КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ АЗОТНАЯ МОБИЛЬНАЯ

Заявляемая полезная модель относится к компрессорной технике, в частности к высокопроизводительным компрессорным станциям высокого давления, предназначена для получения из атмосферного воздуха инертной газовой смеси на основе азота и подачи газообразного азота под давлением в различные объекты для пожаро - и взрывобезопасного выполнения технологических операций при бурении, освоении и ремонте газовых и нефтяных скважин, вскрытии продуктивных пластов, ремонте и испытании трубопроводов, резервуаров и оборудования, эксплуатирующихся с взрывоопасными средами и для других целей в различных отраслях промышленности.
Известна передвижная азотно-компрессорная станция, содержащая размещенные на шасси автомобиля воздушный поршневой многоступенчатый компрессор, холодильник, водомаслоотделитель, блок фильтров, мембранный газоразделительный аппарат (патент РФ №2187698, МПК F04B 41/00, F04B 41/06, опубл. 20.08.2002).
Известна передвижная азотная компрессорная станция, состоящая из поршневого W-образного шестирядного шестицилиндрового пятиступенчатого компрессора, смонтированного на шасси грузового автомобиля и защищенного от воздействия атмосферных осадков капотом, дизеля-привода компрессора, пульта управления, воздушного фильтра, блока фильтров тонкой очистки, блока охлаждения, газораспределительного блока. Для обогрева компрессора и водомаслоотделителей установлен предпусковой подогреватель (патент РФ №22807, МПК F04B 41/00, F04B 45/00, опубл. 27.04.2002).
Известна передвижная азотная компрессорная станция, состоящая из компрессорной установки и газоразделительного блока, размещенных внутри кузова. В компрессорной установке используется поршневой компрессор для сжатия атмосферного воздуха, который имеет на первой ступени два цилиндра и дифференциальный поршень для сжатия воздуха в двух камерах сжатия при прямом и обратном ходе поршня, на второй ступени - два цилиндра, на третьей и четвертой ступени - по одному, газоразделительный блок содержит: фильтр основной очистки, фильтр тонкой очистки, нагреватель воздуха и мембранный модуль (патент РФ №50641, МПК F25J 3/00 (2006.01), опубл. 20.01.2006).
К недостаткам указанных компрессорных станций относится плохая их мобильность, обусловленная тем, что расположены они на транспортных средствах, имеющих ограниченную проходимость.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является передвижная азотная компрессорная станция, содержащая шасси транспортного средства, и съемный капот, под которым размещены, смонтированные на раме силовой привод, воздушный фильтр, выход которого соединен со входом поршневого пятиступенчатого компрессора, охладитель, вихревой сепаратор, фильтр грубой очистки, фильтр тонкой очистки, угольный фильтр и газоразделительный блок. Выход третьей ступени поршневого пятиступенчатого компрессора соединен со входом охладителя, выход охладителя соединен со входом вихревого сепаратора, выход вихревого сепаратора соединен со входом фильтра грубой очистки, выход фильтра грубой очистки соединен со входом фильтра тонкой очистки, выход фильтра тонкой очистки соединен со входом угольного фильтра, выход угольного фильтра соединен со входом газоразделительного блока, а выход газоразделительного блока соединен со входом четвертой ступени поршневого компрессора (патент РФ №113312, МПК F04B 41/00 (2006.01), опубл. 10.02.2012).
Недостатком компрессорной станции является низкая мобильность по неподготовленным поверхностям, таким как грунт, снег.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка конструкции высокопроизводительной компрессорной станции высокого давления, способной к перемещению по неподготовленным поверхностям (грунту, снегу и т.п.).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является усовершенствование средств передвижения по неподготовленным поверхностям (таким как грунт, снег) массивной высокопроизводительной компрессорной станции высокого давления.
Технический результат достигается тем, что компрессорная станция азотная мобильная содержит силовой привод, воздушный всасывающий фильтр, поршневой пятицилиндровый пятиступенчатый компрессор, фильтр сжатого воздуха основной, фильтр сжатого воздуха тонкой очистки, угольный фильтр, второй фильтр сжатого воздуха тонкой очистки соединенный с газоразделительным блоком, размещенные под капотом на раме. В отличие от известной компрессорной станции в предлагаемое техническое решение включает поршневой оппозитный двухрядный пятицилиндровый пятиступенчатый компрессор, жидкостную систему охлаждения, влагомаслоотделитель, дополнительный (второй) фильтр сжатого воздуха тонкой очистки.
Жидкостная система охлаждения включает газоохладитель первой ступени, газоохладитель второй ступени, газоохладитель третьей ступени, два последовательно расположенных газоохладителя четвертой ступени и газоохладитель пятой ступени. При этом: - выход первой ступени компрессора соединен с входом газоохладителя первой ступени, выход газоохладителя первой ступени соединен с входом второй ступени;
- выход второй ступени соединен с входом газоохладителя второй ступени, а выход газоохладителя второй ступени соединен с входом третьей ступени;
- выход третьей ступени соединен с входом газоохладителя третьей ступени, а выход газоохладителя третьей ступени соединен с входом влагомаслоотделителя;
- выход влагомаслоотделителя соединен с фильтром сжатого воздуха основным, выход которого соединен с входом первого фильтра сжатого воздуха тонкой очистки;
- выход первого фильтра сжатого воздуха тонкой очистки соединен с входом угольного фильтра, а выход угольного фильтра соединен с входом второго фильтра сжатого воздуха тонкой очистки;
- выход второго фильтра сжатого воздуха тонкой очистки соединен с входом газоразделительного блока, а выход газоразделительного блока соединен с входом четвертой ступени;
- выход четвертой ступени соединен с первым газоохладителем четвертой ступени, выход которого соединен с входом второго газоохладителя четвертой ступени;
- выход второго газоохладителя четвертой ступени соединен с входом пятой ступени, а выход пятой ступени соединен с входом газоохладителя пятой ступени.
Рама закреплена на салазках. Конструкция салазок позволяет перемещать станцию волоком. Салазки состоят из двух продольных прямых металлических полозьев прямоугольного сечения, сверху которых закреплены металлические поперечные балки. Торцы каждого полоза выполнены под углом к горизонтали так, что верхняя грань полозьев длиннее нижней. Это для того, чтобы облегчить наезд на препятствия и чтобы салазки не "зарывались" в препятствие, а переезжали его. Торцы полозьев снабжены заглушками от проникновения грязи и воды внутрь полоза и для облегчения наезда на препятствие.
Для ограничения давления воздуха по ступеням не выше допустимых значений после газоохладителя каждой из ступеней целесообразно устанавливать предохранительный клапан.
Силовой привод предпочтительно выполнен дизельным. Компрессорная станция преимущественно содержит съемный капот.
Контроль над работой станции, остановку ее в аварийных ситуациях целесообразно обеспечивать с помощью системы автоматики.
Поперечные балки предпочтительно имеют прямоугольное сечение. Они могут быть укреплены на полозьях с помощью треугольных пластин, приваренных к верхней грани полоза и к боковой грани поперечной балки. Причем крайние поперечные балки имеют длину, превышающую расстояние между полозьями. При этом к торцам этих поперечных балок прикреплены ограничительные пластины. Площадь каждой из ограничительных пластин превышает площадь сечения поперечной балки. Такое расположение крайних балок и наличие ограничительных пластин обеспечивает выступы, за которые надежно стропится компрессорная станция.
Каждая поперечная балка может быть выполнена из двух швеллеров, соединенных между собой, например, сваркой.
Вблизи концов полозьев могут быть выполнены горизонтальные сквозные отверстия. Наличие отверстий позволяет крепить буксировочное устройство, например, трос, при перемещении компрессорной станции.
Станция включает аккумуляторный ящик, в котором расположен, по крайней мере, один аккумулятор. Аккумуляторный ящик закреплен снизу на раме.
На фиг.1 представлена схема компрессорной станции азотной мобильной.
На фиг.2 представлена принципиальная схема компрессорной станции азотной мобильной
На фиг.3 представлена схема салазок (вид сверху).
На фиг.4 представлена схема салазок (вид сбоку).
Компрессорная станция азотная мобильная монтируется на раме 1, которая крепится к салазкам 2. Салазки 2 состоят из двух продольных металлических полозьев 3 прямоугольного сечения. Сверху полозьев 3 закреплены металлические поперечные балки 4. Торцы каждого полоза 3 выполнены под углом к горизонтали так, что верхняя грань 5 каждого из полозьев 3 длиннее нижней грани 6. Торцы полозьев 3 снабжены заглушками 7. Полозья 3 имеют горизонтальные сквозные отверстия 8. Горизонтальные сквозные отверстия 8 расположены ближе к торцам полозьев 3 и предназначены для закрепления буксировочного устройства (например, троса).
Поперечные балки 4 имеют прямоугольное сечение. Каждая балка 4 может быть выполнена из двух соединенных между собой предпочтительно сваркой швеллеров. Поперечные балки 4 закреплены к полозьям 3 с помощью треугольных пластин 9. Треугольные пластины 9 приварены к верхней грани 5 полоза 3 и к боковой грани 10 поперечной балки 4. К торцам поперечных балок 4, длина которых превышает расстояние между полозьями 3, присоединены ограничительные пластины 11. На поперечных балках 4 закреплена рама 1 носимой компрессорной станции.
На раме 1 размещены:
- поршневой оппозитный двухрядный пятицилиндровый пятиступенчатый компрессор 12, состоящий из цилиндра первой ступени 13, цилиндра второй ступени 14, цилиндра третьей ступени 15, цилиндра четвертой ступени 16; цилиндра пятой ступени 17;
- жидкостная система охлаждения 18, включающая газоохладитель 19 первой ступени 13, газоохладитель 20 второй ступени 14, газоохладитель 21 третьей ступени 15, первый газоохладитель 22 четвертой ступени 16, второй газоохладитель 23 четвертой ступени 16, газоохладитель 24 пятой ступени 17;
- предохранительный клапан 25 первой ступени 13, предохранительный клапан 26 второй ступени 14, предохранительный клапан 27 третьей ступени 15, предохранительный клапан 28 четвертой ступени 16, предохранительный клапан 29 пятой ступени 17;
- фильтр сжатого воздуха основной 30;
- первый фильтр сжатого воздуха тонкой очистки 31;
- угольный фильтр 32;
- второй фильтр сжатого воздуха тонкой очистки 33;
- газоразделительный блок 34;
- влагомаслоотделитель 35
- всасывающий воздушный фильтр 36;
- силовой привод 37;
- пульт управления 38 системы автоматики (на фиг. не показана);
- аккумуляторный ящик 39.
Оборудование на раме 1 закрыто капотом 40. Скошенные торцы полозьев 3, что обеспечивается разницей в длинах верхней грани 5 и нижней грани 6, на которые одеты заглушки 7, обеспечивают преодоление препятствий. Компрессорная станция за счет размещения на салазках 2 легко доставляется к месту работы по неподготовленной поверхности (грунт, снег).
Сквозные горизонтальные отверстия 8 на салазках 2 позволяют без особого труда крепить буксировочные устройства, например, трос для продвижения компрессорной станции волоком.
Пример. В таблице 1 далее приведены основные параметры станции при ее работе с начальным нормальным атмосферным давлением.
Таблица 1
Основные параметры и характеристики станции
Наименование параметра
Числовое значение
Потребляемая мощность на валу компрессора, кВт
140
Сжимаемый газ:
- для 1, 2,3 ступеней
атмосферный воздух
- для 4, 5 ступеней
инертная газовая смесь
Состав инертной газовой смеси (% по объему)
- азот, не менее
90
- кислород, не более
10
Объемная производительность, приведенная к условиям всасывания, м<sup>3</sup> /мин:
- по азоту, при концентрации кислорода, 90%
5,0±0,5
Давление воздуха начальное, кгс/см<sup>2</sup>
атмосферное
Температура воздуха начальная,°С, в пределах
от минус 45 до плюс 40
Наименование параметра
Числовое значение
Давление азота конечное, избыточное, кгс/см
220
Температура азота конечная, °С, не более
80
Удельный расход топлива, кг/кВт час, не более
0,27
Получение сжатого азота на работающей станции осуществляется следующим образом: атмосферный воздух через всасывающий воздушный фильтр 36 попадает на всасывание компрессора 12, сжимается в трех его ступенях: в цилиндрах первой ступени 13, второй ступени 14, третьей ступени 15 и, охлаждается после каждой ступени сжатия соответственно в газоохладителях 19, 20, 21. Конструкция этих газоохладителей предусматривает сбор и отвод конденсата, выпавшего при охлаждении воздуха. После газоохладителя 21 третьей ступени воздух проходит через влагомаслоотделитель 35 и фильтры 30, 31, 32, 33, где дополнительно очищается от капельной влаги и масла. Очищенный воздух поступает в мембранные модули газоразделительного блока 34, где происходит разделение потока сжатого воздуха на два потока: поток газов, проникших через мембрану (пермеат) и поток газов, не проникших через мембрану - остаточный поток, обедненный кислородом. Остаточный поток - инертная газовая смесь - преимущественно азот, поступает в цилиндр четвертой ступени 16 компрессора 12, охлаждается последовательно в двух газоохладителях 22, 23, для дальнейшего сжатия газ поступает в цилиндр пятой ступени 17, а затем после охлаждения в газоохладителе 24 подается потребителю.
Для ограничения давления воздуха по ступеням не выше допустимых значений после газоохладителей 19, 20, 21, 23, 24 каждой ступени установлены предохранительные клапаны 25, 26, 27, 28, 29. Контроль над работой станции, ее остановку в аварийных ситуациях обеспечивает автоматика с пульта управления 38. От воздействия атмосферных осадков и случайного повреждения оборудование станции защищено капотом 40.
Компрессорная станция на салазках очень устойчива и может легко перемещаться на дальние расстояния по неприспособленной местности.