BR102019015247A2 - energy-efficient pressure control system and method using pressure reducing turbine - Google Patents
energy-efficient pressure control system and method using pressure reducing turbine Download PDFInfo
- Publication number
- BR102019015247A2 BR102019015247A2 BR102019015247A BR102019015247A BR102019015247A2 BR 102019015247 A2 BR102019015247 A2 BR 102019015247A2 BR 102019015247 A BR102019015247 A BR 102019015247A BR 102019015247 A BR102019015247 A BR 102019015247A BR 102019015247 A2 BR102019015247 A2 BR 102019015247A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- pressure
- turbine
- steam
- control system
- pressure reducing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K1/00—Steam accumulators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D16/00—Control of fluid pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
a presente invenção se refere a um sistema e método para o reaproveitamento energético em sistemas com vapor vinculados a processos industriais, utilizando turbinas a vapor para rebaixamento de pressão e/ ou substituição de válvulas redutoras de pressão. como característica principal do deposito, o controle para manter a pressão de saída do vapor do sistema da turbina fixa, operação similar de uma válvula redutora, variando a potência de energia elétrica reaproveitada (e outros parâmetros) em função da variação de pressões e vazão de vapor solicitadas pelo processo industrial.the present invention relates to a system and method for energy reuse in steam systems linked to industrial processes, using steam turbines for lowering pressure and / or replacing pressure reducing valves. as a main feature of the tank, the control to maintain the steam outlet pressure of the fixed turbine system, similar to that of a reducing valve, varying the power of reused electrical energy (and other parameters) as a function of pressure variations and flow rates. steam required by the industrial process.
Description
“SISTEMA E MÉTODO DE CONTROLE DE PRESSÃO COM REAPROVEITAMENTO ENERGÉTICO UTILIZANDO TURBINA REDUTORA DE PRESSÃO”“PRESSURE CONTROL SYSTEM AND METHOD WITH ENERGY REUSE USING PRESSURE REDUCING TURBINE”
Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere a um sistema e método de controle de pressão utilizando turbinas redutoras de pressão com reaproveitamento energético. A presente invenção se situa nos campos da Engenharia Mecânica, mais especificamente no campo voltado ao estudo de turbinas hidráulicas, a gás e a vapor.Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pressure control system and method using pressure reducing turbines with energy reuse. The present invention is located in the fields of Mechanical Engineering, more specifically in the field of hydraulic, gas and steam turbines.
Antecedentes da Invenção [0002] Atualmente, alguns clientes industriais e de poder público com uso extensivo em energia, com ênfase em sistemas térmicos com vapor, como petroquímicas, papel e celulose, siderúrgicas, termelétricas, alimentos, comércios, hotéis e hospitais possuem desperdícios de energia relevantes, causando a ineficiência do processo, aumento de custos operacionais e diminuição da competitividade. Uma grande fonte de desperdício de energia são os processos de redução de pressão em fluidos de processo. O vapor produzido por caldeiras, é um dos principais fluidos utilizados em sistemas térmicos. O rebaixamento de pressão do vapor em processos é uma operação comum e necessária para o funcionamento do sistema. Estas reduções de pressão, que atualmente são realizadas por válvulas redutoras, geram uma grande perda de energia na forma de calor (perda de carga). Para solucionar este problema, é proposto um sistema e método de controle de pressão que emprega uma Turbina Redutora de Pressão (TRP), um turbo-gerador a vapor compacto e desenvolvido especificamente para controlar a pressão, queBackground of the Invention [0002] Currently, some industrial and government customers with extensive use in energy, with emphasis on thermal systems with steam, such as petrochemicals, paper and cellulose, steel, thermoelectric, food, shops, hotels and hospitals have waste of energy, causing process inefficiency, increasing operating costs and decreasing competitiveness. A major source of energy waste is pressure reduction processes in process fluids. The steam produced by boilers is one of the main fluids used in thermal systems. The lowering of steam pressure in processes is a common and necessary operation for the system to function. These pressure reductions, which are currently carried out by reducing valves, generate a great loss of energy in the form of heat (loss of pressure). To solve this problem, a pressure control system and method is proposed that employs a Pressure Reducing Turbine (TRP), a compact steam turbo-generator and developed specifically to control the pressure, which
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 13/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 13/37
2/17 executa a mesma função operacional da válvula e tem o benefício de aproveitar o desperdício de energia para a geração de energia elétrica (diferença de entalpia entre a entrada e saída do vapor da TRP), promovendo a geração de energia renovável, eficiência energética, sustentabilidade, conhecimento do processo e redução de custo operacional.2/17 performs the same operational function as the valve and has the benefit of taking advantage of the waste of energy for the generation of electrical energy (enthalpy difference between the input and output of the TRP steam), promoting renewable energy generation, energy efficiency , sustainability, knowledge of the process and reduction of operating costs.
[0003] De acordo com a EPE, 2014, estima-se que no Brasil é desperdiçado cerca de U$ 3,8 bi/ano em processos que envolvem calor. Segundo a ABESCO, 2016, o mercado brasileiro de eficiência energética tem um potencial estimado de negócios que pode superar R$ 60 bi. No Brasil, aproximadamente 20% das indústrias utilizam sistemas térmicos com vapor, ou seja, mais de 70.000 mil indústrias. Destas indústrias, a maioria possui mais de uma válvula redutora em seu processo. Em nível mundial, nenhuma empresa destina-se apenas na substituição de válvulas redutoras pela TRP, atuando neste nicho de mercado que exige o conhecimento de turbinas e processos industriais.[0003] According to the EPE, 2014, it is estimated that in Brazil about U $ 3.8 billion / year is spent on processes that involve heat. According to ABESCO, 2016, the Brazilian energy efficiency market has an estimated business potential that can exceed R $ 60 billion. In Brazil, approximately 20% of the industries use thermal systems with steam, that is, more than 70,000 thousand industries. Of these industries, most have more than one reducing valve in their process. At a global level, no company is only dedicated to the replacement of reducing valves by TRP, operating in this niche market that requires knowledge of turbines and industrial processes.
[0004] Atualmente, grandes fabricantes têm como foco a fabricação de grandes equipamentos para geração de energia, com potências acima de 1 MW. Não foi mapeado empresas com foco exclusivo em aproveitamento energético, mais precisamente em substituição por válvulas redutoras de pressão. Estes fabricantes poderiam entrar no mercado de TRP, mas para isto seria necessária todo uma mudança de foco e planejamento estratégico, uma vez que seria necessário desenvolver um projeto de produto específico para controlar a pressão, os requisitos de projeto seriam totalmente diferentes (nova carteira de clientes) e também seria[0004] Currently, large manufacturers are focused on the manufacture of large equipment for power generation, with powers above 1 MW. Companies with an exclusive focus on energy use have not been mapped, more precisely replacing pressure reducing valves. These manufacturers could enter the TRP market, but this would require a complete change of focus and strategic planning, since it would be necessary to develop a specific product project to control the pressure, the project requirements would be totally different (new portfolio of customers) and would also be
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 14/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 14/37
3/17 necessário alterar suas estruturas produtivas de poucos equipamentos de grande porte para diversos equipamentos de pequeno porte.3/17 it is necessary to change its productive structures from a few large equipment to several small equipment.
[0005] A Nível mundial, é conhecida a turbina a parafuso helicoidal desenvolvida pela empresa chinesa HD, que opera exclusivamente com vapor e substituindo válvulas redutoras, possuindo uma solução dedicada para redução e controle de pressão. Este modelo de turbina é utilizado em diversas aplicações como, líquidos contaminados, vapores contaminados, ar quente, vapor saturado, gás natural e etc. No entanto, processos industriais que utilizam a válvula redutora, em sua maioria apresentam variações nas vazões de vapor, variação da pressão na entrada e necessitam de controle da pressão de saída, situações que a turbina a parafuso não atende satisfatoriamente.[0005] At world level, the helical screw turbine developed by the Chinese company HD is known, which operates exclusively with steam and replacing reducing valves, having a dedicated solution for pressure reduction and control. This turbine model is used in several applications, such as contaminated liquids, contaminated vapors, hot air, saturated steam, natural gas, etc. However, industrial processes that use the reducing valve, most of them present variations in steam flow, variation of pressure at the inlet and need control of the outlet pressure, situations that the screw turbine does not satisfactorily meet.
[0006] A Geração Distribuída (GD), caracterizada por gerações de pequeno porte, tipicamente inferior a 30 MW (GAS RESEARCH INSTITUTE,1999) vem ganhando destaque na sociedade contemporânea, na qual os desperdícios energéticos são cada vez menos tolerados. Dentro da GD existe um grande potencial de aproveitamento energético para geração elétrica em escala classificada como micro (abaixo de 75 kW) e mini (entre 75 kW e 1 MW). Em muitos casos, esses aproveitamentos são inviabilizados por questões econômicas, mas atualmente vários países buscam incentivar sua utilização. No Brasil, por exemplo, foi aprovada pela ANEEL a resolução normativa n° 482/2012 e 687/2015.[0006] Distributed Generation (DG), characterized by small generations, typically less than 30 MW (GAS RESEARCH INSTITUTE, 1999) has been gaining prominence in contemporary society, in which energy waste is less and less tolerated. Within GD there is a great potential for energy use for electric generation on a scale classified as micro (below 75 kW) and mini (between 75 kW and 1 MW). In many cases, these uses are not feasible for economic reasons, but currently several countries seek to encourage their use. In Brazil, for example, ANEEL approved regulatory resolution No. 482/2012 and 687/2015.
[0007] Poucos estudos foram encontrados durante o período de desenvolvimento do sistema de controle utilizando[0007] Few studies were found during the development period of the control system using
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 15/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 15/37
4/17 a turbina redutora de pressão, relacionadas a utilização de turbinas a vapor substituindo válvulas.4/17 the pressure reducing turbine, related to the use of steam turbines replacing valves.
[0008] O artigo intitulado: “The Role of Distributed Generation in Competitive Energy Markets”, em Distributed Generation Forum, Chicago, 1999, descreve a regra da geração distribuída nos mercados de energia atual e emergentes. A discussão foca nos seguintes tópicos: tecnologias de geração distribuída, aplicações para geração distribuída, benefícios da geração distribuída, reestruturação da indústria elétrica e responsabilidades e perspectivas dos interessados.[0008] The article entitled: “The Role of Distributed Generation in Competitive Energy Markets” in the Distributed Generation Forum, Chicago, 1999, describes the rule of distributed generation in current and emerging energy markets. The discussion focuses on the following topics: distributed generation technologies, applications for distributed generation, benefits of distributed generation, restructuring of the electrical industry and responsibilities and perspectives of stakeholders.
[0009] O artigo intitulado ANÁLISE EXERGÉTICA DE VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO VISANDO COGERAÇÃO”, por Geraldo Augusto Camplina França e Lis Nunes Soares, publicado em Science & Engineering Journal, 2005, desenvolve análises energética e exergética de válvulas redutoras de pressão de uma indústria de celulose, visando o emprego da cogeração. Como resultados são apresentadas comparações entre as avaliações das eficiências energéticas e exergéticas dos processos analisados, bem como uma análise preliminar de viabilidade técnica e econômica da cogeração. O estudo de FRANÇA e SOARES, 2005 abordou esta aplicação, mas de uma maneira pontual em uma grande indústria, não mapeando todo o mercado potencial e não identificando fabricantes exclusivos para a aplicação do método e sistema da presente invenção.[0009] The article entitled EXERGETIC ANALYSIS OF PRESSURE REDUCING VALVES FOR COGENERATION ”, by Geraldo Augusto Camplina França and Lis Nunes Soares, published in Science & Engineering Journal, 2005, develops energy and exergetic analyzes of pressure reducing valves in an oil industry. cellulose, aiming at the use of cogeneration. As results, comparisons are presented between the assessments of energy and exergetic efficiencies of the analyzed processes, as well as a preliminary analysis of the technical and economic feasibility of cogeneration. The study by FRANCE and SOARES, 2005 addressed this application, but in a specific way in a large industry, not mapping the entire potential market and not identifying exclusive manufacturers for the application of the method and system of the present invention.
[0010] Não foram encontradas no estado da técnica soluções para aproveitamento térmico através da substituição de válvulas redutoras de pressão por turbinas redutoras de[0010] No solutions were found in the state of the art for thermal recovery through the replacement of pressure reducing valves with pressure reducing turbines.
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 16/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 16/37
5/17 pressão utilizando um sistema de controle de pressão conforme descrito pela presente invenção.5/17 pressure using a pressure control system as described by the present invention.
Sumário da Invenção [0011] Devido à característica da TRP de aproveitar o desperdício térmico para geração de energia renovável e eficiência energética, sua instalação é simplificada, uma vez que as indústrias já possuem todo o sistema térmico com vapor, sendo necessária apenas a instalação da TRP, permitindo que o retorno de investimento da aplicação da TRP fique entre 1 e 4 anos, dependendo da potência do equipamento, regime operacional da indústria e custo médio da energia elétrica.Summary of the Invention [0011] Due to TRP's characteristic of taking advantage of thermal waste to generate renewable energy and energy efficiency, its installation is simplified, since the industries already have the entire steam thermal system, requiring only the installation of the TRP, allowing the return on investment of the TRP application to be between 1 and 4 years, depending on the power of the equipment, the operating regime of the industry and the average cost of electricity.
[0012] Uma concretização preferida da presente invenção se refere a um sistema de controle de pressão com sistema de turbina a vapor que compreende:[0012] A preferred embodiment of the present invention relates to a pressure control system with a steam turbine system comprising:
válvulas de admissão de vapor para uma turbina redutora de pressão controladas por um atuador acionado por um sinal de um controlador lógico programável;steam inlet valves for a pressure reducing turbine controlled by an actuator driven by a signal from a programmable logic controller;
válvulas redutoras de pressão que podem ser utilizadas em série ou paralelo com a TRP, visando maximizar o aproveitamento energético(Como exemplo de aplicações podese citar a válvula redutora disposta interligando as tubulações de entrada e saída para situações operacionais extremas, como vazões de vapor de pico que possuem baixa ocorrência; na saída da TRP para maximizar a geração de energia elétrica, entre estágios e etc).pressure reducing valves that can be used in series or in parallel with the TRP, aiming to maximize the energy use (As an example of applications, we can mention the reducing valve arranged interconnecting the inlet and outlet pipes for extreme operational situations, such as peak steam flows that have low occurrence; at the exit of the TRP to maximize the generation of electric energy, between stages and etc.).
sensores de pressão e temperatura do vapor dispostos respectivamente na entrada e saída da turbina redutora de pressão fornecendo dados ao controlador lógico programável;pressure and steam temperature sensors arranged respectively at the inlet and outlet of the pressure reducing turbine providing data to the programmable logic controller;
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 17/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 17/37
6/17 sensores de rotação, vazão e vibração da turbina redutora de pressão fornecendo dados ao controlador lógico programável;6/17 pressure reduction turbine speed, flow and vibration sensors providing data to the programmable logic controller;
em que o controlador lógico programável recebe dados dos sensores de pressão, temperatura e vazão, comparando-os com valores desejados e emitindo sinais de comando para um atuador das válvulas de admissão de vapor e/ou para um controlador de exportação de energia;in which the programmable logic controller receives data from pressure, temperature and flow sensors, comparing them with desired values and sending command signals to an actuator of the steam intake valves and / or to an energy export controller;
em que o controlador de exportação de energia seleciona a potência elétrica para a exportação para a rede elétrica, de acordo com o setpoint de pressão de saída desejada, ou seja, se for necessário aumentar a pressão de saída, o controlador de exportação irá receber um sinal do CLP para aumentar a potência exportada e irá retornar para o CLP um sinal para abrir a válvula de admissão da turbina. Para diminuir a pressão de saída, o procedimento é o contrário.;where the energy export controller selects the electrical power for export to the grid, according to the desired output pressure setpoint, that is, if it is necessary to increase the output pressure, the export controller will receive a signal from the PLC to increase the exported power and a signal to open the turbine intake valve will return to the PLC. To decrease the outlet pressure, the procedure is the opposite;
em que a turbina Redutora de Pressão (TRP) consiste em um turbo-gerador a vapor controlando a pressão do vapor, executando a mesma função operacional de uma válvula redutora de pressão e utilizando a perda de carga para a geração de energia elétrica com base na diferença de entalpia entre a entrada e saída do vapor.where the Pressure Reducing Turbine (TRP) consists of a steam turbo generator controlling the pressure of steam, performing the same operational function as a pressure reducing valve and using the pressure drop for the generation of electrical energy based on enthalpy difference between steam inlet and outlet.
[0013] De acordo com uma concretização da presente invenção, o sistema possui uma segunda opção de controle, Figura 7, com a utilização de inversores de frequência em substituição a controladores de exportação de energia. Esta opção é utilizada para turbinas operando sem redutor de velocidade, com geradores acoplados diretamente da turbina, operando com rotações acima de 3600 RPM, que compreende:[0013] According to an embodiment of the present invention, the system has a second control option, Figure 7, with the use of frequency inverters to replace energy export controllers. This option is used for turbines operating without a speed reducer, with generators coupled directly to the turbine, operating at speeds above 3600 RPM, which comprises:
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 18/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 18/37
7/17 válvulas de admissão de vapor para uma turbina redutora de pressão controladas por um atuador acionado por um sinal de um controlador lógico programável;7/17 steam intake valves for a pressure reducing turbine controlled by an actuator driven by a signal from a programmable logic controller;
válvulas redutora de pressão podem ser utilizadas em série ou paralelo com a TRP, visando maximizar o aproveitamento energético.pressure reducing valves can be used in series or in parallel with the TRP, aiming to maximize the energy use.
sensores de pressão e temperatura do vapor dispostos, respectivamente na entrada e saída da turbina redutora de pressão, fornecendo dados ao controlador lógico programável;pressure and steam temperature sensors arranged, respectively at the inlet and outlet of the pressure reducing turbine, providing data to the programmable logic controller;
sensores de rotação, vazão e vibração da turbina redutora de pressão fornecendo dados ao controlador lógico programável;pressure reduction turbine rotation, flow and vibration sensors providing data to the programmable logic controller;
em que o controlador lógico programável recebe dados dos sensores de pressão, temperatura e vazão, comparando-os com valores desejados e emitindo sinais de comando para um atuador das válvulas de admissão de vapor;in which the programmable logic controller receives data from the pressure, temperature and flow sensors, comparing them with desired values and sending command signals to an actuator of the steam intake valves;
em que o Inversor de frequência recebe um setpoint para manter a rotação da turbina constate e por consequência aumenta ou diminuí a energia exportada a rede elétrica, em que a turbina Redutora de Pressão (TRP) consiste em um turbogerador a vapor controlando a pressão do vapor, executando a mesma função operacional de uma válvula redutora de pressão e utilizando a perda de carga para a geração de energia elétrica com base na diferença de entalpia entre a entrada e saída do vapor.in which the frequency inverter receives a setpoint to keep the turbine rotation steady and consequently increases or decreases the energy exported to the electric grid, in which the Pressure Reducing Turbine (TRP) consists of a steam turbogenerator controlling the steam pressure , performing the same operational function as a pressure reducing valve and using the pressure drop for the generation of electrical energy based on the difference in enthalpy between the steam inlet and outlet.
[0014] De acordo com uma concretização da presente invenção, o sistema de controle de pressão compreende ainda válvulas dispostas entre dois ou mais estágios de rebaixamento de pressão, sendo controladas pelo atuador.[0014] According to an embodiment of the present invention, the pressure control system further comprises valves arranged between two or more stages of pressure lowering, being controlled by the actuator.
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 19/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 19/37
8/17 [0015] De acordo com uma concretização alternativa da presente invenção, o sistema de controle ainda compreende um sistema complementar tendo pelo menos uma válvula redutora de pressão para operar em conjunto com a turbina, que pode ser posicionada em paralelo ou em série com a Turbina. Esta válvula pode ser alocada na entrada da turbina, na saída da turbina, entre estágios e interligando a entrada e a saída da turbina.In accordance with an alternative embodiment of the present invention, the control system further comprises a complementary system having at least one pressure reducing valve to operate in conjunction with the turbine, which can be positioned in parallel or in series with the Turbine. This valve can be allocated at the turbine inlet, at the turbine outlet, between stages and connecting the turbine inlet and outlet.
[0016] A presente invenção refere-se ainda a um método de controle de pressão com sistema de turbina a vapor que compreende:[0016] The present invention also relates to a pressure control method with a steam turbine system comprising:
- detectar um valor de pressão medido nos terminais de saída da turbina através de um sensor de pressão;- detect a pressure value measured at the turbine output terminals using a pressure sensor;
- comparar o valor de pressão medido na saída com um valor de pressão desejado na saída através de um controlador (CLP);- compare the pressure value measured at the outlet with a desired pressure value at the outlet using a controller (PLC);
- ajustar através de um controlador de exportação de energia em comunicação com o controlador (CLP) um valor de potência exportada com base na diferença de pressão obtida pelo controlador CLP;- adjust through an energy export controller in communication with the controller (PLC) an exported power value based on the pressure difference obtained by the PLC controller;
- enviar através do controlador de exportação de energia um sinal para o controlador CLP, que por sua vez envia um sinal para um atuador acoplado à válvula de entrada de vapor da turbina e caso necessário a válvulas de regulagem vapor entre estágios da turbina, se adequando ao sinal do controlador CLP e à pressão desejada na saída; e- send a signal to the PLC controller through the energy export controller, which in turn sends a signal to an actuator coupled to the turbine steam inlet valve and if necessary to steam regulating valves between stages of the turbine, adapting the signal from the PLC controller and the desired pressure at the output; and
- manter através do controlador de exportação de energia a rotação da turbina constante através da alteração das fases de exportação de energia.- keep the turbine rotation constant through the energy export controller by changing the energy export phases.
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 20/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 20/37
9/179/17
- Para a opção de controle com inversor de frequência, a CLP atua diretamente na válvula de admissão da turbina;- For the control option with frequency inverter, the PLC acts directly on the turbine intake valve;
- Utilizar sistemas auxiliares a turbina, com a presença de válvulas redutoras de pressão de pequeno porte para compensar vazões de vapor de pico (que possuem baixa ocorrência) e vazões anormais ao sistema;- Use auxiliary turbine systems, with the presence of small pressure reducing valves to compensate for peak steam flows (which have low occurrence) and abnormal flow rates to the system;
[0017] De acordo com uma concretização da presente invenção, é fornecido um método em que a etapa de detectar um valor medido na saída da turbina compreende ainda detectar a temperatura ou vazão do vapor.[0017] According to an embodiment of the present invention, a method is provided in which the step of detecting a measured value at the turbine outlet further comprises detecting the temperature or flow of the steam.
[0018] O sistema e método de controle utilizando turbina redutora de pressão da presente invenção é uma solução focada no nicho de aproveitamento energético térmico pouco explorado, com potências abaixo de 990 kW (pequenas turbinas a vapor, micro e mini geração) e substituindo válvulas redutoras em processos que já possuem vapor, em clientes industriais e de poder público. Ela é uma alternativa da geração distribuída e de projetos de eficiência energética.[0018] The control system and method using the pressure reducing turbine of the present invention is a solution focused on the little-exploited thermal energy niche, with powers below 990 kW (small steam turbines, micro and mini generation) and replacing valves reducers in processes that already have steam, in industrial and government customers. It is an alternative to distributed generation and energy efficiency projects.
[0019] Um dos benefícios da utilização do sistema e método de controla utilizando uma turbina redutora de pressão consiste no fato de que aproveita a infraestrutura de vapor já existente para cogeração, causa a redução de custos operacionais/ energia e permite que seja alcançada uma eficiência energética de 5% a 20% do consumo de energia elétrica. Além disso, por se tratar de uma geração de energia renovável, contribui para a meta de emissão de CO2.[0019] One of the benefits of using the control system and method using a pressure reducing turbine is the fact that it takes advantage of the existing steam infrastructure for cogeneration, causes the reduction of operational / energy costs and allows efficiency to be achieved of 5% to 20% of electricity consumption. In addition, as it is a renewable energy generation, it contributes to the CO2 emission target.
Breve Descrição das FigurasBrief Description of the Figures
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 21/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 21/37
10/17 [0020] Os objetivos e vantagens da presente invenção se tornarão mais claros através da descrição detalhada a seguir de uma concretização preferida, mas não limitativa da invenção, tendo em vista as figuras anexas, em que:10/17 [0020] The objectives and advantages of the present invention will become clearer through the following detailed description of a preferred, but not limiting embodiment of the invention, in view of the attached figures, in which:
[0021] A figura 1 ilustra um diagrama básico de um sistema redutor de pressão do estado da técnica que utiliza válvula redutora de pressão;[0021] Figure 1 illustrates a basic diagram of a state of the art pressure reducing system that uses a pressure reducing valve;
[0022] A figura 2 ilustra um diagrama básico de um sistema de controle de pressão que utiliza uma turbina redutora de pressão, de acordo com a concretização preferida da presente invenção;[0022] Figure 2 illustrates a basic diagram of a pressure control system that uses a pressure reducing turbine, according to the preferred embodiment of the present invention;
[0023] A figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina redutora de pressão contendo um estágio de redução de pressão;[0023] Figure 3 illustrates a perspective view of a pressure reducing turbine containing a pressure reduction stage;
[0024] A figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina redutora de pressão contendo dois estágios de redução de pressão; e [0025] A figura 5 ilustra um diagrama de blocos com os componentes do sistema de controle de pressão, de acordo com a concretização preferida da presente invenção.[0024] Figure 4 illustrates a perspective view of a pressure reducing turbine containing two stages of pressure reduction; and [0025] Figure 5 illustrates a block diagram with the components of the pressure control system, according to the preferred embodiment of the present invention.
[0026] A figura 6 ilustra uma concretização alternativa em que o sistema de controle de pressão que compreende ainda um sistema complementar tendo pelo menos uma válvula redutora de pressão de pequeno porte.[0026] Figure 6 illustrates an alternative embodiment in which the pressure control system further comprising a complementary system having at least one small pressure reducing valve.
Descrição Detalhada da Invenção [0027] A figura 1 ilustra um diagrama básico de um sistema redutor de pressão do estado da técnica que utiliza válvula redutora de pressão. Conforme ilustrado na figura 1, o sistema de redução de pressão do estado da técnica éDetailed Description of the Invention [0027] Figure 1 illustrates a basic diagram of a state of the art pressure reducing system using pressure reducing valve. As shown in figure 1, the state of the art pressure reduction system is
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 22/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 22/37
11/17 disposto na saída da caldeira que gera vapor. Na ilustração da figura 1, é apresentada uma caldeira que gera uma vazão de 10 t/h de vapor saturado com pressão de 10 barg. Este vapor saturado com pressão de 10 barg alimenta a válvula redutora de pressão, que o transforma em um vapor saturado para o processo com pressão de 5 barg. Contudo, o uso da válvula redutora de pressão gera grande perda de calor, e deste modo, de energia que poderia ser reaproveitada para o processo.11/17 disposed at the boiler outlet that generates steam. In the illustration of figure 1, a boiler is shown that generates a flow of 10 t / h of saturated steam with a pressure of 10 barg. This saturated steam with a pressure of 10 barg feeds the pressure reducing valve, which transforms it into a saturated steam for the process with a pressure of 5 barg. However, the use of the pressure reducing valve generates a great loss of heat, and thus, of energy that could be reused for the process.
[0028] A figura 2 ilustra um diagrama básico de um sistema de controle de pressão que utiliza uma turbina redutora de pressão, de acordo com a concretização preferida da presente invenção. Conforme ilustrado na figura 2, o sistema de controle de pressão é disposto na saída da caldeira que gera vapor. Na ilustração da figura 2, é apresentada uma caldeira que gera uma vazão de 10 t/h de vapor saturado com pressão de 10 barg. Este vapor saturado com pressão de 10 barg alimenta a turbina redutora de pressão, que o transforma em um vapor saturado para o processo com pressão de 5 barg. A diferença com relação ao uso da válvula redutora de pressão consiste no fato de que não há perda de calor neste sistema. O calor que seria desperdiçado é reaproveitado ao converter a energia mecânica em energia elétrica para realimentar o a planta ou a rede elétrica.[0028] Figure 2 illustrates a basic diagram of a pressure control system that uses a pressure reducing turbine, according to the preferred embodiment of the present invention. As shown in figure 2, the pressure control system is arranged at the outlet of the boiler that generates steam. In the illustration of figure 2, a boiler is shown that generates a flow of 10 t / h of saturated steam with a pressure of 10 barg. This steam saturated with pressure of 10 barg feeds the pressure reducing turbine, which transforms it into a saturated steam for the process with pressure of 5 barg. The difference with respect to the use of the pressure reducing valve is that there is no heat loss in this system. The heat that would be wasted is reused by converting mechanical energy into electrical energy to feed the plant or the electrical network.
[0029] A figura 3 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina redutora de pressão exemplar contendo um estágio de redução de pressão, a ser utilizada no sistema de controle de pressão.[0029] Figure 3 illustrates a perspective view of an exemplary pressure reducing turbine containing a pressure reduction stage, to be used in the pressure control system.
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 23/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 23/37
12/17 [0030] A figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina redutora de pressão exemplar contendo dois estágios de redução de pressão, a ser utilizada no sistema de controle de pressão.12/17 [0030] Figure 4 illustrates a perspective view of an exemplary pressure reducing turbine containing two pressure reduction stages, to be used in the pressure control system.
[0031] Portanto, a turbina redutora de pressão pode conter um ou mais estágios de rebaixamento de pressão, de acordo com requisitos e/ou demanda da planta onde encontrase instalada.[0031] Therefore, the pressure reducing turbine may contain one or more stages of pressure lowering, according to requirements and / or demand of the plant where it is installed.
[0032] A figura 5 ilustra um diagrama de blocos com os componentes do sistema de controle de pressão, de acordo com a concretização preferida da presente invenção.[0032] Figure 5 illustrates a block diagram with the components of the pressure control system, according to the preferred embodiment of the present invention.
[0033] Conforme já conhecido em processos industriais, a caldeira 10 gera vapor saturado ou superaquecido. Este vapor saturado é conduzido até a entrada da turbina redutora de pressão através de dutos e válvulas 11 que são controladas por um atuador 12. Na entrada da turbina redutora de pressão 13 estão dispostos sensores de pressão 14 e temperatura 15 que fornecem dados sobre a pressão e temperatura do vapor saturado a um controlador lógico programável (CLP) 16 capaz de controlar o atuador 12 para abertura e fechamento da válvula de fornecimento de vapor 11 para a turbina redutora de pressão 13. Desta forma, a vazão de vapor fornecida à turbina é controlada.[0033] As already known in industrial processes, boiler 10 generates saturated or overheated steam. This saturated steam is conducted to the pressure reducing turbine inlet through ducts and valves 11 which are controlled by an actuator 12. In the pressure reducing turbine inlet 13, pressure sensors 14 and temperature 15 are provided that provide data on the pressure and saturated steam temperature to a programmable logic controller (PLC) 16 capable of controlling the actuator 12 for opening and closing the steam supply valve 11 for the pressure reducing turbine 13. In this way, the steam flow delivered to the turbine is controlled.
[0034] De forma similar à entrada, sensores de pressão 17 e temperatura 18 são dispostos na saída da turbina[0034] Similar to the inlet, pressure sensors 17 and temperature 18 are arranged at the outlet of the turbine
13. Os dados detectados pelos sensores de pressão 17 e temperatura 18 na saída da turbina são fornecidos ao controlador lógico programável 16, que compara os valores13. The data detected by the pressure sensors 17 and temperature 18 at the turbine output are supplied to the programmable logic controller 16, which compares the values
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 24/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 24/37
13/17 detectados pelos sensores da saída da turbina com valores desejáveis.13/17 detected by the turbine outlet sensors with desirable values.
[0035] O controlador lógico programável 16 é ligado a um controlador de exportação de energia (DEIF) 19 conectado à entrada de fornecimento de energia para a planta ou à rede elétrica 20. No caso de os valores detectados pelos sensores 17, 18 na saída da turbina serem diferentes dos valores desejáveis, o controlador lógico programável 16 envia um sinal para o controlador de exportação de energia (DEIF) 19 que reduz ou aumenta o valor de potência exportada para se adequar à pressão de vapor necessária. Para controlar a potência, o controlador de exportação de energia 19 envia um sinal para o controlador lógico programável 16, que por sua vez, envia um sinal para um atuador 12 que aciona a válvula 11 de entrada de vapor da turbina, aumentando ou diminuindo a vazão de vapor que passa pela turbina, que resulta em uma potência elétrica reaproveitada maior ou menor, se adequando ao sinal do controlador lógico programável e a pressão desejada na saída. Além do controlador de exportação de energia 19 controlar o atuador 12 e válvula 11 de admissão de vapor, ele é responsável por manter a rotação da turbina 13 constante através da alteração das fases de exportação de energia.[0035] Programmable logic controller 16 is connected to a power export controller (DEIF) 19 connected to the power supply input for the plant or to the electrical network 20. In the case of the values detected by sensors 17, 18 at the output of the turbine are different from the desired values, the programmable logic controller 16 sends a signal to the energy export controller (DEIF) 19 which reduces or increases the value of the exported power to suit the required steam pressure. To control power, the energy export controller 19 sends a signal to programmable logic controller 16, which in turn sends a signal to an actuator 12 that drives the turbine's steam inlet valve 11, increasing or decreasing the steam flow through the turbine, which results in a higher or lower reused electrical power, adapting to the signal from the programmable logic controller and the desired pressure at the output. In addition to the energy export controller 19 controlling the actuator 12 and steam inlet valve 11, it is responsible for keeping the turbine rotation 13 constant by changing the energy export phases.
[0036] Além dos sensores de pressão e temperatura, o sistema de controle da presente invenção também compreende sensores de rotação, vazão e vibração para medir estes parâmetros da turbina redutora de pressão. Os dados coletados por estes sensores são enviados ao controlador lógico[0036] In addition to the pressure and temperature sensors, the control system of the present invention also comprises rotation, flow and vibration sensors to measure these parameters of the pressure reducing turbine. The data collected by these sensors are sent to the logic controller
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 25/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 25/37
14/17 programável 16 e utilizados no controle de exportação de energia.Programmable 14/17 16 and used to control energy exports.
[0037] A turbina redutora de pressão é ligada a um gerador 21 de energia elétrica trifásico conhecido no estado da técnica, capaz de gerar energia elétrica a partir da energia mecânica que se estabelece na turbina devido à diferença de entalpia do vapor na entrada e na saída do vapor em função da vazão de vapor na saída da turbina redutora de pressão 13.[0037] The pressure reducing turbine is connected to a three-phase electric energy generator 21 known in the state of the art, capable of generating electrical energy from the mechanical energy established in the turbine due to the difference in enthalpy of the steam at the entrance and at the steam output as a function of steam flow at the outlet of the pressure reducing turbine 13.
[0038] Em uma concretização alternativa, um gerador é ligado diretamente no eixo da turbina (alta rotação). O gerador de alta rotação podendo operar acima de 3600 RPM. A tensão é retificada e enviada para o inversor de frequência grid tie (similar ao da energia solar). Uma válvula de turbina é disposta de modo a controlar a pressão de saída através do sinal do CLP Simens. Por fim, um inversor de frequência varia a potência exportada para manter a rotação da turbina constante.[0038] In an alternative embodiment, a generator is connected directly to the turbine axis (high speed). The high speed generator can operate above 3600 RPM. The voltage is rectified and sent to the grid tie frequency inverter (similar to that of solar energy). A turbine valve is arranged to control the outlet pressure via the PLC Simens signal. Finally, a frequency inverter varies the exported power to keep the turbine rotation constant.
[0039] A figura 6 ilustra um sistema de controle de pressão que compreende ainda um sistema complementar tendo pelo menos uma válvula redutora de pressão de pequeno porte 22 para situações operacionais extremas.[0039] Figure 6 illustrates a pressure control system that further comprises a complementary system having at least one small pressure reducing valve 22 for extreme operational situations.
[0040] Além dos componentes mencionados na descrição acima, é evidente que uma pessoa versada na técnica pode requerer a utilização de outros componentes tais como: módulo de relé direcional de potência, disjuntores, redutores de velocidade com mancais casquilhos com lubrificação forçada, sistema de lubrificação à óleo completo, painéis elétricos bem como proteção para os mesmos e softwares de interface[0040] In addition to the components mentioned in the description above, it is evident that a person skilled in the art may require the use of other components such as: directional power relay module, circuit breakers, speed reducers with bushings with forced lubrication, complete oil lubrication, electrical panels as well as protection for them and interface software
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 26/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 26/37
15/17 gráfica do usuário capazes de permitir o gerenciamento dos componentes do sistema de controle de pressão.15/17 user graphics capable of managing the components of the pressure control system.
[0041] A seguir são listados os tópicos de variações que podem ocorrer em relação ao descrito básico acima:[0041] The following are the topics of variations that may occur in relation to the basic description above:
a) Sistemas com gerador de alta rotação (alta frequência) e utilização de inversor de frequência grid Tie (o mesmo equipamento da energia solar). Nesta situação, o inversor faz o papel do controlador de exportação de energia;a) Systems with high speed generator (high frequency) and use of grid tie frequency inverter (the same equipment as solar energy). In this situation, the inverter plays the role of the energy export controller;
b) Turbinas que podem operar com inversor de frequência e variação na rotação da turbina;b) Turbines that can operate with a frequency inverter and variation in turbine rotation;
c) Turbina com dois estágios e controle de vapor somente no 1° estágio;c) Turbine with two stages and steam control only in the 1st stage;
d) Turbina com dois estágios e controle de vapor nos 2 estágios;d) Turbine with two stages and steam control in two stages;
e) Sistema de turbina com válvula redutora de pressão, para atuador em condições de operação de vapor no processo com picos de funcionamento ou estabilizar o sistema;e) Turbine system with pressure reducing valve, for actuator in conditions of steam operation in the process with operating peaks or to stabilize the system;
[0042] De acordo com a concretização da presente invenção, a temperatura da turbina redutora de pressão é entre 150°C e 400°C.[0042] According to the embodiment of the present invention, the temperature of the pressure reducing turbine is between 150 ° C and 400 ° C.
[0043] De acordo com a concretização da presente invenção, a pressão máxima da turbina redutora de pressão é entre 1,5 e 30 barg.[0043] According to the embodiment of the present invention, the maximum pressure of the pressure reducing turbine is between 1.5 and 30 barg.
[0044] De acordo com a concretização da presente invenção, a faixa de potência da turbina redutora de pressão está normalmente compreendida entre 3 kW e 990 kW.[0044] According to the embodiment of the present invention, the power range of the pressure reducing turbine is normally between 3 kW and 990 kW.
TESTE DE FUNCIONALIDADE [0045] Para ser mensurada a eficiência da turbina redutora de pressão são necessárias as seguintesFUNCTIONALITY TEST [0045] To measure the pressure reducing turbine's efficiency, the following
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 27/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 27/37
16/17 informações, que serão obtidas através de sensores instalados no sistema e controladores:16/17 information, which will be obtained through sensors installed in the system and controllers:
[0046] Após inicialização da turbina redutora de pressão, o equipamento é mantido em operação por no mínimo 3 horas para estabilização de todos os processos transientes do equipamento (atingir o regime permanente). Cada levantamento de dados contém informações de no mínimo uma hora, buscando uma etapa constante (estável) do processo produtivo. Estes procedimentos são realizados em diferentes fases do processo produtivo visando o levantamento dos cenários de eficiência da turbina redutora de pressão em função da variação do processo (variação de vazão e pressão de vapor);[0046] After starting the pressure reducing turbine, the equipment is kept in operation for at least 3 hours to stabilize all the transient processes of the equipment (to reach the steady state). Each data collection contains information of at least one hour, seeking a constant (stable) stage of the production process. These procedures are carried out at different stages of the production process in order to survey the efficiency scenarios of the pressure reducing turbine according to the process variation (flow variation and steam pressure);
- Medição de pressão de vapor na entrada da TRP;- Measurement of vapor pressure at the entrance of the TRP;
- Medição da temperatura de vapor na entrada da TRP;- Measurement of the steam temperature at the entrance of the TRP;
- Medição de pressão de vapor na saída da TRP;- Measurement of vapor pressure at the TRP outlet;
- Medição da temperatura de vapor na saída da TRP;- Measurement of the steam temperature at the exit of the TRP;
- Medição da rotação da TRP;- TRP rotation measurement;
- Medição da vibração;- Vibration measurement;
- Medição da vazão de vapor;- Measurement of steam flow;
Cálculos termodinâmicos são realizados para determinar a energia disponível para aproveitamento energético e cálculo da eficiência;Thermodynamic calculations are performed to determine the energy available for energy use and efficiency calculation;
P^teiéLricaP ^ t and electric
- (ftl - h2s) * Q (D- ( ftl - h 2s ) * Q (D
Onde:Where:
Petição 870190070572, de 24/07/2019, pág. 28/37Petition 870190070572, of 7/24/2019, p. 28/37
17/1717/17
Pot. elétrica= Potência elétrica gerada e medida no controlador exportador energia [kW] - indicador de eficiência energética (válvulas não geram energia);Pot. electrical = Electrical power generated and measured in the energy exporting controller [kW] - energy efficiency indicator (valves do not generate energy);
h1= Entalpia (Propriedade termodinâmica tabelada) do vapor na entrada da turbina, em função de T1 (temperatura de entrada) e P1 (pressão de entrada), considerando título 100% -- [kJ/kg];h1 = Enthalpy (tabulated thermodynamic property) of steam at the turbine inlet, as a function of T1 (inlet temperature) and P1 (inlet pressure), considering 100% - [kJ / kg];
h2= Entalpia (Propriedade termodinâmica tabelada) de saída, considerando P2 (pressão de saída da TRP) e s1 = s2 (sistema isentrópico) -- [kJ/kg];h2 = Enthalpy (tabulated thermodynamic property), considering P2 (TRP output pressure) and s1 = s2 (isentropic system) - [kJ / kg];
Q = Vazão de vapor na saída da TRP [kg/s]Q = Steam flow at the TRP outlet [kg / s]
O denominador da equação acima (Ai — Λ2). Q representa a energia que não é aproveitada pela válvula redutora e que está disponível para aproveitamento na TRP. Como a válvula redutora não gera nenhuma energia, toda energia exportada e registrada no controlador de exportação (Potência elétrica) será o benefício da TRP frente a válvula.The denominator of the above equation (Ai - Λ2). Q represents the energy that is not used by the reducing valve and that is available for use in the TRP. As the reducing valve does not generate any energy, all energy exported and registered in the export controller (electrical power) will be the benefit of TRP compared to the valve.
- Medição da energia elétrica exportada: Controlador de exportação de energia;- Measurement of exported electrical energy: Energy export controller;
- Comparação do cálculo da energia disponível com a energia elétrica exportada para determinação da eficiência da turbina redutora de pressão.- Comparison of the calculation of the available energy with the exported electrical energy to determine the efficiency of the pressure reducing turbine.
[0047] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com uma concretização preferencial, deve ser entendido que não se pretende limitar a invenção àquela concretização particular. Ao contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, modificações e equivalentes possíveis dentro do espírito e do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em anexo.[0047] Although the present invention has been described in connection with a preferred embodiment, it should be understood that it is not intended to limit the invention to that particular embodiment. On the contrary, it is intended to cover all possible alternatives, modifications and equivalents within the spirit and scope of the invention, as defined by the appended claims.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102019015247A BR102019015247B8 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | pressure control system and method with energy reuse using pressure reducing turbine |
PCT/BR2020/050285 WO2021012026A1 (en) | 2019-07-24 | 2020-07-24 | System and method for controlling pressure with energy recovery using a pressure reducing turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102019015247A BR102019015247B8 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | pressure control system and method with energy reuse using pressure reducing turbine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102019015247A2 true BR102019015247A2 (en) | 2019-12-24 |
BR102019015247B1 BR102019015247B1 (en) | 2020-06-16 |
BR102019015247B8 BR102019015247B8 (en) | 2020-07-07 |
Family
ID=69054216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102019015247A BR102019015247B8 (en) | 2019-07-24 | 2019-07-24 | pressure control system and method with energy reuse using pressure reducing turbine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR102019015247B8 (en) |
WO (1) | WO2021012026A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6981377B2 (en) * | 2002-02-25 | 2006-01-03 | Outfitter Energy Inc | System and method for generation of electricity and power from waste heat and solar sources |
PT104023A (en) * | 2008-04-21 | 2009-10-21 | Antonio Jose Silva Valente | INSTALLATION TO REDUCE THE PRESSURE OF A GAS OR GAS MIXTURE |
WO2011035075A2 (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | Solar Logic Incorporated | Solar energy power generation system |
BR102016016483B1 (en) * | 2016-07-15 | 2023-11-07 | Universidade Federal Do Rio Grande Do Sul | PRESSURE REDUCING SYSTEM WITH ENERGY REUSE AND USE OF SAID SYSTEM |
US10260377B2 (en) * | 2017-02-03 | 2019-04-16 | Woodward, Inc. | Generating steam turbine performance maps |
-
2019
- 2019-07-24 BR BR102019015247A patent/BR102019015247B8/en active IP Right Grant
-
2020
- 2020-07-24 WO PCT/BR2020/050285 patent/WO2021012026A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102019015247B1 (en) | 2020-06-16 |
WO2021012026A1 (en) | 2021-01-28 |
BR102019015247B8 (en) | 2020-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170205103A1 (en) | Thermal hydraulic heat pump for hvac | |
AU2003217755B2 (en) | Waste heat solar energy system | |
Kimball et al. | Supercritical carbon dioxide brayton power cycle development overview | |
US20220399724A1 (en) | Method and module controller for controlling a power producing system | |
CN100370674C (en) | Power generator and system comprising it | |
US9920648B2 (en) | Concentric three chamber heat exchanger | |
EP2940254B1 (en) | Power generation system and power generation method | |
US20140005844A1 (en) | System, method and apparatus providing power generation and demand management using a thermal hydraulic generator | |
US20160233683A1 (en) | System and apparatus providing power generation and demand management using a thermal hydraulic dc generator | |
Kahlert et al. | Investigation of different operation strategies to provide balance energy with an industrial combined heat and power plant using dynamic simulation | |
Balzamov et al. | An analysis of the viability of implementing steam screw machines at the facilities of energy generation enterprises to reduce the energy costs for their own need | |
BR102019015247A2 (en) | energy-efficient pressure control system and method using pressure reducing turbine | |
Kakodkar | Extensible modeling of compressed air energy storage systems | |
Bexten et al. | Model-Based Analysis of a Combined Heat and Power System Featuring a Hydrogen-Fired Gas Turbine With On-Site Hydrogen Production and Storage | |
Jardan | Generation of electric energy by high-speed turbine-generator sets | |
Zini et al. | Modeling and Optimization of a Hospital Gas Turbine-Based Cogeneration System | |
Xu et al. | Experimental research on the forward and reverse rotation characteristics of a pneumatic motor for a microscale compressed air energy storage system | |
WO2015017599A1 (en) | Power demand management using thermal hydraulic generator | |
Sancho-Bastos et al. | Cogeneration system simulation and control to meet simultaneous power, heating, and cooling demands | |
Мазуренко et al. | Problems of reliable heat supply providing in the conditions of non-guaranteed electricity supply to heat-generating enterprises. | |
Wiśniewski et al. | Off-grid power supply–the future of district heating | |
Idoniboyeobu et al. | Improvement of electric power supply to Port Harcourt Refining Company, Rivers State, Nigeria | |
CN117927334A (en) | Waste heat power generation system and method in urea production | |
Kurdi et al. | Performance Analysis of Steam Turbine Capacity of 35 MW at Geothermal Power Plant | |
Špaček et al. | Automation and control of energetic systems using cogeneration unit in industry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03B | Publication of an application: anticipated publication | ||
B09A | Decision: intention to grant | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 24/07/2019, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
B16C | Correction of notification of the grant |
Free format text: REF. RPI 2580 DE 16/06/2020 QUANTO AO ENDERECO E AO TITULAR. |
|
B17A | Notification of administrative nullity (patentee has 60 days time to reply to this notification) |
Free format text: REQUERENTE DA NULIDADE: A1 SOLUCOES PARA GERACAO DE ENERGIA LTDA. - 870200118373 - 23/09/2020 |