АВТОМАТИЧЕСКАЯ ГАЗОНАПОЛНИТЕЛЬНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к газовой промышленности, в частности к устройствам для подготовки природного газа до качества моторного топлива и отпуска его потребителям, а именно к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (АГНКС), и предназначена для эксплуатации в условиях окружающей среды при температуре окружающей среды от -40°С до +40°С.
Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) на сегодняшний день являются альтернативой автомобильным заправкам на жидких видах топлива. АГНКС осуществляют заправку автомобильного транспорта компримированным природным газом (КПГ). В отличие от авто- и газозаправочных станций, где моторное топливо только реализуется, АГНКС являются объектами, на которых природный газ, поступающий по газопроводу, подвергается комплексной обработке.
В процессе подготовки топлива на АГНКС газ проходит следующие этапы: очистку в сепараторе и фильтрах сырьевого газа от капельной жидкости и механических примесей, компримирование до 25 МПа с охлаждением после каждой ступени сжатия компрессорных установок, осушку газа от влаги в блоке осушки, хранение в аккумуляторах при 25 МПа и распределение через газозаправочные колонки при давлении 20 МПа.
Основные отличия между существующими АГНКС заключаются в мощности компрессорной установки, количестве заправок, качестве исполнения станции, сроке ее службы.
Известна станция, по патенту на изобретение №2637530, которая включает фильтр-сепаратор, компрессорный блок, установку осушки газа, аккумуляторы газа, газозаправочные колонки, линию высокого давления подачи газа, расходомер, блок регулировки, запорную арматуру, направленная на уменьшение времени заправки автомобиля.
Недостатками существующих станций является низкая технологичность, необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала, небольшой срок службы станции за счет износа из-за пульсаций, перегрева ступеней компрессора.
Технический результат состоит в повышении производительности, надежности и безопасности работы АГНКС.
Для достижения технического результата в автомобильной газонаполнительной компрессорной станции, включающей блок подготовки воздуха, блок аккумулирования газа, компрессорную установку, адсорбционный осушитель газа, блок накопителя сжатого газа, блок охлаждения и блок управления, согласно полезной модели станция представляет собой единый блок-контейнер, разделенный на отсек управления, содержащий блок управления, компрессорную установку воздуха контрольно-измерительных приборов и блок пожаротушения блок-контейнера, и взрывозащищенный компрессорный отсек, содержащий блок подготовки газа, снабженный сепаратором и, по крайней мере, одним фильтром, блок аккумулирования газа, компрессорную установку, включающую, по крайней мере, один компрессор, причем каждая ступень компрессора снабжена датчиками давления, температуры и предохранительными клапанами для защиты от превышения давления, адсорбционный осушитель газа, блок накопителя сжатого газа, снабженный системой приоритетного наполнения, блок охлаждения.
Блок управления включает в себя шкаф системы управления компрессорной установкой, силовой шкаф, шкаф управления адсорбционным осушителем газа.
Блок аккумулирования газа представляет собой буферную емкость и дренажный бак.
Компрессорная установка состоит, по меньшей мере, из одного снабженного демпфером компрессора W-образной конструкции, имеющего четыре цилиндра и четыре ступени сжатия, с установленными между ними сепараторами-маслоотделителями, причем каждая ступень снабжена датчиками давления и температуры, предохранительными клапанами для защиты от превышения давления. Демпфер установлен на четвертой ступени сжатия.
Компрессор имеет хонингованные цилиндры, произведенные с использованием технологии плазменного азотирования, и снабжен усиленным картером, предпусковым насосом масла и плунжерным поршнем одностороннего действия со специальным покрытием поршневых колец.
Адсорбционный осушитель газа выполнен в виде двух адсорберов и снабжен датчиком точки росы на выходе.
Блок накопителя сжатого газа разделен на три секции посредством системы клапанов.
Блок охлаждения установлен на крыше блок-контейнера.
Выполнение автомобильной газонаполнительной компрессорной станции в виде единого блок-контейнера, разделенного на отсек управления и взрывозащищенный компрессорный отсек, позволяет повысить безопасность работы станции за счет того, что система автоматического управления АГНКС производит управление, контроль параметров, регистрацию действий и событий в работе станции, обеспечивает защиту узлов и оборудования в полностью автоматическом режиме работы, не требующем присутствия персонала в процессе работы.
Снабжение блока подготовки воздуха сепаратором и двумя фильтрами позволяет очистить входящий газ от капельной влаги и загрязнений.
Выполнение блока аккумулирования газа в виде буферной емкости и дренажного бака позволяет исключить попадание мелкодисперсных капель на вход компрессорных установки. Кроме того, это позволяет увеличить объем буферной зоны за счет использования пустого объема дренажного бака, позволяет снизить пульсации давления при разгрузке компрессорных установок и, как следствие, снизить нагрузки на его соединения и системы станции в целом, что, в свою очередь, повышает надежность работы станции и позволяет продлить срок ее службы.
3
Выполнение компрессорной установки из двух компрессоров W-образной конструкции, каждый из которых имеет четыре цилиндра и четыре ступени сжатия, с установленными между ними сепараторами-маслоотделителями, причем каждая ступень снабжена датчиками давления и температуры, предохранительными клапанами для защиты от превышения давления, позволяет эксплуатировать компрессорные установки при входной влажности газа до 1000 мг/м. Сепараторы защищают компрессор от гидроудара, а также снижают влажность газа на выходе из компрессора. Комбинированный клапан поддерживает постоянным рабочее давление в компрессорах при низких значениях выходного давления, что позволяет компрессорной установке работать в стабильном режиме и поддерживает стабильную работы масляной системы. Обратный клапан защищает компрессоры от влияния повышенного давления со стороны блока накопителя сжатого газа. Предохранительные клапаны, установленные после каждой ступени сжатия, обеспечивают безопасность сжатия газа и исключают возможность разрушения корпуса компрессора. Демпфер, установленный на четвертой ступени сжатия, обеспечивает уменьшение пульсаций до 50%.
Выполнение компрессора имеющим цилиндры, произведенные с использованием технологии плазменного азотирования, позволяет существенно увеличить срок службы, благодаря увеличению твердости, а усиленный картер позволяет принимать и компенсировать повышенное давление газа во время эксплуатации до 25 бар, при этом хонингование поверхности цилиндров сжатия гарантирует оптимальную смазку и обеспечивает низкий унос масла, а плунжерный поршень одностороннего действия позволяет уменьшить потери и утечки и снабжен усиленным картером, при этом предпусковой насос масла обеспечивает отсутствие сухого хода в парах трения компрессора. Такое исполнение компрессоров увеличивает срок службы станции и повышает ее надежность.
Выполнение адсорбционного осушителя газа в виде двух адсорберов и снабжение его датчиком точки росы на выходе гарантирует поддержание требуемой влажности газа на всех режимах работы станции, причем работа осушителя полностью осуществляется в автоматическом режиме при помощи собственной системы управления.
Выполнение блока накопителя сжатого газа, предназначенного для осуществления запаса газа и быстрой заправки автомобилей разделенным на три секции посредством системы клапанов, позволяет заправлять автомобили, начиная с секции низкого приоритета, а при снижении давления в секции низкого приоритета ниже требуемого давления заправки, заправка автомобиля начинается из секции среднего приоритета, при этом происходит запуск одного или двух компрессоров на заполнение секции низкого приоритета. При опустошении секции среднего приоритета заправка переключается на секцию высокого приоритета, при этом компрессоры производят заправку секции среднего и низкого приоритета. При опустошении накопителя газа ниже заданного значения накопитель полностью отсекается и заправка автомобиля продолжается от компрессоров напрямую.
Заявленная совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, состоящего в повышении эксплуатационных характеристик, надежности и безопасности работы АГНКС.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что указанная полезная модель соответствует критерию «новизна».
Предлагаемая полезная модель может быть изготовлена в промышленных масштабах, с использованием стандартного оборудования и найдет применение, в частности, в области подготовки природного газа до качества моторного топлива и отпуска его потребителям, а именно к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям, т.е. характеризуется критерием «промышленная применимость».
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - общий вид АГНКС, вид сверху (разрез);
на фиг. 2 - общий вид АГНКС, вид сбоку (разрез);
на фиг. 3 - принципиальная схема АГНКС.
Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция содержит единый блок-контейнер 1, разделенный на отсек управления 2 и взрывозащищенный компрессорный отсек 3. Отсек управления 2 содержит шкаф 4 системы управления компрессорной установкой, силовой шкаф 5, шкаф 6 управления адсорбционным осушителем газа, силовой шкаф 7 адсорбционного осушителя газа, охранно-пожарную сигнализацию 8, модуль 9 газового пожаротушения. Взрывозащищенный компрессорный отсек 3 содержит блок подготовки газа, снабженный сепаратором 10 и двумя фильтрами 11, после сепаратора 10 расположена буферная емкость 12 и дренажный бак 13. Компрессорная установка 14 состоит из компрессора КУ1 и компрессора КУ2, причем каждая ступень каждого из компрессоров снабжена датчиком давления, датчиком температуры и предохранительными клапанами для защиты от превышения давления (на чертежах не показаны). Все клапаны снабжены электроприводами для осуществления автоматического управления работой станции. Демпфер установлен на четвертой ступени сжатия. Каждый компрессор имеет хонингованные цилиндры, произведенные с использованием технологии плазменного азотирования, и снабжен усиленным картером, предпусковым насосом масла и плунжерным поршнем одностороннего действия со специальным покрытием поршневых колец.
3
После компрессорной установки 14 расположен адсорбционный осушитель газа 15, выполненный в виде двух адсорберов и снабженный датчиком точки росы на выходе. Адсорбционный осушитель газа 15 предназначен для очистки от механических примесей, жидкостей и удаления паров воды из природного газа перед его использованием потребителем до остаточной влажности 9 мг/м газа в соответствии с ГОСТ 27577-2000. Принцип работы адсорбционного осушителя 15 основан на явлении поглощения обезвоженным адсорбентом паров воды (адсорбции) и последующим их удалении (регенерации). Для обеспечения непрерывной подачи газа предусмотрены два адсорбера. Один работает в режиме осушения, второй может находиться в режиме регенерации или готовности. Работа адсорбционного осушителя 15 осуществляется полностью в автоматическом режиме при помощи микропроцессорного контроллера, установленного в шкафу 6 управления адсорбционным осушителем газа. Для гарантирования качества газа на выходе установлен датчик точки росы газа, по которому осуществляется управление режимами работы линиями адсорбционного осушителя 15.
Блок 16 накопителя сжатого газа, снабженный системой приоритетного наполнения, разделен на секцию низкого давления и секцию высокого давления посредством системы клапанов. Все клапаны снабжены электроприводами для осуществления автоматического управления работой станции
Блок 17 охлаждения установлен на крыше блок-контейнера и предназначен для охлаждения жидкости после нагрева в компрессорной установке 14.
Полезная модель работает следующим образом.
Газ из трубопровода через входной отсечной клапан 17 поступает в блок подготовки газа, где происходит удаление капельной влаги и механических частиц в сепараторе 10 и фильтрах 11. Далее газ через редукционный клапан 18 поступает в буферную емкость 12 и дренажный бак 13, из которого поступает в компрессорную установку 14. Сжатый газ, после компрессорной установки 14, поступает в адсорбционный осушитель газа 15, где происходит осушение газа до требуемой точки росы, после чего через панель приоритетов - клапан 19, клапан 20, клапан 21, газ поступает в блок 16 накопителя сжатого газа секции низкого давления и секции высокого давления. Далее газ подается в трубопровод к заказчику.