Расчетно-экспериментальное обоснование характеристик, конструктивных схем и практическая реализация микротурбодетандерных генераторов электрической энергии для собственных нужд газораспределительных станций

• Автор: Харисов, Ирек Саитгалиевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ДИАПАЗОНА ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЯХ ООО «ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ САНКТ-ПЕТЕРБУРГ». ОБЗОР И СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО СОЗДАНИЮ СОВРЕМЕННЫХ МИКРОТУРБОДЕТАНДЕРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
1.1. Анализ потребителей электрической энергии и диапазона изменения параметров природного газа на газораспределительных станциях ООО «Газпром Трансгаз Санкт-Петербург»

1.1.1. Собственные потребности грс в электрической и тепловой энергии

1.1.2. Потребности в электроэнергии на собственные нужды

1.1.3 .-Потребности в тепловой энергии на собственные нужды

1.1.4. Потребности в тепловой энергии на подогрев технологического газа.

1.2. Анализ мирового уровня разработок и эксплуатации

1.2.1. Типовой пример расшрительной турбины турбодетандерного блока устройства БУГЭ-ГРС разработки ООО «Газоснабжение», ООО «ВНИИГАЗ» и ОАО «Концерн Энергомера»

1.3. Постановка целей и задач исследований

Глава 2. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЬЦ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, И ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБОДЕТАНДЕРНОЙ УСТАНОВКИ
2.1. Структура турбодетандерной установки и особенности работы турбодетандерной установки на ГРС
2.2. Выбор и обоснование к основным элементам турбодетандерных установка
2.2.1. Выбор и обоснование расширительной турбины турбодетандерной установки
2.2.2. Выбор типа и обоснование подшипников турбодетандерной установки
2.2.3. Выбор типа и обоснование электрогенератора и преобразователя турбодетандерной установки
2.2.3.1. Выбор типа и обоснование электрогенератора турбодетандерной установки
2.2.3.2. Обоснование выбора типа электрического преобразователя
Глава 3. ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ ТУРБИН. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА ТУРБОДЕАНДЕРНОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Разработка требований к турбине и её режимным и геометрическим параметрам
3.2. Предварительный выбор кинематических и термодинамических параметров расширительной турбины
3.3. Термодинамический анализ параметров тепловой схемы с расширительной турбиной конструкции ЛПИ
3.3.1. Определение температуры газа за турбиной
3.3.1.1 Оценка расхода газа через расширительную турбину конструкции ЛПИ.
3.3.2. Обоснование типа облопачивания соплового аппарата и рабочего колеса .
3.3.3. Определение числа сопловых и рабочих лопаток
3.4. Оптимизационные расчеты по определению внутреннего КПД и расхода рабочего тела базового варианта расширительной турбины. Уточнение геометрических параметров
3.5. Расчетное исследование влияния геометрических характеристик на показатели расширительной турбины
3.6. Разработка и описание схемы проточной части расширительной турбины.
3.7. Профилирование соплового аппарата и лопаток рабочего колеса турбины.
3.8. Расчёт осевых усилий на роторе расширительной турбины
3.9. Описание конструктивной схемы турбодетандерной установки
Глава 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСШИРИТЕЛЬНОЙ МАЛОРАСХОДНОЙ ТУРБИНЫ МДГ-20 С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННЫХ
МЕТОДОВ
4.1. Анализ структуры потока в ступени ЛПИ
4.2. Исследования влияния конструктивных элементов на эффективность ступени
4.2.1. Исследования влияния разгрузочных отверстий на эффективность ступени
4.2.2. Исследования влияния безлопаточной части соплового аппарата на эффективность ступени
4.2.3. Методический аспект подготовки и проведения трехмерных газодинамических расчетов
Заключение по выполненным расчетным исследованиям
Глава 5. ПРОЧНОСТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТУРБИНЫ РАСШИРИТЕЛЬНОЙ МАЛОРАСХОДНОЙ ТУРБИНЫ ТУРБОДЕТАНДЕРНОЙ УСТАНОВКИ МДГ-
5.1. Описание исходных геометрических параметров рабочего колеса турбины
Глава 6. НАТУРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1. Выбор промышленного объекта для размещения микротурбодетандерного генератора
6.2. Описание экспериментального стенда
6.3 Объекты исследования
6.4. Методики проведения натурного эксперимента и обработки натурных
экспериментальных данных
6.4.1 Методика и программа проведения натурного эксперимента
6.4.2. Методика обработки натурных экспериментальных данных
6.4.3. Термодинамические характеристики рабочего тела (природного газа)
6.4.4 Состав и физико-химические показатели природного газа
6.4.5. Особые свойства газа
6.5. Результаты расчетно-экспериментальных и натурных исследований МДГ-20

- утвержденный ЦСВЭ комплект конструкторской документации.
Для увеличения единичной мощности источников электроснабжения ГРС ООО «ВНИИГАЗ» разработана конструкторская документация на турбодетандерные электроагрегаты мощностью 10-30 кВт. В этих агрегатах (рисунок 1.7) используется унифицированная двухвенечная осевая активная турбина и трехфазные синхронные генераторы соответствующей номинальной мощности.
Рисунок 1.7. Турбодетандерный электроагрегат ТДЭА-30/
1 - корпус детандера; 2- корпус генератора; 3 - крышка генератора; 4 - корпус подшипников; 5 - привод открытия сопел; 6 - коробка вводная
электрогенератора; 7 - рама агрегата; 8 - сопловой аппарат; 9 - рабочее колесо первого венца; 10 - направляющий аппарат; 11 - рабочее колесо второго венца; 12 - муфта пальцевая; 13 - электрогенератор фланцевый; 14 - вал турбины; 15 -центрирующий подшипник; 16 - парциальный диск; 17 - конусный обтекатель;Л - пробка продувки; 19 - пружина.