Турбодетандер фирмы Атлас Копко

Турбодетандер компании RMG (Германия):

– не содержит масла, нет загрязнения газа;

– технология магнитных подшипников обеспечивает длительный срок службы (20 лет);

– нулевой выброс вредных веществ от турбогенератора;

– износостойкий, не требует интервалов для технического обслуживания с использованием большого количества материалов;

– низковибрационный и малошумный, не требует звукоизоляции;

– удобен в обслуживании, подсоединен к системе телемеханики, дистанционная диагностика;

– система управления процессом для регулирования всех параметров эксплуатации;

– ротор генератора с постоянными магнитами и специальными бандажами для макс. окружной скорости до 270 м/с;

– цифровая регулировка магнитных подшипников;

– встроенное в турбину устройство для регулировки сопловых лопаток;

– непосредственная связь турбины с генератором.

Турбинное колесо: турбинное колесо проектируется непосредственно под давление газа и расход, имеющиеся в конкретной установке. Система магнитных подшипников: благодаря ей обеспечивается абсолютно износостойкое вращение ротора с незначительными потерями. Все колебания нагрузки и силы в роторе, обусловленные режимом эксплуатации, полностью выравниваются магнитным полем при помощи цифровых регулирующих устройств. Имеется аварийная система подшипников (предохранительные подшипники – шариковые). Генератор: генератор проектируется как двухполюсная синхронная машина. Ротор явнополюсный, с постоянными магнитами, охлаждается газом. Статор покрыт слоем из электротехнической листовой стали с малыми потерями. Корпус: газонепроницаем и не имеет утечек, поскольку нет выступающих валов. Охлаждается водой или газом. Частотный преобразователь и подвод питания: Выпрямление высокочастотного переменного тока в промежуточном контуре. Преобразование для питания сети в соответствии с требованиями для предприятий электроснабжения. Опция: синусоидальные фильтры, сглаживающие дроссели и фильтры радиопомех предотвращают “загрязнение сети”. В аварийных ситуациях тормозной прерыватель с внешним сопротивлением высокой нагрузки забирает остаточную энергию у системы. Важные с точки зрения безопасности функции являются составной частью измерительно-контрольного защитного устройства. Тепловые потери силовой электроники отводятся в тепловой цикл технологического процесса.

6 Турбодетандер ОАО “Турбогаз”

В СССР в период с 1981 по 1984 годы были проведены обширные исследования по выбору оптимальных схем утилизационных турбодетандерных установок на газораспределительных станциях, газораспределительных пунктах и компрессорных станциях (КС), в которых энергия избыточного давления газа преобразуется в электрическую энергию. В результате в 1986 году впервые в СССР была изготовлена утилизационная энергетическая установка УТДУ-2500 мощностью 2500 кВт для ГРС. Промышленный образец установки эксплуатируется на ГРС № 7 г. Днепропетровска с 1991 года и до настоящего времени. Эти работы проводило Всесоюзное научно-производственное объединение (ВНПО) “Союзтурбогаз”, которое было основано в 1975 году по решению Министерства газовой промышленности СССР, как головное предприятие по созданию и внедрению в отрасли передового энерготехнологического оборудования. До 1991 г. предприятие входило в состав “Газпрома”, в настоящее время ВНПО “Союзтурбогаз”, переименовано в ОАО “Турбогаз” и принадлежит Украине (г. Харьков).

7 Турбодетандер ООО “Криокор”

Много Российских компаний пробовали создать турбодетандер. Так, например, один из них, разработанный ООО “Криокор”, аналогичен проекту корпорации Ротофлоу и находится в эксплуатации с 1994 г. на ТЭЦ № 21 г. Москвы, но имеет ряд проблем, обычных для экспериментальных установок.

Турбодетандер ООО “Криокор” представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Турбодетандер ООО “Криокор”

К числу недостатков турбодетандера ООО “Криокор”, по сравнению с зарубежными аналогами, следует отнести следующее:

– регулирование давления газа за турбиной осуществляется штатными клапанами ГРП, в то время как регулятор турбины поддерживает частоту ее вращения. Это, с одной стороны, может привести к неустойчивой работе системы подачи газа на ТЭЦ, а с другой – требует существенного расхода газа через клапаны ГРП (запас на регулирование) и, следовательно, недобора мощности турбиной;

– использование водяного охлаждения электрогенератора и масла системы смазки, вместо воздушного или газового, заметно усложнило установку;

– экономичность работы турбины ниже, в особенности на частичных нагрузках;

– относительные массогабаритные показатели хуже.

Его относительно меньшая (на 20–25 %) стоимость, не компенсирует отмеченные выше недостатки. Аналогичными недостатками обладает и указанный выше турбодетандер ОАО “Турбогаз”.

8 Турбодетандер НТЦ “Микротурбинные Технологии”

Турбодетандер МДГ-20 научно-технического центра “Микротурбинные Технологии” (НТЦ “МТТ”) – это компактный агрегат, выполненный в виде единого блока, в котором скомпонованы высокооборотный электрогенератор с газодинамическими подшипниками и осевая малорасходная турбина.

Он обладает следующими техническими характеристиками:

– электрическая мощность (максимальная) – 20 кВт;

– начальное давление – 15·10⁵ Па;

– начальная температура – 3200 К;

– конечное давление – 6·10⁵ Па;

– расход газа – 0,320 кг/с;

– электрический КПД установки – не менее 0,7;

– диапазон изменения мощности – от 0 до 20 кВт;

– частота вращения ротора турбины – до 40000 об/мин;

– ресурс – не менее 100000 часов.

На рисунке 5 изображена конструктивная схема данного турбодетандера.

Рисунок 5 – Тепловая схема установки с турбодетандером МДГ-20

В тепловой схеме установки для получения полезной мощности на валу турбины 1 используется перепад давления газа между трубопроводами высокого и низкого давлений ГРС (на схеме не показаны). Перед подачей в турбину 1 давление газа понижается в блоке редуцирования 4 до 15 бар. Далее газ проходит через подогреватель 5, входное устройство турбины, ее рабочее колесо, выходное устройство, и поступает в магистральный газопровод низкого давления (6 бар). Механическая мощность газовой турбины используется для получения электрической мощности с помощью синхронного электрогенератора 2. Электрический преобразователь 3 (блок силовой электроники) позволяет получить на выходе агрегата необходимое напряжение переменного тока с частотой 50 Гц.

Санкт-Петербургским Государственным Политехническим Университетом (СПбГПУ) для турбодетандера МДГ-20 был разработан новый класс конструкции осевой турбинной ступени, представленной на рисунке 6.

Рисунок 6 – Осевой турбинная ступень

Ее отличительные технические особенности:

– малые углы выхода из соплового аппарата (СА);

– большие углы поворота потока в рабочем колесе (РК);

– малые углы входа в РК;

– малое, по сравнению с традиционными, число сопловых и рабочих лопаток;

– большой относительный шаг сопловых и рабочих лопаток.