МАЛОМОЩНЫЙ РОТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ, МОНТИРУЕМЫЙ В ТРУБОПРОВОД

Полезная модель относится к области электроэнергетики, а именно к устройствам для преобразования кинетической энергии потока добываемой/нагнетаемой жидкости внутри трубопровода в электроэнергию. Используется для обеспечения бесперебойной подачи энергии на кустовых площадках.
Известно устройство роторный турбогенератор (Патент RU 2746349 С1 МПК F25B 11/00, F01D 15/10, F01D 1/02, B01D 45/12, B01D 45/16, опубл. 12.04.2020 г.). Турбогенератор содержит смонтированные внутри основного трубопровода с газом высокого давления турбину и генератор. Перед турбиной внутри основного трубопровода установлены последовательно и аксиально завихритель, секция сепарации жидкости и секция отбора газожидкостного потока. Секция отбора газожидкостного потока соединена дополнительным трубопроводом с основным потоком после турбины, а в дополнительном трубопроводе установлен регулирующий клапан. Изобретение позволяет обеспечить автономное электроснабжение объектов нефтегазодобычи, а также обеспечивать работоспособность турбогенератора при наличии жидкости в газовом потоке, поступающем на вход турбогенератора, и при изменении условий работы турбогенератора, таких как расход входного потока и электрическая нагрузка, подключенная к турбогенератору.
К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие возможности оперативного ремонта за счет остановки потока так как присутствующий в устройстве дополнительный канал может быть использован только для регулирования скорости вращения и не может быть использован для перетока флюида в период ремонта.
Так же известно устройство для нагрева теплоносителя (Патент RU 49960 U1 МПК F24H 4/00, F24D 3/02 опубл. 10.12.2005 г.). Устройство, содержащее приводимый в действие источником механической энергии агрегат для разгона и нагнетания теплоносителя и его подачи во внешний замкнутый трубопроводный контур, отличающееся тем, что в качестве источника механической энергии используется газовая турбина, работающая за счет излишков энергии газа (перепада давления газа) на газораспределительных пунктах, которая вместе с агрегатом для разгона и нагнетания теплоносителя размещена в трубопроводе, подключенном параллельно узлу регулирования давления газа основного газопровода (в байпасном трубопроводе).
К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие возможности врезки напрямую в трубопровод, что обусловлено большой площадью устройства, а также отсутствие фильтрующего устройства для предотвращения попадания дисперсных частиц в трубопровод.
Технической задачей предлагаемого устройства является создание устройства для выработки энергии за счет кинетической энергии потока флюида, протекающего по трубопроводу.
Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение автономного и надежного энергоснабжения потребителей на объектах добычи и транспортировки углеводородов (кустовые площадки) и обеспечение непрерывности процесса добычи нефти в период проведения ремонтных и регламентных работ.
Целью настоящей полезной модели является:
1) обеспечение бесперебойной подачи электроэнергии на кустовых площадках, за счет применения фильтрующего элемента, задерживающего дисперсные частицы, вызывающие эрозионный износ лопаток ротора и корпуса генератора;
2) выполнение регламентных работ и оперативного ремонта без остановки перетока флюида;
3) сокращение издержек на дополнительное обеспечение электрическими мощностями кустовой площадки.
Поставленная цель достигается путем врезки в трубопровод устройства, включающего в себя: немагнитный медный корпус, байпасную линию, соединенную с корпусом при помощи специальных втулок, байпасный клапан, соединительные и обслуживающие муфты, запорную задвижку, закрепленную роторную турбину, работающую в жидкостной среде и позволяющую кратковременную работу в газовой, соединённую с валом генератора, а также фильтр крупных дисперсных частиц, для препятствия их попадания в работающий элемент роторной турбины. Роторная турбина служит приводом для генератора энергии, который соединен с потребителем электрической цепью.
Полезная модель поясняется описанием и схемой на фиг.1.
Представленное устройство состоит из немагнитного медного корпуса (2), врезаемого в трубопровод (1) и фиксируемого на нём соединительными муфтами (10), байпасного клапана (7), обслуживающих муфт (9), запорной задвижки (11), байпасной линии (8), соединенной с корпусом при помощи втулок (13), роторной турбины (4), зафиксированной в корпусе при помощи быстросъёмных креплений (3), фильтра (12), крепящегося на корпус (2) при помощи быстроразъёмного устройства (14), электрической цепи (5) и потребителя энергии (6).
Принцип работы заключается в следующем: в трубопровод (1) до начала эксплуатации врезается немагнитный медный корпус устройства (2) и фиксируется на нём при помощи соединительных муфт (10). При движении жидкой или кратковременно газовой фракции по трубопроводу (1) транспортируемая среда преобразует кинетическую энергию потока в электроэнергию, за счёт преобразования поступательного движения добываемой/нагнетаемой жидкости во вращательное движение ротора турбины в неподвижном статоре. Для предотвращения попадания в ротор турбины дисперсных частиц перед роторной турбиной (4), закреплённой в корпусе при помощи быстросъёмных креплений (3), устанавливается фильтр (12), закрепленный к корпусу (2) при помощи быстроразъёмного устройства (14). В корпусе (2) предусмотрен байпасный клапан (7), перенаправляющий движение потока жидкости в байпасную линию (8), соединённую с основным корпусом втулками (13), и запорная задвижка (11), перекрывающая возможность движения потока через роторную турбину (4), позволяющие осуществлять ремонт роторной турбины (4) и/или замену фильтра (12). Дополнительно с данной целью в корпусе (2) предусмотрены обслуживающие муфты (9), при помощи которых из корпуса (2) возможно вычленить участок с роторной турбиной (4) и фильтром (12), закрепленным к корпусу (2) при помощи быстроразъёмного устройства (14). После проведения ремонта и/или замены участок с роторной турбиной (4) и фильтром (12) вставляется в корпус (2), фиксируется при помощи обслуживающих муфт (9). Запорная задвижка (11) открывается и жидкость посредством байпасного клапана (7) перенаправляется через роторную турбину (4). Передача электрического тока осуществляется при помощи электрической цепи (5) к потребителю энергии (6).
Преимуществами данной полезной модели являются: немагнитный материал изготовления корпуса, фильтрующее устройство для безаварийной работы роторной турбины, простота эксплуатации и ремонта, возможность работы устройства без изменения технологического процесса добычи углеводородного сырья.