Под нами океан энергии

 

                                                                           Рис. 3         

    Сравните с установками, предлагаемыми НПП «Газэлектроприбор», рассчитаными на небольшую мощность от 1 кВт до 30 кВт. Они отличаются простотой конструкции и достаточной надежностью. Поскольку работа, отводимая из потока газа турбиной, невелика, температура газа снижается незначительно и не влияет на работу регуляторов давления газа. В то же время для предотвращения отрицательного влияния пониженной температуры на работу регуляторов одним из схемных решений установки турбины является расположение ее после регулятора, но до вывода импульсной трубки командного давления регулятора. В этом случае охлажденный газ, протекая по газопроводу до потребителя, постепенно приобретает температуру окружающей среды вследствие теплопередачи через стенку трубы и трения.В зависимости от рабочего давления и от допустимого срабатываемого перепада давления установки автономного электроснабжения по конструктивному исполнению можно разделить на установки мощностью от 1 кВт до 5 кВт для ГРП и от 5 кВт до 30 кВт для ГРС. Установки для ГРП комплектуются генераторами постоянного тока с напряжением от 24 В до 48 В, что позволяет использовать их как станции катодной защиты, а также для освещения. При необходимости установки комплектуются блоками преобразования напряжения до 220 В с частотой тока 50 Гц. Наряду с задачей энергосбережения основным преимуществом применения автономных источников электроэнергии на ГРП является отсутствие необходимости в подводе линии электропередачи В установках мощностью 5 кВт – 30 кВт применяются бесконтактные синхронные генераторы переменного тока с частотой 50 Гц и с линейным напряжением 220 В. Установки комплектуются системой контроля и автоматического управления, а также трубной обвязкой с запорно-регулирующей и предохранительной арматурой. Одним из направлений работ является применение для преобразования потенциальной энергии газа стандартных ротационных двигателей, которые связаны муфтой с электрогенераторами. При стендовых испытаниях этого источника тока была получена мощность 1,2 кВт при напряжении 24 В, давлениях газа на входе и выходе соответственно 0,4 МПа и 0,103 МПа и расходе 90 м³/час. Дешевизна данной установки, но в то же время неограниченный ресурс ротационного привода позволяют наиболее рационально применить ее как автономный источник электропитания ГРП. На ГРП электроэнергия требуется непродолжительное время, только при посещении мастера-обходчика, для освещения.

 

             5.Электрическую энергию следует получать прямо на газодобывающем предприятии.

            Используя эти принципы, электрическую  энергию технически возможно  и целесообразно получать прямо  на газодобывающем предприятии  природного газа.    В  комплекс основного производственного назначения для газодобывающего предприятия в общем случае входят скважины, кусты скважин, промплощадки с установками предварительной подготовки газа (УППГ), промплощадки с установками комплексной подготовки газа к транспорту  (УКПГ), головные сооружения с установками полной подготовки газа и газового конденсата (ГС), промысловые трубопроводы.

                Предлагается поток газа из  скважин направлять через  спецфильтр на рабочие органы привода, где газ, расширяясь произведет полезную работу. Затем, газ с пониженным до проектного давлением, направляется на объект подготовки газа к транспорту УППГ илиУКПГ.

               Главным звеном здесь является спецфильтр. Его фильтроэлемент  должен постоянно очищаться или вообще не загрязняться. Это достигается вращением фильтроэлемента или его вибрацией. При вращении или колебании сетка фильтроэлемента отбрасывает на периферию мехпримеси и капельки жидкости, пропуская только газ.   Если нам удастся сконструировать   такой спецфильтр задача размещения установки на скважинах может быть решена успешно. Аналоги такого спецфильтра успешно прошли испытание.

 Далее, на УКПГ выявлен  источник энергии, которую возможно  утилизировать, встраивая автономный  источник в линию перед низкотемпературным сепаратором.

              В составе УППГ - один объект  сбора и первичной сепарации  газа, а в составе УКПГ несколько:  сбора и первичной сепарации  газа; подготовки газа и конденсата; компримирования газа (при необходимости), общего технологического и подсобно-вспомогательного назначения.

               Технологические схемы УКПГ обеспечивают  прием сырья, поступающего из  скважин, прием газа от УППГ  и подготовку газа к транспорту  на весь период разработки  месторождения. Комплексная подготовка  газа может состоять из многих операций (необходимость в каждой определяется качеством и состоянием сырья): очистка от мехпримесей и капельной жидкости, осушка, отбензинивание, очистка от агрессивных примесей, охлаждение перед подачей в магистральный газопровод, стабилизация и переработка газового конденсата (или его смеси с попутной нефтью) в моторные топлива. Установки, предназначенные для подготовки газа и извлечения конденсата на газоконденсатных месторождениях, проектируются с учетом пластового давления и возможности работы в условиях изменения объёма сырья и вырабатываемых продуктов.

           От механических примесей, капельной жидкости газ очищается в сепараторах на УКПГ и УППГ. На газоконденсатных месторождениях для отбензинивания газа, среди прочих, применяется низкотемпературная сепарация (НТС).

     Установка  НТС включает следующий минимальный  набор оборудования: сепаратор I ступени; узел впрыска в поток  газа ингибитора гидратообразования (метанола, 70-80% раствора диэтиленгликоля  или др.); рекуперативные теплообменники, дроссель, эжектор утилизации газа выветривания, низкотемпературный сепаратор (тонкой очистки); разделители газового конденсата и воды с ингибитором гидратообразования. На установках НТС охлаждение газа в настоящее время производится за счет дроссель-эффекта.

             На этой технологической линии  выявлен источник энергии, которую  возможно утилизировать, встраивая  автономный источник в линию  перед низкотемпературным сепаратором.

             Предлагается поток газа перед  низкотемпературным сепаратором направить на рабочие органы привода, заменяя тем самым   дроссель  расширительной машиной. Это позволяет получить сравнительно более глубокое охлаждение газа и электроэнергию. Как правило, перепад давления в настоящее время на дросселях составляет где-то 4,0 – 5,0 МПа, при суточном расходе 3 млн. куб.метров газа. Нетрудно подсчитать какое количество энергии ежесекундно утрачивается безвозвратно.

             Теперь рассмотрим участок  интенсификации добычи нефти, комплекс  закачки газа в пласт при  Сайклинк – процессе и при газлифтовом способе добычи нефти . На фоне  естественного падении давления в нефтяном пласте при добыче , давление в нагнетательных нитках комплекса приходится поддерживать постоянным из-за специфики работы газонагнетательной станции. Это достигается дросселированием нагнетательного потока. Возникающий при этом  перепад давления , можно использовать, встраивая автономный источник в линию нагнетания газа. В настоящее время в Кокдумалаке, нагнетательной станцией Келлог происходит закачка газа в пласт интенсивностью 21 млн. куб. метров в сутки. Средний перепад давления газа на дросселях составляет где-то 10 МПа. Это мощный источник энергии, которую можно так же утилизировать используя принципиально тот же метод. Однако здесь необходимо учитывать то, что в пласт необходимо закачивать газ температурой минус 30-40 ⁰  .

При транспортировке газа магистральными газопроводами с давлением до 10МПа и расходом до 25 млрд. в сутки малые электростанции  применимы, так же, в качестве источника электроснабжения  катодных станций, узлов связи, системы автоматизации, управления приводами кранов и т.п. Реализовать применения малых электростанций можно при двухтрубной или многотрубной прокладке магистральных газопроводов т.к. в различных трубах всегда имеется различие уровни давления, а для получения, например 3 кВт электроэнергии необходим перепад 0,4МПа и перемещение газа  объемом  4м³/мин. Это новое  неопубликованное предложение.

                  Аналогичные малые электростанции  можно устанавливать в местах расхода газа на ГРП перед крупными тепловыми электростанциями, котельными и т.п. Полученная электроэнергия может быть расходована на обогрев шкафов или блоков ГРП, для подогрева газа, освещения, в летнее время – кондиционирования воздуха.

                  Малые электростанции целесообразно  использовать в режиме ожидания  в качестве резервных источников  электроэнергии вместо аккумуляторов.  Электростанция вводится в действие  автоматическим открытием электромагнитного  клапана при обесточивании цепи. Выключение электростанции происходит также автоматически при возобновлении подачи электроэнергии. В период отключения электроэнергии внешней сети резервный источник обеспечивает электроэнергией жизненно – важные потребители, например, компьютеры, электрическое отопление, приборы автоматики, резервное освещение, узлы связи.

 

 

 

                                                   

 

 

                                          6."Подводные камни"

1) Все бояться размещать генератор  в потоке газа. Я получил десятки подтверждений от самых авторитетных ученых, инженеров, которые не видят в этом технических препятствий. Положительное подтверждение получено и от ВНИИВЭ г.Донецк.

2) Как регулировать поток при  установке устройства на ГРС "до себя" или "после себя"?

3)При резком сбросе давления  изоляция на  статорных обмотках генератора отслоится. Это надумано.Получен такой ответ от Ленинградского филиала ВНИИэлектромаш.

4)Особенно бояться гидратов. Да, там где необходимо, следует установить подогреватели газа. На скважинах и УКПГ уже организована закачка метанола, там вопрос решен.На ГРС уже есть свои подогреватели. Кстати, есть оригинальные подогреватели.

5) Смазка обычная для подшипников качения в природном газе неприемлема. Поэтому в крупных турбоагрегатах принято решение о магнитных подвесах, я предложил упрощенное решение для маломощных агрегатов.

6) Герметичный вывод следует выполнить обязательно на фарфоровых или других керамических изоляторах, испытанных на рабочее давление. На клею эпоксидной смолы, решение забраковано ВНИИВЭ г.Донецк.

7) Несмотря на примененный взрывозащитный  разъем, снятый с двигателя серии АИМ,  герметичный вывод выполненный на фарфоровых или других керамических изоляторах, изделие в целом подлежит сдаче на испытание по проверке на взрывобезопасность в соответствующий институт.

8) Требуемое ГОСТ  качество электроэнергии при переменном токе получить можно, но проще, если нет нужды установить генератор постоянного тока, схемы намного упрощаются.

9) При пуске стараться открывать задвижку плавно, резкое открытие влечет за собой всплеск электрического тока и вывод из строя элементов микросхемы. Предохранитель при всплеске электрического тока не успевает сработать и даже остается целым. Лучше всего вывод на проектные параметры турбины  производить при отсутствии нагрузки в цепи  статорной обмотке генератора. 10) Особенно тщательно следить за чистотой газа и трубопровода в период первого пуска, лед, камни, песок могут явится причиной неудачного пуска. Это досадно.

11) Лучше все отработать вначале на  сжатом воздухе, на стенде в лаборатории, получить заданные параметры электроэнергии, холода. Погонять машину на всех мыслимых и немыслимых оборотах, чтобы не было потом опасения, что она неправильно спроектирована и может пойти вразнос. 

12) После начальной обкатки машина заметно улучшает свою работу, это определяется на слух.

13)Получить первую порции электроэнергии "неоткуда" -   это просто здорово, это очень впечатляющее зрелище и его необходимо использовать для демонстрации, для рекламы. В моем случае все присутствующие просто были поражены, почему горят лампы, когда база из-за аварии обесточена. Я пригласил как можно больше участников, представителей электропрома. Демонстрируется не только полученная электроэнергия, но постепенно намораживается наледь на корпусе турбины.

14) Применять в качестве пневмомашин следует серийно выпускаемые пневмодвигатели, их конструкция годами отработанная, они технологичны и дешевы. Их выпускают предприятия горного машиностроения. Для защиты от повышенного давления их следует заключить в корпус. Однако нами исследованы со специалистами резервы конструкции серийно выпускаемых шестеренных пневмодвигателей. К примеру 3-х киловаттный серийный  пневмодвигатель работает успешно при повышении давления вдвое. Естественно, в дальнейшем, при отработке конструкции, можно приступить к специальной разработке пневмомашины.

15) Есть уже ряд организаций, которые частично используют мою конструктивную схему. В свою очередь я много взял у московского изобретателя Алексея Фридриховича Ренкеля.

16) Все с самого начала согласовывать  с конструкторами – газовиками. Вот тут много подводных камней. Один самый первый:   корпус в котором находится агрегат рассматривать как сосуд работающий под давлением со всеми вытекающими отсюда нормами конструирования или часть трубопровода? Ответ: несмотря ни на что   - это часть трубопровода, разработка его должна вестись по нормам трубопроводов и изделие регистрации как сосуд работающий под давлением не подлежит. Большинство будет уверять вас, что это сосуд. В Уралтрансгазе  г. Екатеринбург ,органы Госгортехнадзора решили вопрос в пользу технологического трубопровода.

 Я работаю конструктором,  проектирую, в том числе и сосуды давлением до 10 МПа и трубопроводы и газопроводы различного назначения давлением до 50МПа, поэтому можете обращаться ко мне по различным вопросам.

17) Корпус устройства должен выдерживать давление газа: На ГРС давление  газа магистрального трубопровода. На скважинах: давление установленное в промысловых шлейфах. Материал корпуса выбирается с учетом минимальной температуры газа.         

18) В случае сернистого газа к корпусу предъявляются дополнительные требования.

 

                                                       7.   Мои новые предложения

 

                  Научно-производственным предприятием «Газэлектроприбор» заявлено, что "нашей конечной целью является создание изделия, объединяющего функции регулятора давления, источника энергии и счетчика расхода газа, поскольку для этого всего достаточно одного инструмента-турбины".Остается прибавить ,что предлагается наряду с этим еще и подключить к этому электронному инструменту  управление одоризацией газа на ГРС в зависимости от показателей  оргонолептических датчиков, призванных удерживать одоризацию газа в установленных пределах.

                    В целях дальнейшего развития  установок, особенно крупных ,упрощения  конструкции предлагается ввести  гидропередачу между расширительной  машиной и генератором .Это  позволит разместить генератор  отдельно от расширительной машины ,вывести его из взрывоопасной зоны. Также обороты генератора теперь можно легко стабилизировать и регулировать вне зависимости от изменений оборотов расширительной машины. Это позволяет подключать серийные генераторы электрического тока, например сварочные, и имеет еще ряд других преимуществ.