ПЕРЕДВИЖНАЯ АЗОТНАЯ КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ

Приложение №2 к заявке №2011143263/06
Передвижная азотная компрессорная станция
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к установкам для получения из атмосферного воздуха газовой смеси с высоким содержанием азота. Заявляемая передвижная азотная компрессорная станция используется при производстве работ по освоению и ремонту нефтяных скважин, подачи сжатого газа в качестве источника энергии для технологических процессов, ремонте и испытании трубопроводов, снабжении сжатым газом пневматического инструмента и других целей в различных отраслях промышленности.
Известна, например, компрессорная установка содержащая компрессор с приводным двигателем и блок охлаждения, при этом блок охлаждения выполнен в виде центробежного вентилятора, насаженного на вал компрессора и теплообменника (RU87126,27.09.2009 )
Недостатком указанного аналога является привод центробежного вентилятора от вала компрессора. Это приводит к ограничению возможностей компоновки вентилятора и теплообменника, и увеличивает длину компрессорной установки.
Известна, например, передвижная азотная компрессорная станция, содержащая первый и второй поршневые компрессоры, первый и второй двигатели, газоразделительный блок и жидкостную систему охлаждения сжимаемого газа и компрессоров с вентиляторами. При этом первый компрессор содержит на выходе охладитель воздуха, второй компрессор выполнен поршневым многоступенчатым и содержит промежуточные охладители азота. ( ПКСА - 9/200 производства ОАО «Уральский компрессорный завод» (интернет-ресурс )
Недостатком указанного аналога является привод вентиляторов жидкостной системы охлаждения сжимаемого газа и компрессоров. Привод вентиляторов является, как правило, механическим и осуществляется от вала компрессора посредством клиноременной передачи. Такой привод имеет ограниченные возможности по компоновке, в результате чего увеличиваются габариты азотной компрессорной станции.
Указанная передвижная азотная компрессорная станция является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому она принята в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Задачей и техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является снижение габаритов азотной компрессорной станции при одновременном сокращении поверхности станции с повышенной температурой.
Сущность полезной модели состоит в том, что передвижная азотная компрессорная станция содержит первый и второй силовые приводы, первый и второй компрессоры, газоразделительный блок, жидкостную систему охлаждения с вентиляторами. При этом первый компрессор содержит на выходе охладитель воздуха, второй компрессор выполнен поршневым многоступенчатым и содержит промежуточные охладители азота. При этом:
- выход охладителя воздуха первого компрессора соединен со входом второго компрессора через газоразделительный блок;
- жидкостная система охлаждения содержит первый, второй и третий теплообменники, при этом первый теплообменник гидравлически соединен с охладителем воздуха, второй теплообменник гидравлически соединен с промежуточными охладителями азота, а третий теплообменник гидравлически соединен с входом и выходом охлаждающей жидкости второго компрессора,
- при этом первый, второй и третий теплообменники сгруппированы рядом друг с другом,
- при этом вентиляторы соединены с гидроприводом.
Передвижная азотная компрессорная станция преимущественно содержит съемный капот.
Первый и второй силовые приводы предпочтительно выполнены дизельными.
Первый компрессор преимущественно выполнен винтовым.
На всасывающем входе первого компрессора предпочтительно установлен воздушный фильтр.
Первый компрессор желательно расположен в хвостовой части станции.
Передвижная азотная компрессорная станция преимущественно содержит систему очистки воздуха, при этом система очистки воздуха содержит последовательно расположенные адсорбер, подогреватель воздуха, маслоотделитель и фильтр тонкой очистки, при этом вход системы очистки воздуха соединен с выходом охладителя воздуха первого компрессора, а выход системы очистки воздуха соединен со входом газоразделительного блока.
Жидкостная система охлаждения предпочтительно содержит расширительный бак, выход которого соединен со входами первого, второго и третьего теплообменников.
Газоразделительный блок преимущественно содержит горизонтально или вертикально установленные мембранные модули и газоанализатор.
Передвижная азотная компрессорная станция предпочтительно содержит систему продувки.
Передвижная азотная компрессорная станция преимущественно содержит систему подогрева станции.
Передвижная азотная компрессорная станция преимущественно содержит топливную систему с топливным баком, расположенным в передней части станции по правому борту.
Передвижная азотная компрессорная станция преимущественно содержит выхлопную систему с глушителями и искрогасителями.
Передвижная азотная компрессорная станция предпочтительно содержит систему автоматики, содержащую пульт управления и выносной пульт.
На чертеже показана схема передвижной азотной компрессорной станции.
Передвижная азотная компрессорная станция содержит первый компрессор (1), первый силовой привод (2), второй компрессор (3), второй силовой привод (4), газоразделительный блок (5), жидкостную систему охлаждения.
Первый компрессор (1) предназначен для сжатия и нагнетания атмосферного воздуха. Первый компрессор (1) преимущественно выполнен винтовым. С целью предварительной очистки воздуха на всасывающем входе первого компрессора (1) установлен воздушный фильтр (17). С целью охлаждения сжатого воздуха первый компрессор (1) содержит на выходе охладитель воздуха (6). Выход воздуха охладителя воздуха (6) соединен со входом второго компрессора (3) через газоразделительный блок (5).
Привод первого компрессора (1) осуществляется от первого силового привода (2). Первый силовой привод (2) предпочтительно выполнен дизельными.
Газоразделительный блок (5) предназначен для получения азота из атмосферного воздуха. Газоразделительный блок (5) содержит горизонтально или вертикально установленные мембранные модули и газоанализатор.
Второй компрессор (3) предназначен для сжатия и нагнетания продукта газоразделения (азота). Второй компрессор (3) преимущественно выполнен поршневым. Второй компрессор (3) содержит вход и выход охлаждающей жидкости и промежуточные охладители азота (7). Промежуточные охладители азота (7) предназначены для охлаждения сжатого газа, сглаживания пульсаций газа и отделения конденсата после ступеней сжатия второго компрессора (3).
Привод второго компрессора (3) осуществляется от второго силового привода (4). Второй силовой привод (4) предпочтительно выполнен дизельными.
Жидкостная система охлаждения предназначена для отвода выделяющейся при сжатии воздуха и газа теплоты. Жидкостная система охлаждения объединяет ранее упомянутые охладитель воздуха (6) и промежуточные охладители азота (7). Жидкостная система охлаждения дополнительно содержит первый (11), второй (12) и третий (13) вентиляторы, первый теплообменник (8), второй теплообменник (9) и третий теплообменник (10).
Первый теплообменник (8) предназначен для охлаждения окружающим воздухом охлаждающей жидкости, циркулирующей в охладителе воздуха (6) и гидравлически соединен с вышеуказанным охладителем (6). Первый вентилятор (11) размещен на первом теплообменнике (8).
Второй теплообменник (9) предназначен для охлаждения окружающим воздухом охлаждающей жидкости, циркулирующей в промежуточных охладителях азота (7) второго компрессора (3) и гидравлически соединен с вышеуказанными охладителями (7). Второй вентилятор (12) размещен на втором теплообменнике (9).
Третий теплообменник (10) предназначен для охлаждения окружающим воздухом охлаждающей жидкости, циркулирующей в рубашках цилиндров второго компрессора (3) и гидравлически соединен со входом (14) и выходом (15) охлаждающей жидкости второго компрессора (3). Третий вентилятор (13) размещен на третьем теплообменнике (10).
Первый (8), второй (9) и третий (10) теплообменники размещены в станции рядом друг с другом.
Вентиляторы (11), (12) и (13) предназначены для интенсификации охлаждения охлаждающей жидкости в первом (8), втором (9) и третьем (10) теплообменниках. Вентиляторы (11), (12) и (13) соединены с гидроприводом (16).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. С целью защиты от воздействия атмосферных осадков и случайного повреждения, передвижная азотная компрессорная станция содержит съемный капот.
Пример 2. Первый компрессор расположен в хвостовой части станции.
Пример 3. С целью очистки воздушного потока, поступающего в газоразделительный блок от механических примесей, капельных жидкости и масла, станция содержит систему очистки воздуха, при этом система очистки воздуха содержит последовательно расположенные адсорбер, подогреватель воздуха, маслоотделитель и фильтр тонкой очистки, при этом вход системы очистки воздуха соединен с выходом охладителя воздуха (6) первого компрессора (1), а выход системы очистки воздуха соединен со входом газоразделительного блока (5).
Пример 4. С целью компенсации изменения объема охлаждающей жидкости, жидкостная система охлаждения содержит расширительный бак, выход которого соединен с первым (8), вторым (9) и третьим (10) теплообменниками.
Пример 5. С целью удаления конденсата, скапливающегося при работе передвижной азотной компрессорной станции, она содержит систему продувки.
Пример 6. С целью подогрева станции в зимнее время года, передвижная азотная компрессорная станция содержит по крайней мере одну систему подогрева станции, содержащую воздушный подогреватель.
Пример 7. Для очистки топлива от механических примесей и подачи топлива в силовой привод, передвижная азотная компрессорная станция содержит топливную систему с топливным баком, расположенным в передней части станции по правому борту.
Пример 8. С целью отвода отработавших газов от силового привода, передвижная азотная компрессорная станция содержит выхлопную систему с глушителями и искрогасителями.
Пример 9. С целью управления работой, защиты и контроля за рабочими параметрами оборудования, передвижная азотная компрессорная станция содержит систему автоматики.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Перед началом работы жидкостная система охлаждения заполняется охлаждающей жидкостью.
Атмосферный воздух попадает на всасывание в первый компрессор (1) и сжимается. Далее, сжатый воздух охлаждается в охладителе воздуха (6) и поступает в газоразделительный блок (5). В газоразделительном блоке (5) происходит разделение потока сжатого воздуха на два: поток газов с высоким содержанием кислорода - пермеат, и поток газов, обогащенных азотом. Пермеат отводится в атмосферу, а азот поступает во второй компрессор (3). Во втором компрессоре (3) азот сжимается в его ступенях, охлаждаясь после каждой ступени сжатия в промежуточных охладителях азота (7). Сжатый во втором компрессоре (3) поток газов, обогащенных азотом, подается потребителю.
Сжатие воздуха в первом компрессоре (1) и азота во втором компрессоре (3) сопровождается нагреванием воздуха, азота и цилиндров второго компрессора (3). Охлаждение воздуха, азота и цилиндров второго компрессора осуществляется жидкостной системой охлаждения. Охлаждающая жидкость заливается в жидкостную систему охлаждения второго компрессора (3) и поступает в первый (8), второй (9) и третий (10) теплообменники. Из первого теплообменника (8) охлаждающая жидкость нагнетается в охладитель воздуха (6), где отводит тепло от сжатого и нагретого в первом компрессоре (1) воздуха. Отработанная и нагретая охлаждающая жидкость возвращается первый теплообменник (8), где охлаждается воздухом, продуваемым первым вентилятором (11). Из второго теплообменника (9) охлаждающая жидкость нагнетается в промежуточные охладители азота (7), где отводит тепло от сжатого и нагретого в ступенях второго компрессора (3) азота. Отработанная и нагретая охлаждающая жидкость возвращается во второй теплообменник (9), где охлаждается воздухом, продуваемым вторым вентилятором (12). Из третьего теплообменника (10) охлаждающая жидкость нагнетается на вход охлаждающей жидкости (14) второго компрессора (3). Во втором компрессоре (3) происходит охлаждение его цилиндров. Отработанная охлаждающая жидкость с выхода охлаждающей жидкости (15) второго компрессора (3) поступает в третий теплообменник (10), где охлаждается воздухом, продуваемым третьим вентилятором (13). При этом привод вентиляторов (11), (12) и (13) осуществляется через гидропривод (16).
В отличие от аналогов с механическим приводом вентиляторов, гидропривод вентиляторов (11), (12) и (13) позволяет расширить возможности по компоновке вентиляторов жидкостной системы охлаждения. Это приводит к уменьшению габаритов передвижной азотной компрессорной станции. При этом конструктивная группировка теплообменников рядом друг с другом позволяет вентиляторам отводить тепло из одного участка станции. Это приводит к сокращению поверхности станции с повышенной температурой.
Изготовлен опытный образец передвижной азотной компрессорной станции, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Передвижная азотная компрессорная станция реализована с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собрана на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.