Патент на изобретение №2273794

(54) УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ ИМПУЛЬСНОГО ГАЗА ДЛЯ ПНЕВМОСИСТЕМ ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к транспортированию природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам для подготовки импульсного газа, используемого в пневматических приводах запорно-регулирующих устройств на перекачивающих газокомпрессорных станциях, газораспределительных станциях, подземных хранилищ газа и других объектов. В установке подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающей систему трубопроводов, систему электрооборудования, блок автоматического управления и подключенный к транспортному газопроводу природного газа блок осушки и очистки газа, при этом вход и выход установки соединены между собой напрямую трубопроводом с установленным на нем невозвратным клапаном, а блок осушки и очистки газа включает в себя систему осушки и очистки газа с невозвратными и запорными электроприводными клапанами, систему регенерации с запорными пневмоприводными клапанами, систему разгрузки с продувочной емкостью, и содержащей последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр, два параллельно подключенных последовательно регенерируемых адсорбера, концевой фильтр и обратный клапан на выходе блока, запорные клапаны системы осушки и очистки газа выполнены пневмоприводными, а параллельно обратному клапану на выходе блока через трубопроводы с установленными на них невозвратными клапанами подключен аккумулятор газа с подсоединенными к нему электропневматическими клапанами, при этом полости выхода газа электропневматических клапанов соединены трубопроводами с пневмоприводами запорных клапанов системы очистки и осушки газа. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности установки. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к транспортированию природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам для подготовки импульсного газа, используемого в пневматических приводах запорно-регулирующих устройств на перекачивающих газокомпрессорных станциях, газораспределительных станциях, подземных хранилищ газа и других объектов.

Известно, что специфика эксплуатации запорно-регулирующей арматуры на газокомпрессорных станциях требует особенно тщательной очистки от влаги и механических примесей отбираемого из газопровода природного газа, который направляется в приводы с пневматической или пневмогидравлической системой управления запорно-регулирующих устройств.

Известна система подачи природного газа в газопровод, используемая в установках подготовки импульсного газа и включающая установленный на газопроводе запорный вентиль с приводом, контрольное устройство, выполненное в виде дифференциального напорного вентиля, одна сторона которого связана трубопроводом с газопроводом со стороны меньшего давления, другая – трубопроводом, содержащим дроссель и расположенный между ним и дифференциальным напорным вентилем накопитель давления, с газопроводом со стороны большего давления, и связанные с приводом запорного вентиля и газопроводом управляемые клапаны, при этом дифференциальный напорный вентиль выполнен в виде золотникового клапана, золотник которого через переключающий клапан и трубопровод рабочего давления связан с газопроводом и управляемыми клапанами, состоящими из двух двухпозиционных клапанных элементов, один из которых снабжен распределительным вентилем, установленным в патрубке между ним и местом забора газа из трубопровода рабочего давления и сообщающимся с дифференциальным напорным вентилем, а второй – двухходовым клапаном, один вход которого соединен с дифференциальным напорным вентилем, другой посредством патрубка – с трубопроводом рабочего давления, а выход – со вторым двухпозиционным клапанным элементом, при этом в упомянутых патрубках установлены электромагнитные вентили, связанные с двухпозиционными клапанными элементами управляемых клапанов (патент ФРГ №2541734, МПК F 17 D 3/01, публ.1975 г.).

К недостаткам известной системы относится ее конструктивная сложность и низкая надежность при эксплуатации.

Известна установка осушки газа GEMOC, используемая на газоперекачивающих компрессорных станциях газопровода Уренгой – Ужгород и содержащая два адсорбера, регенерируемых посредством внутренних электрических нагревательных элементов, два предфильтра для удаления пылевидных и жидких примесей, два угольных фильтра, два контрольных фильтра, установленных после адсорберов, систему предохранительных клапанов, индикаторы давления, температуры, влажности и систему присоединительных трубопроводов, при этом установка на входе подсоединена к трубопроводу природного газа, а на выходе – к трубопроводам подачи осушенного и очищенного природного газа к его потребителям (GEMOC Fluid Processing Ltd (Англия), Инструкция по эксплуатации установки осушки газа GEMOC-DUPLEX, 1982 г.).

К недостаткам известной установки относится повышенный расход сорбента, необходимого для нормальной работы адсорберов, повышенный расход газа для продувки адсорберов, а также большой расход потребляемой при регенерации адсорберов электроэнергии.

Известна установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа, систему электрооборудования и систему трубопроводов. Вход и выход установки соединены между собой напрямую дополнительным трубопроводом с установленными на нем последовательно по ходу газа двумя запорными кранами, невозвратным клапаном и расположенным между запорными кранами мембранным разрывным устройством, параллельно которому к дополнительному трубопроводу подключена байпасная труба с установленным на ней запорным краном и невозвратным клапаном. Система осушки и очистки газа установки содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель, промежуточный фильтр, запорные электроприводные клапаны, два поочередно регенерируемых адсорбера, имеющих наружный обогрев посредством размещенных по наружному контуру баллона адсорбера электрических нагревателей и подключенных линией регенерации на выходе установки к дополнительному трубопроводу после невозвратного клапана, и концевой фильтр. Вход водомаслоотделителя соединен с дополнительным трубопроводом на входе установки, выход концевого фильтра соединен на выходе установки с дополнительным трубопроводом перед невозвратным клапаном, а водомаслоотделитель и промежуточный фильтр дополнительно сообщены с дренажной линией системы осушки и очистки газа (патент РФ №2163990, МПК F 17 D 3/00, публ. 10.03.2001 г.).

К недостаткам известной установки относится повышенный расход газа для продувки адсорберов, а также повышенный расход потребляемой электроэнергии на привод запорных клапанов с электроприводом.

Известна установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая подключенный к транспортному газопроводу природного газа блок осушки и очистки газа, систему электрооборудования, систему трубопроводов и систему автоматического управления, при этом вход и выход установки соединены между собой напрямую трубопроводом с установленным на нем невозвратным клапаном, а блок осушки и очистки газа содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр, соединенный с продувочной емкостью через накопительную емкость и пневмоуправляемый клапан, запорные электроприводные клапаны, два параллельно подключенных последовательно регенерируемых адсорбера, соединенных с продувочной емкостью через установленные на входе адсорберов запорные пневмоприводные клапаны, концевой фильтр и систему разгрузки, включающую трубопровод с установленными на нем запорным клапаном и дроссельной шайбой, соединяющий концевой фильтр и продувочную емкость (патент РФ №2209365, МПК F 17 D 1/00, 3/00, публикация 2004 г.).

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых в процессе осушки и очистки природного газа, и создание эффективной, экономичной, надежно работающей установки подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов включает систему трубопроводов, систему электрооборудования, блок автоматического управления и подключенный к транспортному газопроводу природного газа блок осушки и очистки газа, при этом вход и выход установки соединены между собой напрямую трубопроводом с установленным на нем невозвратным клапаном, а блок осушки и очистки газа включает в себя систему осушки и очистки газа с невозвратными и запорными электроприводными клапанами, систему регенерации с запорными пневмоприводными клапанами, систему разгрузки с продувочной емкостью и содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр, два параллельно подключенных последовательно регенерируемых адсорбера, концевой фильтр и обратный клапан на выходе блока. Запорные клапаны системы осушки и очистки газа выполнены пневмоприводными, а параллельно обратному клапану на выходе блока через трубопроводы с установленными на них невозвратными клапанами подключен аккумулятор газа с подсоединенными к нему электропневматическими клапанами, при этом полости выхода газа электропневматических клапанов соединены трубопроводами с пневмоприводами запорных клапанов системы очистки и осушки газа.

Пневмопривод запорного клапана системы осушки и очистки газа, установленного на входе каждого из адсорберов, соединен трубопроводом с пневмоприводом запорного клапана системы регенерации другого адсорбера.

Полости сброса электропневматических клапанов аккумулятора газа соединены трубопроводами с установленными на них невозвратными клапанами с продувочной емкостью системы разгрузки.

На трубопроводе, соединяющем вход и выход установки, в обход невозвратного клапана установлен запорный клапан.

Электропневматические клапаны аккумулятора газа подключены электрически к блоку автоматического управления.

На фиг.1 представлена принципиальная схема установки подготовки импульсного газа; на фиг.2 схематично изображен электропневматический клапан.

Устройство подготовки импульсного газа 1 содержит трубопровод 2 с размещенным на нем невозвратным клапаном 3. Трубопровод 2 подключен на входе в установку 1 к магистральному газопроводу, а на выходе установки – к потребителю.

Устройство также содержит блок осушки и очистки газа, который включает в себя систему осушки и очистки газа, систему регенерации и систему разгрузки.

Система осушки и очистки подключена к входу трубопровода 2 и включает расположенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр 4, два параллельно подключенных адсорбера 5, 6, концевой фильтр 7, расходное устройство 8 и невозвратный клапан 9, через который система осушки и очистки соединена с выходом трубопровода 2.

Параллельно обратному клапану 9, через невозвратные клапаны 10, 11, установлена аккумуляторная емкость 12 с подсоединенными электропневматическими клапанами 13, 14, каждый из которых содержит катушку электромагнита 15 и якорь-клапан 16.

Водомаслоотделитель-фильтр 4 сообщен с адсорберами 5, 6 через невозвратный клапан 17 с дюзой и запорные клапаны 18, 19 с пневмоприводами 20, 21 соответственно. Концевой фильтр 7 сообщен с адсорберами 5, 6 через невозвратные клапаны 22, 23 соответственно.

Водомаслоотделитель-фильтр 4 через накопительную емкость 24, пневмоуправляемый клапан 25 соединен с продувочной емкостью 26.

Система регенерации блока осушки и очистки содержит два поочередно регенерируемых адсорбера 5, 6, которые через запорные клапаны 27 и 28 с пнемоприводами 29 и 30 соответственно, и через трубопровод 31 с установленными на нем расширительной емкостью 32 и невозвратным клапаном 33 соединены с продувочной емкостью 26. Пневмоприводы 20, 21 запорных клапанов 18, 19 соединены посредством трубопроводов с пнемоприводами 30, 29 запорных клапанов 28, 27 соответственно, а также с полостями выхода газа электропневматических клапанов 13, 14. Полости сброса газа электропневматических клапанов 13, 14 соединены посредством трубопроводов с установленными на них невозвратными клапанами 34, 35 с продувочной емкостью 26.

Управление установкой подготовки импульсного газа осуществляется с блока автоматического управления 36, который связан электрическими цепями с датчиками температур 37, 38, с нагревательными элементами 39, 40, установленными на корпусах адсорберов 5 и 6 соответственно.

Блок управления 36 также соединен электрическими цепями с катушками электромагнитов 15 электропневматических клапанов 13, 14.

В обход невозвратного клапана 3 установлен запорный клапан 41. Система разгрузки содержит запорный клапан 42.

Работает установка следующим образом.

В установку подачи импульсного газа 1 сжатый природный газ поступает через вход трубопровода 2 и подается в полость водомаслоотделителя-фильтра 4, где очищается от капель влаги и масла, которые, отделившись от газа, самотеком стекают в накопительную емкость 24.

Предварительно очищенный природный газ поступает на дальнейшую осушку в один из подготовленных адсорберов 5 или 6.

В процессе прохождения газа через адсорбер, работающий на осушку, например адсорбер 5 (6), находящийся в нем адсорбент насыщается влагой, а осушенный и очищенный газ, пройдя невозвратный клапан 22 (23), поступает в концевой фильтр 7, где окончательно очищается от механических примесей, аэрозолей и масляного тумана.

Далее, пройдя расходное устройство 8, обеспечивающее определенный расход газа через установку в пределах допустимого, предохраняя адсорбент от разрушений, газ через невозвратные клапаны 9 и 3 направляется к потребителю импульсного газа.

После полного насыщения адсорбента влагой происходит переключение адсорберов и ранее работавший на осушку первый адсорбер 5 (6) включается на регенерацию, а второй отрегенерированный (восстановленный) адсорбер 6 (5) на осушку. При этом из блока управления 36 подается сигнал (питание) на открытие электропневматического клапана 14 адсорбера 6 (5), в результате чего якорь-клапан 16 втягивается катушкой электромагнита 15 и газ по трубопроводу поступает в полость пневмопривода 21 (20), открывая запорный клапан 19 (18) адсорбера 6 (5) для процесса осушки. В то же время из пневмополости 21 (20) газ поступает в пневмополость 29 (30) запорного клапана 27 (28), открывая его для сброса остаточного газа из адсорбера 5 (6) и проведения регенерации его адсорбента.

Остаточный газ проходит через расширительную емкость 32, где теряет энергию, по трубопроводу 31 через невозвратный клапан 33 сбрасывается в продувочную емкость 26. Невозвратный клапан 33 препятствует забросу газа в систему регенерации при избыточном давлении в продувочной емкости 26.

Одновременно из блока управления 36 подается сигнал на снятие питания с катушки электромагнита 15 электромагнитного клапана 13 (14). Якорь-клапан 16 закрывает вход газа из аккумуляторной емкости 12 и открывает полость сброса газа, через которую сбрасывается газ из пневмополостей 20 (21) и 30 (29) запорных клапанов 18 (19) и 28 (27) через невозвратный клапан 34 (35) в продувочную емкость. При этом закрываются запорный клапан 18 (19) системы осушки адсорбера 5 (6) и запорный клапан 28 (27) системы регенерации адсорбера 6 (5). Одновременно включаются нагревательные элементы 39 (40) адсорбера 5 (6) и начинается прогрев адсорбента через корпус адсорбера, и, соответственно, процесс выпаривания парогазовой смеси из адсорбера 5 (6), которая через открытый запорный клапан 27 (28), расширительную емкость 32, трубопровод 31, невозвратный клапан 33 поступает в продувочную емкость 26, которая сообщена с атмосферой.

При достижении температуры нагрева, необходимой для полной десорбции влаги (для цеолита типа NaX около 370°С), от датчика температуры 37 (38) поступает сигнал в блок автоматического управления 36 на отключение нагревательных элементов 39 (40). При остывании адсорбера до температуры 350°С по сигналу от датчика температуры 37 (38) нагревательные элементы 39 (40) вновь включаются. Поддержание температуры в таком диапазоне происходит в течение времени, необходимого для полного удаления продуктов десорбции.

По окончании работы установки 1 производится ее разгрузка (сброс давления), для чего открывают запорный клапан 42 и сбрасываемый газ разделяется на два потока: один направляется в пневмополость запорного клапана 25, открывая его, в результате чего находящаяся в накопительной емкости 24 водомасляная эмульсия, а также часть газа из системы осушки сбрасываются в продувочную емкость 26. Второй поток газа через дюзу невозвратного клапана 17 плавно сбрасывается в продувочную емкость 26.

В случае отсутствия кондиционного газа в аккумуляторной емкости 12 для запуска установки 1 газ от потребителя в обход невозвратного клапана 3 через открытый запорный клапан 41, невозвратный клапан 11 подается в аккумуляторную емкость 12.

Предлагаемая установка подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций обладает высокой экономичностью и надежностью в работе.

Формула изобретения

1. Установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая систему трубопроводов, систему электрооборудования, блок автоматического управления и подключенный к транспортному газопроводу природного газа блок осушки и очистки газа, при этом вход и выход установки соединены между собой напрямую трубопроводом с установленным на нем невозвратным клапаном, а блок осушки и очистки газа включает в себя систему осушки и очистки газа с невозвратными и запорными электроприводными клапанами, систему регенерации с запорными пневмоприводными клапанами, систему разгрузки с продувочной емкостью и содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр, два параллельно подключенных последовательно регенерируемых адсорбера, концевой фильтр и обратный клапан на выходе блока, отличающаяся тем, что запорные клапаны системы осушки и очистки газа выполнены пневмоприводными, а параллельно невозвратному клапану на выходе блока осушки и очистки через трубопроводы с установленными на них невозвратными клапанами подключен аккумулятор газа с подсоединенными к нему электропневматическими клапанами, при этом полости выхода газа электропневматических клапанов соединены трубопроводами с пневмоприводами запорных клапанов системы очистки и осушки газа.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что пневмопривод запорного клапана системы осушки и очистки газа, установленного на входе каждого из адсорберов, соединен трубопроводом с пневмоприводом запорного клапана системы регенерации другого адсорбера.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что полости сброса электропневматических клапанов аккумулятора газа соединены трубопроводами с установленными на них невозвратными клапанами с продувочной емкостью системы разгрузки.

4. Установка по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что электропневматические клапаны аккумулятора газа подключены электрически к блоку автоматического управления.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в обход невозвратного клапана на трубопроводе, соединяющем вход и выход установки, установлен запорный клапан.

РИСУНКИ