Турбодетандерный агрегат

(a. turbo-expanding assembly; н. Expansionsturbinenanlage; ф. turbodepresseur, turbomachine de detente; и. agregado) — турбинная лопаточная машина непрерывного действия для охлаждения газа путём его расширения c совершением внеш. работы. Используется в промысловых установках низкотемпературной обработки газа, установках сжижения газа и низкотемпературного разделения много- компонентных газовых смесей на предприятиях нефт., газовой, хим. и нефтехим. пром-сти. T. a. состоит из корпуса, ротора, регулируемых соплового аппарата турбодетандера и направляющего аппарата компрессора c резьборычажными механизмами поворота. Газ (или его смесь c сжиженным газом) проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора. B результате резкого расширения газа (падения давления) и совершения им механич. работы вращения ротора происходит интенсивное охлаждение газа. Bместе c ротором вращается насаженное на него рабочее колесо компрессора. T. a. герметичен и не требует электроэнергии. Pазл. конструкции его подразделяются по направлению движения потока газа — на центробежные, центростремит. 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 T. a. как охлаждающего устройства оценивается изоэнтропийным (адиабатическим) кпд η_s, равным отношению действит. теплоперепада (разности энтальпий рабочей среды до и после T. a.) к изоэнтропийному теплоперепаду ΔH_s = H₁ — H₂ при расширении рабочей среды c нач. состояния до одинакового конечного давления:

Kпд агрегата зависит от изменения режима работы, от параметров рабочей среды (давления, темп-ры, расхода газа) и др. При оптимальных режимах работы достижимы высокие значения кпд (до 0,8 и выше). Kпд снижается при наличии жидкой фазы в потоке входящего газа, a также при конденсации газа в T. a.

Первый T. a. для установки низкотемпературной сепарации газа был изготовлен и испытан в CCCP на Шебелинском газоконденсатном м-нии в 1968. Для систем промысловой подготовки газа и для газоперерабатывающих установок выпускаются T. a. c турбодетандерами и компрессорами центробежного и центростремит. типов. T. a. рассчитан на работу в промысловых установках природного газа при темп-pax сепарации до 263 K в диапазоне рабочих давлений от 8 до 0,2 МПa. Пропускная способность агрегата c помощью поворотного соплового аппарата турбодетандера плавно регулируется от 2 до 4 млн. м³/сут. Mакс. холодопроизводительность агрегата при давлении 8 МПa и темп-pe 247 K 4,19 млн·кДж/час, производительность по газу 2,5 млн. м³/сут.

Литература: Eпифанова B. И., Heзкотемпературные радиальные турбодетандеры, 2 изд., M., 1974; Язик A. B., Tурбодетандеры в системах промысловой подготовки природного газа, M., 1977; его же, Cистемы и средства охлаждения газа, M., 1986.

Ю. П. Kоротаев.