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

Полезная модель относится к транспортированию природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам для подготовки импульсного газа, используемого в пневматических приводах запорно-регулирующих устройств на перекачивающих и дожимных газокомпрессорных станциях.
Известно, что специфика эксплуатации запорно-регулирующей арматуры на газокомпрессорных станциях магистральных газопроводов требует особенно тщательной очистки от влаги и механических частиц отбираемого из газопровода природного газа, который направляется в приводы с пневматической или пневмогидравлической системой управления запорно-регулирующих устройств.
Известны установки осушки газа GEMOS, используемые на газоперекачивающих компрессорных станциях газопровода Уренгой-Ужгород, и содержащие 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 и систему присоединительных трубопроводов: на входе к магистральному газопроводу, а на выходе - к трубопроводу подачи осушенного и очищенного природного газа к его потребителям (GEMOS Fluid Processing Ltd (Англия), инструкция по эксплуатации установки осушки газа Gemos-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 систему трубопроводов, систему электрооборудования, блок автоматического управления, и подключенный к транспортному газопроводу природного газа блок осушки и очистки газа, содержащий последовательно подключенные по ходу движения газа водомаслоотделитель, промежуточный фильтр, по меньшей мере один регенерируемый адсорбер, имеющий наружный обогрев посредством размещенных по наружному контуру баллона адсорбера электрических нагревателей и подключенный линией регенерации на выходе к дополнительному трубопроводу после невозвратного клапана, и концевой фильтр, при этом 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 №36484, публикация 2004 г.).
К недостаткам известной установки относится то, что отсутствует обратная связь о качестве осушки (влажности) импульсного газа на выходе установки, переключение адсорберов производится по времени и не зависит от фактического насыщения адсорбента. Это может привести либо к слишком частому переключению адсорберов, что повлечет большие потери электроэнергии и потери газа на периодические продувки, либо к выдаче потребителям некачественно осушенного импульсного газа, в случае если установка работает в нерасчетном режиме.
Кроме того, режим регенерации в известной установке производится по времени и не адаптируется к реальным условиям проведения регенерации и фактической насыщенности влагой адсорбента, что может привести к недостаточной регенерации, либо к чрезмерному расходу электроэнергии на нагрев адсорбера и чрезмерному расходу осушенного природного газа на периодические продувки регенерируемого адсорбера.
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств, используемых в процессе осушки и очистки природного газа, повышение эффективности, экономичности и надежности установок подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций магистральных газопроводов природного газа и других объектов газовой промышленности.
Сущность предлагаемой полезной модели 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, который содержит водомаслоотделитель, промежуточный углеродный фильтр, систему регенерации с, по крайней мере, двумя регенерируемыми адсорберами, имеющими наружный электрообогрев, концевой фильтр и запорную шаровую электроуправляемую арматуру. На выходном трубопроводе установки установлен подключенный к блоку автоматического управления узел замера влажности (точки росы) импульсного газа.
Узел замера влажности (точки росы) импульсного газа выполнен в виде датчика влажности газа высокого давления, установленного непосредственно в бобышке, приваренной к выходному трубопроводу.
Узел замера влажности (точки росы) импульсного газа может быть выполнен в виде датчика влажности газа высокого давления,
установленного в кармане, вход и выход которого сообщены с выходным трубопроводом импульсного газа через полнопроходную запорную арматуру, при этом поток газа через карман формируется созданием гидравлического сопротивления на выходе из кармана.
Узел замера влажности (точки росы) импульсного газа может быть выполнен в виде датчика влажности газа низкого давления, установленного в кармане, вход которого сообщен с выходным трубопроводом импульсного газа через понижающий давление редуктор, а прошедший через карман с датчиком анализируемый газ сбрасывается на свечу.
В системе регенерации блока осушки и очистки газа может быть установлен подключенный к блоку автоматического управления узел замера влажности (точки росы) газа, прошедшего через регенерируемый адсорбер при периодических продувках.
Узел замера влажности (точки росы) газа, прошедшего через регенерируемый адсорбер при периодических продувках, выполнен в виде датчика влажности газа низкого давления, установленного в кармане, вход которого сообщен с трубопроводом продувочного газа на участке после разгрузочного клапана через угольный фильтр, при этом прошедший через карман с датчиком анализируемый газ сбрасывается на свечу.
Блок автоматического управления установки содержит информационную панель, на которую выводится текущее значение влажности (точки росы) импульсного газа.
Все узлы и системы установки размещены на жестком каркасе.
Установка размещена в контейнере, стенки которого могут быть выполнены с теплоизоляцией.
Контейнер может содержать обогревательное устройство и датчик температуры, подключенные к блоку автоматического управления установки, а также содержать систему контроля загазованности и охранно-пожарную сигнализацию.
Вентиляция контейнера может производиться естественным воздухообменом через расположенные в его стенах вентиляционные проемы. Контейнер может иметь вентиляционное устройство, которое подключено к блоку автоматического управления установки и системе контроля загазованности.
Контейнер может содержать взрывной клапан в виде легко сбрасываемой панели контейнера.
Установка может дополнительно включать ресивер для хранения запаса осушенного и очищенного импульсного газа, при этом качестве ресивера для хранения запаса осушенного и очищенного импульсного газа используется равный по объему коллектор, состоящий из технологических трубопроводов импульсного газа.
На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства подготовки импульсного газа; на фиг.2-3 представлены конструкции узла измерения влажности импульсного газа с датчиком влажности газа высокого давления; на фиг.4 представлена конструкция узла измерения влажности импульсного газа с датчиком влажности газа низкого давления; на фиг.5 представлена конструкция узла измерения влажности газа, установленного в системе регенерации блока осушки и очистки газа; на фиг.6 - контейнер с установкой, вид сбоку; на фиг.7 - то же, вид в плане.
Установка подготовки импульсного газа содержит трубопровод 1, подключенный на входе в установку к магистральному газопроводу, а на выходе установки к потребителям природного газа. На трубопроводе 1 установлены последовательно по ходу газа электроуправляемый клапан 2 и невозвратный клапан 3. Установка включает в себя последовательно подключенные к входу трубопровода 1 водомаслоотделитель 4, промежуточный фильтр 5, два параллельно подключенных адсорбера 6 и 7 и концевой фильтр 8, соединенный с трубопроводом 1 перед установленным на нем невозвратным клапаном 3. Концевой фильтр 8 сообщен с адсорберами 6 и 7 через невозвратные клапаны 9 и 10
соответственно, а с трубопроводом 1 через невозвратный клапан 11. Водомаслоотделитель 4 и промежуточный фильтр 5 через электроуправляемые клапаны соответственно 12 и 13 соединены через невозвратный клапан 14 с дренажной линией, куда производится периодическая продувка. На продувочной линии предварительного фильтра 5 дополнительно имеется накопительная емкость 15 для сбора водомасляной эмульсии. Предварительный фильтр 5 сообщен с адсорберами 6 и 7 через электроуправляемые клапаны 16 и 17 соответственно. Трубопровод 1 после установленного на нем невозвратного клапана 3 через электроуправляемый клапан 18 и невозвратные клапаны 19 и 20 соединен соответственно с адсорберами 6 и 7, которые через электроуправляемые клапаны 21, 22 и разгрузочный клапан 23 соединен со свечой 24. Между фильтром концевым 8 после клапана невозвратного 11 и трубопроводом 1 установлен узел измерения влажности (точки росы) импульсного газа 25. На трубопроводе после разгрузочного клапана 23 может быть установлен узел замера влажности газа регенерации 26.
После клапана 18 установлен дроссель 27 снижающий давление газа регенерации, избыточное давление стравливается предохранительным клапаном 28 на свечу 24.
Управление устройством подготовки импульсного газа обеспечивается в соответствие с заданным алгоритмом работы установки посредством блока автоматического управления 29, который связан электрическими цепями с электроприводными клапанами 2, 12, 13, 16, 17, 18, 21, 22 и узлами замера влажности 25 и 26 соответственно импульсного и продувочного газа.
Узел 25 измерения влажности (точки росы) импульсного газа (фиг.2) представляет собой датчик влажности газа высокого давления 30, который устанавливается непосредственно в бобышке 31 приваренной к трубопроводу импульсного газа 1.
В другом варианте исполнения узел измерения влажности (точки росы) импульсного газа (фиг.3) представляет собой датчик влажности газа высокого давления 30, установленный в кармане 32, вход и выход которого сообщены с трубопроводом импульсного газа через запорную арматуру 33, при этом поток газа через карман формируется созданием гидравлического сопротивления на выходе из кармана и особой конструкцией отборной трубки 34 на выходе кармана, ввариваемой в трубопровод импульсного газа 1.
Еще в одном варианте исполнения узел измерения влажности (точки росы) импульсного газа (фиг.4) представляет собой датчик влажности газа низкого давления 35, который может соединяться с трубопроводом импульсного газа 1 через понижающий давление редуктор 36, при этом газ низкого давления, прошедший через карман 32 сбрасывается на свечу.
Узел измерения влажности (точки росы) продувочного газа (фиг.5), установленный системе регенерации блока осушки и очистки газа, представляет собой датчик влажности газа низкого давления 37, установленный в кармане 38, вход которого сообщен с трубопроводом продувочного газа 39 на участке после разгрузочного клапана 23 через угольный фильтр 40, который защищает датчик влажности газа от паров воды и масла, выделяющихся при регенерации адсорбента, а прошедший через карман 38 с датчиком 37 анализируемый газ сбрасывается на свечу.
Установка может быть закреплена на жестком каркасе (не показан), и размещена в контейнере 41. Вентиляция контейнера может производиться естественным воздухообменом через расположенные в его стенах вентиляционные проемы 42.
Для поддержания внутри контейнера в холодное время года требуемой температуры (минимально допустимая температура 5°С) контейнер содержит электрический обогреватель 43, связанный электрически с блоком автоматического управления 29, и который может
регулироваться по показаниям температурного датчика внутри контейнера (не показан).
Для защиты от пожара и взрыва в контейнере может быть предусмотрена система контроля загазованности, охранно-пожарная сигнализация и взрывной клапан в виде легко сбрасываемой панели 44 контейнера, препятствующий разрушению всей установки при возможном взрыве природного газа.
Для принудительной вентиляции в случае высокой загазованности может применяться вентиляционное устройство 45 связанное электрически с блоком автоматического управления 29, и которое может регулироваться по показаниям температурного датчика внутри контейнера (не показан) и по показаниям системы контроля загазованности.
Работает установка следующим образом.
Сжатый природный газ под рабочим давлением из входного магистрального газопровода от трубопровода 1 поступает в водомаслоотделитель 4, где происходит очистка газа от крупных частиц влаги, масла и механических частиц. Из водомаслоотделителя 4 газ поступает в промежуточный фильтр 5, содержащий углеродное волокно, в котором происходит очистка газа от масляных паров, негативно влияющих на работу адсорбента в адсорберах, а также на работу индикатора влажности газа. Отделившаяся в водомаслоотделителе 4 и промежуточном фильтре 5 водомасляная эмульсия через невозвратный клапан 14 направляется при периодических продувках в дренаж.
Очищенный от капельной влаги и масла природный газ поступает в один из адсорберов 6, 7, где происходит осушка газа до заданных кондиций. Адсорберы 6, 7 работают попеременно (один работает на осушку, а другой в это время регенерируется, при этом время регенерации гораздо меньше, чем время работы адсорбера на осушку). В процессе прохождения газа через работающий на осушку адсорбер адсорбент в нем насыщается влагой, а осушенный и очищенный газ поступает в концевой
фильтр 8. После насыщения адсорбента влагой происходит переключение адсорберов, и ранее отработавший на осушку адсорбер включается на регенерацию, в процессе которой осуществляется нагрев баллона адсорбера и находящегося в нем адсорбента. После нагрева баллона адсорбера до заданной температуры производится продувка адсорбера и отвод десорбированных компонентов сжатым газом, отбираемым на выходе установки из трубопровода 1 после невозвратного клапана 3 открытием клапана 18, за которым установлен дроссель 27, понижающий давление газа. В случае, если давление продувочного газа выше необходимой величины, то предохранительным клапаном 28 происходит сброс избыточного давления на свечу 24. Во время регенерации пары масла и влаги выходят и с потоком продувочного газа через клапан 21 или 22 и разгрузочный клапан 23 отводятся на свечу 24.
После адсорбера осушенный и очищенный газ поступает в концевой фильтр 8, где происходит окончательная очистка газа от механических частиц и масла. Далее газ через невозвратные клапаны 11 и 3 направляется через выход трубопровода 1 к потребителю импульсного газа.
Если влажность импульсного газа, выдаваемого потребителям, выше установленной (контрольной) уставки, блок автоматического управления по показаниям узла замера влажности (точки росы) импульсного газа, установленного на выходном трубопроводе, производит переключение адсорберов.
Узел замера влажности (точки росы), установленный в системе регенерации на трубопроводе продувки после адсорбера и разгрузочного клапана, позволяет контролировать влажность газа, прошедшего через регенерируемый адсорбер при периодических продувках, а длительность регенерации (нагрева и периодических продувок) регулирует блок автоматического управления по показаниям узла замера влажности (точки росы) газа регенерации. Если влажность газа регенерации ниже
установленной (контрольной) уставки, то блок автоматического управления прекращает регенерацию (нагрев и периодические продувки).
Предлагаемая установка предназначена для подготовки импульсного газа перед его использованием для управления пневмоприводными кранами и КИП компрессорных станций магистральных газопроводов, газораспределительных станций, подземных хранилищ газа и аналогичных объектов.
Установка может быть использована на объектах в контейнерном исполнении, либо в безконтейнерном варианте в составе более крупных технологических линий, при этом система управления установки может быть реализована в системе управления «верхнего» уровня.
Предлагаемая установка подготовки импульсного газа может эффективно и надежно работать при изменении условий работы (рабочего давления, длительных простоях, постоянный безостановочный режим работы) в различных климатических условиях, обеспечивая необходимую осушку и очистку природного газа, подаваемого в пневмосистемы объектов газовой промышленности.
Предлагаемая установка обладает высокой экономичностью и повышенным ресурсом работы.