ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И ДЕТАНДИРОВАНИЯ ГАЗА

Полезная модель относится к оборудованию пунктов понижения давления газа, а именно к энергетическим установкам, генерирующим электроэнергию за счет перепада давления газа на основе термоэлектрических модулей, вырабатывающих электричество из разницы температур поверхностей.
Известен, способ электроснабжения автономно функционирующих газоредуцирующих объектов, в которых предпринимаются дополнительные технические решения, направленные на увеличение достигаемой разности температур между горячим и холодными потоками газа, генерируемыми вихревой трубой (патент RU 2417337 С2, опубликованный 24.03.2009) на основе эффектов Ранка Хилша и Зеебека. При реализации способа часть потока сжатого природного газа перед газоредуцирующим объектом (газораспределительной станцией, газорегулирующим пунктом) отделяется от основного потока и направляется по байпасу в энергоразделяющее устройство - вихревую трубу.
Недостатком данного технического решения является сравнительно низкий коэффициент полезного действия вихревой трубы, вследствие чего невозможно достичь достаточно высокой разницы температур горячего и холодного газа. Это приводит к снижению мощности электрического тока, вырабатываемого термоэлектрическим генератором (далее ТЭГ).
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является использование электрических генераторов на пунктах понижения давления газа, превращающих механическую энергию в тепловую без сжигания газа.
Данная задача решается за счет того, что в устройстве электроснабжения автономно функционирующих газоредуцирующих объектов, включающее в себя термоэлектрический генератор, снабженный стальным цилиндром, выполненным в виде короткозамкнутого витка и контактирующим с термоэлектрическими элементами цилиндрической формы, газовой турбиной, выполненной с возможностью вращения магнитного ротора в стальном цилиндре, и сопловым направляющим аппаратом перед лопатками газовой турбины.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является вырабатываемая энергия, которая расходуется на энергоснабжение измерительной, управляющей и регулирующей аппаратуры на пунктах понижения давления газа. В отличие от существующих термоэлектрических генераторов (ТЭГ) на указанных пунктах, предлагаемая установка не сжигает газ, а использует потенциальную и кинетическую энергию потока газа. Так же она обладает большей энергоэффективностью, чем установки с ТЭГ на основе вихревых трубок, использующих эффект Ранка-Хилша, так как за счет токов Фуко возможно нагреть ТЭГ до больших температур, а также снизить температуру охлаждаемой поверхности ТЭГ за счет расширения струи газа в турбине.
Сущность полезной модели представлена на чертеже (фиг.), на котором изображен проект установки, превращающей механическую энергию в тепловую без сжигания газа. На чертеже: 1 - корпус установки; 2 - сопловой направляющий аппарат турбины; 3 - лопатки газовой турбины; 4 - магнитный ротор; 5 - стальной цилиндр, разогреваемый токами Фуко; 6 - термоэлектрические элементы.
Принцип работы данной установки представлен на фигуре заключающийся в следующем: поток сжатого газа попадает в сопловой направляющий аппарат турбины (2), где он перенаправляется на лопатки газовой турбины (3) в виде струй газа, которые вращают турбину и расширяются в ней, что приводит к охлаждению газа. Лопатки газовой турбины (3) передают вращение на магнитный ротор (4), который создает вращающееся магнитное поле. Данное магнитное поле создает вихревые токи (токи Фуко) в стальном цилиндре (5), который является короткозамкнутым витком. Под действием вихревых токов стальной цилиндр разогревается до высокой температуры (200-500 0С) и нагревает контактирующие с ним термоэлектрические элементы цилиндрической формы (6). Термоэлектрические элементы (6) вырабатывают электрическую энергию за счет разницы температур достигаемой за счет нагрева от стального цилиндра (5) и охлаждения потоком детандированного охлажденного потока газа после лопаток газовой турбины (3).