Энергоустановка для катодной защиты газотрубопроводов (варианты)

Энергоустановка относится к газовой промышленности, а именно к устройствам для катодной защиты газотрубопроводов от коррозии. Энергоустановка для катодной защиты газотрубопроводов содержит высокооборотную турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, которая вращает через редуктор электрогенератор со встроенным выпрямителем, позитивный полюс которого соединен с металлическим заземлением (анодное заземление), а негативный полюс соединен с газотрубопроводом, который подлежит защите, причем турбина и электрогенератор образуют модуль, размещенный в корпусе газопроводной трубы с осевым входом и выходом газа, при этом корпус установки может быть вмонтирован как в байпасный трубопровод, так и непосредственно в магистральный трубопровод по ходу движения газа (последовательное включение).

Полезная модель относится к газовой промышленности, а именно к устройствам для катодной защиты газотрубопроводов от коррозии.

Наибольшее распространение для катодной защиты газопроводов нашли сетевые катодные станции, которые получают электроэнергию от линии электропередачи. Известны также катодные станции, использующие энергию ветра, кинетическую или тепловую энергию транспортируемого по газотрубопроводу продукта, катодные станции с двигателями внутреннего сгорания (В.Г.Котик «Катодная защита магистральных трубопроводов», изд. «Недра», Москва, 1964 г.).

Наиболее близкой к полезной модели является утилизационная турбодетандерная установка для получения электроэнергии, описанная в патенте Российской Федерации №2047059, МПК 6 F 25 В 11/00 (прототип).

Установка утилизует излишки энергии газа на газораспределительных станциях (ГРС) за счет использования перепада давления газа. Она размещается в трубопроводе, который подключен параллельно узлу регулирования ГРС (в байпасном трубопроводе). Установка содержит генератор и консольно размещенное на роторе генератора рабочее колесо турбины. Корпус генератора, изготовленный из газопроводной трубы, закрыт с торцов днищем и крышкой и разделен перегородками на три изолированные полости, в средней из которых находится электрогенератор. Подвод и отвод газа осуществляется патрубками, размещенными перпендикулярно оси корпуса турбогенератора.

К недостаткам установки следует отнести использование низкооборотной турбины, которая имеет низкий коэффициент полезного действия. Кроме того, подвод газа на турбину со сменой направления на 90⁰ связан с дополнительньми кинематическими потерями.

Задача полезной модели - повышение эффективности работы установки и уменьшения перепада давления газа на турбине для обеспечения необходимого напряжения электрогенератора, улучшение условий эксплуатации, монтажа и демонтажа, защите от хищений и вандализма.

Поставленная задача выполняется тем. что для получения электроэнергии используется высокооборотная турбина, которая соединена с электрогенератором с помощью редуктора частоты вращения, образующая единый модуль, размещенный в корпусе из газопроводной трубы с осевыми входом и выходом газа, причем корпус установки может быть вмонтирован как в байпасный трубопровод параллельно основной газовой магистрали, так и непосредственно в магистральный трубопровод по ходу премещения газа (последовательное включение).

На фиг.1 изображена схема энергоустановки для катодной защиты газотрубопроводов при подключении в байпасный трубопровод, на фиг.2 - при размещении установки непосредственно в трубопроводе, который подлежит защите.

Установка включает в себя высокооборотную турбину 1, состоящую из соплового аппарата 2 и рабочего колеса 3, редуктора частоты вращения 4 и электрогенератора 5 с вмонтированным выпрямителем, позитивный полюс которого соединен с металлическим заземлением (анодное заземление), а негативный - с газотрубопроводом 6, который подлежит защите. Турбина, редуктор и электрогенератор, соединенные между собой, образуют модуль, размещенный в корпусе 7 из газопроводной трубы. Газотрубопроводе 6 установлен дроссель 8. В байпасном трубопроводе 9 установлены отсечные краны 10 и 11.

Установка на фиг.2 содержит, кроме названных конструктивных элементов, шарнирно закрепленные вокруг турбины 1 по окружности створки 12 и экран (дефлектор) 13 для выпрямления потока газа.

Энергоустановка при подключении в байпасном трубопроводе (фиг.1) работает следующим образом. Часть газа из магистрального трубопровода 6 поступает в байпасный трубопровод 9. Через отсечной кран 10 газ поступает в сопловый аппарат 2 турбины 1. В турбине 1 создается перепад давления газа, равный перепаду, который создает дроссель 8. Кинетическая энергия газа, выходящего из соплового аппарата, преобразуется в механическую энергию вращения высокооборотного рабочего колеса 3 турбины 1. Рабочее колесо турбины через редуктор частоты вращения 4 крутит ротор электрогенера-Тора 5. Выработанная генератором электроэнергия через выпрямитель, вмонтированный в генератор, поступает для катодной защиты газотрубопровода 6 путем соединения позитивного полюса с металлическим заземлением (анодное заземление), а негативного - к трубопроводу 6.

При размещении энергоустановки непосредственно в трубопроводе, подлежащем защите (фиг.2), поток газа разделяется в установке на две части. Одна часть поступает через проточную часть турбины (внутренний поток), а другая - вне турбины (внешний поток) через кольцевую щель, которая образуется шарнирно закрепленными подпружиненными створками 12 и корпусом турбины. Оба потока объединяются за турбиной и выводятся в газотрубопровод 6. Вследствие того. что выход газа из турбины осуществляется во внешний поток, то образованный в турбине перепад давления газа будет равен разнице между давлением газа перед сопловым аппаратом 2 и давлением во внешнем потоке газа за подпружиненными створками 12, выполняющими роль дросселя. При смене потока или давления газа положение створок изменяется (они будут раскрываться или прикрываться), обеспечивая тем самым практически неизменным образовавшийся в турбине перепад давления газа.

1. Энергоустановка для катодной защиты газотрубопроводов, содержащая турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, которая вращает электрогенератор со встроенным выпрямителем, позитивный полюс которого соединен с металлическим заземлением (анодное заземление), а негативный полюс соединен с газотрубопроводом, который подлежит защите, отличающаяся тем, что применяется высокооборотная турбина, соединенная с электрогенератором через редуктор частоты вращения, образуя модуль, размещенный в корпусе газопроводной трубы с осевым входом и выходом газа, причем корпус установки вмонтирован в байпасный трубопровод параллельно газотрубопроводу, подлежащему защите.

2. Энергоустановка для катодной защиты газотрубопроводов, содержащая турбину с сопловым аппаратом и рабочим колесом, которая вращает электрогенератор со встроенным выпрямителем, позитивный полюс которого соединен с металлическим заземлением (анодное заземление), а негативный полюс соединен с газотрубопроводом, который подлежит защите, отличающаяся тем, что применяется высокооборотная турбина, соединенная с электрогенератором через редуктор частоты вращения, образуя модуль, размещенный в корпусе газопроводной трубы с осевым входом и выходом газа, причем корпус установки вмонтирован непосредственно в газотрубопровод, подлежащий защите, а вокруг турбины по окружности шарнирно закреплены в середине корпуса подпружиненные створки, которые образуют регулируемую щель для прохождения части газа.