Турбодетандерный агрегат
ТУРБОДЕТАНДЕРНЫЙ АГРЕГАТ (а. turbo-expanding assembly; н. Expansion- sturbinenanlage; ф. turbodepresseur, turbomachine de detente; и. agregado) — турбинная лопаточная машина непрерывного действия для охлаждения газа путём его расширения с совершением внешней работы. Используется в промысловых установках низкотемпературной обработки газа, установках сжижения газа и низкотемпературного разделения многокомпонентных газовых смесей на предприятиях нефтяной, газовой, химической и нефтехимической промышленности.
Турбодетандерный агрегат состоит из корпуса, ротора, регулируемого соплового аппарата турбодетандера и направляющего аппарата компрессора с резьборычажными механизмами поворота. Газ (или его смесь со сжиженным газом) проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора. В результате резкого расширения газа (падения давления) и совершения им механической работы вращения ротора происходит интенсивное охлаждение газа. Вместе с ротором вращается насаженное на него рабочее колесо компрессора.
Турбодетандерный агрегат герметичен и не требует электроэнергии. Различные конструкции его подразделяются по направлению движения потока газа — на центробежные, центростремительные и осевые (радиальные); по степени расширения газа в соплах — на активные (понижение давления происходит только в неподвижных направляющих каналах) и реактивные (давление понижается также и во вращающихся каналах ротора); по числу ступеней — на одно и многоступенчатые. Эффективность турбодетандерного агрегата как охлаждающего устройства оценивается изоэнтропийным (адиабатическим) кпд ns, равным отношению действительного теплоперепада (разности энтальпий рабочей среды до и после турбодетандерного агрегата) к изоэнтропийному теплоперепаду DHs=Н1-H2 при расширении рабочей среды с начале состояния до одинакового конечного давления:
Кпд агрегата зависит от изменения режима работы, от параметров рабочей среды (давления, температуры, расхода газа) и др. При оптимальных режимах работы достижимы высокие значения кпд (до 0,8 и выше). Кпд снижается при наличии жидкой фазы в потоке входящего газа, а также при конденсации газа в турбодетандерном агрегате.
Первый турбодетандерный агрегат для установки низкотемпературной сепарации газа был изготовлен и испытан в CCCP на Шебелинском газоконденсатном месторождении в 1968. Для систем промысловой подготовки газа и для газоперерабатывающих установок выпускаются турбодетандерные агрегаты с турбодетандерами и компрессорами центробежного и центростремительного типов. Турбодетандерный агрегат рассчитан на работу в промысловых установках природного газа при температурах сепарации до 263 К в диапазоне рабочих давлений от 8 до 0,2 МПа. Пропускная способность агрегата с помощью поворотного соплового аппарата турбодетандера плавно регулируется от 2 до 4 млн. м3/сутки. Максимальная холодопроизводительность агрегата при давлении 8 МПа и температуре 247 К 4,19 млн•кДж/час, производительность по газу 2,5 млн. м3/сутки.
