ТУРБОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована при проектировании турбогенераторных либо турбонасосных установок, предназначенных для получения электрической или механической энергии.
Известна детандер-генераторная установка, содержащая газорасширительную турбину, приводящую во вращение электрогенератор. (1). Вал турбины, установленной в корпусе-вставке газопроводящей трубы, соединен через редуктор с валом электрогенератора, размещенного снаружи. Для обеспечения достаточной степени взрывобезопасности в месте вывода вращающегося вала турбины из полости трубы, в которой газ находится под давлением, установлены механические уплотнения. Однако из-за высоких механических перегрузок уплотнения быстро изнашиваются и требуют частых замен, что ведет к увеличению стоимости эксплуатации установки, при этом степень взрывоопасности остается достаточно высокой.
Наиболее близкой к данной полезной является турбодетандерная установка, содержащая электрический генератор и газорасширительную турбину. Электрогенератор и газорасширительная турбина размещены внутри газопроводящей трубы во вмонтированном в нее съемном корпусе-вставке.
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная недостаточной степенью охлаждения элементов генератора и сложностью обеспечения герметичности системы движения рабочего тела турбины (газа либо жидкости), а также неудобство обслуживания.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является повышение надежности работы и упрощение эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в турбоэнергетической установке, содержащей магнитоэлектрическую машину, механически соединенную с турбиной, размещенной внутри корпуса-вставки, который вмонтирован в трубу с проходящим по ней газом либо жидкостью (2), ротор магнитоэлектрической машины размещен внутри выполненного из немагнитного материала корпуса-вставки, а статор с соответствующими обмотками - на его наружной поверхности.
На чертеже представлена конструктивная схема турбоэнергетической установки.
Устройство содержит магнитоэлектрическую машину 1, механически соединенную с турбиной 2. Ротор 3 магнитоэлектрической машины 1 и турбина 2 размещены в трубе во вмонтированном в нее съемном корпусе-вставке 4, выполненном из немагнитного материала. Статор 5 электрической машины с соответствующими обмотками размещен на наружной поверхности корпуса-вставки 4.
При работе магнитоэлектрической машины в режиме электрогенератора установка обеспечивает потребителя электрической энергией, а при работе в режиме электродвигателя - механической и может использоваться как турбонасос.
Рабочим телом в турбине 2 может являться протекающий по расширительной трубе газ или жидкость, например, нефть.
Корпус-вставка 4 выполнен в виде отрезка трубы, соединенного с проводящей расширительной трубой с помощью сварки, болтового или шпилечного соединения по торцевым фланцам, резьбовых муфт и т.д. Для снижения электромагнитных потерь корпус-вставку целесообразно изготавливать из материала с минимальной магнитной проводимостью, например, из титана.
При использовании электрической машины в качестве электрогенератора она может быть выполнена по любой известной схеме, например, в виде синхронного бесконтактного генератора на постоянных магнитах.
2
2
2
2
Работа детандер-генераторных установок основана на использовании разности давлений газа в газопроводах. Избыточное давление газораспределительных сетей преобразуется турбиной 2 в механическую энергию, приводящую во вращение вал генератора 1, который в свою очередь, преобразует ее в электроэнергию. Турбоэнергетическая установка подключается к газоредуцирующей станции, которая обеспечивает понижение давления газа, например, с 40 кГ/см до 12 кГ/см, или с 12 кГ/см до 3 кГ/см. При работе установки газ не сжигается, а только пропускается через детандер (газорасширительную турбину) и с заданным давлением поступает дальше к потребителю. Данный принцип преобразования реализует бестопливный способ получения полезной электроэнергии при одновременном уменьшении потерь в газоредуцирующей станции, а отсутствие процесса сжигания природного газа обеспечивает экологическую чистоту технологического процесса.
При необходимости увеличения мощности, поставляемой потребителю, турбоагрегаты устанавливаются последовательно вдоль трубы в количестве, допускаемом перепадом давлений рабочего тела.
Вынесение статорной части электрической машины наружу корпуса-вставки позволяет исключить установку гермовыводов, что ведет к упрощению герметизации системы движения рабочего тела внутри трубы и повышению надежности работы. Кроме того, обеспечение свободного
доступа к статорной части значительно упрощает процесс обслуживания турбоагрегата.
Данная конструкция турбоэнергетической установки делает возможным создание типового ряда энергосберегающих систем в широком диапазоне давлений транспортируемого газа либо нефти в распределительных сетях.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
ОАО «Калужский турбинный завод», «Оборудование для нефтяной и газовой промышленности» номенклатурный перечень №4, г.Калуга, 2004 г.
RU 64284 U1, F01D 15/10, 2006 г.