система регулирования турбодетандера

Формула изобретения

Система регулирования турбодетандера, установленного на газораспределительной станции между магистралями газа высокого и низкого давления, содержащая газоподогреватель, стопорный клапан с приводом и регулирующий орган с приводом, установленные после газоподогревателя на входе газа в турбодетандер, байпасный и установленный перед ним отсечной клапаны с приводами, установленные параллельно турбодетандеру, отличающаяся тем, что входной патрубок отсечного клапана, открывающегося синхронно с закрытием стопорного клапана и наоборот, соединен с магистралью газа высокого давления перед газоподогревателем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области турбостроения, в частности к системам регулирования турбодетандеров.

Известно регулирующее устройство турбодетандера, используемого в качестве разгонного двигателя при пуске газотурбинной установки, где регулирующее устройство управляет расцепной муфтой между валами турбодетандера и компрессора и подачей газа к турбодетандеру. (См. Шабашов С. З. и др. Регулирование газотурбинных агрегатов, Ленинград, Недра, 1978, с. 61-65).

Известны системы регулирования паровых и газовых турбин, содержащие на подаче пара или газа к турбине стопорный и регулирующий клапаны (см. Кириллов И. И. Автоматическое регулирование паровых турбин и газотурбинных установок, Ленинград, Машиностроение ЛО, 1988, с. 294-301, 339-342).

Наиболее близкой к изобретению является система регулирования турбодетандера, содержащая стопорный клапан, регулирующий орган и байпасный клапан, перепускающий газ в обход турбодетандера, и где стопорный клапан, открывая проход газа к регулирующему органу, закрывает одновременно проход к байпасному клапану и наоборот, а байпасный клапан при этом имеет возможность синхронно обеспечить одинаковую пропускную способность с регулирующим органом (см. патент РФ 2110022 от 29.04.1996) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности снабжения потребителя газом требуемых параметров при использовании потенциальной энергии сжатого газа в турбодетандере.

Существенными признаками предлагаемого изобретения являются газоподогреватель, стопорный клапан с приводом и регулирующий орган с приводом, установленные после газоподогревателя на входе газа в турбодетандер, байпасный и установленный перед ним отсечной клапан с приводами, установленные параллельно турбодетандеру, при этом входной патрубок отсечного клапана, открывающегося синхронно с закрытием стопорного клапана и наоборот, соединен с магистралью газа высокого давления перед газоподогревателем.

Отличительным признаком изобретения является то, что входной патрубок отсечного клапана, открывающегося синхронно с закрытием стопорного клапана и наоборот, соединен с магистралью газа высокого давления перед газоподогревателем.

На чертеже изображена система регулирования турбодетандера.

Магистраль газа высокого давления перед газораспределительной станцией 1 через систему отсечных задвижек 2, магистраль 3, газоподогреватель 4, стопорный клапан 5 с приводом 6, регулирующий орган 7 с приводом 8 связан с турбодетандером 9, соединенным также магистралью 10 и системой отсечных задвижек 11 с магистралью газа низкого давления, то есть турбодетандер 9 установлен параллельно газораспределительной станции 1. Также магистраль газа высокого давления соединена с магистралью газа низкого давления, минуя турбодетандер 9 через систему отсечных задвижек 2, магистраль 3, отсечной клапан 12 с приводом 13, байпасный клапан 14 с приводом 15, магистраль 10 и систему отсечных задвижек 11. В магистрали 10 установлен предохранительный клапан 16. Для управления турбодетандером 9 установлена система агрегатной автоматики 17.

Работает система регулирования турбодетандера следующим образом. При пуске турбодетандера 9 по команде из системы агрегатной автоматики 17 приводом 6 открывается стопорный клапан 5, одновременно приводом 13 закрывается отсечной клапан 12. Подогретый в газоподогревателе 4 газ высокого давления поступает к регулирующему органу 7 с приводом 8 и далее в турбодетандер 9. Турбодетандер 9 вступает в работу. Байпасный клапан 14 при этом приводом 15 открывается по команде из системы агрегатной автоматики 17, синхронно отслеживая положение регулирующего органа 7, обеспечивая при этом равную пропускную способность (расхода газа через байпасный клапан в это время нет, так как закрыт отсечной клапан 12). При аварийной остановке турбодетандера 9 стопорный клапан 5 быстро перекроет поступление подогретого в газоподогревателе 4 газа высокого давления к регулирующему органу 7, следовательно, и к турбодетандеру 9. При этом также быстро (по той же команде, что получил и привод 6 стопорного клапана 5), но только откроется приводом 13 отсечной клапан 12, открывая проход не подогретого газа к открытому байпасному клапану 14. В результате количество газа низкого давления (после дросселирования в байпасном клапане 14), поступающего к потребителю, практически не изменится при остановке турбодетандера 9. При этом то, что через байпасный клапан к потребителю поступит газ, не прошедший через газоподогреватель, очень существенно в связи с нижеследующим.

Температура газа за турбодетандером (после расширения в нем) намного меньше, чем перед турбодетандером и может достигать существенных отрицательных значений. При этом образуется лед (из-за наличия жидких фракций в газе), происходит зашлаковывание турбопроводов, запорной арматуры, регулирующих и горелочных устройств у потребителя, контрольно-измерительных приборов и т. д. Для того, чтобы избежать всего этого, и устанавливают газоподогреватель, подогревая газ перед турбодетандером настолько (например, до 100^oС и выше), чтобы на выхлопе турбодетандера температура газа была плюсовой (например, 0^oС. . . +10^oС).

Если при этом, в случае остановки турбодетандера, через отсечной и байпасный клапаны на выхлоп турбодетандера (т. е. к потребителю) будет сброшен газ, прошедший через газоподогреватель, т. е. нагретый, то он будет иметь высокую температуру, так как при дросселировании в байпасном клапане существенного снижения температуры не происходит. Высокая температура газа потребителя также не всегда устраивает, точнее нужна постоянная температура подаваемого газа, например, в пределах 0^oС. . . +10^oС.