Турбодетандерная установка
АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЙ НА БАЗЕ ТУРБОДЕТАНДЕРНЫХ УСТАНОВОК
Целью разработки, которую ООО НПК «НТЛ» проводит с 2006 года, является решение задачи обеспечения собственной электрической энергией объектов газоснабжения. Анализ показал, что наиболее проблемными объектами являются небольшие ГРС, удаленные от развитой энергоинфраструктуры. Энергопотребление таких объектов редко превышает 5 кВт. Отсюда сформировалась максимальная мощность разрабатываемого типоряда турбодетандерных установок. Удаленность объектов одновременно накладывает требования к технической составляющей. Установка должна быть проста и доступна в эксплуатации, ремонтопригодна или, как минимум, должна легко подлежать замене. Установка, наряду с использованием на вновь проектируемых объектах, должна предполагать возможность модернизации существующих ГРС, а это сотни станций. Соответственно, для широкого внедрения требуется минимизация стоимости.
Таким образом, в основу работы легли три основных принципа:
- Максимальное использование имеющихся серийных узлов и агрегатов;
- Простота конструкции и удобство эксплуатации;
- Сведение к минимуму капитальных затрат на интегрирование установки в состав существующих или вновь разрабатываемых ГРС.
УСТРОЙСТВО ТУРБОДЕТАНДЕРНОЙ УСТАНОВКИ
Турбодетандерная установка (турбогенератор) состоит из двух основных блоков: турбодетандерного агрегата (ТДА) и системы автоматического управления (САУ).
ТДА представляет собой силовой корпус, на котором смонтированы: фильтр защитный, кран отсечной, регулятор оборотов. Внутри корпуса находится генератор с детандерным двигателем. ТДА рассчитан на давление до 10МПа (100кгс/см2).
Электрическая часть, состоит из статора и ротора. Непосредственно на вал ротора генератора устанавливается турбина. Так же в корпусе установлен сопловой аппарат, в котором происходит расширение газа, при этом потенциальная энергия сжатого газа преобразуется в кинетическую, поэтому его давление и температура уменьшаются, а скорость потока увеличивается.
Снаружи корпуса имеются фланцы для подвода и отвода газа и кабельное вводное отделение. Конструкция турбогенератора не имеет внешних подвижных уплотнений.
САУ осуществляет контроль и управление турбодетандерной установкой. Благодаря высокой степени автоматизации и надежной системе управления, установка работает в автоматическом режиме, не требуя постоянного присутствия персонала. В системе управления реализованы сложные алгоритмы, которые поддерживают устойчивую работу установки. В частности, предусмотрена возможность автоматического запуска при падении напряжения в сети (при использовании ТДУ в качестве резервного источника электроэнергии). САУ управляет режимами автоматического пуска, остановки, контролирует параметры работы, скорости вращения, электрическую нагрузку. Система управления обеспечивает работу ТДУ в автономном режиме. В случае возникновения нештатной ситуации САУ автоматически остановит ТДА и запомнит причину аварийного отключения.
В состав САУ входит:
- микроконтроллерный блок управления;
- блок полупроводниковый выпрямительный с интегральным регулятором напряжения;
- необслуживаемая аккумуляторная батарея;
- инвертор, преобразующий 56В постоянного тока в 220В переменного тока.
Турбодетандерная установка (турбогенератор) не требует дополнительного подогрева газа, что значительно снижает затраты на ее монтаж и эксплуатацию. Так же в состав установки входит электроконтактный манометр или датчик давления, в задачу которого входит контроль за уровнем давления в отводящей магистрали.
Компоновка установки на объекте выполняется следующим образом. Турбогенератор устанавливается в технологическом отсеке параллельно одному из регуляторов давления. Для случая, когда в составе ГРС турбогенераторы будут использоваться и как базовый источник электроснабжения, и как резервный, второй турбогенератор можно будет устанавливать параллельно первому. Из за незначительного размера, турбогенераторы хорошо компонуются в технологических отсеках, не создавая помех в обслуживании оборудования. Электроконтактный манометр устанавливается в непосредственной близости от турбогенератора на подводящем и отводящем газопроводах. Автоматическая система управления выполнена в виде напольного шкафа и устанавливается в операторной.