeding it to the consumer through at least one heat exchanger of the refrigerator, according to the invention, I use t a refrigerator with chambers, in each of which a heat exchanger is placed, cold gas is passed sequentially through the heat exchangers of the refrigerator chambers, and part of the cold gas is passed into the ice generator heat exchanger connected to the output of the corresponding ECA or to a collector connected to the output of each ECA to obtain the output ice generator gas temperature, ensuring its use by the consumer.
  • the degree of expansion of the gas in each expander is
  • a system including at least one of the indicated expander, an electric generator, a refrigerator and an ice generator is connected to a natural gas source and to a gas supply pipe to a consumer in parallel with a gas reduction station (GDS) to reduce the load on it and maintain required parameters of gas supplied to the consumer.
  • GDS gas reduction station
  • ECA each of which includes an expander and its associated the shaft of the generator, at least one gas refrigerator, the heat exchanger of which is connected to the outlet of at least one ECA, and the pipeline for supplying gas to the consumer
  • the gas refrigerator contains chambers, in each of which there is a heat exchanger, heat exchangers are connected to each other another in series, and the output of the heat exchangers is connected to the pipeline for supplying gas to the consumer
  • the system is equipped with at least one ice generator, the heat exchanger of which is connected to the output of the corresponding ECA and whether with a collector connected to the output of each ECA, and with a pipeline for supplying gas to the consumer.
  • the technical result is also achieved by the fact that in an energy-refrigerating unit containing a sealed chamber with an outlet pipe, a turboexpander installed in it and an electric generator connected to its shaft, a turboexpander shaft speed sensor connected to a gas supply pipe, a throttle-dispenser for supplying gas to the nozzles of the turbine expander, the associated gas supply regulator and an electronic unit associated with the indicated sensor and the regulator, according to the invention, the turbo-expander nozzles are divided into two or more groups , one group of nozzles is connected to the gas supply pipeline through the specified metering throttle, and the other or others through the collector or through an additional metering throttle or metering throttle.
  • a shut-off element controlled by an automation system with a smooth opening operation when the electric generator is loaded and with quick closing by a signal from the system is installed on the gas supply line to the turbine expander automation formed by an external switch on or by a protection unit when the operating parameters of the unit and processes deviate beyond specified limits with the possibility of simultaneously removing the load from the generator and closing the shut-off element.
  • the turbo-expander has a strength calculated for the highest accepted level of gas pressure
  • the chamber has a strength calculated at a pressure less than the highest accepted by the magnitude of the degree of expansion of the gas in the turbo-expander.
  • a gas reducer can be installed on the gas supply line to the turbo-expander to maintain its pressure not higher than the required one
  • safety valves can be installed on the outlet pipe connected to the chamber, which can be activated when the gas pressure in the chamber rises above the specified level, for which the strength of the chamber was calculated, and their total flow area selected is greater than the cross section of the nozzles of the turbo expander.
  • the chamber has dimensions determined on the basis of the dimensions of the generator of the highest power in the used power range, and the turboexpander has the dimensions of the flow part and power calculated from the condition that the generator reaches its rated power at the lowest specified gas pressure at the inlet to the turbine expander.
  • the throttle-dispenser is connected to one group of nozzles and to a gas supply pipe to the turbo-expander equipped with the indicated shut-off element, and the unit is equipped with a collector, connected to the remaining groups of nozzles of the turbo-expander and with the specified pipeline for supplying gas to the turbo-expander for starting, putting the electric generator in synchronism with the external network and developing 5-10% of the rated power when gas is supplied through the throttle-dispenser to fully charge the electric generator with additional gas supply through the collector.
  • one or more metering throttles connected to one or more groups of nozzles are connected to a manifold connected to the gas supply line to the turbo-expander to provide gas supply through the throttle-metering or throttle-metering devices while regulating the gas supply to nozzles during start-up and commissioning of the generator in synchronism with the power grid, and at its rated load and other operating modes of the unit.
  • the flow part of the turboexpander has parameters, namely, the number and sizes of the groups of nozzles and pipelines included in it, connecting them to the manifold outputs or with the throttle-dispenser, calculated from the condition of ensuring optimal efficiency when changing the gas pressure at its inlet in 4-5 times, gas consumption by 4-6 times and turbine expander power by 3-4 times.
  • the generator is made with the possibility of using it when starting up the unit as an electric motor and spinning its own rotor and turbine expander shaft when voltage is applied to it from an external electric network to a frequency synchronous with the electric network and with the possibility of transition after that and after gas supply to the turbo expander nozzles from engine mode at generator mode with equality of the power consumed by the unit and the power generated by it and the output to the nominal mode.
  • nozzles are divided into several groups, one group of nozzles is connected to the gas supply pipe through the specified metering throttle, and the rest is through a manifold connected to the shut-off device anom.
  • the number of nozzles connected to the gas supply pipeline during operation of the power drive is determined on the basis of the conditions for achieving the rated power with maximum efficiency at the lowest pressure of the source gas.
  • the degree of expansion of the gas is selected based on the given temperature of the gas at the output of the power drive at the highest temperature of the gas entering the power drive from the source.
  • the technical result is also achieved by the fact that in a gas refrigerator containing heat-insulated chambers with a closed opening and heat exchangers, according to the invention, a heat exchanger and a fan are placed in each chamber, to ensure storage of products at different temperatures, the heat exchangers are connected in series and on pipelines for supplying cold gas to each heat exchanger locking and regulating bodies are installed with the possibility of maintaining the first along the cold gas chamber of the lowest air temperature and a successively increasing air temperature in subsequent chambers.
  • each chamber can be equipped with an air temperature control system associated with temperature sensors located in the chamber, with a shut-off regulating body and with a fan with the possibility of changing the supply of cold gas to the heat exchanger and / or the fan rotation speed depending on the set and actual air temperatures in the cameras.
  • At least one chamber can be connected to an autonomous refrigeration producer with the possibility of taking part of the air from the chamber, cooling it and returning it to the chamber to maintain the set temperature in it.
  • the outlet pipe of each heat exchanger can be connected through a shut-off element to the hot air blower connection unit, and a discharge candle can be connected to the heat exchanger inlet through the shut-off element to exit the gas exchanger first, and then hot air.
  • methane concentration sensors can be installed at the upper points of each chamber, which are connected through a signal converter-amplifier to an automation and protection system connected to a shut-off element installed on the gas supply pipe to the corresponding heat exchanger, as well as to an exhaust ventilation system. It is advisable that the heat exchangers and pipelines located inside the chambers are made without detachable connections, and the shut-off bodies are placed outside the chambers.
  • the technical result is also achieved by the fact that in an ice machine containing a thermally insulated chamber, in which a droplet-forming device with means for spraying water is placed, a fan, a heat exchanger and an ice receiving device in the lower part of the chamber, according to the invention, are placed in said thermally insulated channel and connected to pipelines for supplying and discharging cold gas with locking elements, the specified channel is connected by its inlet to the upper part of the chamber, and the output is openings in the side walls of the chamber to enter the cooling air chamber.
  • the droplet generator can be connected to another heat exchanger to supply water cooled with cold gas.
  • the device for receiving ice is an ice storage device in the form of a tank located at the bottom of the chamber with inclined walls and a balancer, mounted on an axis and connected with a fixing device with the possibility of unlocking and tipping the drive when filling it with ice due to the asymmetry of the drive and the return of the drive freed from ice in the starting position due to the moment from the balancer and fixing the drive.
  • the inner surfaces of the chamber of the ice maker and the storage tank are preferably coated with a water-wettable material, for example, Teflon.
  • the ice maker can also be equipped with a conveyor belt and an ice storage located under the drive, in which a transportable distributor is installed for feeding ice briquettes onto it from the drive using a conveyor belt, and other belt conveyors are attached to the distributor for laying ice briquettes on the ice storage floor one on another or on shelving.
  • the entrance to the ice storage can be combined with the exit for ice from the chamber, and an ice crushing unit can be installed at the exit from the ice storage to turn ice briquettes into marketable ice of a given structure.
  • the complex use of natural gas energy when it is supplied to the consumer is carried out through an expander connected to the high pressure pipeline, in which natural gas expands with decreasing temperature and mechanical energy is removed to drive the energy consumer, for example, an electric generator, and then the cooled gas passes through the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker in which it is heated, its temperature rises, and then it enters the pipeline that discharges gas to consumers.
  • gas is supplied to consumers through one or more expanders connected in series, parallel or combined, the temperature difference of the gas stream passing through the expander is measured, and depending on the value of this difference, the gas stream is directed either to a heat exchanger where it is heated for due to cooling of the ambient air, or to the next series-connected expander.
  • an energy-refrigerating unit including an expander that generates mechanical energy, a consumer of mechanical energy, for example, an electric generator, a gas supply and exhaust system, a system for regulating the unit's operating mode, etc.
  • the degree of gas expansion in the expander of each energy-refrigerating unit should be such that the temperature of the gas after expansion should be in a predetermined interval suitable for direct beneficial use of the cold contained in the gas stream. For example, when using the arising cold in the refrigerator for storage food gas temperature should be in the range of minus 20-30 0 C.
  • the inputs of the expanders of energy-refrigerating units included in the unit it is possible to connect pipelines to one collector, which is connected to high-pressure gas source, and the outputs also to one low-pressure manifold (i.e.
  • a turboexpander is used as an energy drive in an energy-refrigerating unit, i.e. a blade machine comprising a housing with gas supply and exhaust pipelines, a rotor with blades mounted on a shaft connected to the electric motor shaft by means of a coupling, a nozzle apparatus divided into groups, gas jets after which interact with rotor blades, a gas flow meter, communicated pipelines with nozzles, a dispenser control system for regulating gas flow, which includes a modulator with a rotor shaft speed sensor connected via an electronic unit and a signal amplifier to an executive device stvom providing the desired change in the flow cross section of the dispenser at the start, output and maintaining the nominal idle speed and load change.
  • a blade machine comprising a housing with gas supply and exhaust pipelines, a rotor with blades mounted on a shaft connected to the electric motor shaft by means of a coupling, a nozzle apparatus divided into groups, gas jets after which interact with rotor blades, a gas flow
  • the gas flow meter can be made in the form of a rotary or spool throttle located in the housing with a drive from a lever or electromagnetic system.
  • a controlled gas meter At sufficiently high pressure of the gas source, it is desirable to supply the entire stream to the turboexpander through a controlled gas meter at all operating modes from start-up to full load, and at low gas source pressures it is advisable to supply only part of the gas stream through the meter, i.e. to one of the groups of nozzles to ensure the start-up of the unit, output to the rated idle speed and their maintenance, synchronization of the generator with the mains and reception of a partial load. Further increase the load by smoothly opening the controlled shut-off device and supplying gas to the other groups of nozzles of the turbo-expander. It is desirable that this controlled shut-off device was able to open slowly (30-40 s) and close quickly (0.3-0.5 s). In this case, it can be used in the protection system of the unit when its defining parameters deviate from the permis
  • the excess of cold formed during the full load of energy-refrigerating units is used for ice production and stored for intensive use in the trade of chilled products in the warm season.
  • the ice generator heat exchanger in which the process of continuous freezing of water droplets sprayed with nozzles in the air space of the heat-insulated chamber of the ice generator is organized.
  • drops of water are proposed to be thrown out of the nozzles towards or at an angle to the cold air stream, coming from the heat exchanger.
  • FIG. L shows a block diagram of the proposed system - energy refrigerating complex
  • figure 2 energy refrigerating complex
  • Fig.Z energy refrigeration unit
  • figure 4 gas refrigerator
  • figure 5 ice machine with ice storage, functional diagram.
  • Preferred Embodiment Figure l presents a block diagram of a system that implements the proposed method is an energy-refrigerating complex showing the relationship of its components with each other and GDS.
  • the energy-refrigerating complex includes a power unit 100 of energy-refrigerating units, a gas refrigerator 101 and an ice maker 102 with an ice storage 103. All these components are connected by gas pipelines to each other and to the gas pipelines of the GDS 104 (dashed lines).
  • Each object that makes up the energy-refrigerating complex produces its own positive effect:
  • the high-pressure natural gas enters the turboexpander of the energy-refrigerating unit, in the nozzle apparatus of which the potential energy of the gas is partially converted into kinetic energy with a decrease in its temperature.
  • the jets of gas at a high speed act on the blades of the rotor of the turbo expander, bringing it into rotation, which, in turn, performs work on external objects, for example, drives an electric generator.
  • the difference in gas temperature at the inlet and outlet of the turboexpander is determined by the degree of expansion of gas in it.
  • the gas as a refrigerant, is sent to the heat exchangers of the refrigerator or to the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker at the same time. It depends on the amount of gas passing through the turbo expander.
  • the degree of gas expansion in each turboexpander take the same and sufficient in value for the required reduction in the temperature of the gas stream for the purpose of its use as a refrigerant for a refrigerator and an ice maker. This temperature difference is measured, and if necessary, for a deeper cooling of the gas stream, it is sent not to the heat exchanger of the refrigerator, but to the next series-connected turbo expander, in which the second stage of gas expansion is realized, and then sent to heat exchangers for useful use, etc.
  • air with a lower temperature is additionally supplied to the refrigerator chambers from a low-power independent compressor refrigeration unit so that after mixing the air cooled in the heat exchangers with gas refrigerant and air, fed additionally from this unit, the air temperature in the refrigerator has reached the required level.
  • the heat exchangers of the chamber with the lowest temperature of air circulating in it are connected first to the source of cold gas - a turbo-expander or low-pressure gas collector, for example, minus 18-20 0 C, then the heat exchangers of the chamber in which air with higher temperature should circulate are connected in series for example, minus 7-8 0 C and, finally, a chamber heat exchanger is connected in which air with a temperature of about O 0 C is to be circulated. This way, the controlled and most complete selection of the cold produced by turbo expanders is performed.
  • gas with the required pressure and temperature which is in the acceptable range based on ensuring normal operating conditions for equipment, technical means and equipment of the gas transmission system and gas consuming objects, is sent to the pipeline supplying gas to the consumer. It is known that the minimum gas consumption falls on the summer warmest period of the year, and it is at this time that refrigerators operate most intensively, and they need the maximum amount of cold. In this regard, the calculation of the supply of refrigerators with cold is carried out to minimize the passage of gas through the turbine expanders. During this period, the ice maker is turned off or turned on with minimal capacity.
  • the refrigerator With a decrease in the ambient temperature, the refrigerator’s need for cold somewhat decreases, and gas consumption increases, and consequently, the gas flow from the high pressure source to the consumer through the energy refrigeration complex also increases. This leads to an increase in electric power and cooling capacity, and, consequently, to an excess of cold.
  • an ice machine is used, which uses time-varying excess cold to produce ice, which is partially consumed, and is mainly sent to the ice storage for accumulation by the summer period - when the demand for it is especially high.
  • a gas flow regulator is included in the gas system along the bypass line between the low-pressure gas collector after the turbo-expanders and the gas outlet pipe to the consumer, which maintains a steady-state gas pressure in the specified manifold than in the gas outlet pipe to the consumer with a decrease in gas passage through the refrigerator and the ice maker.
  • a pressure reducing valve is installed at its inlet, with which the gas pressure at the inlet to the unit is reduced to the calculated value.
  • high-pressure gas in addition to transferring mechanical energy, performs a useful function of the refrigerant in refrigeration devices and only after such complex use of it energy potential is supplied to the consumer with the required reduced pressure and temperature acceptable for the transport and use process.
  • a temperature sensor with a limiter is installed at its inlet, the pulse from which enters the automation system, which sequentially shuts down energy-cooling units to setting the gas temperature above an acceptable level.
  • the system that implements the method is a power unit of energy-refrigerating units, a functional diagram of which is shown in figure 2.
  • the power unit is connected to a high-pressure gas source through a supply pipe containing a sequentially arranged shut-off element 1, a filter 2, a heat exchanger 3, a throttle valve block 4, and connected to a gas supply pipe to a consumer through a metering device 5 and a shut-off shut-off element 6.
  • To pipelines connecting these elements at points A, B, C are connected pipelines with locking elements 7.
  • two locking bodies 8 are installed in this connection system.
  • the pipeline connecting the locking elements 7 is connected to a gas reducer 9, behind which a locking and regulating body 10 is installed, located at the inlet of the first energy-refrigerating unit, consisting of an electric drive with a blade machine - a turboexpander and an electric generator.
  • the power drive includes a gas metering throttle 11, a turbo expander 12, a rotational speed controller 13 of the turbine expander rotor shaft, mechanically or electrically connected to the throttle batcher 11.
  • the shaft of the turboexpander 12 with the rotor mounted on it (a blade machine) is connected, for example, by means of a coupling, to the shaft of the electric generator 14.
  • the output of the next turboexpander 12 will retain the same temperature difference of gas 12-25 C, as at the output of the previous turboexpander 12 and in the next heat exchanger 16 of an external refrigeration device (gas refrigerator or ice maker ) the same conditions as for the previous heat exchanger 16 are realized for an effective coolant, i.e. minus 12-25 0 C.
  • the gas is sent to the next turboexpander 12, bypassing the heat exchanger 16. Otherwise, if the need for cold is less than the available refrigerating capacity, the gas after cleaning Before entering the turbo-expander system, the gas expansion in the turbo-expander is preheated or reduced.
  • an ice maker with an ice storage box is connected in parallel with the gas refrigerator, in which the ice reserve is formed in the autumn-winter-spring periods, when cold output exceeds cold demand.
  • This stock is mainly used in the summer.
  • high-pressure natural gas in addition to transferring mechanical energy to external devices, functions as a coolant for external refrigeration devices to ensure the required temperature regime of the refrigeration chambers, and enters the pipeline leading to the gas consumer under reduced pressure and at such a temperature that are allowed by the operating conditions of the relevant equipment used in gas production sites or at gas distribution stations.
  • the output of the turboexpander 12 through a check valve 15 is connected to the inlet to the heat exchanger 16 by a pipe 17, in which a controlled shut-off element 18 is installed in front of the heat exchangers 16.
  • the inlet pipe 17 and the outlet pipe 19 of the heat exchangers 16 are connected by controlled shut-off bodies 20. This arrangement of the shut-off bodies 18 and 20 allows the gas stream that has passed the expansion stage in the turboexpander 12, either enter the heat exchangers 16, or, bypassing them, to the next expansion stage.
  • a condensate collector 21 can be placed, made, for example, in the form of a tank with a float valve, from which the gas condensate flows through a separate pipeline into an inhabited storage tank.
  • the output pipe 19 of the heat exchanger 16 of the first gas expansion stage is in communication with the next turbine expander 12, which enters the second gas expansion stage, containing the same structural elements as the first stage of expansion, as described above.
  • the outlet pipe 19 of the heat exchanger 16 is communicated by a pipe 22 through a shut-off element 8, a metering device 5 and a shut-off element 6 with a gas line leading to the consumer.
  • a bypass pipe 23 can be introduced into the power unit structure, connected to the gas supply line to the first between the gearbox 9 and the first shutoff body 10, and communicated with the inlet 17 and outlet 19 pipelines of each of the heat exchangers 16.
  • pipelines 17 and 19 are installed shut-off bodies, respectively, 24 and 25, and shut-off bodies 26 and 27 are installed in the bypass pipe 23 so that in the event of a decrease in gas pressure at the inlet of the gas main or an emergency situation that causes one or more goholodilnyh aggregates, the gas flow could be directed to bypass any consumer turboexpander 12 and heat exchanger 16.
  • bypass pipe 23 allows you to use in all cases the optimal number of units, and in emergency In situations, allowable cooling regimes in cold rooms and the pressure at the inlet of the line leading to the consumer to be maintained by venting gas from the main line of the unit to the bypass pipe.
  • the proposed system - energy refrigeration complex works as follows.
  • the gas stream enters through the shutoff member 7 through any of the three pipelines connected to the supply pipe at points A, B and C.
  • gas to the reducer 9 comes from point "A" of the supply pipe.
  • the gas to the reducer 9 comes from point “B” of the supply pipe, passing through a heat exchanger where the gas is heated.
  • the gas having passed the gearbox 9 and the locking-regulating body 10, enters through the throttle-dispenser 11 the drive to the first turbo expander 12 of the energy refrigerating unit, where the gas expands and rotates the shaft of the electric generator 14.
  • the output of the turbo expander 12 measures, for example, a thermocouple lowering the temperature of the gas stream and, depending on its value, the gas through the check valve 15 and the condensate collector 21 sent either to the heat exchanger 16, or if the temperature decrease is not enough to implement the required operating mode of the refrigeration chambers, the gas stream is sent to the second turbine expander 12 To implement the next stage of gas expansion.
  • the closure member 20 is closed and the organ 18 is opened, and in the second case, vice versa, while the shutoff members 24 and 25 remain open.
  • the automation system closes the shut-off element 10 located in front of it, opens the organs 18 and 25, closes the organs 24, 26 and 27. In this case, the gas flow enters the first heat exchanger 16, and from it to the second stage of gas expansion through the open shut-off element 25. In order for the flow to be directed directly to the second stage of gas expansion, bypassing the first heat exchanger 16, the automation system additionally closes the shut-off element 18.
  • the automation system closes the shut-off element 25 and opens the shut-off element 27, as a result of which the gas, bypassing the turbo-expander 12 of the second expansion stage, is directed to the following heat exchangers 16 or, bypassing them, to turboexpander 12 of the next expansion stage, as was the case for the gas expansion stage, etc.
  • the rotor shaft speed controller 13 (independently or combined with the throttle batcher 11) of the turboexpander 12 through a mechanical connection acts on the gas throttle batcher 11 so that the gas flow rate can be adjusted to maintain the rotor rotor 12 rotor speed.
  • Energy refrigeration unit (Fig.Z) contains a camera body
  • capsule 28 in which an electric generator 30 and an expansion turbine (turboexpander) 31 are installed on the spars - foundation 29, the shaft of which is connected to the electric generator shaft using a coupling 32. Cables from the electric generator 30 are output through the capsule shell 28 using current leads 34, consisting of metal casing, boards made of insulating material and conductive rods embedded in them, as well as sealing elements.
  • High pressure gas is supplied to the turbine expander 31 from the manifold 35 via pipelines 36, and to the throttle-metering device 38 is supplied via a separate pipeline 37 with a controlled shut-off element 39, gas is supplied to the manifold 35 through a pipeline also equipped with a controlled shut-off element 40.
  • Pipeline 37 through which gas is supplied to the shut-off element 39, is connected to the gas supply pipe to a controlled shut-off element 40.
  • the control units of the shut-off bodies 39 and 40 are electrically connected to the electronic unit - automation system 49, cat compassion includes protection unit block, and selecting pneumo-electric embodiment the execution of the locking elements 39 and 40, they are still connected by impulse tubes to the gas supply pipe until they enter the locking body 40. Gas from the unit capsule 38 is discharged into the pipeline through the pipe 41.
  • the protection unit contained in the automation system 49 gives impulses for unloading generator 30 and simultaneous emergency (less than one second) closing of the locking elements 39 and 40.
  • Another version of the gas supply system of the unit which is used at higher gas pressures, provides for regulation e of the total amount of gas that is supplied to the turboexpander 31 using one or more throttle batchers 38, which are connected by their inlets via pipelines to the manifold 35 without installing a shut-off element 39.
  • the third embodiment of a system for supplying high pressure gas to a turboexpander 31 includes a voltage reduction unit 42, which is connected to the power grid on the one hand, and the generator exciter on the other, and also block 43 (contactor), which connects the generator to the power supply and a controlled locking device 40, through which high-pressure gas is supplied to the manifold 35 of the unit, pipelines that connect this manifold 35 to the turbine expander 31.
  • Power drive with a shovel machine - a turboexpander is an integral part of an energy refrigeration unit.
  • the power drive includes a housing 44, one of the above systems for supplying gas to the nozzle groups 47 of the blade machine 31, a rotor 45 with blades, which is mounted on the shaft 46, a bearing, a gas throttle batcher 38 (one or more), which is connected by a pipe with nozzles 47 regulation system and maintaining the rotor speed 45, which includes a gas supply controller 48 through the metering throttle 38 using mechanical or electromagnetic coupling, the automation system electronic unit 49 is a signal converter, an induction speed sensor 50, and a modulator 51.
  • Energy-refrigerating unit with an energy drive in the form of a spatula machine works as follows. High-pressure gas enters the controlled shut-off devices 39 and 40. When the unit is started on impulse from the automation system (“Pycc” button), the shut-off element 39 is opened, and the gas through the throttle batcher 38, controlled by the rotor speed controller 48, enters the group nozzles 47. Passing through nozzles 47, the gas expands, its pressure decreases, and the speed increases, jets of gas act at high speed on the blades of the rotor 45 and, thereby, rotate the shaft 46, and this shaft, in turn, leads to rotation driven shaft Rathore 30 through the coupler 32.
  • the throttle batcher 38 is controlled by a regulator 48, to which a signal converter is supplied from the electronic unit 49 the electronic current, the magnitude of which, and, consequently, its effect on the flow area in the throttle batcher 38, is changed by the “weak” current pulse from the induction sensor 50, which interacts with the modulator 51.
  • the sensor 50 When starting after the shaft 46 reaches a certain speed, the sensor 50 starts to supply electrical impulses to the electronic unit 49 of the automation system, which converts them and compares them with the setting to ensure the nominal speed of the shaft 46.
  • the presence of a mismatch between the actual and nominal speeds of the shaft 46 determines the amount of current supplied to the regulator 48, which accordingly increases or decreases the gas cross section in the throttle batcher 38 until the nominal speed of the shaft 46 is established, and After that, the control system (from the sensor 50 to the throttle metering device 38) maintains the nominal idle speed of the turbo expander with the electric generator 30.
  • an external impulse (manually or using an automation system) is applied to open the main valve 40 for supplying gas to the turbo-expander 12, which opens smoothly (within 30-50 s), gradually increasing the load on the electric generator 30 to a maximum value, and the electricity generated by the unit through cables through sealed current leads 34, through a contactor 43 and a disconnecting cell and other devices is transmitted to external power supply.
  • the unit stops (“Stop”), the load is removed from the electric generator 30, and at the same time the controlled locking elements 39, 40 are closed and the metering choke 38 is closed.
  • the voltage, frequency and current of the generator, as well as the temperature of the bearings, etc. are deviated.
  • pulses are sent to the protection unit 53, which, in turn, gives an impulse to the emergency stop of the unit according to the same algorithm as when the "Stop" button was pressed.
  • the protection unit 53 gives an impulse to the emergency stop of the unit according to the same algorithm as when the "Stop" button was pressed.
  • the second version of the gas supply system and regulation of the unit’s operating mode when higher pressure gas is supplied to it, and it is possible to pass the entire gas stream through, for example, two or three metering chokes 38, controlled shut-off bodies 39 are not installed in front of them, metering choke 38 by pipelines it connects directly to the manifold 35, to which gas is supplied through the shut-off element 40. Starting and loading with this design of the unit, its stopping and protection are carried out according to the same algorithm as described above.
  • the controlled shut-off element 40 When starting up the unit, the controlled shut-off element 40 is closed, the generator 30 is connected to the external power supply using the “Pyck” button 42, and the rotor of the electric generator 30 is powered by current rotation (the electric generator starts as an electric motor together with the turbine of the expander), accelerates to a sub-synchronous speed and then the electric generator (as a synchronous electric motor with a short-circuited rotor) enters into synchronism with an external power supply network. After that, the power supply of the electric generator 30 with the current from the network is switched to full voltage by turning off the unit 42, and a pulse is applied to open the controlled locking element 40, which opens smoothly (within 30-50 s).
  • the unit is stopped and protected by simultaneously removing the load from the electric generator 30 and stopping the gas from entering the turboexpander 12 by urgently (within 0.5 s) closing the controlled shut-off element 40, which has an additional device (unit) 54 to guarantee closing and when the system is de-energized, for example, a short circuit in the external network or a power failure to the automation system of the unit.
  • the gas refrigerator (figure 4) contains the actual refrigerating chambers 55, in which heat exchangers 56 are located with fans 64 that take in heated air, blow it through heat exchangers, and this ensures cooling and air circulation in the chamber.
  • the gas inlet into the internal cavity of the first in-line gas heat exchanger 56 (first chamber) is connected by a pipe equipped with a regulating-locking body 57 with a collector that receives cold gas from energy-refrigerating units, and the output of the heat exchanger 56 can be connected by a pipe to the input of a series-connected heat exchanger, which is located in the next (second) refrigerator, where a higher air temperature is required than in the first refrigerator.
  • the gas outlet from the heat exchangers of the refrigerator is connected by pipelines to the gas pipeline through which gas is supplied to the consumer.
  • FIG 4 shows only two refrigeration chambers 55 (first and second) of the refrigerator (separated by a transport corridor) in which heat exchangers 56 are located.
  • the inlet of the heat exchanger 56 which is placed in the first chamber 55, is connected by a pipeline with a regulating shut-off element 57 to a collector into which cold gas comes from energy-refrigerating units, and their outlet is connected by a pipe equipped with a shut-off element 58 to the inlet of the heat exchanger 56, which is located in the second chamber, and the outlet is connected by a pipe with a shut-off element 79 to the pipe gas supply wire to the consumer.
  • the gas pipeline to the entrance to the first chamber 55 is equipped with a “special candle” with a shutoff body 59, and in the transport corridor of the refrigerator (up to the shutoff body 58 along the gas path), a pipeline equipped with a shutoff body is connected to the gas exhaust pipe from heat exchangers 56 60 and the connection unit 61 of the hot air source for thawing heat exchangers 56 through certain time intervals.
  • the heat exchanger located in the second refrigerating chamber is equipped with the same pipeline and a discharge candle.
  • additional cold can be supplied to the first refrigerating chamber 55 from an autonomous refrigeration producer 62, for example, from one that is installed on refrigerated trucks.
  • Such an assembly is connected by air ducts 63, 72 to the chamber 55, through which it takes air from the refrigerating chamber 55 and after cooling returns air back to the chamber 55.
  • methane concentration sensors 68 are installed, which are connected through an electronic converter 69 to the system
  • the electric motors of the fans 64 of the heat exchangers 56 through the control unit 65 are connected to the automation system 66, which enables them to turn on, control the mode and stop.
  • the refrigeration chambers 55 are equipped with remote sensors 67, which are electrically connected to the automation system 66, which uses their pulses to act on the electric motor control unit 65 of the heat exchanger fans 64 to provide a predetermined average air temperature in each chamber.
  • sensors 67 which are electrically connected to the automation system 66, which uses their pulses to act on the electric motor control unit 65 of the heat exchanger fans 64 to provide a predetermined average air temperature in each chamber.
  • the temperatures of the first chamber 55 also act through an automation system on an autonomous refrigeration producer 62.
  • Gas refrigerator operates as follows. When a power unit operates with energy-refrigerating units, electricity is generated due to the expansion of gas, which is cooled, the cooling temperature is determined by the degree of gas pressure decrease and turboexpander efficiency. This Cooled gas through a controlled regulating shut-off element 57 enters heat exchangers 56 located in refrigeration chambers 55, in which air is circulated, driven by fans 64 through heat-exchanging surfaces of apparatus 56, and thus, cold is removed from them to cool chambers 55, and the gas temperature the output of the heat exchangers 56 is accordingly increased. In a gas refrigerator, one-, two-stage and three-stage selection of cold from incoming cold gas can be carried out.
  • the system maintains the average air temperature in the range of minus 18-20 0 C, and in the second chamber, where the second stage of taking cold from the gas takes place, the system maintains the average air temperature in the range of minus 7-9 0 C, and in the third stage, within minus 3 - plus 2 0 C.
  • heat exchangers 56 are designed for maximum cold volume, i.e. their heat-exchange surface must be such as to ensure that the specified temperature of the air in the chamber is maintained at the highest temperature of the gas coming from energy-refrigerating units.
  • the regulation of the volume of gas entering the heat exchanger 56 of the first chamber is carried out by means of a regulating-locking body 57, the opening mode of which is controlled by the automation system 66 according to a given level of air temperature in the chamber, by the pulse received from temperature sensors 67.
  • the same heat exchanger is installed as in the first chamber 55.
  • the lowest air temperature in the second chamber should be ensured at the highest temperature of the gas entering its heat exchanger, and the highest air temperature in the second chamber should be achieved by changing the operating modes of the fans 64 of the heat exchanger 56, driving air through them from the chamber the purpose of cooling it.
  • Regulation can be carried out, for example, by changing the speed of the fans 64 and turning off the fans.
  • the operation mode of the fans 64 is changed in order to maintain a predetermined air temperature in the chamber using an automation system 66, which receives a pulse from the air temperature sensors 67 in the chamber.
  • gas from the heat exchangers After the cold gas returns to the air of the second chamber, gas from the heat exchangers enters through the open shut-off element 70 into the gas supply line to the consumer. At the same time, its temperature is acceptable for normal and safe operation of technical means of transport and gas use by the consumer. Based on these conditions and ensuring maximum use of the generated cold in the gas refrigerator, it is planned to pass cold gas first through the heat exchangers of the chambers, in which the gas temperature should be maintained within minus 18-20 0 C, and then through the heat exchangers of the chambers connected to them in series where maintenance is required to ensure more high air temperature, for example, minus 7-9 0 C and D. With significant volumes of the refrigerator, in the presence of chambers with different adjustable air temperatures, it allows you to increase the range of products that can be taken into storage, and, therefore, provide the most complete load of the refrigerator and efficient use of the generated cold.
  • the design of heat exchangers and their pipelines is envisaged to be performed without detachable connections within the premises of refrigerators, i.e. cold rooms and transport corridor.
  • This ensures the safety of using cold natural gas as a refrigerant.
  • methane concentration sensors 68 at the upper points of the chambers 55 and in the corridor (inside), which transmit their pulses through block 69 at a concentration of up to 1% methane in air (explosive mixture of methane with air from 5 to 15 %) to the automation system 66, which, in turn, generates and sends pulses to close the regulating and locking element 57.
  • the locking elements 58 and 70 are closed and the hatch 71 and the locking elements 59 on the vent gas candles are opened. After the gas is discharged from the system, a gas leak is searched for and eliminated.
  • the locking elements 57, 58, 70 are opened, and the locking body 59 and the hatch 71 are closed. According to the operating conditions of the refrigerating chambers 55, the snow freezes on the heat transfer surfaces of the apparatus 56 and it is necessary to “heat” them - to defrost them at some time intervals. This operation, for example, for the first camera 55 performed in the following order.
  • the heat exchanger 56 is disconnected from the gas system by shutting off the shutoff members 57 and 58, and the gas is discharged onto the candle through the open shutoff member 59. Then, the shutoff member 60 is opened in the pipeline, and a hot air source that passes through the pipelines is connected to the assembly 61 through internal cavity of the heat exchanger 56 and through the candle with the open shut-off body 59 goes into the atmosphere. This continues until the heat transfer surfaces of the heat exchanger 56 are cleared of frozen snow. After that, the locking bodies 59 and 72 are closed, the locking bodies 57 and 58 are opened and the camera is thus turned on. The same operations are performed when defrosting the heat exchanger of the second chamber and other subsequent chambers. The chambers provide the necessary conditions for the flow of water generated during the defrosting of heat exchangers.
  • the ice generator (Fig. 5) contains a heat-insulated chamber 73, a device 74 for supplying water into the chamber in the form of droplets of adjustable size, a heat exchanger 75 with a fan 76, the internal cavity of the apparatus is connected by a pipeline equipped with a regulating and shut-off element 77 with a source of cold gas, and the output is with a gas supply pipe to the consumer through the shut-off element 94.
  • the heat exchanger 75 is placed in a heat-insulated channel 78, through which air from the freezer chamber 73 enters the fan 76, which blows it through the outer surface s and the heat exchanger 75, after the air has cooled after passing through this apparatus, it returns to the chamber 73 through inlet channel 79 devices 80 that can adjust the direction of air movement.
  • a device 83 for example, spring, electromagnetic or other type.
  • the inner surfaces of the chamber of the ice maker 73 and the ice storage are covered with a water-non-wettable material, for example, Teflon, etc.
  • a conveyor 84 is placed, which partially goes into the ice storage room (not shown).
  • a conveyor system is placed in the ice storage, the number and dimensions of which are determined based on the area and configuration of the ice storage.
  • the ice storage facility can also be equipped with shelves for storing ice briquettes and a block for preparing commercial ice (ice crusher).
  • the walls and roof of the ice storage are made of insulating materials.
  • a device 74 for supplying droplet water to the chamber is connected by a pipe equipped with a regulating-shutoff body 89 to a water-gas heat exchanger 87, the inlet of which is connected to a cold gas source by a pipe equipped with a regulating-shutter 88.
  • the gas outlet from the heat exchanger 87 by a pipe equipped with a shutoff body 90 is connected to a gas supply line to a consumer.
  • a temperature sensor 91 is installed in the chamber 73, which is electrically connected to the automation system 92, which provides control of the regulating-locking member 77 and the operation mode of the fan 76.
  • a temperature sensor 93 is installed in the droplet forming device 74, which is electrically connected to the automation system 92, which controls the shut-off and regulating organs 88 and 89.
  • Ice machine with ice storage work as follows.
  • the essence of the method of ice formation is that drops of water pre-cooled to a temperature of 0-2 0 C in the heat exchanger 87, which fall out of the nozzles of the device 74, fall into the oncoming flow of cold (temperature to minus 30 0 C) air, which is pumped into the chamber by a fan 76 of the heat exchanger 75 through the channel 79 and the guide pipes 80, which inhibits the drop of droplets inside the chamber and this increases the residence time of the droplets in the cooled air, which is sufficient to freeze them, and in the lower tapering st chamber 73 and tank 81 falls ice ice balls.
  • the operation of the ice maker begins with cooling the air, "which is in the chamber 73. To do this, open the shut-off bodies 90 and 94, then using the" Pyc "button, using the automation system 92, the fan 76 and the control-shut-off element 77 are turned on simultaneously, through which the cold gas from the source it is supplied to heat exchangers 75 and 87, while a temperature sensor 91 monitors a decrease in air temperature inside the chamber 73.
  • a pulse is received in the automation system 99, opening the shut-off bodies 88 and 89
  • cold gas and water enter the heat exchanger 87, in which the water is cooled to a temperature of 0-minyc 2 0 C, and then the water enters through a pipeline, droplet formation device 74, at the exit of the nozzles of which droplets are formed which fall into the cold upward air flow. While there is sufficient time in this stream, water droplets turn (as the chambers 73 move downward) into ice balls that fall into the accumulator 81 mounted on axis 82.
  • the ice accumulator 81 has an asymmetric profile with respect to axis 83 and when it is filled with ice balls a vertical force A arises to the upper level, the tilting moment from which is greater than the counterbalancing moment of the counterweight 85, which leads to a certain inclination of the drive 81 in the tilting direction, and the device 83, which releases ice accumulator 81, it capsizes around the axis 82, and the ice briquette hits the conveyor 84, and the ice accumulator 81 returns to its original position under the influence of the moment, which creates a counterweight 85 and is fixed by the device 83. Then this process is repeated.
  • Conveyor 84 moves the ice briquette to the ice storage distributor, from which, using conveyors and elevators, the ice briquettes are transported to the places of their storage.
  • it is cut into pieces and then passed through an appropriately configured ice crusher, after which marketable ice is loaded onto a vehicle using a conveyor and sent to its intended destination.
  • it is reduced by connecting to the ice machine an autonomous traditional low-power refrigeration producer, similarly to the chambers of a gas refrigerator.
  • the requirements for the design of the heat exchanger, pipelines and the placement of shut-off bodies with regard to the exclusion of detachable joints remain the same as for a gas refrigerator.
  • the process of thawing the heat exchange surface of the apparatus is carried out in the same way and by the same means as described in relation to a gas refrigerator.
  • the present invention can be applied in power generation facilities and in cooling systems through the use of technological pressure differences of natural gas, primarily in gas distribution systems, as well as in gas production sites and at compressor stations.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for integrally and totally using the excessive pressure energy of a gas reducible at gas-distribution stations for producing electric power, cold and water ice without consuming fuel and deteriorating environment ecology and to a device for carrying out said method. The inventive method consists in converting the gas excessive pressure energy into mechanical energy at the gas-distribution station by means of the expansion machine of a power-and-refrigerating unit and in using said energy for driving the electric power generator of the same power-and-refrigerating unit, wherein the gas cooled by expansion and an external work performed thereby is used in the form of a coolant for cooling air in the refrigerator and the ice generator chambers by means of heat exchangers which are connected to the outputs of the power-and-refrigerating unit or to a header connected to said outputs. A system for carrying out said method is provided with the above-mentioned units. The structural designs of the power-and-refrigerating unit comprising a turbine expander and electric power generator, a power drive provided with the impeller machine, the gas refrigerator and the ice generator with the ice-storage unit, which are used in the inventive system are also disclosed.

Description

Способ подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного газа, система для его реализации, энергохолодильный агрегат и энергопривод с лопаточной машиной, газовый холодильник и льдогенератор The method of preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural gas energy, a system for its implementation, an energy refrigerating unit and an electric drive with a shovel, a gas refrigerator and an ice maker

Область техникиTechnical field

Группа изобретений относится к области теплоэнергетики и предназначена для применения природного газа в средствах выработки механической энергии и холода за счет использования перепада давления природного газа, главным образом, в местах его добычи, на газораспределительных и компрессорных станциях.The group of inventions relates to the field of power engineering and is intended for the use of natural gas in the means of generating mechanical energy and cold due to the use of differential pressure of natural gas, mainly in the places of its production, at gas distribution and compressor stations.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Известно применение природного газа в системах выработки механической энергии (см., например, Обзорная информация. Серия: «Иcпoльзoвaниe газа в наррдном хозяйствен «У типизация потенциальной энергии газа на газораспределительных станциях и детандерных установках)), вып.4, 1988 г., cтp.20-30; Г.Э. Зарницкий.The use of natural gas in mechanical energy generation systems is known (see, for example, Overview. Series: “Use of Gas in Backgammon Utilization“ Typification of Potential Gas Energy at Gas Distribution Stations and Expander Installations)), issue 4, 1988, pg. .20-30; G.E. Zarnitsky.

«Teopeтичecкиe основы использования энергии давления природного гaзa», Недра, 1968 г., cтp.201, рис.66; Степанец А. А. «Энepгocбepeгaющиe турбодетандерные установки)). Недра, 1999 г.).“The Theoretical Foundations of the Use of Pressure Energy of a Natural Gas”, Nedra, 1968, pp. 2018, Fig. 66; Stepanets A. A. “Power-saving turbo-expander units)). Nedra, 1999).

Сущность известной технологии заключается в том, что природный газ, имеющий высокое давление, направляют в детандерную установку, где газ расширяется и совершает работу, которая используется для приведения в движение различных механизмов, например, насосов, электрогенераторов или трансформаторов в энергию, накапливаемую, например, в электроаккумуляторах. Кроме того, понижение температуры газа, вызванное его расширением, используют для охлаждения во внешних холодильных установках. Такая технология позволяет повысить эффективность использования природного газа, однако ее применение порождает ряд проблем. Одна из основных проблем касается применения в известной технологии технических средств для использования перепада давления природного газа, в частности, детандерных установок. Известные установки, как правило, оказываются сложными по конструкции в изготовлении, требующие для своей работы целого комплекса вспомогательных систем с применением различных технологических агентов (смазочное масло, вода, тепло, электроэнергия и др.), что в результате делает детандерную установку сложной по структуре, дорогостоящей и ненадежной в работе. Так, например, известен турбодетандер, выполненный в виде энергопривода с лопаточной машиной, содержащий корпус с размещенным в нем ротором, установленным на валу с подшипниками, направляющий аппарат с патрубками подвода и отвода рабочего тела (газа) и коллекторами высокого и низкого давления, систему уплотнения вала, систему регулирования, управления и защиты («Tpyбoпpoвoдный транспорт нефти и гaзa», под редакцией В. А. Юфина, M., Недра, 1982, стр.123- 126; А. А. Степанец «Энepгo сберегающие турбодетандерные установки)), Недра, 1999 г.).The essence of the known technology lies in the fact that natural gas having a high pressure is sent to an expander, where the gas expands and does the work that is used to drive various mechanisms, for example, pumps, generators or transformers, into the energy stored, for example, in electric batteries. In addition, lowering the temperature of the gas, caused by its expansion, used for cooling in external refrigeration units. This technology allows you to increase the efficiency of natural gas use, but its application raises a number of problems. One of the main problems concerns the use in the known technology of technical means for using the differential pressure of natural gas, in particular, expander units. Well-known installations, as a rule, turn out to be difficult in design to manufacture, requiring for their work a whole range of auxiliary systems using various technological agents (lubricating oil, water, heat, electricity, etc.), which as a result makes the expander installation complex in structure, costly and unreliable in work. So, for example, a turboexpander is known, made in the form of an electric drive with a blade machine, comprising a housing with a rotor installed in it, mounted on a shaft with bearings, a guiding apparatus with nozzles for supplying and discharging a working fluid (gas) and high and low pressure manifolds, a sealing system shaft, regulation, control and protection system (“Petroleum and Gas Transport Transport”, edited by V. A. Yufina, M., Nedra, 1982, pp. 123–126; A. A. Stepanets “Energy-saving turbine expander units)) , Nedra, 1999).

В известном решении отсутствует способ и средство адаптации энергопривода к объемам газовых потоков по давлениям, изменяющимся в широких диапазонах на входе в энергопривод (турбодетандер), а его работа осуществляется при повышенных скоростях вращения ротора, т.е. на неоптимальных режимах, что требует для передачи энергии, например, электрогенератору применения редуктора с высоким передаточным числом, что, как отмечалось, усложняет установку со всеми вытекающими из этого по следствиями . Применение традиционного уплотнения вала ротора типаIn the known solution, there is no method and means of adapting the energy drive to the volumes of gas flows by pressure, which varies over a wide range at the inlet of the energy drive (turboexpander), and its operation is carried out at increased rotor speeds, i.e. on suboptimal modes that it requires the use of a gearbox with a high gear ratio for energy transfer, for example, to an electric generator, which, as noted, complicates the installation with all the ensuing consequences. Application of traditional type rotor shaft seal

«гaз-мacлo» при высоких скоростях вращения вала приводит к необходимости устройства отдельной сложной уплотнительной системы, включающей блок уплотнения, два насоса, регулятор перепада давления «гaз-мacлo», аккумулятор масла, теплообменный аппарат, дегазатор, систему возврата масла и газа и др.GAZ-oil at high shaft speeds leads to the need for a separate complex sealing system, including a sealing block, two pumps, GAZ-oil differential pressure controller, oil accumulator, heat exchanger, degasser, oil and gas return system, etc. .

Используемые полнопроходные турбодетандеры весьма чувствительны к отклонениям от расчетного объема проходящего через них газа и давления. При снижении давления и объема проходящего газа через турбодетандер сначала резко снижается его мощность и КПД, а затем он останавливается. Кроме того, высокоскоростные лопаточные машины требуют соответственно высокоточного производства для их изготовления и особых условий эксплуатации.The full bore turbo expanders used are very sensitive to deviations from the calculated volume of gas and pressure passing through them. When reducing the pressure and volume of the passing gas through the turboexpander, its power and efficiency first sharply decrease, and then it stops. In addition, high-speed blade machines require correspondingly high-precision production for their manufacture and special operating conditions.

Указанные выше и другие недостатки известных технических решений в основном устранены в способе и устройстве техническими решениями, известными из патентов РФ N°2056555 по кл. F16H 41/00, 1996 г., JN22098713 по тому же классу, 1996 г. и свидетельства на полезную модель РФ N220778 от 09.04.2001 г.The above and other disadvantages of the known technical solutions are mainly eliminated in the method and device by technical solutions known from the patents of the Russian Federation N ° 2056555 according to cl. F16H 41/00, 1996, JN22098713 for the same class, 1996 and certificates for the utility model of the Russian Federation N220778 of 04/09/2001

Наиболее близким из них к предложенным способу и системе является способ подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного газа путем расширения природного газа в детандерах, отвода механической энергии детандеров для привода электрогенератора и пропускания охладившегося в детандере газа перед подачей его потребителю через теплообменник холодильной установки, а также система для реализации данного способа, содержащая электрохолодильные агрегаты (ЭХА), каждый из которых включает детандер и связанный с его валом электрогенератор, и холодильную установку, теплообменник которой соединен с выходом, по меньшей мере, одного из ЭХА, и с которым соединен трубопровод для подачи газа потребителю (патент РФ 2098713).The closest of them to the proposed method and system is a method of preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural gas energy by expanding natural gas in the expanders, removing the mechanical energy of the expanders to drive the generator and transmitting the gas cooled in the expander before being supplied to the consumer through the heat exchanger of the refrigeration unit, as well as a system for implementing this method, comprising electro-refrigerating units (ECA), each of which includes the expander and an electric generator connected to its shaft, and a refrigeration unit, the heat exchanger of which is connected to the outlet, at least one of the ECA, and with which the pipeline for supplying gas to the consumer is connected (RF patent 2098713).

Наиболее близким к предложенному энергохолодильному агрегату является ЭХА, содержащий герметичную камеру с выходным трубопроводом, установленные в ней турбодетандер и соединенный с его валом электрогенератор, датчик частоты вращения вала турбодетандера, соединенный с трубопроводом дроссель-дозатор для подачи газа к соплам турбодетандера, связанный с ним регулятор подачи газа и электронный блок, связанный с указанными датчиком и регулятором (свидетельство РФ JY220778).The closest to the proposed energy-refrigerating unit is an ECA containing a sealed chamber with an outlet pipe, a turboexpander installed in it and an electric generator connected to its shaft, a sensor for the rotational speed of the turboexpander shaft, a throttle-metering device for supplying gas to the nozzles of the turbine expander, a regulator connected to it gas supply and an electronic unit associated with the indicated sensor and regulator (RF certificate JY220778).

Проблема заключается в том, что при освобождении потенциальной энергии давления газа в турбодетандере происходит изменение термодинамических параметров газа, которые могут выйти за допустимые пределы для нормальной эксплуатации как для детандерной установки и газотранспортной системы, так и технических средств потребителя газа.The problem is that when the potential energy of the gas pressure in the turboexpander is released, the thermodynamic parameters of the gas change, which can go beyond the acceptable limits for normal operation both for the expander and gas transmission system, as well as for the gas consumer’s technical equipment.

В известных решениях работа детандерной установки осуществляется при высоких степенях расширения газа (от 8 до 12 раз), что приводит к глубокому снижению температуры газового потока на выходе установки. При этом, если газ на вход в установку будет подводиться с температурой 0 С, то на выходе установки она будет достигать минус 90-1200C, а это потребует применения специальных хладостойких сталей, что резко повысит стоимость установки, а газ с такой температурой невозможно транспортировать по обычным газопроводам и, тем более, невозможно использовать у потребителей. Поэтому в известных технических решениях предусмотрен подогрев газа на входе в детандерную установку примерно до 1000C за счет выработанной, например, электростанцией полезной тепловой энергии, тогда газ на выходе установки имеет температуру минус 10-200C и в конструкции используются обычные высококачественные стали. Однако, как это следует из законов термодинамики, полученная от детандерной установки механическая энергия и затраченная полезная тепловая энергия (пара или горячей воды) не только равны, но тепловая энергия превышает механическую на величину энергозатрат, определяемых КПД теплообменника и необходимостью транспорта теплоносителя к детандерной . , установке и обратно. Таким образом, такая система энергетически не состоятельна - убыточна. Температуру газа на выходе из детандерной установки возможно повысить за счет уменьшения степени расширения газа, но это приведет к неполному использованию располагаемой энергии давления газа. Поэтому в наиболее близком решении было предложено (патент РФ N22098713) расширение газа и отбор энергии осуществлять ступенчато в нескольких детандерах, соединенных последовательно, и с межступенчатым подводом тепла к газу. При этом среднетемпературный (минус 20-300C) холод, возникающий при расширении газа в детандере, возможно рассматривать уже не как негативное явление и не бороться с ним, а полезно его использовать, например, для охлажденного хранения продуктов питания. Это в комплексе повысит эффективность использования избыточной энергии давления газа на редукционных станциях («бpocoвoй» энергии) почти в два раза, нежели при ее использовании только в детандерной установке для выработки механической или электрической энергии.In known solutions, the operation of the expander installation is carried out at high degrees of gas expansion (from 8 to 12 times), which leads to a deep decrease in the temperature of the gas stream at the outlet of the installation. Moreover, if gas at the inlet to the installation will be supplied with a temperature of 0 C, then at the outlet of the installation it will reach minus 90-120 0 C, and this will require the use of special cold-resistant steels, which will sharply increase the cost of the installation, and gas with such a temperature cannot be transported through conventional gas pipelines and, moreover, cannot be used by consumers. Therefore, the known technical solutions provide for heating the gas at the inlet to the expander unit to approximately 100 0 C due to the use of useful thermal energy, for example, by the power plant, then the gas at the outlet of the unit has a temperature of minus 10-20 0 C and conventional high-quality steels are used in the construction. However, as follows from the laws of thermodynamics, the mechanical energy received from the expander and the usable useful thermal energy (steam or hot water) are not only equal, but the thermal energy exceeds the mechanical energy by the amount of energy, determined by the efficiency of the heat exchanger and the need to transport the heat carrier to the expander. installation and back. Thus, such a system is energetically insolvent - unprofitable. The gas temperature at the outlet of the expander can be increased by reducing the degree of expansion of the gas, but this will lead to the underutilization of available gas pressure energy. Therefore, in the closest solution, it was proposed (RF patent N22098713) that gas expansion and energy extraction be carried out stepwise in several expanders connected in series and with an interstage supply of heat to the gas. At the same time, the medium-temperature (minus 20-30 0 C) cold that occurs when the gas expands in the expander can no longer be regarded as a negative phenomenon and not be controlled, but it’s useful use, for example, for chilled food storage. This in combination will increase the efficiency of using excess gas pressure energy at pressure reducing stations (“side” energy) by almost two times than when using it only in an expander plant for generating mechanical or electrical energy.

Следующая проблема касается технологии и технических средств, которые позволят полезно использовать холод, образующийся при расширении газа в детандерных установках, в частности, в холодильниках для охлажденного хранения продуктов питания, морозильных камерах и льдогенераторах. В известных холодильниках используют в качестве хладагента химические вещества (аммиак, фреон и др.), неизбежные утечки которых негативно влияют на здоровье людей и ухудшают экологическую обстановку. В настоящее время применение таких хладагентов запрещено международными органами и ведутся поиски новых более экологичных хладагентов.The next problem concerns technology and technical means that will make it possible to use the cold generated during gas expansion in expander units, in particular in refrigerators for chilled food storage, freezers and ice makers. Famous refrigerators use chemicals (ammonia, freon, etc.) as the refrigerant, the inevitable leaks of which negatively affect people's health and worsen the environmental situation. Currently, the use of such refrigerants is prohibited by international authorities and a search is underway for new, more environmentally friendly refrigerants.

Известные холодильники являются сложными, дорогостоящими при сооружении и эксплуатации объектами, которые можно условно разделить на две части: 1) холоди л ьно- компрессорный блок с инфраструктурой (системы приема, хранения, подачи хладагента; системы приема, хранения, перемещения, циркуляции и регенерации смазочных масел, системы подачи охлаждающей воды, ее охлаждения, циркуляции или отвода в стоки; система электроснабжения; здания с системами отопления, освещения, вентиляции, водоснабжения, канализации и др.); 2) собственно холодильник, имеющий камеры для хранения продуктов питания, оборудованные теплообменниками с циркуляцией воздуха, дверями, освещением, коридоры для транспортировки грузов и т.д. В известных решениях не используют природный газ с низкой температурой в качестве хладагента для охлаждения камер холодильников, предназначенных для хранения продуктов питания. Природный газ не является токсичным веществом и его применение в качестве хладагента в сочетании с детандерными установками может позволить создать высокоэффективные экологически чистые, менее дорогостоящие холодильники с упрощенной структурой. Известен газовый холодильник, содержащий теплозащитную рубашку, камеры с закрываемым проемом и теплообменники- воздухоохладители (см. [2] стр.197, 198). Однако он не обеспечивает нагрева охлажденного газа до температуры, обеспечивающей его нормальное использование у потребителя. Известен льдогенератор, содержащий теплоизолированную камеру, в нижней части которой размещен каплеобразователь со средством для разбрызгивания воды, размещенный в теплоизолированном канале вентилятор, теплообменник, установленный на каплеобразователе, пластины охлаждения, размещенные в камере, и устройство для приема льда в нижней части камеры (авт. свид. СССР JY° 411277, F25C 1/18, 1974). Известный льдогенератор имеет сложную систему охлаждения, а это в сочетании с разбрызгиванием воды в нижней части камеры не позволяет эффективно использовать весь объем камеры для образования льда.Famous refrigerators are complex, expensive during the construction and operation of facilities, which can be divided into two parts: 1) cold-flax compressor unit with infrastructure (systems for receiving, storing, supplying refrigerant; systems for receiving, storing, moving, circulating and regenerating lubricants oils, cooling water supply, cooling, circulation or drainage systems; power supply system; buildings with heating, lighting, ventilation, water supply, sewage systems, etc.); 2) the refrigerator itself, having food storage chambers equipped with heat exchangers with air circulation, doors, lighting, corridors for transporting goods, etc. In the known solutions do not use natural gas with a low temperature as a refrigerant for cooling the chambers of refrigerators designed to store food. Natural gas is not a toxic substance and its use as a refrigerant in combination with expander units can make it possible to create highly efficient environmentally friendly, less expensive refrigerators with a simplified structure. Known gas refrigerator containing a heat-shielding jacket, chambers with a closed opening and heat exchangers, air coolers (see [2] p.197, 198). However, it does not provide heating of the chilled gas to a temperature ensuring its normal use by the consumer. A known ice maker containing a thermally insulated chamber, in the lower part of which there is a droplet forming device with means for spraying water, a fan placed in a thermally insulated channel, a heat exchanger mounted on the droplet forming unit, cooling plates placed in the chamber, and an ice receiving device in the lower part of the chamber (ed. St. USSR JY ° 411277, F25C 1/18, 1974). The known ice machine has a complex cooling system, and this, in combination with spraying water in the lower part of the chamber, does not allow efficient use of the entire volume of the chamber to form ice.

Еще одна проблема касается объективной несогласованности по сезонам года вырабатываемой за счет перепада давления газа энергии и холода с потребностями в холоде. Именно в холодное время года потребляется наибольшее количество газа, а, значит, и больше газа проходит через детандерные установки, и, следовательно, вырабатывается больше энергии и холода, а потребности в холоде в это время естественно снижаются. Это может привести к переохлаждению газа, поступающего в трубопровод после детандерных установок и, как указывалось выше, к нарушениям параметров газа, технологии и другим негативным последствиям. Для того, чтобы этого не отучилось, необходимо снижать мощность энергохолодильного блока (выключить один или несколько агрегатов), не используя энергию той части газового потока, который не проходит через детандерные установки, что является весьма нежелательным; или найти новое техническое решение этой проблемы.Another problem concerns the objective inconsistency in the seasons of the year generated by the differential pressure of gas energy and cold with the needs for cold. It is in the cold during the season, the largest amount of gas is consumed, and, therefore, more gas passes through the expander units, and, therefore, more energy and cold is generated, and the need for cold at this time naturally decreases. This can lead to hypothermia of the gas entering the pipeline after the expander units and, as mentioned above, to violations of the gas parameters, technology and other negative consequences. In order to not unlearn this, it is necessary to reduce the power of the energy-refrigerating unit (turn off one or several units) without using the energy of that part of the gas stream that does not pass through the expander units, which is very undesirable; or find a new technical solution to this problem.

Сущность изобретения Задачей изобретения является создание комплекса технических решений, обеспечивающих наибольшую эффективность технологии использования энергии технологического перепада давления («бpocoвoй» энергии) источника природного газа. При этом способ, применяемый в этой технологии, должен осуществляться с помощью типового оборудования серийного производства, а используемые устройства должны быть усовершенствованными и унифицированными элементами этого оборудования.SUMMARY OF THE INVENTION The objective of the invention is to create a set of technical solutions that provide the greatest efficiency of the technology for using the energy of the process differential pressure (“waste” energy) of a natural gas source. In this case, the method used in this technology should be carried out using standard equipment of mass production, and the devices used should be improved and unified elements of this equipment.

Техническим результатом, достигаемым с помощью , предложенных способа, системы и газового холодильника, является повышение эффективности полезного использования холода выходящего из ЭХА газа и обеспечение на выходе системы температуры газа, необходимой для его нормального использования потребителем без его специального нагрева.The technical result achieved using the proposed method, system and gas cooler is to increase the efficiency of the beneficial use of cold coming out of the ECA gas and providing the output system the temperature of the gas necessary for its normal use by the consumer without special heating.

Техническим результатом в части энергохолодильного агрегата и энергопривода заключается в обеспечении возможности достижения номинальной мощности при различных параметрах газового потока.The technical result in terms of the energy refrigeration unit and the power drive is to provide the ability to achieve rated power at various parameters of the gas stream.

Техническим результатом, достигаемым с помощью предложенного льдогенератора, является упрощение конструкции и повышение эффективности использования объема камеры. Технический результат достигается тем, что в способе подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного газа путем расширения природного газа в, по меньшей мере, одном детандере электрохолодильного агрегата (ЭХА), отвода механической энергии каждого детандера для привода электрогенератора соответствующего ЭХА и пропускания выходящего из ЭХА охладившегося в детандере газа перед подачей его потребителю через, по меньшей мере, один теплообменник холодильника, согласно изобретению, используют холодильник с камерами, в каждой из которых размещен теплообменник, осуществляют пропускание холодного газа последовательно через теплообменники камер холодильника, а часть холодного газа пропускают в теплообменник льдогенератора, соединенный с выходом соответствующего ЭХА или с коллектором, соединенным с выходом каждого ЭХА, для получения на выходе льдогенератора температуры газа, обеспечивающей его использование у потребителя. При этом степень расширения газа в каждом детандере выбирают из условия обеспечения указанной температуры газа на входе в теплообменники холодильника и льдогенератора.The technical result achieved using the proposed ice machine is to simplify the design and increase the efficiency of using the volume of the chamber. The technical result is achieved by the fact that in the method of preparing natural gas for supplying a consumer with the integrated use of natural gas energy by expanding natural gas in at least one expander of an electro-refrigerating unit (ECA), removing the mechanical energy of each expander to drive an electric generator of the corresponding ECA and transmitting leaving the ECA of the gas cooled in the expander before feeding it to the consumer through at least one heat exchanger of the refrigerator, according to the invention, I use t a refrigerator with chambers, in each of which a heat exchanger is placed, cold gas is passed sequentially through the heat exchangers of the refrigerator chambers, and part of the cold gas is passed into the ice generator heat exchanger connected to the output of the corresponding ECA or to a collector connected to the output of each ECA to obtain the output ice generator gas temperature, ensuring its use by the consumer. The degree of expansion of the gas in each expander is selected from the condition of ensuring the specified temperature of the gas at the inlet to the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker.

Кроме того, при степени расширения газа в детандере или детандерах, недостаточной для обеспечения заданной температуры газа на входе в холодильник и/или льдогенератор, целесообразно подключать автономный хладопроизводитель соответственно к холодильнику и/или льдогенератору.In addition, if the degree of expansion of the gas in the expander or expanders is insufficient to provide a given temperature of the gas at the inlet to the refrigerator and / or ice machine, it is advisable to connect a stand-alone refrigerant manufacturer to the refrigerator and / or ice machine, respectively.

Кроме того, желательно систему, включающую, по меньшей мере, по одному указанные детандер, электрогенератор, холодильник и льдогенератор, подсоединять к источнику природного газа и к трубопроводу для подачи газа потребителю параллельно действующей газовой редукционной станции (ГРС) для снижения нагрузки на нее и поддержания требуемых параметров газа, подаваемого потребителю.In addition, it is desirable that a system including at least one of the indicated expander, an electric generator, a refrigerator and an ice generator is connected to a natural gas source and to a gas supply pipe to a consumer in parallel with a gas reduction station (GDS) to reduce the load on it and maintain required parameters of gas supplied to the consumer.

При использовании более одного детандера и при превышении количества газа, проходящего через ГРС, над количеством газа, проходящего через указанную систему, желательно осуществлять байпасирование части газа мимо системы и измерять температуру газа после смешения потоков газа, и при снижении температуры за допустимый уровень уменьшать долю газа, проходящего через систему, путем отключения части детандеров.When using more than one expander and when the amount of gas passing through the GDS exceeds the amount of gas passing through the specified system, it is advisable to bypass a part of the gas past the system and measure the temperature of the gas after mixing the gas flows, and if the temperature drops to an acceptable level, reduce the gas fraction passing through the system by disconnecting part of the expanders.

Технический результат достигается также тем, что в системе для подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного газа, содержащей, по меньшей мере, один энергохолодильный агрегатThe technical result is also achieved by the fact that in the system for preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural gas energy containing at least one energy-refrigerating unit

(ЭХА), каждый из которых включает детандер и связанный с его валом электрогенератор, по меньшей мере, один газовый холодильник, теплообменник которого соединен с выходом, по меньшей мере, одного ЭХА, и трубопровод подачи газа к потребителю, согласно изобретению, газовый холодильник содержит камеры, в каждой из которых размещен теплообменник, теплообменники соединены друг с другом последовательно, а выход теплообменников соединен с трубопроводом для подачи газа потребителю, а система снабжена, по меньшей мере, одним льдогенератором, теплообменник которого соединен с выходом соответствующего ЭХА или с коллектором, соединенным с выходом каждого ЭХА, и с трубопроводом подачи газа к потребителю.(ECA), each of which includes an expander and its associated the shaft of the generator, at least one gas refrigerator, the heat exchanger of which is connected to the outlet of at least one ECA, and the pipeline for supplying gas to the consumer, according to the invention, the gas refrigerator contains chambers, in each of which there is a heat exchanger, heat exchangers are connected to each other another in series, and the output of the heat exchangers is connected to the pipeline for supplying gas to the consumer, and the system is equipped with at least one ice generator, the heat exchanger of which is connected to the output of the corresponding ECA and whether with a collector connected to the output of each ECA, and with a pipeline for supplying gas to the consumer.

Технический результат достигается также тем, что в энергохолодильном агрегате, содержащем герметичную камеру с выходным трубопроводом, установленные в ней турбодетандер и соединенный с его валом электрогенератор, датчик частоты вращения вала турбодетандера, соединенный с трубопроводом подвода газа дроссель-дозатор для подачи газа к соплам турбодетандера, связанный с ним регулятор подачи газа и электронный блок, связанный с указанными датчиком и регулятором, согласно изобретению, сопла турбодетандера разделены на две или более группы, одна группа сопел соединена с трубопроводом подвода газа через указанный дроссель-дозатор, а другая или другие - через коллектор или через дополнительный дроссель-дозатор или дроссель-дозаторы. Кроме того, на трубопроводе подвода газа к турбодетандеру установлен управляемый с помощью системы автоматики запорный орган с плавной операцией открытия при загрузке электрогенератора и с быстрым закрытием по сигналу от системы автоматики, формируемому внешним включением или блоком защиты при отклонении рабочих параметров агрегата и процессов за заданные пределы с возможностью одновременного снятия нагрузки с электрогенератора и закрытия запорного органа. При этом турбодетандер имеет прочность, рассчитанную для наибольшего принятого уровня давления газа, а камера имеет прочность, рассчитанную при давлении меньше наибольшего принятого на величину степени расширения газа в турбодетандере. При этом на трубопроводе подачи газа к турбодетандеру может быть установлен редуктор газа для поддержания его давления не выше требуемого, а на выходном трубопроводе, соединенном с камерой, могут быть установлены предохранительные клапаны, выполненные с возможностью срабатывания при повышении давления газа в камере выше указанного уровня, для которого рассчитана прочность камеры, причем их суммарное проходное сечение выбрано больше сечения сопел турбодетандера.The technical result is also achieved by the fact that in an energy-refrigerating unit containing a sealed chamber with an outlet pipe, a turboexpander installed in it and an electric generator connected to its shaft, a turboexpander shaft speed sensor connected to a gas supply pipe, a throttle-dispenser for supplying gas to the nozzles of the turbine expander, the associated gas supply regulator and an electronic unit associated with the indicated sensor and the regulator, according to the invention, the turbo-expander nozzles are divided into two or more groups , one group of nozzles is connected to the gas supply pipeline through the specified metering throttle, and the other or others through the collector or through an additional metering throttle or metering throttle. In addition, a shut-off element controlled by an automation system with a smooth opening operation when the electric generator is loaded and with quick closing by a signal from the system is installed on the gas supply line to the turbine expander automation formed by an external switch on or by a protection unit when the operating parameters of the unit and processes deviate beyond specified limits with the possibility of simultaneously removing the load from the generator and closing the shut-off element. In this case, the turbo-expander has a strength calculated for the highest accepted level of gas pressure, and the chamber has a strength calculated at a pressure less than the highest accepted by the magnitude of the degree of expansion of the gas in the turbo-expander. At the same time, a gas reducer can be installed on the gas supply line to the turbo-expander to maintain its pressure not higher than the required one, and safety valves can be installed on the outlet pipe connected to the chamber, which can be activated when the gas pressure in the chamber rises above the specified level, for which the strength of the chamber was calculated, and their total flow area selected is greater than the cross section of the nozzles of the turbo expander.

Камера имеет размеры, определенные исходя из размеров электрогенератора наибольшей мощности в используемом мощностном ряду, а турбодетандер имеет размеры проточной части и мощность, рассчитанные из условия достижения электрогенератором номинальной мощности при наименьшем заданном давлении газа на входе в турбодетандер.The chamber has dimensions determined on the basis of the dimensions of the generator of the highest power in the used power range, and the turboexpander has the dimensions of the flow part and power calculated from the condition that the generator reaches its rated power at the lowest specified gas pressure at the inlet to the turbine expander.

Кроме того, при минимальном, но достаточном для развития турбодетан дером заданной мощности потока газа от источника дроссель-дозатор соединен с одной группой сопел и с трубопроводом подвода газа к турбодетандеру, снабженным указанным запорным органом, а агрегат снабжен коллектором, соединенным с остальными группами сопел турбодетандера и с указанным трубопроводом подвода газа к турбодетандеру для осуществления пуска, ввода электрогенератора в синхронизм с внешней сетью и развития мощности 5-10% от номинальной при подаче газа через дроссель-дозатор для осуществления полной загрузки электрогенератора при дополнительной подаче газа через коллектор.In addition, at a minimum, but sufficient for the development of a turbo-expander, predetermined gas flow power from the source, the throttle-dispenser is connected to one group of nozzles and to a gas supply pipe to the turbo-expander equipped with the indicated shut-off element, and the unit is equipped with a collector, connected to the remaining groups of nozzles of the turbo-expander and with the specified pipeline for supplying gas to the turbo-expander for starting, putting the electric generator in synchronism with the external network and developing 5-10% of the rated power when gas is supplied through the throttle-dispenser to fully charge the electric generator with additional gas supply through the collector.

При высоких давлениях газа источника, один или несколько дросселей-дозаторов, соединенных с одной или более группами сопел, присоединены к коллектору, соединенному с трубопроводом подвода газа к турбодетандеру, для обеспечения подачи газа через дроссель- дозатор или дроссель- дозаторы при регулировании подачи газа к соплам как при пуске и вводе электрогенератора в синхронизм с электросетью, так и при номинальной его нагрузке и других режимах работы агрегата.At high source gas pressures, one or more metering throttles connected to one or more groups of nozzles are connected to a manifold connected to the gas supply line to the turbo-expander to provide gas supply through the throttle-metering or throttle-metering devices while regulating the gas supply to nozzles during start-up and commissioning of the generator in synchronism with the power grid, and at its rated load and other operating modes of the unit.

В обоих случаях проточная часть турбодетандера имеет параметры, а именно число и размеры входящих в нее групп сопел и трубопроводов, соединяющих их с выходами коллектора или с дроссель-дозатором, рассчитанные из условия обеспечения оптимального КПД при изменении давления газа на его входе в 4-5 раз, расхода газа в 4-6 раз и мощности турбодетандера в 3-4 раза.In both cases, the flow part of the turboexpander has parameters, namely, the number and sizes of the groups of nozzles and pipelines included in it, connecting them to the manifold outputs or with the throttle-dispenser, calculated from the condition of ensuring optimal efficiency when changing the gas pressure at its inlet in 4-5 times, gas consumption by 4-6 times and turbine expander power by 3-4 times.

При этом электрогенератор выполнен с возможностью использования его при пуске агрегата в качестве электродвигателя и раскручивания своего ротора и вала турбодетандера при подаче на него напряжения от внешней электросети до синхронной с электросетью частоты и с возможностью перехода после этого и после подачи газа в сопла турбодетандера из режима двигателя в режим генератора при равенстве потребляемой агрегатом и вырабатываемой им мощности и выхода на номинальный режим.In this case, the generator is made with the possibility of using it when starting up the unit as an electric motor and spinning its own rotor and turbine expander shaft when voltage is applied to it from an external electric network to a frequency synchronous with the electric network and with the possibility of transition after that and after gas supply to the turbo expander nozzles from engine mode at generator mode with equality of the power consumed by the unit and the power generated by it and the output to the nominal mode.

Технический результат достигается также тем, что в энергоприводе с лопаточной машиной - турбодетандере, содержащем корпус, установленный в нем на валу , ротор с рабочими лопатками, закрепленные на корпусе сопла, направленные на лопатки ротора, дроссель-дозатор и датчик частоты вращения вала ротора, связанный с регулятором подачи газа через дроссель-дозатор, сопла разделены на несколько групп, одна группа сопел соединена с трубопроводом подвода газа через указанный дроссель-дозатор, а остальные - через коллектор, соединенный с запорным органом.The technical result is also achieved by the fact that in the power drive with a vane machine - a turboexpander containing a housing mounted on the shaft therein, a rotor with rotor blades mounted on the nozzle body, directed to the rotor blades, a throttle batcher and a rotor shaft speed sensor connected with a gas supply regulator through the metering throttle, nozzles are divided into several groups, one group of nozzles is connected to the gas supply pipe through the specified metering throttle, and the rest is through a manifold connected to the shut-off device anom.

При этом число сопел, соединяемых с трубопроводом подвода газа при работе энергопривода, определено исходя из условий достижения номинальной мощности с максимальным КПД при наименьшем давлении газа источника.In this case, the number of nozzles connected to the gas supply pipeline during operation of the power drive is determined on the basis of the conditions for achieving the rated power with maximum efficiency at the lowest pressure of the source gas.

Кроме того, степень расширения газа выбрана исходя из заданной температуры газа на выходе энергопривода при наибольшей температуре газа, поступающего в энергопривод от источника.In addition, the degree of expansion of the gas is selected based on the given temperature of the gas at the output of the power drive at the highest temperature of the gas entering the power drive from the source.

Технический результат достигается также тем, что в газовом холодильнике, содержащем теплоизолированные камеры с закрываемым проемом и теплообменники, согласно изобретению, в каждой камере размещены теплообменник и вентилятор, для обеспечения хранения продуктов при различной температуре теплообменники соединены последовательно и на трубопроводах подвода холодного газа к каждому теплообменнику установлены запорно-регулирующие органы с возможностью поддержания в первой по ходу холодного газа камере наиболее низкой температуры воздуха и последовательно увеличивающейся температуры воздуха в последующих камерах.The technical result is also achieved by the fact that in a gas refrigerator containing heat-insulated chambers with a closed opening and heat exchangers, according to the invention, a heat exchanger and a fan are placed in each chamber, to ensure storage of products at different temperatures, the heat exchangers are connected in series and on pipelines for supplying cold gas to each heat exchanger locking and regulating bodies are installed with the possibility of maintaining the first along the cold gas chamber of the lowest air temperature and a successively increasing air temperature in subsequent chambers.

Кроме того, каждая камера может быть снабжена системой регулирования температуры воздуха, связанной с размещенными в камере термодатчиками, с запорно-регулирующим органом и с вентилятором с возможностью изменения подачи холодного газа в теплообменник и/или скорости вращения вентилятора в зависимости от заданных и фактических температур воздуха в камерах.In addition, each chamber can be equipped with an air temperature control system associated with temperature sensors located in the chamber, with a shut-off regulating body and with a fan with the possibility of changing the supply of cold gas to the heat exchanger and / or the fan rotation speed depending on the set and actual air temperatures in the cameras.

Причем, при недостаточно низкой температуре подаваемого холодного газа, по меньшей мере, одна камера может быть подключена к автономному хладопроизводителю с возможностью забора из камеры части воздуха, охлаждения его и возврата обратно в камеру для поддержания в ней заданной температуры.Moreover, if the temperature of the supplied cold gas is not low enough, at least one chamber can be connected to an autonomous refrigeration producer with the possibility of taking part of the air from the chamber, cooling it and returning it to the chamber to maintain the set temperature in it.

Для периодического оттаивания теплообменников выходной трубопровод каждого теплообменника может быть соединен через запорный орган с узлом присоединения к нагнетателю горячего воздуха, а к входу теплообменника через запорный орган может быть присоединена сбросная свеча для выхода из теплообменника сначала газа, а затем горячего воздуха.To periodically thaw the heat exchangers, the outlet pipe of each heat exchanger can be connected through a shut-off element to the hot air blower connection unit, and a discharge candle can be connected to the heat exchanger inlet through the shut-off element to exit the gas exchanger first, and then hot air.

Кроме того, в верхних точках каждой камеры могут быть установлены датчика концентрации метана, которые через преобразователь-усилитель сигналов соединены с системой автоматики и зашиты, соединенной с запорным органом, установленным на трубопроводе подвода газа к соответствующему теплообменнику, а также с системой вытяжной вентиляции. Целесообразно, чтобы теплообменники и трубопроводы, размещенные внутри камер, были выполнены без разъемных соединений, а запорные органы размещены за пределами камер.In addition, methane concentration sensors can be installed at the upper points of each chamber, which are connected through a signal converter-amplifier to an automation and protection system connected to a shut-off element installed on the gas supply pipe to the corresponding heat exchanger, as well as to an exhaust ventilation system. It is advisable that the heat exchangers and pipelines located inside the chambers are made without detachable connections, and the shut-off bodies are placed outside the chambers.

Технический результат достигается также тем, что в льдогенераторе, содержащем теплоизолированную камеру, в которой размещен каплеобразователь со средством для разбрызгивания воды, размещенный в теплоизолированном канале вентилятор, теплообменник и устройство для приема льда в нижней части камеры, согласно изобретению, теплообменник размещен в указанном теплоизолированном канале и соединен с трубопроводами подвода и отвода холодного газа с запорными органами, указанный канал соединен своим входом с верхней частью камеры, а выходом - с отверстиями в боковых стенках камеры для входа в камеру охлажденного воздуха. Кроме того, каплеобразователь может быть соединен с другим теплообменником для подачи в него воды, охлажденной холодным газом.The technical result is also achieved by the fact that in an ice machine containing a thermally insulated chamber, in which a droplet-forming device with means for spraying water is placed, a fan, a heat exchanger and an ice receiving device in the lower part of the chamber, according to the invention, are placed in said thermally insulated channel and connected to pipelines for supplying and discharging cold gas with locking elements, the specified channel is connected by its inlet to the upper part of the chamber, and the output is openings in the side walls of the chamber to enter the cooling air chamber. In addition, the droplet generator can be connected to another heat exchanger to supply water cooled with cold gas.

Устройство для приема льда представляет собой накопитель льда в виде размещенной в нижней части камеры емкости с наклонными стенками и балансиром, установленной на оси и связанной с фиксирующим устройством с возможностью расфиксирования и опрокидывания накопителя при наполнении его льдом за счет несимметричности накопителя и возвращения освободившегося ото льда накопителя в исходное положение за счет момента от балансира и фиксации накопителя.The device for receiving ice is an ice storage device in the form of a tank located at the bottom of the chamber with inclined walls and a balancer, mounted on an axis and connected with a fixing device with the possibility of unlocking and tipping the drive when filling it with ice due to the asymmetry of the drive and the return of the drive freed from ice in the starting position due to the moment from the balancer and fixing the drive.

При этом внутренние поверхности камеры льдогенератора и емкости накопителя предпочтительно покрыты водонесмачиваемым материалом, например, тефлоном. Льдогенератор может быть также снабжен размещенным под накопителем ленточным транспортером и льдохранилищем, в котором установлен транспортабельный распределитель для подачи на него брикетов льда из накопителя с помощью ленточного транспортера, а к распределителю пристыкованы другие ленточные транспортеры для укладки брикетов льда на пол льдохранилища друг на друга или на стеллажи.In this case, the inner surfaces of the chamber of the ice maker and the storage tank are preferably coated with a water-wettable material, for example, Teflon. The ice maker can also be equipped with a conveyor belt and an ice storage located under the drive, in which a transportable distributor is installed for feeding ice briquettes onto it from the drive using a conveyor belt, and other belt conveyors are attached to the distributor for laying ice briquettes on the ice storage floor one on another or on shelving.

При этом вход в льдохранилище может быть совмещен с выходом для льда из камеры, а на выходе из льдохранилища может быть установлен льдодробильный агрегат для превращения брикетов льда в товарный лед заданной структуры.In this case, the entrance to the ice storage can be combined with the exit for ice from the chamber, and an ice crushing unit can be installed at the exit from the ice storage to turn ice briquettes into marketable ice of a given structure.

Таким образом, комплексное использование энергии природного газа при подаче его потребителю осуществляют через присоединенный к трубопроводу высокого давления детандер, в котором природный газ расширяется с понижением температуры и отводом механической энергии для привода энергопотребителя, например, электрогенератор, а затем охлажденный газ проходит через теплообменники холодильника и льдогенератора, в которым он нагревается, его температура повышается, и далее он входит в трубопровод, отводящий газ потребителям. При этом, согласно изобретению, газ потребителям подают через один или несколько соединенных последовательно, параллельно или комбинированно детандеров, измеряют перепад температуры газового потока, прошедшего через детандер, и в зависимости от значения этого перепада, газовый поток направляют либо в теплообменник, где он нагревается за счет охлаждения окружающего воздуха, либо в следующий последовательно присоединенный детандер. На выходе детандера, в который газовый поток поступает, пройдя теплообменник, целесообразно температуру газа поддерживать в заданных пределах. Для этого можно (в зависимости от степени расширения газа в детандере) устанавливать в теплообменнике режим нагрева газа, компенсирующий его последующее охлаждение в детандере.Thus, the complex use of natural gas energy when it is supplied to the consumer is carried out through an expander connected to the high pressure pipeline, in which natural gas expands with decreasing temperature and mechanical energy is removed to drive the energy consumer, for example, an electric generator, and then the cooled gas passes through the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker in which it is heated, its temperature rises, and then it enters the pipeline that discharges gas to consumers. Moreover, according to the invention, gas is supplied to consumers through one or more expanders connected in series, parallel or combined, the temperature difference of the gas stream passing through the expander is measured, and depending on the value of this difference, the gas stream is directed either to a heat exchanger where it is heated for due to cooling of the ambient air, or to the next series-connected expander. At the exit of the expander, into which the gas stream enters, passing heat exchanger, it is advisable to maintain the gas temperature within the specified limits. For this, it is possible (depending on the degree of expansion of the gas in the expander) to set the gas heating mode in the heat exchanger, compensating for its subsequent cooling in the expander.

Для решения этой задачи предлагается также энергохолодильный агрегат, включающий детандер, вырабатывающий механическую энергию, потребителя механической энергии, например, электрогенератор, систему подвода и отвода газа, систему регулирования режима работы агрегата и др.To solve this problem, an energy-refrigerating unit is also proposed, including an expander that generates mechanical energy, a consumer of mechanical energy, for example, an electric generator, a gas supply and exhaust system, a system for regulating the unit's operating mode, etc.

Из таких агрегатов на газовых объектах предлагается создавать энергоблоки в виде соединенных газовыми трубопроводами последовательно, если возможная степень расширения газа превышает четыре, нескольких энергохолодильных агрегатов, за каждым из которых по ходу газа должен быть установлен теплообменник с входным и выходным трубопроводами, при этом во входном трубопроводе перед теплообменником установлен запорный орган, а входной и выходной трубопроводы соединены другим трубопроводом с запорным органом для возможности направления потока в обвод теплообменникаFrom such units at gas facilities it is proposed to create power units in the form of series-connected gas pipelines, if the possible degree of gas expansion exceeds four, several energy-refrigerating units, each of which should have a heat exchanger with inlet and outlet pipelines along the gas, while in the inlet pipeline a shut-off element is installed in front of the heat exchanger, and the inlet and outlet pipelines are connected by another pipeline to the shut-off element for the possibility of direction along current to the heat exchanger bypass

Степень расширения газа в детандере каждого энергохолодильного агрегата должна быть такой, при которой температура газа после расширения должна находиться в заданном интервале, пригодном для прямого полезного использования холода, содержащегося в газовом потоке. Например, при использовании возникшего холода в холодильнике для хранения продуктов питания температура газа должна находиться в пределах минус 20-300C. При возможной степени расширения газа на объекте в пределах 1,8-2,5 входы детандеров энергохолодильных агрегатов, входящих в блок, возможно присоединять трубопроводами к одному коллектору, который соединен с источником газа высокого давления, а выходы - также к одному коллектору низкого давлениях (т.е. параллельно), к которому трубопроводами присоединяются теплообменные аппараты холодильника, льдогенератора и других потребителей холода, после чего газ направляется по трубопроводу потребителю. При объемах потока больше, чем проход газа через один детандер агрегата, и высоких (более 4-х) отношениях давления источника и потребителя газа несколько энергохолодильных агрегатов можно присоединять трубопроводами к коллектору источника газа высокого давления, а за каждым агрегатом, присоединенным таким образом к источнику газа высокого давления, присоединять еще один или несколько агрегатов с теплообменниками, как это описано выше. При этом выходы каждого последнего в этой цепи детандера следует присоединять к коллектору газа низкого давления, из которого он направляется для использования холода.The degree of gas expansion in the expander of each energy-refrigerating unit should be such that the temperature of the gas after expansion should be in a predetermined interval suitable for direct beneficial use of the cold contained in the gas stream. For example, when using the arising cold in the refrigerator for storage food gas temperature should be in the range of minus 20-30 0 C. With a possible degree of expansion of gas at the facility within 1.8-2.5, the inputs of the expanders of energy-refrigerating units included in the unit, it is possible to connect pipelines to one collector, which is connected to high-pressure gas source, and the outputs also to one low-pressure manifold (i.e. in parallel), to which the heat exchangers of the refrigerator, ice maker and other cold consumers are connected by pipelines, after which the gas directs I by pipeline to consumers. With flow volumes greater than the gas passage through one expander of the unit, and high (more than 4) pressure ratios of the gas source and consumer, several energy-refrigerating units can be connected by pipelines to the collector of the high-pressure gas source, and behind each unit thus connected to the source high-pressure gas, connect one or more units with heat exchangers, as described above. At the same time, the outputs of each last expander in this circuit should be connected to the low-pressure gas manifold from which it is sent to use the cold.

Во всех описанных выше схемах соединения энергохолодильных агрегатов должна быть предусмотрена возможность выключения из работы как каждого агрегата, так и блока в целом без нарушения подачи газа потребителю. Это можно обеспечить за счет обводного трубопровода газа, подключенного к газовому трубопроводу высокого давления и сообщенного с входным и выходным трубопроводами каждого теплообменника. Причем в этих трубопроводах и в обводном трубопроводе должны быть установлены запорные элементы таким образом, чтобы в случае снижения давления источника газа или аварийной ситуации, вызывающей остановку одного или всех агрегатов, газовый поток мог быть направлен в обход любого детандера, а также теплообменника, при этом в газовом трубопроводе перед узлом подключения обводного трубопровода должен быть установлен блок редукционных клапанов (редукторов давления).In all the above-described schemes for connecting energy-refrigerating units, it must be possible to shut down both each unit and the unit as a whole without disrupting the gas supply to the consumer. This can be achieved through a gas bypass pipe connected to a high pressure gas pipeline and connected to the inlet and outlet pipelines of each heat exchanger. Moreover, in these pipelines and in the bypass pipeline must shut-off elements must be installed in such a way that in the event of a decrease in the pressure of the gas source or an emergency that causes the shutdown of one or all of the units, the gas flow can be directed to bypass any expander and heat exchanger, while in the gas pipeline in front of the bypass pipe connection unit a block of pressure reducing valves (pressure reducers) should be installed.

В качестве энергопривода в энергохолодильном агрегате применен турбодетандер, т.е. лопаточная машина, содержащая корпус с трубопроводами подвода и отвода газа, ротор с лопатками, установленный на валу, связанным с валом электродвигателя с помощью муфты, сопловый аппарат, разделенный на группы, струи газа после которого, взаимодействуют с лопатками ротора, дозатор расхода газа, сообщенный трубопроводами с соплами, систему управления дозатором при регулировании расхода газа, которая включает модулятор с датчиком частоты вращения вала ротора, соединенный через электронный блок и усилитель сигнала с исполнительным устройством, обеспечивающим требуемое изменение проходного сечения дозатора при пуске, выходе и поддержании номинальных оборотов холостого хода и изменении нагрузки.A turboexpander is used as an energy drive in an energy-refrigerating unit, i.e. a blade machine comprising a housing with gas supply and exhaust pipelines, a rotor with blades mounted on a shaft connected to the electric motor shaft by means of a coupling, a nozzle apparatus divided into groups, gas jets after which interact with rotor blades, a gas flow meter, communicated pipelines with nozzles, a dispenser control system for regulating gas flow, which includes a modulator with a rotor shaft speed sensor connected via an electronic unit and a signal amplifier to an executive device stvom providing the desired change in the flow cross section of the dispenser at the start, output and maintaining the nominal idle speed and load change.

Целесообразно связь вала ротора с валом энергопотребителя; выполнить в виде синхронной радиальной магнитной муфты, состоящей их двух полумуфт, разделенных герметичным экраном из непроводящего или высокоомного материала, а при размещении турбодетандера и энергопотребителя (электрогенератора) в герметичной камере (капсуле), заполненной газом, при работе энергохолодильного агрегата соединение валов целесообразно осуществлять с помощью «мягкoй» пальчиковой муфты (см. свидетельство на полезную модель РФ N°20778).It is advisable to connect the rotor shaft with the shaft of the energy consumer; to perform in the form of a synchronous radial magnetic coupling, consisting of two coupling halves separated by a sealed screen of non-conductive or high-resistance material, and when placing a turbo expander and an energy consumer (electric generator) in a sealed chamber (capsule) filled with gas, it is advisable to connect the shafts when the energy-cooling unit is operating carry out using a “soft” finger coupling (see certificate for a utility model of the Russian Federation N ° 20778).

Дозатор расхода газа может быть выполнен в виде расположенного в корпусе поворотного или золотникового дросселя с приводом от рычажной или электромагнитной системы. При достаточно высоких давлениях источника газа весь поток желательно подавать в турбодетандер через управляемый дозатор газа на всех режимах работы от пуска до приема полной нагрузки, а при невысоких давлениях источника газа целесообразно подавать через дозатор только часть газового потока, т.е. к одной из групп сопел для обеспечения пуска агрегата, вывода на номинальные обороты холостого хода и их поддержание, синхронизации генератора с электросетью и приема частичной нагрузки. Дальнейшее увеличение нагрузки осуществлять путем плавного открытия управляемого запорного устройства и подвода газа к остальным группам сопел турбодетандера Желательно, чтобы это управляемое запорное устройство было способно открываться медленно (30-40 с), а закрываться быстро (0,3-0,5 с). В этом случае оно может использоваться в системе защиты агрегата при отклонении его определяющих параметров за допустимые пределы.The gas flow meter can be made in the form of a rotary or spool throttle located in the housing with a drive from a lever or electromagnetic system. At sufficiently high pressure of the gas source, it is desirable to supply the entire stream to the turboexpander through a controlled gas meter at all operating modes from start-up to full load, and at low gas source pressures it is advisable to supply only part of the gas stream through the meter, i.e. to one of the groups of nozzles to ensure the start-up of the unit, output to the rated idle speed and their maintenance, synchronization of the generator with the mains and reception of a partial load. Further increase the load by smoothly opening the controlled shut-off device and supplying gas to the other groups of nozzles of the turbo-expander. It is desirable that this controlled shut-off device was able to open slowly (30-40 s) and close quickly (0.3-0.5 s). In this case, it can be used in the protection system of the unit when its defining parameters deviate from the permissible limits.

Образующийся при расширении газа в детандере холод целесообразно использовать для охлаждения камер холодильника за счет пропуска потока холодного газа (минус 20-300C) как хладагента через теплообменники, размещенные в камере холодильника. Причем в случае последовательного включения детандеров в трубопровод газа высокого давления теплообменники холодильников подключаются после каждого детандера, т.е. после каждой ступени расширения газа, а при параллельном присоединении нескольких турбодетандеров их желательно присоединять трубопроводами к одному коллектору, соединенному с источником газа высокого давления, при этом отвод газа от каждого детандера соединять трубопроводами с другим коллектором низкого давления, из которого газ подводится к теплообменникам, а затем после нагревания в них газ должен отводиться в трубопровод подачи газа потребителю.It is advisable to use the cold generated during gas expansion in the expander to cool the refrigerator chambers due to the passage of a cold gas stream (minus 20-30 0 C) as a refrigerant through heat exchangers placed in the refrigerator chamber. Moreover, in the case of the sequential inclusion of expanders in the high pressure gas pipeline, the heat exchangers of the refrigerators are connected after each expander, i.e. after each stage of gas expansion, and with parallel the connection of several turbo-expanders, it is desirable to connect them by pipelines to one collector connected to a high-pressure gas source, while the gas outlet from each expander to be connected by pipelines to another low-pressure manifold, from which gas is supplied to heat exchangers, and then, after heating, the gas must be diverted to gas supply line to the consumer.

В целях наиболее полного использования возникающего при работе детандеров холода желательно в холодильнике иметь низкотемпературные камеры (минус 18-200C), камеры со средней (минус 7-80C) и высокой температурой (минус 2 или плюс 20C) хранения продуктов. При этом теплообменники в этих камерах соединяются трубопроводами последовательно, и газ должен отводиться в трубопровод потребителя после камеры с наиболее высокой температурой.In order to make the fullest possible use of the cold expanders during operation, it is desirable to have low-temperature chambers (minus 18-20 0 C), chambers with medium (minus 7-8 0 C) and high temperature (minus 2 or plus 2 0 C) food storage in the refrigerator . In this case, the heat exchangers in these chambers are connected by pipelines in series, and gas must be discharged into the consumer’s pipeline after the chamber with the highest temperature.

Далее в прохладное и холодное время года избыток холода, образующегося при полной загрузке энергохолодильных агрегатов используют для производства льда и складируют его для интенсивного использования при торговле охлажденной продукцией в теплое время года.Further, in the cool and cold season, the excess of cold formed during the full load of energy-refrigerating units is used for ice production and stored for intensive use in the trade of chilled products in the warm season.

Для этой цели согласно изобретению избыточную (после обеспечения работы холодильника) часть потока холодного газа - хладагента целесообразно направить в теплообменник льдогенератора, в котором организован процесс непрерывной заморозки капель воды, разбрызгиваемой с помощью насадок в воздушном пространстве теплоизолированной камеры льдогенератора. Причем капли воды предлагается выбрасывать из насадок навстречу или под углом к холодному воздушному потоку, идущего от теплообменника. Капли воды после заморозки опустятся вниз камеры и, как предлагается в изобретении, будут накапливаться в специальном поддоне, который после наполнения опрокидывается около оси, сбрасывая ледяной брикет на транспортер, по которому он перемещается в примыкающее к льдогенератору льдохранилище и укладывается на хранение с помощью распределителя и системы транспортеров. Товарный лед заданной структуры предлагается формировать из хранимого льда путем его дробления с помощью льдодробильных агрегатов. Таким образом, показано, что признаки, которыми охарактеризованы изобретения, являются существенными и нацелены на решение единой задачи - наиболее эффективного и комплексного использовании энергии перепада давления источника природного газа, т.е. «бpocoвoй» энергии газового потока, которая в настоящее время в больших количествах диссипируется при редуцировании давления газа в газораспределительных системах.For this purpose, according to the invention, it is advisable to direct the excess (after ensuring the operation of the refrigerator) part of the cold gas-refrigerant stream to the ice generator heat exchanger, in which the process of continuous freezing of water droplets sprayed with nozzles in the air space of the heat-insulated chamber of the ice generator is organized. Moreover, drops of water are proposed to be thrown out of the nozzles towards or at an angle to the cold air stream, coming from the heat exchanger. Drops of water after freezing will fall down the chambers and, as proposed in the invention, will accumulate in a special tray, which, after filling, tilts around the axis, dropping the ice briquette onto the conveyor, through which it moves into the ice storage adjacent to the ice maker and is stored using a distributor and conveyor systems. Commercial ice of a given structure is proposed to be formed from stored ice by crushing it using ice crushing units. Thus, it is shown that the features that characterize the invention are significant and aimed at solving a single problem - the most efficient and integrated use of the energy of the pressure drop of a natural gas source, i.e. “Out-of-band” gas flow energy, which is currently dissipated in large quantities when reducing gas pressure in gas distribution systems.

Краткое описание чертежей Группа изобретений поясняется чертежами, где: на фиг.l изображена блок-схема предлагаемой системы - энергохолодильного комплекса; на фиг.2 - энергохолодильный комплекс, функциональная схема; на фиг.З - энергохолодильный агрегат, функциональная схема; на фиг.4 - газовый холодильник, функциональная схема; на фиг.5 - льдогенератор с льдохранилищем, функциональная схема.A brief description of the drawings The group of inventions is illustrated by drawings, where: in Fig. L shows a block diagram of the proposed system - energy refrigerating complex; figure 2 - energy refrigerating complex, functional diagram; in Fig.Z - energy refrigeration unit, functional diagram; figure 4 - gas refrigerator, functional diagram; figure 5 - ice machine with ice storage, functional diagram.

Предпочтительный вариант осуществления изобретений На фиг.l представлена блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ, - энергохолодильного комплекса показывающая взаимосвязи его компонентов между собой и ГРС. Как видно, энергохолодильный комплекс включает энергоблок 100 из энергохолодильных агрегатов, газовый холодильник 101 и льдогенератор 102 с льдохранилищем 103. Все эти компоненты связаны газовыми трубопроводами между собой и с газопроводами ГРС 104 (пунктирные линии). Каждый объект, составляющий энергохолодильный комплекс, производит свой положительный эффект:Preferred Embodiment Figure l presents a block diagram of a system that implements the proposed method is an energy-refrigerating complex showing the relationship of its components with each other and GDS. As can be seen, the energy-refrigerating complex includes a power unit 100 of energy-refrigerating units, a gas refrigerator 101 and an ice maker 102 with an ice storage 103. All these components are connected by gas pipelines to each other and to the gas pipelines of the GDS 104 (dashed lines). Each object that makes up the energy-refrigerating complex produces its own positive effect:

- энергоблок 100 - электроэнергию и холод;- power unit 100 - electricity and cold;

- газовый холодильник 101 - холодные объемы для хранения продуктов питания;- gas refrigerator 101 - cold storage volumes for food;

- льдогенератор 102 - товарный (водяной) лед. От источника природный газ высокого давления, пройдя очистку, поступает в турбодетандер энергохолодильного агрегата, в сопловом аппарате которого потенциальная энергия газа частично превращается в кинетическую энергию с понижением его температуры. Струи газа с большой скоростью воздействуют на лопатки ротора турбодетандера, приводя его во вращение, который, в свою очередь, совершает работу над внешними объектами, например, приводит в действие электрогенератор. Перепад температуры газа на входе и выходе из турбодетандера определяется степенью расширения в нем газа. Далее газ, как хладагент, направляется в теплообменники холодильника или в теплообменники холодильника и льдогенератора одновременно. Это зависит от количества газа, проходящего через турбодетандер. Степень расширения газа в каждом турбодетандере принимают одинаковой и по величине достаточной для требуемого снижения температуры газового потока для целей его использования в качестве хладагента для холодильника и льдогенератора. Этот перепад температуры измеряют, и при необходимости для более глубокого охлаждения газового потока направляют не в теплообменник холодильника, а в следующий последовательно подсоединенный турбодетандер, в котором реализуют вторую ступень расширения газа, а затем направляют в теплообменники для полезного использования, и т.д. В том случае, если перепад давления газа не достаточен для требуемого охлаждения газового потока, в камеры холодильника дополнительно подают воздух с более низкой температурой от автономного компрессорного холодильного агрегата малой мощности с тем, чтобы после смешивания воздуха, охлажденного в теплообменниках газовым хладагентом, и воздуха, поданного дополнительно от этого агрегата, температура воздуха в холодильной камере достигла требуемого уровня.- ice maker 102 - marketable (water) ice. After being cleaned, the high-pressure natural gas enters the turboexpander of the energy-refrigerating unit, in the nozzle apparatus of which the potential energy of the gas is partially converted into kinetic energy with a decrease in its temperature. The jets of gas at a high speed act on the blades of the rotor of the turbo expander, bringing it into rotation, which, in turn, performs work on external objects, for example, drives an electric generator. The difference in gas temperature at the inlet and outlet of the turboexpander is determined by the degree of expansion of gas in it. Further, the gas, as a refrigerant, is sent to the heat exchangers of the refrigerator or to the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker at the same time. It depends on the amount of gas passing through the turbo expander. The degree of gas expansion in each turboexpander take the same and sufficient in value for the required reduction in the temperature of the gas stream for the purpose of its use as a refrigerant for a refrigerator and an ice maker. This temperature difference is measured, and if necessary, for a deeper cooling of the gas stream, it is sent not to the heat exchanger of the refrigerator, but to the next series-connected turbo expander, in which the second stage of gas expansion is realized, and then sent to heat exchangers for useful use, etc. In the event that the gas pressure drop is not sufficient for the required cooling of the gas stream, air with a lower temperature is additionally supplied to the refrigerator chambers from a low-power independent compressor refrigeration unit so that after mixing the air cooled in the heat exchangers with gas refrigerant and air, fed additionally from this unit, the air temperature in the refrigerator has reached the required level.

Для наиболее полного использования возникающего при расширении газа в турбодетандере, направляемого с потоком газа в теплообменники холодильника, т.е. для обеспечения наибольшего нагрева газа, в холодильнике последовательно располагают камеры, в которых необходимо поддерживать различные уровни температуры воздуха. Причем первым к источнику холодного газа - турбодетандеру или коллектору газа низкого давления подключают теплообменники камеры с наиболее низкой температурой циркулирующего в ней воздуха, например, минус 18-200C, затем последовательно подключают теплообменники камеры, в которой должен циркулировать воздух с более высокой температурой, например, минус 7-80C и, наконец, подключают теплообменник камеры, в которой должен циркулировать воздух с температурой около O0C. Так производят регулируемый и наиболее полный отбор холода, вырабатываемого турбодетанд ерами. После этого газ с требуемым давлением и температурой, находящейся в допустимом диапазоне исходя из обеспечения нормальных условий эксплуатации оборудования, технических средств и аппаратуры газотранспортной системы и газопотребляющих объектов, направляют в трубопровод, подающий газ потребителю. Известно, что минимум газопотребления приходится на летний наиболее теплый период года, а именно в это время наиболее напряженно функционируют холодильники, и им требуется максимальное количество холода. В связи с этим расчет снабжения холодильников холодом проводят по минимуму прохода газа через турбодетандеры. В этот период льдогенератор выключают из работы или включают в работу с минимальной производительностью. При снижении температуры окружающей среды несколько уменьшается потребность холодильника в холоде, а газопотребление возрастает, следовательно, увеличивается и газовый поток от источника высокого давления к потребителю через энергохолодильный комплекс. Это приводит к увеличению электрической мощности и хладопроизводительности, а, следовательно, и к избытку холода. В такие периоды включают льдогенератор, который использует изменяющийся во времени избыточный холод для производства льда, который частично расходуют, а в основном отправляют в льдохранилище для накопления к летнему периоду - когда потребность в нем особенно высокая. Параллельно с газовым холодильником и льдогенератором в газовую систему включается регулятор расхода газа по обводной линии между коллектором газа низкого давления после турбодетандеров и трубопроводом отвода газа потребителю, который поддерживает в указанном коллекторе установившееся давление газа несколько большее, нежели в трубопроводе отвода газа потребителю при уменьшении прохода газа через холодильник и льдогенератор. Такая схема обеспечивает наиболее постоянную и полную загрузку энергохолодильных агрегатов, а, следовательно, и наибольшую выработку электроэнергии независимо от колебаний потребностей холодильника и льдогенератора в холодном газе. В том случае, если давление источника газа превышает расчетное рабочее давление энергохолодильного агрегата, то на его входе устанавливают редукционный клапан, с помощью которого снижают давление газа на входе в агрегат до расчетной величины. Согласно изобретению при двухступенчатой (последовательной) схеме включения энергохолодильных агрегатов путем соединения трубопроводами (оборудованными запорными органами) входов и выходов газа в теплообменники холодильника и льдогенератора обеспечивают возможность их функционирования при работе от каждого из двух турбодетандеров, при любом одном работающем турбодетандере, а также при отборе газа на указанные теплообменники только после второго турбодетандера при работе двух турбодетандеров. Таким образом, перед поступлением к потребителю газ высокого давления кроме передачи механической энергии выполняет полезную функцию хладагента в холодильных устройствах и только после такого комплексного использования его энергетического потенциала поступает потребителю с требуемым пониженным давлением и допустимой для процесса транспорта и использования температурой. Для предотвращения поступления в трубопровод газа, направляемого потребителю с недопустимо низкой температурой, в случае существенного снижения его прохода через холодильник и льдогенератор, на его входе устанавливают датчик температуры с ограничителем, импульс от которого поступает в систему автоматики, которая последовательно выключает из работы энергохолодильные агрегаты до установления температуры газа выше допустимого уровня.For the fullest use of the gas generated during expansion in a turboexpander, directed with the gas flow to the heat exchangers of the refrigerator, i.e. To ensure the greatest heating of the gas, chambers are sequentially placed in the refrigerator in which various levels of air temperature must be maintained. Moreover, the heat exchangers of the chamber with the lowest temperature of air circulating in it, for example, minus 18-20 0 C, are connected first to the source of cold gas - a turbo-expander or low-pressure gas collector, for example, minus 18-20 0 C, then the heat exchangers of the chamber in which air with higher temperature should circulate are connected in series for example, minus 7-8 0 C and, finally, a chamber heat exchanger is connected in which air with a temperature of about O 0 C is to be circulated. This way, the controlled and most complete selection of the cold produced by turbo expanders is performed. After that, gas with the required pressure and temperature, which is in the acceptable range based on ensuring normal operating conditions for equipment, technical means and equipment of the gas transmission system and gas consuming objects, is sent to the pipeline supplying gas to the consumer. It is known that the minimum gas consumption falls on the summer warmest period of the year, and it is at this time that refrigerators operate most intensively, and they need the maximum amount of cold. In this regard, the calculation of the supply of refrigerators with cold is carried out to minimize the passage of gas through the turbine expanders. During this period, the ice maker is turned off or turned on with minimal capacity. With a decrease in the ambient temperature, the refrigerator’s need for cold somewhat decreases, and gas consumption increases, and consequently, the gas flow from the high pressure source to the consumer through the energy refrigeration complex also increases. This leads to an increase in electric power and cooling capacity, and, consequently, to an excess of cold. In such periods, an ice machine is used, which uses time-varying excess cold to produce ice, which is partially consumed, and is mainly sent to the ice storage for accumulation by the summer period - when the demand for it is especially high. In parallel with the gas refrigerator and the ice maker, a gas flow regulator is included in the gas system along the bypass line between the low-pressure gas collector after the turbo-expanders and the gas outlet pipe to the consumer, which maintains a steady-state gas pressure in the specified manifold than in the gas outlet pipe to the consumer with a decrease in gas passage through the refrigerator and the ice maker. Such a scheme provides the most constant and full load of energy-refrigerating units, and, consequently, the greatest power generation, regardless of fluctuations in the needs of the refrigerator and the ice maker in cold gas. In the event that the pressure of the gas source exceeds the calculated operating pressure of the energy-refrigerating unit, then a pressure reducing valve is installed at its inlet, with which the gas pressure at the inlet to the unit is reduced to the calculated value. According to the invention, with a two-stage (sequential) scheme for switching on energy-refrigerating units by connecting the gas inlets and outlets to the heat exchangers of the refrigerator and the ice generator by pipelines (equipped with shut-off bodies), they can be operated during operation from each of the two turbo-expanders, with any one working turbo-expander, as well as during selection gas to these heat exchangers only after the second turbo-expander when two turbo-expanders are operating. Thus, before reaching the consumer, high-pressure gas, in addition to transferring mechanical energy, performs a useful function of the refrigerant in refrigeration devices and only after such complex use of it energy potential is supplied to the consumer with the required reduced pressure and temperature acceptable for the transport and use process. To prevent the flow of gas into the pipeline directed to the consumer with an unacceptably low temperature, in the event of a significant decrease in its passage through the refrigerator and the ice maker, a temperature sensor with a limiter is installed at its inlet, the pulse from which enters the automation system, which sequentially shuts down energy-cooling units to setting the gas temperature above an acceptable level.

Система, реализующая способ, представляет собой энергоблок из энергохолодильных агрегатов, функциональная схема которого приведена на фиг.2. Энергоблок подключен к источнику газа высокого давления через подающий трубопровод, содержащий последовательно размещенные запорный орган 1, фильтр 2, теплообменник 3, блок дроссельных клапанов 4, а с трубопроводом подачи газа к потребителю, соединен через замерное устройство 5 и отключающий запорный элемент 6. К трубопроводам, связывающим указанные элементы, в точках А, В, С подсоединены трубопроводы с запорными органами 7. Кроме того, в этой системе подключения установлены два запорных органа 8.The system that implements the method is a power unit of energy-refrigerating units, a functional diagram of which is shown in figure 2. The power unit is connected to a high-pressure gas source through a supply pipe containing a sequentially arranged shut-off element 1, a filter 2, a heat exchanger 3, a throttle valve block 4, and connected to a gas supply pipe to a consumer through a metering device 5 and a shut-off shut-off element 6. To pipelines connecting these elements, at points A, B, C are connected pipelines with locking elements 7. In addition, two locking bodies 8 are installed in this connection system.

Трубопровод, объединяющий запорные органы 7, соединен с газовым редуктором 9, за которым установлен запорно- регулирующий орган 10, размещенный на входе первого энергохолодильного агрегата, состоящего из энергопривода с лопаточной машиной - турбодетандера и электрогенератора. Энергопривод включает дроссель-дозатор 11 газа, турбодетандер 12, регулятор 13 скорости вращения вала ротора турбодетандера, механически или электрически связанный с дроссель- дозатором 11. Вал турбодетандера 12 с установленным на нем ротором (лопаточная машина) соединен, например, посредством муфты, с валом электрогенератора 14. Если при этом на входе из теплообменника 16 температура газа-носителя не превысит 0 град. С, что зависит от заданного режима его нагрева в теплообменнике 16, то на выходе следующего турбодетандера 12 сохранится такой же перепад температур газа 12-25 С, как и на выходе предыдущего турбодетандера 12 и в следующем теплообменнике 16 внешнего холодильного устройства (газового холодильника или льдогенератора) реализуются такие же как и на предыдущем теплообменнике 16 условия для эффективного хладосьема, т.е. минус 12-250C.The pipeline connecting the locking elements 7 is connected to a gas reducer 9, behind which a locking and regulating body 10 is installed, located at the inlet of the first energy-refrigerating unit, consisting of an electric drive with a blade machine - a turboexpander and an electric generator. The power drive includes a gas metering throttle 11, a turbo expander 12, a rotational speed controller 13 of the turbine expander rotor shaft, mechanically or electrically connected to the throttle batcher 11. The shaft of the turboexpander 12 with the rotor mounted on it (a blade machine) is connected, for example, by means of a coupling, to the shaft of the electric generator 14. If, at the same time, the temperature of the carrier gas does not exceed 0 deg at the inlet from the heat exchanger 16 . C, which depends on the set mode of its heating in the heat exchanger 16, then the output of the next turboexpander 12 will retain the same temperature difference of gas 12-25 C, as at the output of the previous turboexpander 12 and in the next heat exchanger 16 of an external refrigeration device (gas refrigerator or ice maker ) the same conditions as for the previous heat exchanger 16 are realized for an effective coolant, i.e. minus 12-25 0 C.

При необходимости получения очень низких температур (минус 25-400C) в камерах внешних холодильных устройств газ, согласно отмеченному выше, направляют в следующий турбодетандер 12, минуя теплообменник 16. В противном случае, если потребность в холоде меньше располагаемой хладопроизводительности, газ после очистки перед входом в систему турбодетандеров предварительно нагревают или снижают степень расширения газа в турбодетандере.If it is necessary to obtain very low temperatures (minus 25-40 0 C) in the chambers of external refrigeration devices, the gas, as noted above, is sent to the next turboexpander 12, bypassing the heat exchanger 16. Otherwise, if the need for cold is less than the available refrigerating capacity, the gas after cleaning Before entering the turbo-expander system, the gas expansion in the turbo-expander is preheated or reduced.

В связи с тем, что объем природного газа имеет сезонные колебания, величину постоянного хладосьема рассчитывают по минимальной его величине. В целях наиболее полного полезного использования хлад ©возможностей энергоблока в параллель с газовым холодильником с помощью трубопровода подключается льдогенератор с льдохранилищем, в котором формируется запас льда, в осенне-зимне-весенние периоды, когда хладопроизводительностъ превышает хладопотребность.Due to the fact that the volume of natural gas has seasonal fluctuations, the value of constant coolant is calculated by its minimum value. In order to make the most full use of the refrigeration capabilities of the power unit, an ice maker with an ice storage box is connected in parallel with the gas refrigerator, in which the ice reserve is formed in the autumn-winter-spring periods, when cold output exceeds cold demand.

Используется этот запас в основном в летнее время.This stock is mainly used in the summer.

Таким образом, перед поступлением потребителю природный газ высокого давления кроме передачи механической энергии на внешние устройства, функционирует в качестве теплоносителя внешних холодильных устройств с обеспечением требуемого температурного режима холодильных камер, а в трубопровод, ведущий к потребителю газа, поступает под пониженным давлением и с такой температурой, которые допускаются условиями эксплуатации соответствующего оборудования, используемого в местах добычи газа или на газораспределительных станциях.Thus, before entering the consumer, high-pressure natural gas, in addition to transferring mechanical energy to external devices, functions as a coolant for external refrigeration devices to ensure the required temperature regime of the refrigeration chambers, and enters the pipeline leading to the gas consumer under reduced pressure and at such a temperature that are allowed by the operating conditions of the relevant equipment used in gas production sites or at gas distribution stations.

Выход турбодетандера 12 через обратный клапан 15 соединен с входом в теплообменник 16 трубопроводом 17, в котором перед теплообменниками 16 установлен управляемый запорный орган 18. Входной трубопровод 17 и выходной трубопровод 19 теплообменников 16 соединены управляемыми запорными органами 20. Такое размещение запорных органов 18 и 20 позволяет газовому потоку, прошедшему ступень расширения в турбодетандере 12, поступать либо в теплообменники 16, либо, минуя их - на следующую ступень расширения. Между обратным клапаном 15 и входным трубопроводом 17 теплообменника 16 может быть размещен конденсатосборник 21, выполненный, например, в виде емкости с поплавковым клапаном, из которой газовый конденсат по отдельному трубопроводу поступает в обитую накопительную емкость.The output of the turboexpander 12 through a check valve 15 is connected to the inlet to the heat exchanger 16 by a pipe 17, in which a controlled shut-off element 18 is installed in front of the heat exchangers 16. The inlet pipe 17 and the outlet pipe 19 of the heat exchangers 16 are connected by controlled shut-off bodies 20. This arrangement of the shut-off bodies 18 and 20 allows the gas stream that has passed the expansion stage in the turboexpander 12, either enter the heat exchangers 16, or, bypassing them, to the next expansion stage. Between the non-return valve 15 and the inlet pipe 17 of the heat exchanger 16, a condensate collector 21 can be placed, made, for example, in the form of a tank with a float valve, from which the gas condensate flows through a separate pipeline into an inhabited storage tank.

Выходной трубопровод 19 теплообменника 16 первой ступени расширения газа сообщен трубопроводом со следующим турбодетандером 12, входящим на вторую ступень расширения газа, содержащую такие же конструктивные элементы, что и первая ступень расширения, как описано выше.The output pipe 19 of the heat exchanger 16 of the first gas expansion stage is in communication with the next turbine expander 12, which enters the second gas expansion stage, containing the same structural elements as the first stage of expansion, as described above.

В последней ступени расширения газа выходной трубопровод 19 теплообменника 16 сообщен трубопроводом 22 через запорный орган 8, замерное устройство 5 и запорный орган 6 с газовой магистралью, ведущей к потребителю.In the last stage of gas expansion, the outlet pipe 19 of the heat exchanger 16 is communicated by a pipe 22 through a shut-off element 8, a metering device 5 and a shut-off element 6 with a gas line leading to the consumer.

Количество ступеней расширения газа выбирается, исходя из давления источника газа, давления, при котором газ необходимо передан, потребителю, потребности хладоприемника и других условий. Однако способ, реализуемый рассматриваемым устройством, позволяет использовать некоторое оптимальное число ступеней расширения газа для любых условий эксплуатации, если этому устройству обеспечить конструктивные особенности, характеризующие частные случаи его выполнения. Так, в структуру энергоблока может быть введен обводной трубопровод 23, подсоединенный к магистрали подачи газа в первый между редуктором 9 и первым запорным органом 10, и сообщенный с входным 17 и выходным 19 трубопроводами каждого из теплообменников 16. При этом в трубопроводах 17 и 19 установлены запорные органы, соответственно, 24 и 25, а в обводном трубопроводе 23 установлены запорные органы 26 и 27 таким образом, чтобы в случае снижения давления газа на входе газовой магистрали или аварийной ситуации, вызвавшей остановку одного или нескольких энергохолодильных агрегатов, газовый поток мог быть направлен потребителю в обход любого турбодетандера 12, а также теплообменника 16.The number of stages of gas expansion is selected based on the pressure of the gas source, the pressure at which the gas must be transferred to the consumer, the needs of the cold receiver and other conditions. However, the method implemented by this device allows you to use some optimal number of stages of gas expansion for any operating conditions, if this device provides design features that characterize particular cases of its implementation. So, a bypass pipe 23 can be introduced into the power unit structure, connected to the gas supply line to the first between the gearbox 9 and the first shutoff body 10, and communicated with the inlet 17 and outlet 19 pipelines of each of the heat exchangers 16. In this case, pipelines 17 and 19 are installed shut-off bodies, respectively, 24 and 25, and shut-off bodies 26 and 27 are installed in the bypass pipe 23 so that in the event of a decrease in gas pressure at the inlet of the gas main or an emergency situation that causes one or more goholodilnyh aggregates, the gas flow could be directed to bypass any consumer turboexpander 12 and heat exchanger 16.

Наличие обводного трубопровода 23 позволяет использовать во всех случаях оптимальное количество агрегатов, а в нештатных ситуациях допустимые режимы охлаждения в холодильных камерах и давление на входе магистрали, ведущей к потребителю, поддерживать путем отвода газа от основной магистрали агрегата в обводной трубопровод. Предлагаемая система - энергохолодильный комплекс - работает следующим образом.The presence of the bypass pipe 23 allows you to use in all cases the optimal number of units, and in emergency In situations, allowable cooling regimes in cold rooms and the pressure at the inlet of the line leading to the consumer to be maintained by venting gas from the main line of the unit to the bypass pipe. The proposed system - energy refrigeration complex - works as follows.

Газ высокого давления при открытом запорном органе 1, пройдя очистной фильтр 2, поступает в редуктор 9, поддерживающий заданное постоянное давление на входе газа в первый агрегат. На редуктор 9 газовый поток поступает через запорный орган 7 по любому из трех трубопроводов, подсоединенных к подающему трубопроводу в точках А, В и С.High pressure gas with an open shut-off element 1, having passed the purification filter 2, enters a pressure regulator 9, which maintains a predetermined constant pressure at the gas inlet to the first unit. At the gearbox 9, the gas stream enters through the shutoff member 7 through any of the three pipelines connected to the supply pipe at points A, B and C.

При умеренно низкой температуре газа или в том случае, когда требуется интенсивный режим охлаждения во внешних холодильных устройствах, газ к редуктору 9 поступает из точки «A» подающего трубопровода.At a moderately low gas temperature or in the case when an intensive cooling mode is required in external refrigeration devices, gas to the reducer 9 comes from point "A" of the supply pipe.

При очень низкой температуре газа или когда потребность в холоде меньше располагаемой хладопроизводительности, газ к редуктору 9 поступает из точки «B» подающего трубопровода, пройдя теплообменник, где газ подогревается.At a very low gas temperature or when the need for cold is less than the available refrigerating capacity, the gas to the reducer 9 comes from point “B” of the supply pipe, passing through a heat exchanger where the gas is heated.

В ситуации, когда газ требуется направить в обводной трубопровод 23, газовый поток на редуктор 9 поступает, пройдя блок дроссельных клапанов 4, за которыми газ имеет существенно более низкие давление и температуру, чем газ, поступающий на редуктор 9 из точек «A» и «B», что позволяет работать в нештатном режиме.In a situation where gas is required to be sent to the bypass pipe 23, the gas flow to the gearbox 9 enters through the throttle valve block 4, behind which the gas has significantly lower pressure and temperature than the gas supplied to the gearbox 9 from points “A” and “ B ”, which allows you to work in an emergency mode.

В штатной ситуации газ, пройдя редуктор 9 и запорно- регулирующий орган 10, поступает через дроссель-дозатор 11 энергопривода в первый турбодетандер 12 энергохолодильного агрегата, где происходит расширение газа и совершается работа по вращению вала электрогенератора 14. На выходе турбодетандера 12 измеряют, например, с помощью термопары понижение температуры газового потока и в зависимости от ее значения газ через обратный клапан 15 и конденсатосборник 21 направляют либо в теплообменник 16, либо, если понижение температуры недостаточно для осуществления требуемого режима работы холодильных камер, газовый поток направляют во второй турбодетандер 12 для реализации следующей ступени расширения газа. Для этого в первом случае перекрывают запорный орган 20 и открывают орган 18, а во втором случае - наоборот, при этом запорные органы 24 и 25 остаются открытыми.In a normal situation, the gas, having passed the gearbox 9 and the locking-regulating body 10, enters through the throttle-dispenser 11 the drive to the first turbo expander 12 of the energy refrigerating unit, where the gas expands and rotates the shaft of the electric generator 14. The output of the turbo expander 12 measures, for example, a thermocouple lowering the temperature of the gas stream and, depending on its value, the gas through the check valve 15 and the condensate collector 21 sent either to the heat exchanger 16, or if the temperature decrease is not enough to implement the required operating mode of the refrigeration chambers, the gas stream is sent to the second turbine expander 12 To implement the next stage of gas expansion. For this, in the first case, the closure member 20 is closed and the organ 18 is opened, and in the second case, vice versa, while the shutoff members 24 and 25 remain open.

Для того, чтобы газовый поток направить в обход турбодетандера 12, система автоматики перекрывает размещенный перед ним запорный орган 10, открывает органы 18 и 25, закрывает органы 24, 26 и 27. В этом случае газовый поток поступает в первый теплообменник 16, а из него на вторую ступень расширения газа через открытый запорный орган 25. Для того, чтобы поток был направлен непосредственно на вторую ступень расширения газа, минуя первый теплообменник 16, система автоматики дополнительно перекрывает и запорный орган 18.In order to direct the gas flow bypassing the turbo expander 12, the automation system closes the shut-off element 10 located in front of it, opens the organs 18 and 25, closes the organs 24, 26 and 27. In this case, the gas flow enters the first heat exchanger 16, and from it to the second stage of gas expansion through the open shut-off element 25. In order for the flow to be directed directly to the second stage of gas expansion, bypassing the first heat exchanger 16, the automation system additionally closes the shut-off element 18.

Наконец, если необходимо поток направить в обход второго турбодетандера 12, система автоматики перекрывает запорный орган 25 и открывает запорный орган 27, в результате чего газ, минуя турбодетандер 12 второй ступени расширения, направляется на следующие теплообменники 16 или, минуя их - на турбодетандер 12 следующей ступени расширения, как это имело место для ступени расширения газа и т. д.Finally, if it is necessary to direct the flow to bypass the second turbo expander 12, the automation system closes the shut-off element 25 and opens the shut-off element 27, as a result of which the gas, bypassing the turbo-expander 12 of the second expansion stage, is directed to the following heat exchangers 16 or, bypassing them, to turboexpander 12 of the next expansion stage, as was the case for the gas expansion stage, etc.

В процессе работы каждого энергохолодильного агрегата регулятор 13 скорости вращения вала ротора (самостоятельно или совмещенный с дроссель-дозатором 11) турбодетандера 12 через механическую связь воздействует на дроссель- дозатор 11 газа таким образом, чтобы регулировкой расхода газа поддерживать заданную частоту вращения ротора турбодетандера 12.In the process of operation of each energy-refrigerating unit, the rotor shaft speed controller 13 (independently or combined with the throttle batcher 11) of the turboexpander 12 through a mechanical connection acts on the gas throttle batcher 11 so that the gas flow rate can be adjusted to maintain the rotor rotor 12 rotor speed.

Энергохолодильный агрегат Энергохолодильньй агрегат (фиг.З) содержит корпус-камеруEnergy refrigeration unit Energy refrigeration unit (Fig.Z) contains a camera body

(капсулу) 28, в которой на лонжеронах - фундаменте 29 установлен электрогенератор 30 и расширительная турбина (турбодетандер) 31, вал которой соединен с валом электрогенератора с помощью муфты 32. Кабели от электрогенератора 30 выводятся через оболочку капсулы 28 с помощью тоководов 34, состоящих из металлического корпуса, плат из электроизолирующего материала и заделанных в них токопроводящих стержней, а также уплотнительных элементов. Газ высокого давления подводится к турбодетандеру 31 из коллектора 35 по трубопроводам 36, а к дроссель- дозатору 38 подводится по отдельному трубопроводу 37 с управляемым запорным органом 39, к коллектору же 35 газ подводится по трубопроводу, также оборудованному управляемым запорным органом 40. Трубопровод 37, по которому подводится газ к запорному органу 39, подключается к газоподводящему трубопроводу до управляемого запорного органа 40. Узлы управления запорных органов 39 и 40 электрически связаны с электронным блоком - системой 49 автоматики, которая включает и блок защит агрегата, а при выборе пневмо-электрического варианта исполнения запорных органов 39 и 40 они еще связаны импульсными трубками с газоподводящим трубопроводом до входа в запорный орган 40. Газ из капсулы 38 агрегата отводится в трубопровод через патрубок 41. При аварийной ситуации блок защит, который содержится в системе автоматики 49, подает импульсы на разгрузку электрогенератора 30 и одновременное экстренное (менее одной секунды) закрытие запорных органов 39 и 40. Другое исполнение газоподводящей системы агрегата, которая применяется при более высоких давлениях газа, предусматривает регулирование всего количества газа, который подводится к турбодетандеру 31 с помощью одного или нескольких дроссель- дозаторов 38, которые подсоединяются своими входами с помощью трубопроводов к коллектору 35 без установки запорного органа 39.(capsule) 28, in which an electric generator 30 and an expansion turbine (turboexpander) 31 are installed on the spars - foundation 29, the shaft of which is connected to the electric generator shaft using a coupling 32. Cables from the electric generator 30 are output through the capsule shell 28 using current leads 34, consisting of metal casing, boards made of insulating material and conductive rods embedded in them, as well as sealing elements. High pressure gas is supplied to the turbine expander 31 from the manifold 35 via pipelines 36, and to the throttle-metering device 38 is supplied via a separate pipeline 37 with a controlled shut-off element 39, gas is supplied to the manifold 35 through a pipeline also equipped with a controlled shut-off element 40. Pipeline 37, through which gas is supplied to the shut-off element 39, is connected to the gas supply pipe to a controlled shut-off element 40. The control units of the shut-off bodies 39 and 40 are electrically connected to the electronic unit - automation system 49, cat paradise includes protection unit block, and selecting pneumo-electric embodiment the execution of the locking elements 39 and 40, they are still connected by impulse tubes to the gas supply pipe until they enter the locking body 40. Gas from the unit capsule 38 is discharged into the pipeline through the pipe 41. In an emergency, the protection unit contained in the automation system 49 gives impulses for unloading generator 30 and simultaneous emergency (less than one second) closing of the locking elements 39 and 40. Another version of the gas supply system of the unit, which is used at higher gas pressures, provides for regulation e of the total amount of gas that is supplied to the turboexpander 31 using one or more throttle batchers 38, which are connected by their inlets via pipelines to the manifold 35 without installing a shut-off element 39.

Третий вариант исполнения системы подачи газа высокого давления в турбодетандер 31 включает блок 42 снижения напряжения, который с одной стороны соединен с электросетью, с другой - с возбудителем генератора, а также и блок 43 (контактор), который соединяет электрогенератор с электросетью и управляемое запорное устройство 40, через которое газ высокого давления подводится в коллектор 35 агрегата, трубопроводы, которые соединяют этот коллектор 35 с турбодетандером 31.The third embodiment of a system for supplying high pressure gas to a turboexpander 31 includes a voltage reduction unit 42, which is connected to the power grid on the one hand, and the generator exciter on the other, and also block 43 (contactor), which connects the generator to the power supply and a controlled locking device 40, through which high-pressure gas is supplied to the manifold 35 of the unit, pipelines that connect this manifold 35 to the turbine expander 31.

Энергопривод с лопаточной машиной - турбодетандер является составной частью энергохолодильного агрегата.Power drive with a shovel machine - a turboexpander is an integral part of an energy refrigeration unit.

Энергопривод содержит корпус 44, одну из описанных выше систем подвода газа к группам сопел 47 лопаточной машины 31, ротор 45 с лопатками, который установлен на валу 46, подшипник, дроссель-дозатор 38 газа (один или несколько), который сообщен трубопроводом с соплами 47, систему регулирования и поддержания частоты вращения ротора 45, которая включает регулятор 48 подачи газа через дроссель- дозатор 38 с помощью механической или электромагнитной связи, электронный блок 49 системы автоматики - преобразователь сигнала, индукционный датчик 50 частоты вращения и модулятор 51.The power drive includes a housing 44, one of the above systems for supplying gas to the nozzle groups 47 of the blade machine 31, a rotor 45 with blades, which is mounted on the shaft 46, a bearing, a gas throttle batcher 38 (one or more), which is connected by a pipe with nozzles 47 regulation system and maintaining the rotor speed 45, which includes a gas supply controller 48 through the metering throttle 38 using mechanical or electromagnetic coupling, the automation system electronic unit 49 is a signal converter, an induction speed sensor 50, and a modulator 51.

Энергохолодильный агрегат с энергоприводом в виде лопаточной машины работает следующим образом. Газ высокого давления поступает к управляемым запорным устройствам 39 и 40. При пуске агрегата по импульсу от системы автоматики (кнопка «Пycк») открывается запорный орган 39, и газ через дроссель- дозатор 38, управляемый регулятором 48 частоты вращения ротора 45, поступает в группу сопел 47. Проходя через сопла 47, газ расширяется, давление его снижается, а скорость возрастает, струи газа с большой скоростью воздействуют на лопатки ротора 45 и, тем самым, приводят во вращение вал 46, а этот вал, в свою очередь, приводит во вращение ведомый вал электрогенератора 30 через соединительную муфту 32. В зависимости от параметров газового потока, который поступает от источника высокого давления, включаются в работу все или часть групп сопел 47 для достижения номинальной мощности. Особенностью этого агрегата является то, что его КПД не зависит от рабочей мощности в пределах от 20 до 100%, а только от степени расширения газа в детандере 31. Управление дроссель-дозатором 38 осуществляет регулятор 48, на который от электронного блока 49 преобразователя сигналов подается электронный ток, величина которого, а, следовательно, и его воздействия на проходное сечение в дроссель- дозаторе 38, изменяется импульсом «cлaбoгo» тока от индукционного датчика 50, взаимодействующего с модулятором 51. При пуске после достижения валом 46 определенной частоты вращения датчик 50 начинает подавать электрические импульсы в электронный блок 49 системы автоматики, который преобразует их и сравнивает с «ycтaвкoй» для обеспечения номинальной частоты вращения вала 46. Наличие рассогласования фактической и номинальной частот вращения вала 46 обуславливает величину тока, подаваемого на регулятор 48, который соответственно увеличивает или уменьшает проходное сечение для газа в дроссель-дозаторе 38 до тех пор, пока не установится номинальная частота вращения вала 46, а после этого система регулирования (от датчика 50 до дроссель- дозатора 38) поддерживает неизменно номинальную частоту вращения холостого хода турбодетандера с электрогенератором 30. Далее включают блок 52 синхронизации частоты тока электрогенератора 30, который сравнивает частоту тока генератора с частотой тока во внешней электросети, и затем, воздействуя через блок 49 на регулятор 48, который соединен с дроссель-дозатором 38, и на систему возбуждения электрогенератора 30, подстраивает параметры (частоту и напряжение) тока агрегата под сеть и вводит его в синхронизм с включением минимальной нагрузки электрогенератора 30 через контактор 43, так как дроссель- дозатор 38 имеет ограниченное проходное сечение. После этого подается внешний импульс (вручную или с помощью системы автоматики) на открытие главного клапана 40 подачи газа в турбодетандер 12, который открывается плавно (в течение 30-50 с), постепенно увеличивая нагрузку на электрогенератор 30 до максимальной величины, а вырабатываемая агрегатом электроэнергия по кабелям через герметичные токовыводы 34, через контактор 43 и разъединительную ячейку и другие устройства передается во внешнюю электросеть. При остановке агрегата («Cтoп») снимается нагрузка с электрогенератора 30, и одновременно закрываются управляемые запорные органы 39, 40 и закрывается дроссель- дозатор 38. При отклонении напряжения, частоты и силы тока генератора, а также температуры подшипников и т.п. за установленные пределы подаются импульсы на блок 53 защит, который, в свою очередь, выдает импульс на экстренную остановку агрегата по тому же алгоритму, как и при нажатии на кнопку «Cтoп». При втором исполнении системы газоподачи и регулирования режима работы агрегата, когда к нему подводится газ более высокого давления, и возможно весь газовый поток пропускать, например, через два или три дроссель- дозатора 38, управляемые запорные органы 39 перед ними не устанавливаются, дроссель- дозатор 38 трубопроводами присоединяется прямо к коллектору 35, к которому газ подается через запорный орган 40. Пуск и загрузка при таком исполнении агрегата, его остановка и защита осуществляются по тому же алгоритму, который изложен выше. При третьем варианте исполнения агрегата, когда отсутствует управляемый запорный орган 39, дроссель-дозатор 38 с регулятором 48, электронный блок 49 преобразователь сигналов, блок 58 синхронизации, индукционные датчики 50, модулятор 51 и газ от коллектора 35 одновременно подводится ко всем рабочим группам сопел, работа энергохолодильного агрегата осуществляется следующим образом. При пуске агрегата управляемый запорный орган 40 закрыт, генератор 30 с помощью блока снижения напряжения 42 подключается с помощью кнопки «Пycк» к внешней электросети, и ротор электрогенератора 30 током приводится во вращение (электрогенератор запускается как электродвигатель вместе с ротором турбодетандера), разгоняется до подсинхронной частоты вращения и затем электрогенератор (как синхронный электродвигатель с коротко замкнутым ротором) входит в синхронизм с внешней электросетью. После этого питание электрогенератора 30 током от сети переключается на полное напряжение путем отключения блока 42, и подается импульс на открытие управляемого запорного органа 40, который плавно (в течение 30-50 с) открывается. В начальный момент, когда газ выходит из сопел 47 и воздействует на лопатки ротора 45 турбодетандера, ток, потребляемый электрогенератором 30 из внешней сети, уменьшается до нуля, а затем ток начинает идти от электрогенератора 30 во внешнюю электросеть и нагрузка на электрогенератор 30 возрастает до номинальной (максимально возможной). Остановка и защита агрегата осуществляется путем одновременно снятия нагрузки с электрогенератора 30 и прекращения доступа газа в турбодетандер 12 путем экстренного (в течение 0,5 с) закрытия управляемого запорного органа 40, который для гарантии закрытия имеет дополнительное устройство (блок) 54, который срабатывает еще и при обесточивании системы, например, короткого замыкания во внешней сети или отключения питания системы автоматики агрегата.Energy-refrigerating unit with an energy drive in the form of a spatula machine works as follows. High-pressure gas enters the controlled shut-off devices 39 and 40. When the unit is started on impulse from the automation system (“Pycc” button), the shut-off element 39 is opened, and the gas through the throttle batcher 38, controlled by the rotor speed controller 48, enters the group nozzles 47. Passing through nozzles 47, the gas expands, its pressure decreases, and the speed increases, jets of gas act at high speed on the blades of the rotor 45 and, thereby, rotate the shaft 46, and this shaft, in turn, leads to rotation driven shaft Rathore 30 through the coupler 32. Depending on gas flow conditions, which comes from the high pressure source, are included in all or part of the work nozzle groups 47 to reach rated power. A feature of this unit is that its efficiency does not depend on the operating power in the range from 20 to 100%, but only on the degree of expansion of the gas in the expander 31. The throttle batcher 38 is controlled by a regulator 48, to which a signal converter is supplied from the electronic unit 49 the electronic current, the magnitude of which, and, consequently, its effect on the flow area in the throttle batcher 38, is changed by the “weak” current pulse from the induction sensor 50, which interacts with the modulator 51. When starting after the shaft 46 reaches a certain speed, the sensor 50 starts to supply electrical impulses to the electronic unit 49 of the automation system, which converts them and compares them with the setting to ensure the nominal speed of the shaft 46. The presence of a mismatch between the actual and nominal speeds of the shaft 46 determines the amount of current supplied to the regulator 48, which accordingly increases or decreases the gas cross section in the throttle batcher 38 until the nominal speed of the shaft 46 is established, and After that, the control system (from the sensor 50 to the throttle metering device 38) maintains the nominal idle speed of the turbo expander with the electric generator 30. Next, turn on the frequency synchronization unit 52 of the electric generator 30, which compares the generator current frequency with the frequency of the current in the external power supply, and then acting through the block 49 on the regulator 48, which is connected to the inductor 38, and on the excitation system of the electric generator 30, adjusts the parameters (frequency and voltage) of the unit current to the network and it synchronizes with the inclusion of the minimum load of the generator 30 through the contactor 43, since the throttle-metering device 38 has a limited flow area. After that, an external impulse (manually or using an automation system) is applied to open the main valve 40 for supplying gas to the turbo-expander 12, which opens smoothly (within 30-50 s), gradually increasing the load on the electric generator 30 to a maximum value, and the electricity generated by the unit through cables through sealed current leads 34, through a contactor 43 and a disconnecting cell and other devices is transmitted to external power supply. When the unit stops (“Stop”), the load is removed from the electric generator 30, and at the same time the controlled locking elements 39, 40 are closed and the metering choke 38 is closed. When the voltage, frequency and current of the generator, as well as the temperature of the bearings, etc. are deviated. outside the set limits, pulses are sent to the protection unit 53, which, in turn, gives an impulse to the emergency stop of the unit according to the same algorithm as when the "Stop" button was pressed. In the second version of the gas supply system and regulation of the unit’s operating mode, when higher pressure gas is supplied to it, and it is possible to pass the entire gas stream through, for example, two or three metering chokes 38, controlled shut-off bodies 39 are not installed in front of them, metering choke 38 by pipelines it connects directly to the manifold 35, to which gas is supplied through the shut-off element 40. Starting and loading with this design of the unit, its stopping and protection are carried out according to the same algorithm as described above. In the third embodiment of the unit, when there is no controlled shut-off element 39, a throttle batcher 38 with a regulator 48, an electronic block 49 a signal converter, a synchronization block 58, induction sensors 50, a modulator 51, and gas from the manifold 35 is simultaneously supplied to all working groups of nozzles, the operation of the energy refrigeration unit is as follows. When starting up the unit, the controlled shut-off element 40 is closed, the generator 30 is connected to the external power supply using the “Pyck” button 42, and the rotor of the electric generator 30 is powered by current rotation (the electric generator starts as an electric motor together with the turbine of the expander), accelerates to a sub-synchronous speed and then the electric generator (as a synchronous electric motor with a short-circuited rotor) enters into synchronism with an external power supply network. After that, the power supply of the electric generator 30 with the current from the network is switched to full voltage by turning off the unit 42, and a pulse is applied to open the controlled locking element 40, which opens smoothly (within 30-50 s). At the initial moment, when the gas leaves the nozzles 47 and acts on the blades of the turbine expander rotor 45, the current consumed by the electric generator 30 from the external network decreases to zero, and then the current starts to flow from the electric generator 30 to the external electric network and the load on the electric generator 30 increases to the nominal (as much as possible). The unit is stopped and protected by simultaneously removing the load from the electric generator 30 and stopping the gas from entering the turboexpander 12 by urgently (within 0.5 s) closing the controlled shut-off element 40, which has an additional device (unit) 54 to guarantee closing and when the system is de-energized, for example, a short circuit in the external network or a power failure to the automation system of the unit.

Газовый холодильник Газовый холодильник (фиг.4) содержит собственно холодильные камеры 55, в которых размещены теплообменники 56 с вентиляторами 64, которые забирают нагретый воздух, продувают его через теплообменные аппараты, и этим обеспечивается охлаждение и циркуляция воздуха в камере. Вход газа во внутреннюю полость первого по ходу газа теплообменника 56 (первой камеры) соединен трубопроводом, оснащенным регулирующе-запорным органом 57 с коллектором, в который поступает холодный газ из энергохолодильных агрегатов, а выход теплообменника 56 может быть соединен трубопроводом с входом последовательно подключенного теплообменника, который размещен в следующей (второй) холодильной камере, где требуется более высокая температура воздуха, нежели в первой холодильной камере. В конечном счете, выход газа из теплообменников холодильника трубопроводами присоединяются к газопроводу, по которому газ подается потребителю.Gas refrigerator The gas refrigerator (figure 4) contains the actual refrigerating chambers 55, in which heat exchangers 56 are located with fans 64 that take in heated air, blow it through heat exchangers, and this ensures cooling and air circulation in the chamber. The gas inlet into the internal cavity of the first in-line gas heat exchanger 56 (first chamber) is connected by a pipe equipped with a regulating-locking body 57 with a collector that receives cold gas from energy-refrigerating units, and the output of the heat exchanger 56 can be connected by a pipe to the input of a series-connected heat exchanger, which is located in the next (second) refrigerator, where a higher air temperature is required than in the first refrigerator. Ultimately, the gas outlet from the heat exchangers of the refrigerator is connected by pipelines to the gas pipeline through which gas is supplied to the consumer.

На фиг.4 показаны только две холодильные камеры 55 (первая и вторая) холодильника (разделенные транспортным коридором), в которых размещены теплообменники 56. Вход теплообменника 56, который размещен в первой камере 55 трубопроводом с регулирующим запорным органом 57 соединены с коллектором, в который поступает холодный газ из энергохолодильных агрегатов, а их выход - трубопроводом, оборудованным запорным органом 58, соединен с входом теплообменника 56, который размещен во второй камере, а выход трубопроводом с запорным органом 79 соединен с трубопроводом подачи газа потребителю. После управляемого регулирующего органа 57 трубопровод газа до входа в первую камеру 55 оборудован «cбpocнoй cвeчoй» с запорным органом 59, а в транспортном коридоре холодильника (до запорного органа 58 по ходу газа) к трубопроводу отвода газа от теплообменников 56 присоединен трубопровод, оборудованный запорным органом 60 и узлом подключения 61 источника горячего воздуха для растепления теплообменников 56 через определенные интервалы времени. Таким же трубопроводом и сбросной свечой оборудован и теплообменник, размещенный во второй холодильной камере. В отдельных случаях в первую холодильную камеру 55 может подаваться дополнительно холод от автономного хладопроизводителя 62, например, от такого, который устанавливают на авторефрижераторах. Такой агрегат соединяется воздуховодами 63, 72 с камерой 55, через которые он забирает воздух из холодильной камеры 55 и после охлаждения возвращает воздух обратно в камеру 55. В верхних точках холодильных камер 55 установлены датчики 68 концентрации метана, которые через электронный преобразователь 69 электротоком связаны с системойFigure 4 shows only two refrigeration chambers 55 (first and second) of the refrigerator (separated by a transport corridor) in which heat exchangers 56 are located. The inlet of the heat exchanger 56, which is placed in the first chamber 55, is connected by a pipeline with a regulating shut-off element 57 to a collector into which cold gas comes from energy-refrigerating units, and their outlet is connected by a pipe equipped with a shut-off element 58 to the inlet of the heat exchanger 56, which is located in the second chamber, and the outlet is connected by a pipe with a shut-off element 79 to the pipe gas supply wire to the consumer. After the controlled regulatory body 57, the gas pipeline to the entrance to the first chamber 55 is equipped with a “special candle” with a shutoff body 59, and in the transport corridor of the refrigerator (up to the shutoff body 58 along the gas path), a pipeline equipped with a shutoff body is connected to the gas exhaust pipe from heat exchangers 56 60 and the connection unit 61 of the hot air source for thawing heat exchangers 56 through certain time intervals. The heat exchanger located in the second refrigerating chamber is equipped with the same pipeline and a discharge candle. In some cases, additional cold can be supplied to the first refrigerating chamber 55 from an autonomous refrigeration producer 62, for example, from one that is installed on refrigerated trucks. Such an assembly is connected by air ducts 63, 72 to the chamber 55, through which it takes air from the refrigerating chamber 55 and after cooling returns air back to the chamber 55. At the upper points of the refrigerating chambers 55, methane concentration sensors 68 are installed, which are connected through an electronic converter 69 to the system

66 автоматического управления, воздействующей на регулирующий ' запорный орган 57. Электродвигатели вентиляторов 64 теплообменников 56 через блок 65 управления связаны с системой 66 автоматики, которая обеспечивает их включение, регулирование режима и остановку. Холодильные камеры 55 оборудованы дистанционными датчиками 67, которые электрически связаны с системой 66 автоматики, которая использует их импульсы для воздействия на блок 65 управления электродвигателями вентиляторов 64 теплообменников для обеспечения заданной средней температуры воздуха в каждой камере. Кроме того, датчики66 automatic control acting on the regulatory 'shut-off body 57. The electric motors of the fans 64 of the heat exchangers 56 through the control unit 65 are connected to the automation system 66, which enables them to turn on, control the mode and stop. The refrigeration chambers 55 are equipped with remote sensors 67, which are electrically connected to the automation system 66, which uses their pulses to act on the electric motor control unit 65 of the heat exchanger fans 64 to provide a predetermined average air temperature in each chamber. In addition, sensors

67 температуры первой камеры 55 также через систему автоматики воздействуют на автономный хладопроизводитель 62.67, the temperatures of the first chamber 55 also act through an automation system on an autonomous refrigeration producer 62.

Газовый холодильник работает следующим образом. При работе энергоблока с энергохолодильными агрегатами вырабатывается электроэнергия за счет расширения газа, который при этом охлаждается, температура охлаждения определяется степенью снижения давления газа и КПД турбодетандера. Этот охлажденный газ через управляемый регулирующий запорный орган 57 поступает в теплообменники 56, размещенные в холодильных камерах 55, в которых циркулирует воздух, прогоняемый вентиляторами 64 через теплообменные поверхности аппаратов 56, и таким образом, от них отводится холод на охлаждение камер 55, а температура газа на выходе из теплообменников 56 соответственно повышается. В газовом холодильнике может осуществляться одно-, двухступенчатый и трехступенчатый отбор холода от поступающего холодного газа. В первой камере 55 (первая ступень) система обеспечивает поддержание средней температуры воздуха в пределах минус 18- 200C, а во второй камере, где осуществляется вторая ступень отбора холода от газа, система обеспечивает поддержание средней температуры воздуха в пределах минус 7-90C, а в третьей ступени - в пределах минус 3 - плюс 20C. Осуществляются эти режимы следующим образом: в первой камере теплообменники 56 рассчитываются на максимальный хладообъем, т.е. их теплообменная поверхность должна быть такой, которая обеспечит поддержание заданной температуры воздуха в камере при наиболее высокой температуре газа, поступающего от энергохолодильных агрегатов. Регулирование объема газа, поступающего в теплообменник 56 первой камеры, осуществляется с помощью регулирующе-запорного органа 57, режим открытия которого управляется с помощью системы 66 автоматики по заданному уровню температуры воздуха в камере, по импульсу, который поступает в нее от датчиков 67 температуры. Во второй камере устанавливают такой же теплообменный аппарат как и в первой камере 55. Теплообменный аппарат, размещенный во второй камере, по трубопроводу при открытом запорном органе 58 поступает газ, который уже прошел через теплообменник 56, размещенный в первой камере, и отдал часть своего холода и его температура соответственно повысилась. Наиболее низкая температура воздуха во второй камере должна быть обеспечена при наиболее высокой температуре газа, входящего в ее теплообменный аппарат, а наиболее высокая температура воздуха во второй камере должна достигаться путем изменения режимов работы вентиляторов 64 теплообменника 56, прогоняющих через них воздух, забираемый из камеры с целью его охлаждения.Gas refrigerator operates as follows. When a power unit operates with energy-refrigerating units, electricity is generated due to the expansion of gas, which is cooled, the cooling temperature is determined by the degree of gas pressure decrease and turboexpander efficiency. This Cooled gas through a controlled regulating shut-off element 57 enters heat exchangers 56 located in refrigeration chambers 55, in which air is circulated, driven by fans 64 through heat-exchanging surfaces of apparatus 56, and thus, cold is removed from them to cool chambers 55, and the gas temperature the output of the heat exchangers 56 is accordingly increased. In a gas refrigerator, one-, two-stage and three-stage selection of cold from incoming cold gas can be carried out. In the first chamber 55 (first stage), the system maintains the average air temperature in the range of minus 18-20 0 C, and in the second chamber, where the second stage of taking cold from the gas takes place, the system maintains the average air temperature in the range of minus 7-9 0 C, and in the third stage, within minus 3 - plus 2 0 C. These modes are implemented as follows: in the first chamber, heat exchangers 56 are designed for maximum cold volume, i.e. their heat-exchange surface must be such as to ensure that the specified temperature of the air in the chamber is maintained at the highest temperature of the gas coming from energy-refrigerating units. The regulation of the volume of gas entering the heat exchanger 56 of the first chamber is carried out by means of a regulating-locking body 57, the opening mode of which is controlled by the automation system 66 according to a given level of air temperature in the chamber, by the pulse received from temperature sensors 67. In the second chamber, the same heat exchanger is installed as in the first chamber 55. A heat exchanger placed in the second to the chamber, through the pipeline, with the shut-off element 58 open, gas enters, which has already passed through the heat exchanger 56 located in the first chamber, and has given up part of its cold and its temperature has accordingly increased. The lowest air temperature in the second chamber should be ensured at the highest temperature of the gas entering its heat exchanger, and the highest air temperature in the second chamber should be achieved by changing the operating modes of the fans 64 of the heat exchanger 56, driving air through them from the chamber the purpose of cooling it.

Регулирование возможно осуществлять, например, путем изменения частоты вращения вентиляторов 64 и отключением вентиляторов. Режим работы вентиляторов 64 изменяется с целью поддержания заданной температуры воздуха в камере с помощью системы 66 автоматики, в которую поступает импульс от датчиков 67 температуры воздуха в камере.Regulation can be carried out, for example, by changing the speed of the fans 64 and turning off the fans. The operation mode of the fans 64 is changed in order to maintain a predetermined air temperature in the chamber using an automation system 66, which receives a pulse from the air temperature sensors 67 in the chamber.

После отдачи газом холода воздуху второй камеры газ из теплообменных аппаратов поступает через открытый запорный орган 70 в трубопровод подачи газа потребителю. При этом его температура находится в допустимых для нормальной и безопасной эксплуатации технических средств транспорта и использования газа у потребителя. Исходя из этих условий и обеспечения максимального использования вырабатываемого холода в газовом холодильнике, предусмотрено прохождение холодного газа сначала через теплообменные аппараты камер, в которых должна поддерживаться температура газа в пределах минус 18-200C, а затем уже через последовательно подсоединенные к ним теплообменные аппараты камер, где требуется обеспечить поддержание более высокой температуры воздуха, например, минус 7-90C и Д. При значительных объемах холодильника при наличии в нем камер с различной регулируемой температурой воздуха позволяет увеличить ассортимент продуктов, которые можно принять на хранение, а, следовательно, и обеспечить наиболее полную загрузку холодильника и эффективное использование вырабатываемого холода.After the cold gas returns to the air of the second chamber, gas from the heat exchangers enters through the open shut-off element 70 into the gas supply line to the consumer. At the same time, its temperature is acceptable for normal and safe operation of technical means of transport and gas use by the consumer. Based on these conditions and ensuring maximum use of the generated cold in the gas refrigerator, it is planned to pass cold gas first through the heat exchangers of the chambers, in which the gas temperature should be maintained within minus 18-20 0 C, and then through the heat exchangers of the chambers connected to them in series where maintenance is required to ensure more high air temperature, for example, minus 7-9 0 C and D. With significant volumes of the refrigerator, in the presence of chambers with different adjustable air temperatures, it allows you to increase the range of products that can be taken into storage, and, therefore, provide the most complete load of the refrigerator and efficient use of the generated cold.

По данному изобретению конструкцию теплообменных аппаратов и их трубопроводов предусматривается выполнить без разъемных соединений в пределах помещения холодильников, т.е. холодильных камер и транспортном коридоре. Этим обеспечивается безопасность использования холодного природного газа в качестве хладагента. Для гарантии безопасности, кроме этого, предусматривают установку в верхних точках камер 55 и в коридоре (внутри) датчиков 68 концентрации метана, которые передают через блок 69 свои импульсы при концентрации до 1% метана в воздухе (взрывоопасная смесь метана с воздухом от 5 до 15%) в систему 66 автоматики, которая, в свою очередь, формирует и подает импульсы на закрытие регулирующе-запорного органа 57. Далее закрываются запорные органы 58 и 70 и открываются люк 71 и запорные органы 59 на сбросных газовых свечах. После выпуска газа из системы осуществляется поиск места утечки газа и его устранение. При пуске камеры в работу открываются запорные органы 57, 58, 70, а запорный орган 59 и люк 71 закрываются. По условиям эксплуатации холодильных камер 55 на теплопередающих поверхностях аппаратов 56 намораживается снег и их через некоторые интервалы времени необходимо «pacтeплять» - размораживать. Эта операция, например, для первой камеры 55 выполняется в следующем порядке. Теплообменник 56 отключают от газовой системы путем перекрытия запорных органов 57 и 58, и газ сбрасывают на свечу, через открытый запорный орган 59. Затем открывают запорный орган 60 на трубопроводе, и к узлу 61 присоединяют источник горячего воздуха, который проходит по трубопроводам, через внутренние полости теплообменника 56 и через свечу при открытом запорном органе 59 уходит в атмосферу. Это продолжается до тех пор, пока теплопередающие поверхности теплообменника 56 не очистятся от намороженного снега. После этого закрывают запорные органы 59 и 72, открывают запорные органы 57 и 58 и камера, таким образом, включается в работу. Эти же операции выполняются и при размораживании теплообменного аппарата второй камеры и других последующих камер. В камерах предусматривают необходимые условия для стока воды, образующейся при размораживании теплообменников.According to this invention, the design of heat exchangers and their pipelines is envisaged to be performed without detachable connections within the premises of refrigerators, i.e. cold rooms and transport corridor. This ensures the safety of using cold natural gas as a refrigerant. To ensure safety, in addition, it is planned to install methane concentration sensors 68 at the upper points of the chambers 55 and in the corridor (inside), which transmit their pulses through block 69 at a concentration of up to 1% methane in air (explosive mixture of methane with air from 5 to 15 %) to the automation system 66, which, in turn, generates and sends pulses to close the regulating and locking element 57. Next, the locking elements 58 and 70 are closed and the hatch 71 and the locking elements 59 on the vent gas candles are opened. After the gas is discharged from the system, a gas leak is searched for and eliminated. When the camera is put into operation, the locking elements 57, 58, 70 are opened, and the locking body 59 and the hatch 71 are closed. According to the operating conditions of the refrigerating chambers 55, the snow freezes on the heat transfer surfaces of the apparatus 56 and it is necessary to “heat” them - to defrost them at some time intervals. This operation, for example, for the first camera 55 performed in the following order. The heat exchanger 56 is disconnected from the gas system by shutting off the shutoff members 57 and 58, and the gas is discharged onto the candle through the open shutoff member 59. Then, the shutoff member 60 is opened in the pipeline, and a hot air source that passes through the pipelines is connected to the assembly 61 through internal cavity of the heat exchanger 56 and through the candle with the open shut-off body 59 goes into the atmosphere. This continues until the heat transfer surfaces of the heat exchanger 56 are cleared of frozen snow. After that, the locking bodies 59 and 72 are closed, the locking bodies 57 and 58 are opened and the camera is thus turned on. The same operations are performed when defrosting the heat exchanger of the second chamber and other subsequent chambers. The chambers provide the necessary conditions for the flow of water generated during the defrosting of heat exchangers.

Льдогенератор с льдохранилищемIce maker with ice storage

Льдогенератор (фиг.5) содержит теплоизолированную камеру 73, устройство 74 для подачи в камеру воды в виде капель регулируемого размера, теплообменник 75 с вентилятором 76, внутренняя полость аппарата соединена трубопроводом, оборудованным регулирующе-запорным органом 77 с источником холодного газа, а выход - с трубопроводом подачи газа потребителю через запорный орган 94. Теплообменник 75 размещен в теплоизолированном канале 78, по которому воздух из морозильной камеры 73 поступает к вентилятору 76, который продувает его через наружную поверхность теплообменника 75 и, после того как воздух охладится, пройдя через этот аппарат, он вновь возвращается в камеру 73 по каналу 79 через вводные устройства 80, которые могут регулировать направления движения воздуха. В нижней части камеры устанавливают один, или несколько суживающихся книзу каналов и льдоприемник- накопитель 81 льда, с балансиром 85, закрепленный на оси 82, фиксируемой в исходном положении устройством 83, например, пружинного, электромагнитного или другого типа. Внутренние поверхности камеры льдогенератора 73 и накопителя льда покрываются водо-несмачиваемым материалом, например, тефлоном и т.п. Под накопителем 81 льда размещен транспортер 84, который частично уходит в помещение льдохранилища (не показано). Кроме этого в льдохранилище размещают систему транспортеров, количество и размеры которых определяют исходя из площади и конфигурации льдохранилища. Льдохранилище также может оборудоваться стеллажами для хранения брикетов льда и блоком для подготовки товарного льда (льдодробилкой). Стены и крыша льдохранилища выполняются из теплоизоляционных материалов.The ice generator (Fig. 5) contains a heat-insulated chamber 73, a device 74 for supplying water into the chamber in the form of droplets of adjustable size, a heat exchanger 75 with a fan 76, the internal cavity of the apparatus is connected by a pipeline equipped with a regulating and shut-off element 77 with a source of cold gas, and the output is with a gas supply pipe to the consumer through the shut-off element 94. The heat exchanger 75 is placed in a heat-insulated channel 78, through which air from the freezer chamber 73 enters the fan 76, which blows it through the outer surface s and the heat exchanger 75, after the air has cooled after passing through this apparatus, it returns to the chamber 73 through inlet channel 79 devices 80 that can adjust the direction of air movement. In the lower part of the chamber, one or several channels narrowing downwards are installed and an ice receiver-ice store 81, with a balancer 85, mounted on an axis 82, fixed in its initial position by a device 83, for example, spring, electromagnetic or other type. The inner surfaces of the chamber of the ice maker 73 and the ice storage are covered with a water-non-wettable material, for example, Teflon, etc. Under the ice store 81, a conveyor 84 is placed, which partially goes into the ice storage room (not shown). In addition, a conveyor system is placed in the ice storage, the number and dimensions of which are determined based on the area and configuration of the ice storage. The ice storage facility can also be equipped with shelves for storing ice briquettes and a block for preparing commercial ice (ice crusher). The walls and roof of the ice storage are made of insulating materials.

Устройство 74 для подачи капельной воды в камеру соединено трубопроводом, оборудованным регулирующе-запорным органом 89 с водо-газовым теплообменником 87, вход которого присоединен к источнику холодного газа трубопроводом, оборудованным регулирующе-запорным органом 88. Выход газа из теплообменника 87 трубопроводом, оборудованным запорным органом 90, соединен с трубопроводом подачи газа потребителю. В камере 73 установлен датчик 91 температуры, который электрически связан с системой 92 автоматики, которая обеспечивает управление регулирующе-запорным органом 77 и режимом работы вентилятора 76. В устройстве 74 каплеобразования установлен термодатчик 93, который электрически связан с системой 92 автоматики, которая управляет запорно-регулирующими органами 88 и 89.A device 74 for supplying droplet water to the chamber is connected by a pipe equipped with a regulating-shutoff body 89 to a water-gas heat exchanger 87, the inlet of which is connected to a cold gas source by a pipe equipped with a regulating-shutter 88. The gas outlet from the heat exchanger 87 by a pipe equipped with a shutoff body 90 is connected to a gas supply line to a consumer. A temperature sensor 91 is installed in the chamber 73, which is electrically connected to the automation system 92, which provides control of the regulating-locking member 77 and the operation mode of the fan 76. A temperature sensor 93 is installed in the droplet forming device 74, which is electrically connected to the automation system 92, which controls the shut-off and regulating organs 88 and 89.

Льдогенератор с льдохранилищем работают следующим образом.Ice machine with ice storage work as follows.

Суть способа льдообразования состоит в том, что капли предварительно охлажденной до температуры 0-20C в теплообменнике 87 воды, которые выпадают из насадков устройства 74, попадают во встречный поток холодного (температура до минус 300C) воздуха, который нагнетается в камеру вентилятором 76 теплообменника 75 по каналу 79 и направляющим патрубкам 80, который затормаживает падение капель внутри , камеры и этим увеличивается время пребывания капель в охлажденном воздухе, которое оказывается достаточным для их замораживания, а в нижнюю сужающуюся часть камеры 73 и накопитель 81 льда падают ледяные шарики.The essence of the method of ice formation is that drops of water pre-cooled to a temperature of 0-2 0 C in the heat exchanger 87, which fall out of the nozzles of the device 74, fall into the oncoming flow of cold (temperature to minus 30 0 C) air, which is pumped into the chamber by a fan 76 of the heat exchanger 75 through the channel 79 and the guide pipes 80, which inhibits the drop of droplets inside the chamber and this increases the residence time of the droplets in the cooled air, which is sufficient to freeze them, and in the lower tapering st chamber 73 and tank 81 falls ice ice balls.

Работа льдогенератора начинается с охлаждения воздуха, " который находится в камере 73. Для этого открывают запорные органы 90 и 94, затем кнопкой «Пycк» с помощью системы автоматики 92 одновременно включается вентилятор 76 и регулирующе-запорный орган 77, через который холодный газ от источника подается в теплообменники 75 и 87, при этом по датчику 91 температуры наблюдают за снижением температуры воздуха внутри камеры 73. При достижении требуемой температуры воздуха от датчика 91 в систему 99 автоматики поступает импульс, запорные органы 88 и 89 открываются. При этом холодный газ и вода поступают в теплообменник 87, в котором вода охлаждается до температуры 0-минyc 20C, а затем вода поступает по трубопроводу, в устройство 74 каплеобразования, на выходе из насадков которого образуются капли, которые попадают в холодный восходящий поток воздуха. Находясь достаточное время в этом потоке, капли воды превращаются (по мере перемещения вниз камеры 73) в ледяные шарики, которые падают в накопитель 81, установленный на оси 82. Накопитель 81 льда имеет несимметричный профиль но отношению к оси 83 и при его наполнении ледяными шариками до верхнего уровня возникает вертикальная сила А, опрокидывающий момент от которой больше уравновешивающего момента противовеса 85, что приводит к некоторому наклону накопителя 81 в направлении опрокидывания, при этом срабатывает устройство 83, которое освобождает накопитель 81 льда, он опрокидывается вокруг оси 82, и ледяной брикет попадает на транспортер 84, а накопитель 81 льда возвращается в исходное положение под действием момента, который создает противовес 85 и фиксируется устройством 83. Далее этот процесс повторяется. Транспортер 84 перемещает ледяной брикет до распределителя льдохранилища, от которого с помощью транспортеров и подъемников ледяные брикеты перемещаются в места их укладки на хранение. При подготовке товарного льда с помощью общепринятой техники рубят его на куски и затем пропускают через соответственно настроенную льдодробильную машину, после которой товарный лед с помощью транспортера загружается в транспортное средство и направляется к месту его использования по назначению. При невозможности получения для теплообменника 75 требуемой температуры, ее снижают с помощью подключения к льдогенератору автономного традиционного хладопроизводителя малой мощности, аналогично как для камер газового холодильника. Требования к конструкции теплообменника, трубопроводов и размещения запорных органов в части исключения разъемных соединений остаются такими же как и для газового холодильника. Процесс растепления теплообменной поверхности аппарата, осуществляется таким же образом и с помощью тех же средств, как описано применительно к газовому холодильнику.The operation of the ice maker begins with cooling the air, "which is in the chamber 73. To do this, open the shut-off bodies 90 and 94, then using the" Pyc "button, using the automation system 92, the fan 76 and the control-shut-off element 77 are turned on simultaneously, through which the cold gas from the source it is supplied to heat exchangers 75 and 87, while a temperature sensor 91 monitors a decrease in air temperature inside the chamber 73. Upon reaching the desired air temperature from the sensor 91, a pulse is received in the automation system 99, opening the shut-off bodies 88 and 89 In this case, cold gas and water enter the heat exchanger 87, in which the water is cooled to a temperature of 0-minyc 2 0 C, and then the water enters through a pipeline, droplet formation device 74, at the exit of the nozzles of which droplets are formed which fall into the cold upward air flow. While there is sufficient time in this stream, water droplets turn (as the chambers 73 move downward) into ice balls that fall into the accumulator 81 mounted on axis 82. The ice accumulator 81 has an asymmetric profile with respect to axis 83 and when it is filled with ice balls a vertical force A arises to the upper level, the tilting moment from which is greater than the counterbalancing moment of the counterweight 85, which leads to a certain inclination of the drive 81 in the tilting direction, and the device 83, which releases ice accumulator 81, it capsizes around the axis 82, and the ice briquette hits the conveyor 84, and the ice accumulator 81 returns to its original position under the influence of the moment, which creates a counterweight 85 and is fixed by the device 83. Then this process is repeated. Conveyor 84 moves the ice briquette to the ice storage distributor, from which, using conveyors and elevators, the ice briquettes are transported to the places of their storage. When preparing marketable ice using conventional technology, it is cut into pieces and then passed through an appropriately configured ice crusher, after which marketable ice is loaded onto a vehicle using a conveyor and sent to its intended destination. If it is not possible to obtain the required temperature for the heat exchanger 75, it is reduced by connecting to the ice machine an autonomous traditional low-power refrigeration producer, similarly to the chambers of a gas refrigerator. The requirements for the design of the heat exchanger, pipelines and the placement of shut-off bodies with regard to the exclusion of detachable joints remain the same as for a gas refrigerator. The process of thawing the heat exchange surface of the apparatus is carried out in the same way and by the same means as described in relation to a gas refrigerator.

Приведенный выше материал дает основание заключить, что предложенное техническое решение в объеме шести изобретений (способ и пять устройств) позволяет преодолеть ряд проблем, стоящих на пути успешного применения технологии повышения эффективности использования природного газа путем утилизации перепада давления источника. Все это свидетельствует о решении задачи изобретения.The above material allows us to conclude that the proposed technical solution in the amount of six inventions (method and five devices) overcomes a number of problems that stand in the way of successful application of technology to increase the efficiency of natural gas use by utilizing the source pressure differential. All this indicates the solution of the problem of the invention.

Промышленная применимость Настоящее изобретение может быть применено в средствах выработки электроэнергии и в системах охлаждения за счет использования технологических перепадов давления природного газа, прежде всего, в газораспределительных системах, а также в местах добычи газа и на компрессорных станциях. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied in power generation facilities and in cooling systems through the use of technological pressure differences of natural gas, primarily in gas distribution systems, as well as in gas production sites and at compressor stations.

Claims

Формула изобретения Claim 1. Способ подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного газа путем расширения природного газа в, по меньшей мере, одном детандере электрохолодильного агрегата (ЭХА), отвода механической энергии каждого детандера для привода электрогенератора соответствующего ЭХА и пропускания выходящего из ЭХА охладившегося в детандере газа перед подачей его потребителю через, по меньшей мере, один теплообменник холодильника, отличающийся тем, что используют холодильник с камерами, в каждой из которых размещен теплообменник, осуществляют пропускание холодного газа последовательно через теплообменники камер холодильника, а часть холодного газа пропускают в теплообменник льдогенератора, соединенный с выходом соответствующего ЭХА или с коллектором, соединенным с выходом каждого ЭХА, для получения на выходе льдогенератора температуры газа, обеспечивающей его использование у потребителя.1. A method of preparing natural gas for supplying a consumer with the integrated use of natural gas energy by expanding natural gas in at least one expander of an electro-refrigerating unit (ECA), diverting the mechanical energy of each expander to drive an electric generator of a corresponding ECA, and passing cooled from ECA gas expander before being supplied to the consumer through at least one refrigerator heat exchanger, characterized in that a refrigerator with cameras is used, in each of which a heat exchanger is placed, cold gas is passed sequentially through the heat exchangers of the refrigerator chambers, and part of the cold gas is passed into an ice generator heat exchanger connected to the output of the corresponding ECA or to a collector connected to the output of each ECA to obtain a gas temperature at the output of the ice machine, ensuring its use by the consumer . 2. Способ по п.l, отличающийся тем, что степень расширения газа в каждом детандере выбирают из условия обеспечения указанной температуры газа на входе в теплообменники холодильника и льдогенератора.2. The method according to p. 1, characterized in that the degree of expansion of the gas in each expander is selected from the condition of ensuring the specified gas temperature at the inlet to the heat exchangers of the refrigerator and the ice maker. 3. Способ по п.l, отличающийся тем, что при степени расширения газа в детандере или детандерах, недостаточной для обеспечения заданной температуры газа на входе в холодильник и/или льдогенератор, подключают автономный хладопроизводитель соответственно к холодильнику и/или льдогенератору. 3. The method according to p. 1, characterized in that when the degree of expansion of the gas in the expander or expanders is insufficient to provide a given gas temperature at the inlet to the refrigerator and / or the ice maker, an independent refrigeration maker is connected to the refrigerator and / or ice maker, respectively. 4. Способ по п.l, отличающийся тем, что систему, включающую, по меньшей мере, по одному указанные детандер, электрогенератор, холодильник и льдогенератор, подсоединяют к источнику природного газа и к трубопроводу для подачи газа потребителю параллельно действующей газовой редукционной станции (ГРС) для снижения нагрузки на нее и поддержания требуемых параметров газа, подаваемого потребителю.4. The method according to p. 1, characterized in that the system comprising at least one of the indicated expander, an electric generator, a refrigerator and an ice generator is connected to a natural gas source and to a pipeline for supplying gas to a consumer in parallel with a gas reduction station (GDS) ) to reduce the load on it and maintain the required parameters of the gas supplied to the consumer. 5. Способ по п.l, отличающийся тем, что при использовании более одного детандера и при превышении количества газа, проходящего через ГРС, над количеством газа, проходящего через указанную систему, осуществляют байпасирование части газа мимо системы и измеряют температуру газа после смешения потоков газа, и при снижении температуры за допустимый уровень уменьшают долю газа, проходящего через систему, путем отключения части детандеров.5. The method according to p. 1, characterized in that when using more than one expander and when the amount of gas passing through the GDS exceeds the amount of gas passing through the specified system, a part of the gas is bypassed past the system and the gas temperature is measured after mixing the gas flows , and when the temperature drops beyond the permissible level, the proportion of gas passing through the system is reduced by turning off part of the expanders. 6. Система для подготовки природного газа к подаче потребителю с комплексным использованием энергии природного . газа, содержащая, по меньшей мере, один энергохолодильный агрегат (ЭХА), каждый из которых включает детандер и связанный с его валом электрогенератор, по меньшей мере, один газовый холодильник, теплообменник которого соединен с выходом, по меньшей мере, одного ЭХА, и трубопровод подачи газа к потребителю, отличающаяся тем, что газовый холодильник содержит камеры, в каждой из которых размещен теплообменник, теплообменники соединены друг с другом последовательно, а выход теплообменников соединен с трубопроводом для подачи газа потребителю, а система снабжена, по меньшей мере, одним льдогенератором, теплообменник которого соединен с выходом соответствующего ЭХА или с коллектором, соединенным с выходом каждого ЭХА, и с трубопроводом подачи газа к потребителю.6. A system for preparing natural gas for supply to the consumer with the integrated use of natural energy. gas containing at least one energy-cooling unit (ECA), each of which includes an expander and an electric generator connected to its shaft, at least one gas cooler, the heat exchanger of which is connected to the outlet of at least one ECA, and a pipeline supplying gas to a consumer, characterized in that the gas refrigerator comprises chambers in each of which a heat exchanger is placed, heat exchangers are connected to each other in series, and the outlet of the heat exchangers is connected to a pipeline for supplying gas to the consumer, system provided with at least one ice maker, the heat exchanger is connected to output corresponding ECA or with a collector connected to the output of each ECA, and with a gas supply pipe to the consumer. 7. Энергохолодильный агрегат, содержащий герметичную камеру с выходным трубопроводом, установленные в ней τурбодетандер и соединенный с его валом электрогенератор, датчик частоты вращения вала турбодетандера, соединенный с трубопроводом подвода газа дроссель-дозатор для подачи газа к соплам турбодетандера, связанный с ним регулятор подачи газа и электронный блок, связанный с указанными датчиком и регулятором, отличающийся тем, что сопла турбодетандера разделены на две или более группы, одна группа сопел соединена с трубопроводом подвода газа через указанный дроссель-дозатор, а другая или другие - через коллектор или через дополнительный дроссель- дозатор или дроссель- дозаторы. 7. An energy-refrigerating unit containing a sealed chamber with an outlet pipe, a turboexpander installed in it and an electric generator connected to its shaft, a turboexpander shaft speed sensor, a throttle-metering device connected to the gas supply pipe to supply gas to the turbine expander nozzles, a gas flow regulator connected thereto and an electronic unit associated with said sensor and controller, characterized in that the turbo-expander nozzles are divided into two or more groups, one group of nozzles is connected to the base pipe yes gas through the indicated throttle-metering device, and another or others through the manifold or through an additional throttle-metering device or throttle-metering devices. 8. Агрегат по п.7, отличающийся тем, что на трубопроводе подвода газа к турбодетандеру установлен управляемый с помощью системы автоматики запорный орган с плавной операцией открытия при загрузке электрогенератора и с быстрым закрытием по сигналу от системы автоматики, формируемым внешним включением или блоком защиты при отклонении рабочих параметров агрегата и процессов за заданные пределы с возможностью одновременного снятия нагрузки с электрогенератора и закрытия запорного органа.8. The assembly according to claim 7, characterized in that a shutoff member controlled by an automation system is installed on the gas supply line to the turbine expander with a smooth opening operation when the generator is loaded and quickly closed by a signal from the automation system, formed by an external switch on or by a protection unit deviation of the operating parameters of the unit and processes beyond the specified limits with the possibility of simultaneously removing the load from the generator and closing the shut-off element. 9. Агрегат по п.7, отличающийся тем, что турбодетандер имеет прочность, рассчитанную для наибольшего принятого уровня давления газа, а камера имеет прочность, рассчитанную при давлении меньше наибольшего принятого на величину степени расширения газа в турбодетандере. 9. The assembly according to claim 7, characterized in that the turboexpander has a strength calculated for the highest accepted level of gas pressure, and the chamber has a strength calculated at a pressure less than the highest accepted by the magnitude of the degree of expansion of the gas in the turboexpander. 10. Агрегат по п.7, отличающийся тем, что на трубопроводе подачи газа к турбодетандеру установлен редуктор газа для поддержания его давления не выше уровня, для которого рассчитана прочность турбодетандера, а на выходном трубопроводе, соединенном с камерой, установлены предохранительные клапаны, выполненные с возможностью срабатывания при повышении давления газа в камере выше допустимого уровня, для которого рассчитана прочность камеры, причем их суммарное проходное сечение выбрано больше сечения сопел турбодетандера.10. The unit according to claim 7, characterized in that a gas reducer is installed on the gas supply line to the turbo-expander to maintain its pressure no higher than the level for which the strength of the turbo-expander is calculated, and safety valves are installed on the outlet pipe connected to the chamber the possibility of triggering when the gas pressure in the chamber is increased above the permissible level for which the strength of the chamber is calculated, and their total flow area is selected greater than the cross section of the nozzles of the turbo expander. 1 1.Агрегат по п.7, отличающийся тем, что камера имеет размеры, определенные исходя из размеров электрогенератора наибольшей мощности в используемом мощностном ряду, а турбодетандер имеет размеры проточной части и мощность, рассчитанные из условия достижения электрогенератором номинальной мощности при наименьшем заданном давлении газа на входе в турбодетандер.1 1. The unit according to claim 7, characterized in that the chamber has dimensions determined on the basis of the dimensions of the generator of the highest power in the used power range, and the turboexpander has the dimensions of the flow part and power calculated from the condition that the generator reaches its rated power at the lowest specified gas pressure at the entrance to the turbo expander. 12. Агрегат по п.8, отличающийся тем, что при минимальном, но достаточном для развития турбодетандером заданной мощности потока газа от источника дроссель-дозатор соединен с одной группой сопел и с трубопроводом подвода газа к турбодетандеру, снабженным указанным запорным органом, а агрегат снабжен коллектором, соединенным с остальными группами сопел турбодетандера и с указанным трубопроводом подвода газа к турбодетандеру для осуществления пуска, ввода электрогенератора в синхронизм с внешней сетью и развития мощности 5-10% от номинальной при подаче газа через дроссель-дозатор для осуществления полной загрузки электрогенератора при дополнительной подаче газа через коллектор.12. The unit according to claim 8, characterized in that at a minimum, but sufficient for the turbo-expander to develop a given gas flow power from the source, the throttle-dispenser is connected to one group of nozzles and to a gas supply pipe to the turbo-expander equipped with the indicated shutoff element, and the unit is equipped with a collector connected to the remaining groups of nozzles of the turbo-expander and with the specified pipeline for supplying gas to the turbo-expander for starting, commissioning the electric generator in synchronism with the external network and developing power 5-10% of the nominal when supplying gas through a metering throttle for full loading of the generator with additional gas supply through the collector. 13. Агрегат по п.10, отличающийся тем, что при высоких давлениях газа источника два или несколько дросселей-дозаторов, соединенных с соответствующими группами сопел, присоединены к коллектору, соединенному с трубопроводом подвода газа к турбодетандеру, для обеспечения подачи газа через дроссель- дозаторы, при регулировании подачи газа к соплам как при пуске и вводе электрогенератора в синхронизм с электросетью, так и при номинальной его нагрузке и других режимах работы агрегата.13. The assembly according to claim 10, characterized in that at high source gas pressures two or more metering orifice chokes connected to respective groups of nozzles are connected to a manifold connected to a gas supply line to a turbo-expander to provide gas supply through the metering choke , when regulating the gas supply to the nozzles, both during start-up and commissioning of the electric generator in synchronism with the power supply network, and at its rated load and other operating modes of the unit. 14. Агрегат по п.7, отличающийся тем, что проточная часть турбодетандера имеет параметры, а именно число и размеры входящих в нее групп сопел трубопроводов, соединяющих с выходами коллектора или с дроссель-дозатором, рассчитанные из условия обеспечения оптимального КПД при изменении давления газа на его входе в 4-5 раз, расхода газа в 4-6 раз и мощности турбодетандера в 3-4 раза.14. The assembly according to claim 7, characterized in that the flow part of the turboexpander has parameters, namely, the number and dimensions of the groups of nozzles of pipelines included in it, connecting to the exits of the manifold or with a throttle batcher, calculated from the condition of ensuring optimal efficiency when changing gas pressure at its entrance 4-5 times, gas consumption 4-6 times and turbine expander power 3-4 times. 15. Агрегат по п.7, отличающийся тем, что электрогенератор выполнен с мощностью использования его при пуске агрегата в качестве электродвигателя и раскручивания своего ротора и вала турбодетандера при подаче на него напряжения от внешней электросети до синхронной с электросетью частоты и с возможностью перехода после этого и после подачи газа в сопла турбодетандера из режима двигателя в режим генератора при равенстве потребляемой агрегатом и вырабатываемой им мощности и выхода на номинальный режим.15. The unit according to claim 7, characterized in that the generator is made with the power to use it when starting up the unit as an electric motor and untwisting its rotor and turbine expander shaft when voltage is applied to it from an external power supply to a frequency synchronous with the power supply and with the possibility of transition after that and after supplying gas to the nozzles of the turboexpander from the engine mode to the generator mode when the power consumed by the unit and the power it generates are equal and the nominal mode is reached. 16. Энергопривод с лопаточной машиной, содержащий корпус, установленный в нем на валу ротор с рабочими лопатками, закрепленные на корпусе сопла, направленные на лопатки ротора, дроссель-дозатор и датчик частоты вращения вала ротора, связанный с регулятором подачи газа через дроссель- дозатор, отличающийся тем, что сопла разделены на несколько групп, одна группа сопел соединена с трубопроводом подвода газа через указанный дроссель-дозатор, а остальные - через коллектор, соединенный с запорным органом.16. An energy drive with a spatula machine, comprising a housing, a rotor with rotor blades mounted on it on a shaft, mounted on the nozzle body, directed to the rotor blades, the metering throttle and the rotor shaft speed sensor connected to the gas supply regulator through the metering throttle, characterized in that the nozzles are divided into several groups, one group of nozzles is connected to the gas supply pipe through the specified the metering throttle, and the rest through the collector connected to the shut-off element. 17.Энepгoпpивoд по п.16, отличающийся тем, что число сопел, соединяемых с трубопроводом подвода газа при работе энергопривода, определено исходя из условий достижения номинальной мощности с максимальным КПД при наименьшем давлении газа источника.17. The power supply according to claim 16, characterized in that the number of nozzles connected to the gas supply pipe during operation of the power drive is determined based on the conditions for achieving the rated power with maximum efficiency at the lowest pressure of the source gas. 18. Энергопривод по п.16, отличающийся тем, что степень расширения газа выбрана исходя из заданной температуры газа на выходе энерго привода при наибольшей температуре газа, поступающего в энергопривод от источника.18. The drive according to claim 16, characterized in that the degree of expansion of the gas is selected based on a given gas temperature at the output of the energy drive at the highest temperature of the gas entering the drive from the source. 19. Газовый холодильник, содержащий теплоизолированные камеры с закрываемым проемом и теплообменники, отличающиеся тем, что в каждой камере размещены теплообменник и вентилятор, для обеспечения хранения продуктов при различной температуре теплообменники соединены последовательно и на трубопроводах подвода холодного газа к каждому теплообменнику установлены запорно-регулирующие органы с возможностью поддержания в первой по ходу холодного газа камере наиболее низкой температуры воздуха и последовательно увеличивающейся температуры воздуха в последующих камерах.19. A gas refrigerator containing heat-insulated chambers with a closed opening and heat exchangers, characterized in that a heat exchanger and a fan are placed in each chamber, to ensure storage of products at different temperatures, the heat exchangers are connected in series and shut-off-regulating organs are installed on the pipelines for supplying cold gas to each heat exchanger with the possibility of maintaining the lowest air temperature and a successively increasing temperature in the first cold gas chamber air in subsequent chambers. 20. Холодильник по п.19, отличающийся тем, что каждая камера снабжена системой регулирования температуры воздуха, связанной с размещенными в камере термодатчиками, и с запорно- регулирующим органом и с вентилятором с возможностью изменения подачи холодного газа в теплообменник и/или скорости вращения вентилятора в зависимости от заданных и фактических температур воздуха в камерах.20. The refrigerator according to claim 19, characterized in that each chamber is equipped with an air temperature control system associated with with temperature sensors located in the chamber, and with a shut-off regulating body and with a fan with the possibility of changing the supply of cold gas to the heat exchanger and / or the fan rotation speed depending on the set and actual air temperatures in the chambers. 21. Холодильник по п.19, отличающийся тем, что при недостаточно низкой температуре подаваемого холодного газа, по меньшей мере, одна камера подключена к автономному хладопроизводителю с возможностью забора из камеры части воздуха, охлаждения его и возврата обратно в камеру для поддержания в ней заданной температуры.21. The refrigerator according to claim 19, characterized in that at an insufficiently low temperature of the supplied cold gas, at least one chamber is connected to an autonomous refrigeration producer with the possibility of taking part of the air from the chamber, cooling it and returning it back to the chamber to maintain a given temperature. 22. Холодильник по п.19, отличающийся тем, что для периодического оттаивания теплообменников выходной трубопровод каждого теплообменника соединен через запорный орган с узлом присоединения к нагнетателю горячего воздуха, а к входу теплообменника через запорный орган присоединена сбросная свеча для выхода из теплообменника сначала газа, а затем горячего воздуха.22. The refrigerator according to claim 19, characterized in that for periodically thawing the heat exchangers, the outlet pipe of each heat exchanger is connected through a shut-off element to a unit for connecting to a hot air blower, and a discharge candle is connected to the heat exchanger inlet through the shut-off element to exit the gas exchanger first, and then hot air. 23. Холодильник по п.19, отличающийся тем, что в верхних точках каждой камеры установлены датчика концентрации метана, которые через преобразователь-усилитель сигналов соединены с системой автоматики и зашиты, соединенной с запорным органом, установленным на трубопроводе подвода газа к теплообменнику, а также с системой вытяжной вентиляции. 23. The refrigerator according to claim 19, characterized in that at the upper points of each chamber a methane concentration sensor is installed, which are connected through a signal converter-amplifier to an automation and protection system connected to a shut-off element installed on the gas supply pipe to the heat exchanger, and with exhaust ventilation system. 24. Холодильник по п.19, отличающийся тем, что теплообменники и трубопроводы, размещенные внутри камер, выполнены без разъемных соединений, а запорные органы размещены за пределами камер. 24. The refrigerator according to claim 19, characterized in that the heat exchangers and pipelines located inside the chambers are made without detachable connections, and the locking elements are located outside the chambers. 25. Льдогенератор, содержащий теплоизолированную камеру, в которой размещен каплеобразователь со средством для разбрызгивания воды, размещенный в теплоизолированном канале вентилятор, теплообменник и устройство для приема льда в нижней части камеры, отличающийся тем, что теплообменник размещен в указанном теплоизолированном канале и соединен с трубопроводами подвода и отвода холодного газа с запорными органами, указанный канал соединен своим входом с верхней частью камеры, а выходом - с отверстиями в боковых стенках камеры для входа в камеру охлажденного воздуха.25. An ice maker containing a thermally insulated chamber, in which a droplet former with a means for spraying water is placed, a fan, a heat exchanger and an ice receiving device located in the lower part of the chamber, characterized in that the heat exchanger is placed in the said thermally insulated channel and connected to the supply pipelines and discharge of cold gas with locking elements, the specified channel is connected by its inlet to the upper part of the chamber, and the outlet - with holes in the side walls of the chamber to enter Amer chilled air. 26. Льдогенератор по п.25, отличающийся тем, что каплеобразователь соединен с другим теплообменником для подачи в него воды, охлажденной холодным газом.26. Ice maker according A.25, characterized in that the droplet is connected to another heat exchanger for supplying water cooled with cold gas. 27. Льдогенератор по п.25, отличающийся тем, что устройство для приема льда представляет собой накопитель льда в виде размещенной в нижней части камеры емкости с наклонными стенками и балансиром, установленной на оси и связанной с фиксирующим устройством с возможностью расфиксирования и опрокидывания накопителя при наполнении его льдом за счет несимметричности накопителя и возвращения освободившегося ото льда накопителя в исходное положение за счет момента от балансира и фиксации накопителя.27. An ice maker according to claim 25, wherein the ice receiving device is an ice storage device in the form of a container located in the lower part of the chamber with inclined walls and a balancer mounted on an axis and connected to a fixing device with the possibility of unlocking and tipping the storage device when filling its ice due to the asymmetry of the drive and the return of the drive freed from ice to its original position due to the moment from the balancer and fixing the drive. 28. Льдогенератор по п.27, отличающийся тем, что внутренние поверхности камеры льдогенератора и емкости накопителя покрыты водонесмачиваемым материалом, например, тефлоном.28. An ice maker according to claim 27, wherein the inner surfaces of the ice maker chamber and the storage tank are coated with a water-wettable material, for example, Teflon. 29. Льдогенератор по п.27, отличающийся тем, что он снабжен размещенным под накопителем ленточным транспортером и льдохранилищем, в котором установлен транспортабельный распределитель для подачи на него брикетов льда из накопителя с помощью ленточного транспортера, а к распределителю пристыкованы другие ленточные транспортеры для укладки брикетов льда на пол льдохранилища друг на друга или на стеллажи.29. An ice maker according to claim 27, characterized in that it is equipped with a conveyor belt and an ice storage located under the drive, in which a transportable a distributor for supplying ice briquettes to it from the accumulator using a conveyor belt, and other belt conveyors are docked to the distributor for laying ice briquettes on the ice storage floor on top of each other or on racks. 30. Льдогенератор по п.25, отличающийся тем, что вход в льдохранилище совмещен с выходом для льда из камеры.30. An ice maker according to claim 25, wherein the entrance to the ice storage is combined with the exit for ice from the chamber. 31. Льдогенератор по п.29 или 30, отличающийся тем, что на выходе из льдохранилища установлен льдодробильный агрегат для превращения брикетов льда в товарный лед заданной структуры. 31. An ice maker according to claim 29 or 30, characterized in that an ice crushing unit is installed at the outlet of the ice storage for converting ice briquettes into marketable ice of a given structure.
PCT/RU2005/000440 2005-08-30 2005-08-30 Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit Ceased WO2007027119A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000440 WO2007027119A1 (en) 2005-08-30 2005-08-30 Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000440 WO2007027119A1 (en) 2005-08-30 2005-08-30 Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007027119A1 true WO2007027119A1 (en) 2007-03-08

Family

ID=37809129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000440 Ceased WO2007027119A1 (en) 2005-08-30 2005-08-30 Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007027119A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2478811A (en) * 2009-12-23 2011-09-21 2Oc Power and cooling system for a data centre

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU411277A1 (en) * 1969-09-29 1974-01-15
GB2103354A (en) * 1981-08-03 1983-02-16 Olajipari Foevallal Tervezoe Gas transfer station
RU2098713C1 (en) * 1996-08-13 1997-12-10 Дмитрий Тимофеевич Аксенов Method for using energy of natural-gas source differential pressure, power-producing-and-cooling plant, and turboexpander in the form of power drive with bladed machine
RU2119133C1 (en) * 1996-09-20 1998-09-20 Закрытое акционерное общество "Криогенная технология" Refrigerating plant
RU20778U1 (en) * 2001-04-09 2001-11-27 Аксенов Дмитрий Тимофеевич PNEUMO-ELECTRIC GENERATOR
RU2196238C2 (en) * 2000-08-16 2003-01-10 ТУЗОВА Алла Павловна Method of recovery of natural gas expansion energy
RU2264581C1 (en) * 2004-04-05 2005-11-20 Аксенов Дмитрий Тимофеевич Method and system for natural gas preparation before supplying thereof to consumer with complex natural gas energy usage, energy-cooling plant, as well as energy drive with impeller machine, gas refrigerator and ice generator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU411277A1 (en) * 1969-09-29 1974-01-15
GB2103354A (en) * 1981-08-03 1983-02-16 Olajipari Foevallal Tervezoe Gas transfer station
RU2098713C1 (en) * 1996-08-13 1997-12-10 Дмитрий Тимофеевич Аксенов Method for using energy of natural-gas source differential pressure, power-producing-and-cooling plant, and turboexpander in the form of power drive with bladed machine
RU2119133C1 (en) * 1996-09-20 1998-09-20 Закрытое акционерное общество "Криогенная технология" Refrigerating plant
RU2196238C2 (en) * 2000-08-16 2003-01-10 ТУЗОВА Алла Павловна Method of recovery of natural gas expansion energy
RU20778U1 (en) * 2001-04-09 2001-11-27 Аксенов Дмитрий Тимофеевич PNEUMO-ELECTRIC GENERATOR
RU2264581C1 (en) * 2004-04-05 2005-11-20 Аксенов Дмитрий Тимофеевич Method and system for natural gas preparation before supplying thereof to consumer with complex natural gas energy usage, energy-cooling plant, as well as energy drive with impeller machine, gas refrigerator and ice generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZARNITSKII G.E.: "Teoreticheskie osnovy ispolzovaniya energii davleniya prirodnogo gaza", MOSCOW, NEDRA, 1968, pages 195 - 198, XP008078379 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2478811A (en) * 2009-12-23 2011-09-21 2Oc Power and cooling system for a data centre
GB2478811B (en) * 2009-12-23 2012-03-07 2Oc Data centre, and power and cooling system therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7343746B2 (en) Method of chilling inlet air for gas turbines
US7856843B2 (en) Thermal energy storage system using compressed air energy and/or chilled water from desalination processes
US20160177822A1 (en) Hybrid Power Generation System
US20180142577A1 (en) Energy storage device and method for storing energy
US20020017095A1 (en) System for chilling inlet air for gas turbines
EP3669056A1 (en) System and method for converting electric energy into thermal energy and for storing thermal energy
CN115485459A (en) Pumped thermoelectric storage system
US11624318B2 (en) Thermal energy storage system comprising a packed-bed heat storage unit and a packed-bed cold storage unit, and method for operating a thermal energy storage system
CN101636582B (en) Thermal energy storage system using compressed air energy and/or chilled water from desalination processes
WO2013025582A1 (en) High output modular caes (homc)
RU2264581C1 (en) Method and system for natural gas preparation before supplying thereof to consumer with complex natural gas energy usage, energy-cooling plant, as well as energy drive with impeller machine, gas refrigerator and ice generator
KR20150117635A (en) Configurations and methods for ambient air vaporizers and cold utilization
JP2005090636A (en) Transportation system for liquefied hydrogen
AU2009302875A1 (en) Method and apparatus for using compressed air to increase the efficiency of a fuel driven turbine generator
US20120247114A1 (en) Water Cooling System For Intercooled Turbines
WO2007027119A1 (en) Method for preparing natural gas to be delivered to a consumer by integrally using the energy thereof, a system for carrying out said method , power-and-refrigerating unit and a power drive provided with an impeller machine, a gas refrigerator and an ice generator provided with an ice storage unit
RU2365827C2 (en) Indoor air temperature variation device
US11092075B2 (en) High-capacity electric energy storage system for gas turbine based power plants
RU55928U1 (en) SYSTEM FOR ENVIRONMENTALLY SAFE USE OF COLD FORMED WHEN EXTENDING NATURAL GAS IN A DETANDER WITH MECHANICAL ENERGY DISCHARGE
RU2835809C1 (en) Boiler house on liquefied natural gas (lng) with production of water ice
JPH03185224A (en) Gas turbine installation
JP4006545B2 (en) High-efficiency power generation and day-and-night power demand load leveling method
RU2783081C1 (en) Liquefied natural gas (lng) gasification system for boiler house
Hilbert et al. Air Liquide 1.8 K refrigeration units for CERN LHC project
AU2014202086B2 (en) Thermal energy storage system using compressed air energy and/or chilled water from desalination processes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05802940

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1