МОДУЛЬНАЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ

Заявляемая полезная модель относится к газовой промышленности, предназначена для подготовки и подачи газа потребителям и может быть использована в любой отрасли народного хозяйства для снабжения предприятий, населенных пунктов и отдельных потребителей газом в необходимом объеме с определенным давлением и одоризацией.
Газораспределительные станции (ГРС) - это совокупность установок и технического оборудования, измерительных и вспомогательных систем распределения газа и регулирования его давления. Газораспределительные станции входят в газораспределительные системы.
Из уровня техники известна газораспределительная станция, состоящая из двух блоков - технологического и аварийно-предупредительной сигнализации и контроля с воздушным зазором между ними, при этом технологический блок содержит последовательно расположенные узлы переключения, расширительную камеру с завихрителем, конденсатосборником, узлом очистки, замера расхода, подогрева и редуцирования газа, емкость для хранения одоранта, блок аварийно-предупредительной сигнализации и контроля содержит котел для подготовки и подачи теплоносителя в узел подогрева газа, а одоризатор установлен с наружной стороны технологического блока над выходными газопроводами, при этом узел подогрева является одновременно отопителем внутреннего пространства технологического блока (см. патент №2079040 на изобретение «Газораспределительная станция», дата подачи 16.08.1994 г., опубликовано 10.05.1997 г.).
Известна станция, содержащая входной и выходной газопроводы, блок переключений, узлы очистки, подогрева и редуцирования газа, включающие соответственно фильтры, теплообменники и регуляторы давления газа и имеющие не менее двух технологических линий, а также блок одоризации, узел замера газа и блок контроля и управления, причем дополнительно введен блок диагностики с акустическими датчиками, установленными на фильтрах, теплообменниках, а также регуляторах давления газа, при этом блок диагностики соединен с блоком контроля и управления (см. патент №85606 на полезную модель «Газораспределительная станция», дата подачи 12.05.2009 г., опубликовано 10.08.2009 г.).
Кроме того, известна газораспределительная станция, состоящая из блоков технологического, одоризации и автоматики, узлов переключения станции, очистки газа, предотвращения гидратообразования, редуцирования газа, подогрева газа, отопления, коммерческого измерения расхода газа, автономного электропитания, отбора газа на собственные нужды, одоризации газа, системы контроля и сигнализации, входного и выходного газопроводов, при этом имеет блок-бокс, состоящий из двух изолированных друг от друга отсеков, которые оборудованы обособленными входами снаружи; блок-бокс содержит несущую металлическую раму, утепленное ограждение, кровлю, наружный контур заземления, свечи сбросные, дыхательные и продувочные; в блок-боксе размещаются изолированные отсеки технологический и управления (операторная); в технологическом отсеке размещаются узел предварительного подогрева газа, состоящий из трех кранов и трубчатого одноходового по газу подогревателя газа с двумя спиралеобразными трубками, узел переключения, три узла редуцирования, каждый из которых состоит из отсекателя и двух одинаковых рабочей и резервной ниток редуцирования, рассчитанных на 100%-ную пропускную способность каждая, имеющей кран ручной, регулятор давления, кран ручной, узел замера расхода газа, состоящий из счетчика газа, трех кранов и обвязочных трубопроводов, узел очистки газа от капельной жидкости и механических примесей, состоящий из двух рабочего и резервного фильтров-сепараторов и обвязочных трубопроводов, узел подогрева газа, состоящий из двух рабочего и резервного трубчатых одноходовых по газу подогревателей газа, шести кранов и обвязочных трубопроводов, узел одоризации, состоящий из фитильного одоризатора, двух кранов, угольного фильтра и обвязочных трубопроводов; в отсеке управления (операторной) размещаются отопительный агрегат с обвязкой, узел аварийно-предупредительной сигнализации, рабочее место оператора ГРС, в отсеках технологическом и управления установлены радиаторы отопления, соединенные с отопительным агрегатом технологическими трубопроводами (см. патент №28908 на полезную модель «Газораспределительная станция», дата подачи 23.12.2002 г., опубликовано 20.04.2003 г.).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является газораспределительная станция, состоящая из соединенных технологическими трубопроводами от 1 до 4 блоков из числа блоков: ГРС, редуцирования, КИПиА, переключений, одоризации; узлов переключения станции, очистки газа, редуцирования газа, подогрева газа, коммерческого измерения расхода газа, одоризации газа, автономного электропитания, отбора газа на собственные нужды и систем контроля и автоматики, связи и телемеханики, электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества, электрохимзащиты, отопления и вентиляции, охранной сигнализации, контроля загазованности и автоматического сброса отстоя, подогреватель газа, сосуд для одоранта и конденсатосборник, узел коммерческого измерения расхода газа размещены вне блоков на открытой площадке, причем имеет от 2 до 8 блок-боксов транспортабельных автомобильным, железнодорожным транспортом, содержащих изолированные отсеки: технологический, одоризации, управления, подготовка теплоносителя, подогрева газа с автомобильным, железнодорожным транспортом, содержащих изолированные отсеки: технологический, одоризации, управления, подготовка теплоносителя, подогрева газа с отсекающими устройствами или сбросными предохранительными клапанами, переключений, располагающихся на едином фундаменте и под общей сборной кровлей, наружный контур заземления, свечи сбросные, дыхательные и продувочные, легкосбрасываемые участки в стенах, потолке и крыше ГРС, узел подогрева газа перед его очисткой с отсекающими устройствами, фильтры-сепараторы с расширительной камерой и завихрителем, расположенные перпендикулярно входу газа, резервные узлы очистки, замера расхода, подогрева, резервные емкости для одоранта и конденсата, одоризатор с импульсным клапаном-дозатором и распыляющим устройством, установленный в отапливаемом помещении, узлы эжекции, подготовки газа на собственные нужды и редуцирования инертного газа, подвесную таль, контур циркуляции теплоносителя подогревателя газа, контур циркуляции системы отопления, от 1 до 6 отопительных агрегатов для теплоснабжения подогревателей газа и один - для отопления ГРС, мембранный расширительный бак, сбросный бак, до трех предохранительных кранов системы теплоснабжения, перемычку между контуром подогрева газа и контуром системы отопления, двухблочная газораспределительная станция состоит из блок-бокса, имеющего отсеки технологический и одоризации, блок-бокса с отсеками управления и подготовки теплоносителя, трехблочная ГРС состоит из блок-бокса с отсеками управления и подготовки теплоносителя, четырехблочная ГРС состоит из блок-бокса с отсеками одоризации и переключений, блок-бокса с отсеками управления, блок-бокса с отсеками подготовки теплоносителя и блок-бокса с технологическим отсеком, шестиблочная ГРС состоит из изолированных отсеков одоризации, управления и подготовки теплоносителя, которые размещены каждый в отдельном блок-боксе, отсеки подогрева газа и переключений, размещенные в одном блок-боксе, технологического отсека, размещенного в двух блок-боксах (см. патент №29057 на полезную модель «Газораспределительная станция», дата подачи 20.11.2002 г., опубликовано 27.04.2003 г.).
Недостатки известных конструкций обусловлены высокой трудоемкостью, значительными временными и материальными затратами при проведении сборочно-монтажных и пуско-наладочных работ на месте эксплуатации станции, неудобством обслуживания и проведения ремонтных работ, а также трудностями по наращиванию, в случае необходимости, объемов подготовки и подачи газа потребителям после установки станции.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая модель, является создание компактной конструкции, выполненной с возможностью осуществления работы как в ручном, так и автоматическом режимах, изменения компоновки станции в зависимости от конкретных условий эксплуатации, применяемого оборудования и производительности по газу, а также повышения удобства проведения сборочно-монтажных, пуско-наладочных и эксплуатационных работ.
Указанный технический результат достигается тем, что модульная газораспределительная станция с входным и выходным кранами, включающая соединенные трубопроводами под общей кровлей и установленные на едином фундаменте блоки: переключений, управления, одоризации, выполненные в виде транспортабельных блок-боксов, а также функциональные узлы: переключения, очистки газа, редуцирования газа, предотвращения гидратообразования, измерения расхода газа, одоризации газа, подготовки импульсного газа и технологическое, энергетическое оборудование, системы электропитания, в том числе автономного, телемеханики, связи, управления технологическим и энергетическим оборудованием, контроля и автоматики, электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества, электрохимзащиты, отопления и вентиляции, охранной сигнализации, контроля загазованности и автоматического сброса отстоя, питающее оборудование, средства и устройства, обеспечивающие штатные условия работы установленного оборудования и поддержания микроклимата внутри блок-боксов, защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды и несанкционированного доступа, согласно полезной модели размещена в едином блок-здании, образованном состыкованными длинными сторонами блок-боксами повышенной заводской готовности и выполненным с возможностью присоединения к нему дополнительных блок-боксов без прекращения подачи газа, при этом блок-здание оснащено грузоподъемным оборудованием и разделено на отсеки: технологический, переключений, управления, одоризации, управления, подготовки теплоносителя, в которых установлено технологическое, энергетическое оборудование и функциональные узлы, снабженные крепежными элементами, служащими для присоединения трубопроводов, вынесенных на наружные торцовые стены блок-боксов, при этом в технологическом отсеке размещены узел очистки газа, узел предотвращения гидратообразования, узел измерения газа, узел ограничения расхода газа; в отсеке переключений - узел переключений, узел подготовки импульсного газа, узел подготовки газа для собственных нужд; в отсеке одоризации - узел одоризации и емкость сбора конденсата; отсек подготовки теплоносителя выполнен в виде автономной котельной, а технологическое, энергетическое оборудование и функциональные узлы установлены по центру вдоль длинных боковых сторон блок-боксов.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности, как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемой газораспределительной станции.
Полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг. - общая схема компоновки модульной газораспределительной станции (ГРС).
Заявляемая станция состоит из собираемых в заводских условиях отдельных транспортабельных блоков (блок-боксов), в которых установлены функциональные узлы, технологическое и энергетическое оборудование. Блок-боксы компонуют на площадке строительства ГРС, при этом их монтируют в виде единого блок-здания 1, разделенного герметичными перегородками на отдельные отсеки (помещения), в которых функциональные узлы установлены в зависимости от их назначения. Блок-здание оснащено изолирующим фланцевым соединением (ИФС), размещенным снаружи, входным отключающим краном с дистанционным управлением и средством очистки входящего потока газа от крупных механических загрязнений в виде тройника с решеткой. Перегородки здания выполнены из огнестойкого материала. Каждый отсек снаружи снабжен обособленным входом.
В блок-здании выполнены проемы, предназначенные для проведения монтажных/демонтажных работ с использованием автокранов, а также размещено стандартное грузоподъемное оборудование, например, таль. Блок-здание выполнено с возможностью присоединения к нему дополнительных блок-боксов, которые пристыковывают по строительным конструкциям, а также по наружным необслуживаемым технологическим трубопроводам, оснащенным фланцевыми соединениями.
Каждый блок-бокс изготовлен в виде корпусного контейнера с несущей рамой и наружной обшивкой, выполненной, из трехслойных стеновых и кровельных панелей с листами теплоизоляции, размещенными между наружной и внутренней обшивками, при этом панели закреплены на каркасе, выполненном из металлических, преимущественно стальных труб, в том числе, квадратного сечения. Каркас опирается на несущую раму основания, которая зашита трехслойным покрытием (полом), причем верхняя и нижняя обшивки пола изготовлены из профильного материла, например, прокатного гофрированного листа, а между ними размещен негорючий теплоизоляционный слой. Верхняя обшивка пола снабжена антистатическим покрытием. Кроме того, на несущие конструкции блок-бокса наносят огнезащитный состав, повышающий степень их огнестойкости. В наружной обшивке и полу выполнены кабельные, вентиляционные каналы, блоки кабельных вводов, а также дополнительно встроены закладные конструкции, размещенные внутри контейнера и обеспечивающие возможность установки и крепления инженерного и функционального оборудования. Контейнер снабжен навесами, трапами, защитными козырьками. Крыша контейнера может быть выполнена съемной, что обеспечивает удобство проведения, например, капитального ремонта и/или монтажа/демонтажа крупного технологического оборудования. Для улучшения работы при отрицательных температурах крышу обрабатывают противообледенительными составами. Перед стыковкой блок-боксов наружную транспортную боковую обшивку удаляют.
Блоки, входящие в состав станции, стыкуют между собой, как правило, длинными боковыми сторонами, при этом установленное внутри блоков оборудование размещают в центре и также ориентируют вдоль длинных стен, что позволяет обслуживать оборудование с любой стороны.
Необслуживаемые технологические трубопроводы (перемычки), с помощью которых соединяют блоки друг с другом, размещены на наружных торцовых панелях блоков и закреплены на них посредством фланцевых соединений.
В стандартном исполнении блок-здание 1 разделено на следующие отсеки: отсек технологический 2, отсек переключений 3, отсек одоризации 4, отсек управления (операторский) 5, отсек подготовки теплоносителя 6.
В технологическом отсеке 2 размещены узел очистки газа 7 от механических примесей и капельной жидкости, узел предотвращения гидратообразования 8, узел измерения расхода газа 9, узел редуцирования 10.
Узел очистки газа 7 от механических примесей и капельной жидкости, состоит, по меньшей мере, из двух линий, одна из которых - резервная. Каждая линия очистки включает, по меньшей мере, одну ступень очистки в виде фильтра-сепаратора 11, в едином корпусе которого совмещены сепарирующая часть - завихритель потока, за счет создания центробежных сил в котором происходит отделение от газового потока крупных механических примесей и капельной жидкости, и фильтрующую часть (фильтроэлемент), обеспечивающую определенную степень очистки. При содержании в узле очистки более одной ступени очистки, каждую следующую ступень устанавливают последовательно, при этом каждая последующая ступень имеет более тонкую степень очистки, чем предыдущая, и осуществляется в режиме коалесценции. Фильтры-сепараторы снабжены накопительным объемом для жидкости, расположенным в нижней части корпуса, и устройствами измерения или сигнализации верхнего уровня жидкости, а также устройствами автоматического слива жидкости, состоящими из поплавковой камеры и гидравлического клапана. При этом поплавковая камера управляет положением гидравлического клапана, что позволяет осуществлять сброс жидкости из накопительного объема фильтра-сепаратора в наружную емкость сбора конденсата, размещенную, как правило, за пределами газораспределительной станции.
В случае поступления в узел очистки 7 газа с низкой или отрицательной температурой, предусмотрен обогрев накопительного объема фильтра-сепаратора за счет встроенного змеевика, через который происходит поступление и циркуляция теплоносителя из системы теплоснабжения, размещенной в отсеке теплоносителя 6. Помимо этого, на линиях очистки возможна установка входной запорной арматуры с дистанционным управлением, благодаря которой, в случае достижения предельной величины перепада давления на фильтре-сепараторе, осуществляется автоматическое переключение линий очистки с рабочей на резервную.
Рабочая и резервная линии работают попеременно (по мере засоренности фильтрующего элемента).
Типоразмер подогревателей газа подбирается с учетом обеспечения требуемой температуры газа на выходе ГРС, нормального функционирования станции, а также защиты оборудования от обледенения.
Нагрев газа осуществляется в теплообменнике за счет циркуляции промежуточного теплоносителя, нагреваемого в отсеке подготовки теплоносителя 6, который связан трубопроводами с остальными блок-боксами, при этом подготовка теплоносителя происходит в установленной в отсеке 6 автономной котельной, содержащей, по меньшей мере, один водогрейный котел. В качестве топлива для котельной используют газ, подаваемый из узла подготовки газа для собственных нужд 12.
Теплоноситель из отопительного агрегата подается в теплообменник, где осуществляется передача тепла нагреваемому газу, затем охлажденный теплоноситель по обратному трубопроводу снова поступает на подогрев в отопительный водогрейный котел.
Контур теплоносителя защищен от попадания газа высокого давления с помощью клапанов-отсекателей, а также за счет автоматического переключения на обводную, либо резервную линию.
На обратном трубопроводе теплоносителя, выходящем из теплообменника, установлен регулятор температуры, автоматически регулирующий циркуляцию теплоносителя в контуре подогрева газа, а также в зависимости от температуры газа на выходе из узла редуцирования 10 автоматически ограничивающий или увеличивающий подачу теплоносителя.
В системе циркуляции используют оборудование, в частности, регулируемые насосы, напор которых может меняться пропорционально интенсивности потока теплоносителя или поддерживаться на постоянном уровне за счет регулирования частоты вращения.
Если на вход ГРС поступает газ с низкой или отрицательной температурой, то дополнительно может быть установлен узел предварительного подогрева газа (на чертеже не показан), размещаемый после входного крана станции.
При эксплуатации газораспределительной станции в условиях низких температур в качестве теплоносителя применяют жидкости с низкой температурой замерзания.
При наличии на площадке размещения ГРС внешней теплосети возможна или замена автономной котельной на подключение к этой теплосети, или дополнительное подключение внешней теплосети к котельной.
После очистки очищенный и подогретый газ поступает в узел предотвращения гидратообразования 8.
Гидратообразование - процесс, возникающий при падениях температуры и давления газа, что влечет за собой уменьшение упругости водяных паров и влагоемкости газа, и, вследствие этого приводящих к образованию гидратов, представляющих собой белые кристаллы, похожие на снегообразную кристаллическую массу и состоящих из одной или нескольких молекул газа (метан, этан и т.д.) и нескольких молекул воды.
При редуцировании давления газа происходит снижение его температуры, что приводит к возникновению и отложению твердых кристаллогидратов на поверхности клапана и седла регуляторов давления, вследствие чего они перестают работать, что, в свою очередь, может повлечь за собой полную остановку всей ГРС.
В качестве способов борьбы с образованием кристаллогидратов применяют следующие методы: общий или частичный подогрев газа; локальный подогрев корпуса регуляторов; ввод метанола в газопровод.
В заявляемой конструкции использован метод подогрева газа. Узел предотвращения гидратообразования (узел подогрева) 8 состоит, по меньшей мере, из двух линий, одна из которых резервная, при этом каждая линия оснащена кожухо-трубчатыми теплообменниками типа «газ-жидкость», которые имеют ряд преимуществ по сравнению с другими, а именно: трубные пучки изготовлены из антикоррозионного материала, например, нержавеющей стали, что усиливает их защиту от коррозионного и эрозионного износа и разрушения. Трубные пучки и теплообменники имеют компактные габаритные размеры, обладают незначительным гидравлическим сопротивлением для заданной тепловой мощности благодаря максимальной оптимизации теплообменных процессов, в частности, за счет правильно подобранного количества трубок, входящих в состав пучка, отсутствия застойных зон в водяном кожухе, а также создание условий для максимально возможного поперечного обтекания трубок теплоносителем. Помимо этого, водяной кожух теплообменника рассчитан на максимально возможное давление подогреваемого газа. В случае разгерметизации трубного пучка, предусмотрена аварийная сигнализация, а также защита теплосети от попадания газа, которая осуществляется с помощью автоматических устройств.
При разгерметизации трубного пучка происходит автоматический ввод резервной линии подогрева, благодаря чему предотвращаются сбои в подаче газа потребителю.
После узла предотвращения гидратообразования 8 газ направляется в узел измерения расхода газа 9.
В зависимости от производительности газораспределительной станции определяется количество и расположение узла (узлов) измерения расхода газа 9, которые, могут быть установлены или перед узлом редуцирования 10, или после него, или после выходного крана ГРС, при этом допускается наличие узла измерения общего расхода газа, размещенного перед узлом редуцирования, а также отдельных замерных узлов, предназначенных для каждого потребителя. Возможно размещение замерного узла на обводной линии и на свечных трубопроводах.
Применение тех или иных типов расходомеров и вычислителей определяется в зависимости от заданной точности измерения расхода газа.
При установке на замерных устройствах отключающей арматуры с дистанционным управлением переключение линий с рабочей на резервную осуществляется автоматически.
После узла измерения расхода 9 газ поступает в узел редуцирования 10, предназначенный для снижения входного давления до заданного значения и поддержания его с необходимой точностью.
Редуцирование - понижение давления пара или газа с помощью редукционных клапанов, редукторов, вентилей и тому подобных устройств.
Узел редуцирования 10 включает, по меньшей мере, две линии, одна из которых - резервная. Обе редуцирующие линии равноценны как по составу оборудования, так и по пропускной способности, которая для каждой редуцирующей линии равна 100% от максимальной производительности ГРС. Обе линии могут быть выполнены по одной из схем: запорная арматура с дистанционным управлением - отсекатель - редуцирующее устройство - запорная арматура с ручным или дистанционным управлением или запорная арматура с дистанционным управлением - регулятор контрольный - регулятор рабочий - запорная арматура с ручным или дистанционным управлением. Кроме того, узел редуцирования может быть выполнен с возможностью автоматического или дистанционного регулирования расхода и/или давления газа, с функцией контроля положения штока в клапанах, а также связан с параллельно подключенной к нему турбодетандерной установкой, служащей для выработки электроэнергии для собственных нужд ГРС, т.е. в качестве резервного источника электроснабжения. Число линий редуцирования на газораспределительных станциях зависит от расхода газа.
Газ, используемый на собственные и технологические нужды, после редуцирования подлежит приборному учету с автоматической коррекцией по температуре и давлению.
Отсек переключения 3 оборудован устройствами, предназначенными для перекрытия газа по входу и выходу ГРС и для сброса давления из контура ГРС.
В отсеке переключений 3 может быть размещен узел ограничения (регулирования) расхода газа 13 в случае его исполнения на базе регулирующих дисковых поворотных затворов с электроприводом. Если исполнение узла ограничения газа 13 предусматривает применение редуцирующих устройств, в частности, регуляторов давления или регулирующих клапанов с пневмо- или электроприводом, то узел 13 устанавливают в технологическом отсеке 2. Однако при любом исполнении и расположении узла ограничения расхода газа 13 управление его работой осуществляется автоматически с помощью подключенного к нему блока управления (на чертеже не показан) в соответствии с заданным программным контентом.
Обводная линия узла переключений оснащена входным - первым (по ходу газа) отключающим краном и вторым краном для дросселирования, а также приборами контроля параметров газа, при этом обводная линия обеспечивает заданную производительность ГРС.
В отсеке переключений 3 смонтирован узел подготовки газа для собственных нужд 12, оснащенный, по меньшей мере, двумя линиями: рабочей и резервной, в которых применены комбинированные быстродействующие регуляторы давления и узел измерения расхода газа для собственных нужд. Для ГРС с большой производительностью или высоким выходным давлением, или используемой в климатических условиях с низкими температурами, перед входным краном станции дополнительно устанавливают узлы очистки, подогрева и редуцирования давления газа первой ступени (на чертеже не показаны).
Помимо этого, в отсеке переключений 3 размещен узел подготовки импульсного газа 14 с ручным или автоматическим управлением. Узел подготовки импульсного газа с ручным управлением состоит из рабочего и резервного адсорберов, в качестве которых применяют фильтры-осушители и переключающую арматуру с ручным приводом (на чертеже не показаны). Узел подготовки импульсного газа с автоматическим управлением включает рабочий и резервный адсорберы (фильтры-осушители) и переключающую арматуру с электроприводом и средствами автоматического управления.
Газораспределительная станция снабжена системой автоматического управления (САУ) (на чертеже не показана), которая позволяет осуществлять функционирование станции в режиме телеизмерения, телеуправления и телесигнализации без обязательного постоянного присутствия обслуживающего персонала, а также автоматизированной системой управления (АСУ) верхнего уровня. САУ выполнена на базе промышленных контроллеров.
Отображение технологической схемы, значений контролируемых параметров, текущей информации, а также архивов и состояния предупредительной и аварийной сигнализации осуществляется с помощью средства визуализации, в качестве которого используют, например, монитор компьютера. САУ может быть дополнительно укомплектована выносным и/или удаленным автоматизированным рабочим местом оператора (АРМом). Помимо этого, САУ предусматривает резервирование и присоединение процессоров и модулей ввода/вывода информации. Использование современных средств связи позволяет получать текущую информацию в режиме реального времени, без искажений, что позволяет исключить человеческий фактор.
Удобство представления данных повышает скорость и качество работы оператора. Современные системы сбора и обработки информации позволяют хранить информацию в базах данных и автоматически формировать отчеты за требуемые периоды, просматривать информацию в виде диаграмм и таблиц, с привязкой к местности при помощи геоинформационных технологий (электронные карты).
Для придания характерного запаха газу, поставляемому потребителю, в состав ГРС входит узел одоризации 15, размещенный в отсеке одоризации 4 и с помощью которого осуществляется ввод одоранта в трубопровод ГРС, причем ввод и дозаправка одоранта осуществляются автоматически. Узел одоризации 15 выполнен на базе автоматического одоризатора газа, обеспечивающего подачу одоранта в выходной газопровод пропорционально расходу газа с точностью не менее 5%, при этом производится учет расхода одоранта и контроль за возникновением возможных внештатных ситуаций. Контроль за утечкой одоранта также выполняется автоматически с помощью размещенных в отсеке одоризации датчиков обнаружения загазованности по этилмеркаптану. В случае отключения автоматической подачи одоранта предусмотрено проведение одоризации в дублирующем ручном режиме. Оборудование, входящее в состав узла, изготовлено из антикоррозионных материалов, в частности, из нержавеющей стали. Дозаправка содержащегося в расходной емкости одоранта из емкости хранения одоранта осуществляется автоматически. Система нейтрализации или утилизации паров одоранта выполнена в виде дезодоратора или эжектора. Для удаления одоранта в узле одоризации 15 предусмотрены баллон с азотом и средства редуцирования. Под узлом одоризации 15 установлен поддон из антикоррозионного материала.
Помимо этого, газораспределительная станция оснащена системами электроснабжения, теплоснабжения и вентиляции. Система электроснабжения обеспечивает питание внутренних электропотребителей ГРС в зависимости от требуемой ими категории надежности электроснабжения, при этом система может быть дополнительно укомплектована источниками бесперебойного питания инверторного типа, например, аккумуляторными батареями, или источниками резервного автономного электроснабжения в виде дизельных, газопоршневых или турбодетандерных электроагрегатов.
Система теплоснабжения служит для подготовки теплоносителя для технологических нужд и отопления станции. Для обеспечения возможности запуска и работы станции при низких температурах возможно дополнительное электроотопление функциональных отсеков. Контуры (линии) теплоснабжения и отопления могут быть разделены.
Система вентиляции предусматривает общеобменную и аварийную вытяжную вентиляции и предназначена для поддержания необходимого температурного режима и кратности воздухообмена в отсеках блок-здания 1. На станции предусмотрены молниезащита и защита от статического электричества, а также охранная сигнализация, средства контроля за загазованностью воздуха, средствами защиты от неблагоприятных воздействий окружающей среды, несанкционированного доступа, электрохимзащиты.
При необходимости наращивания производительности ГРС по газу на наружных трубопроводах, соединяющих блок-боксы, предусмотрены дополнительные фланцевые соединения (на чертеже не показаны) в виде фланец + фланцевая заглушка, посредством которых, а также с помощью строительных конструкций к блок-зданию присоединяют дополнительные блок-боксы без прекращения подачи газа потребителю.
Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
Газораспределительная станция работает следующим образом.
Газ высокого давления по входному газопроводу проходит через изолирующее фланцевое соединение, размещенное снаружи блок-здания 1, затем через входной (первый) отключающий кран с дистанционным управлением и средство очистки от крупных механических загрязнений, выполненное в виде тройника с решеткой. После этого газ по прямолинейному участку входного газопровода, проходящему вдоль длинной стороны отсека переключений 3, протекает на выход этого отсека. Учитывая, что входящий поток газа неочищенный, выполнение входного участка газопровода прямолинейным позволяет эффективно и надежно защитить трубопровод от эрозионного разрушения, что способствует повышению срока эксплуатации установленного на станции оборудования. Далее газ через наружный необслуживаемый участок газопровода попадает в узел очистки 7, расположенный в технологическом отсеке 2. Необслуживаемый участок газопровода, изготовленный с расчетным количеством поворотов, выполненных под заданным углом, прикреплен к функциональным отсекам посредством фланцевых соединений, что позволяет повысить не только качество и скорость монтажных и пусконаладочных работ непосредственно на площадке строительства, но и, в случае необходимости, ускорить замену или ремонт трубопровода. Выполнение необслуживаемого участка газопровода с поворотами позволяет компенсировать напряжение в трубопроводе и снизить возможность гидроудара. В узле очистки с помощью выполненных в едином корпусе фильтров-сепараторов (ФС) газ очищается от капельной жидкости и механических примесей, при этом в сепарационной части фильтра осуществляется более грубая очистка (степень очистки примерно 99% для частиц размером 40 мкм), в фильтре - более тонкая. Сепаратор представляет собой вертикальную кольцевую камеру, расположенную перпендикулярно потоку входящего газа и снабженную направляющими лопатками, способствующими закручиванию потока. За счет центробежных сил и потери скорости примеси отбрасываются к внутренней поверхности сепаратора и оседают на накопительном участке. Для минимизации уноса потоком газа отсепарированных частиц предусмотрено наличие отбойной конической крышки, а перед входом газового потока в фильтр направление его движения изменено на 180°. Фильтр изготовлен из полимерных материалов, устойчивых к воздействию агрессивных примесей и обладающих коалесцирующими свойствами. Конструкция фильтроэлемента выполнена с возможностью извлечения его из корпуса фильтра-сепаратора с целью замены или очистки, а также осуществления контроля за перепадом давления. Кроме того, дополнительно предусмотрена возможность контроля за уровнем жидкости в накопительной части фильтра-сепаратора и автоматический сброс этой жидкости в емкость сбора конденсата. В качестве устройства автоматического сброса конденсата применяют поплавковую камеру, с помощью которой отслеживают уровень жидкости, и гидравлический клапан - исполнительное устройство для сброса жидкости, при этом система контроля за уровнем и сбросом работает автономно, вне зависимости от САУ станции.
После очистки газовый поток поступает в узел предотвращения гидратообразования (узел подогрева), состоящий из рабочего и резервного газожидкостного теплообменников с автоматическими отсекающими устройствами в виде предохранительных клапанов-отсекателей (ПКО), установленных на входе-выходе газового потока и защищающих теплосеть от прорыва газа в случае разгерметизации трубного пучка. При поступлении газа в теплообменник и соответствующем повышении давления срабатывает предохранительный сбросной клапан, размещенный на корпусе ПКО и соединяющий его с атмосферой, при этом между контрольной и рабочей полостями ПКО создается перепад давления, за счет которого начинает перемещаться поршень, который перекрывает подводящий и отводящий трубопроводы, и, тем самым, предотвращает попадание газа в теплосеть.
Поддержание на выходе ГРС постоянного значения заданной температуры газового потока происходит благодаря размещению на линии подачи теплоносителя трехходового регулирующего клапана с электроприводом, управление которым осуществляется САУ ГРС по сигналу, полученному от установленного на выходном газопроводе датчика температуры. В случае превышения заданной температуры регулирующий трехходовой клапан уменьшает проходное сечение трубопровода для теплоносителя по выходу на теплообменники и одновременно увеличивает проходное сечение для сброса в обратный трубопровод водогрейных котлов, что позволяет снизить температуру на выходе ГРС и перевести работу горелок водогрейных котлов в режим пониженной мощности с одновременным снижением потребления топливного газа.
После узла предотвращения гидратообразования газ поступает в узел замера расхода газа для определения объема подаваемого потребителю газа с заданной (определенной) точностью. Узел может быть реализован на базе различных первичных преобразователей, например, сужающих устройств, ультразвуковых расходомеров, турбинных, вихревых счетчиков и т.д.) и подсоединенных к ним автоматических вычислителей, обеспечивающих приведение расхода и прошедшего через расходомер объема газа к типовым стандартным условиям, а также ведение соответствующих архивов и связь с различного рода устройствами, например, хроматографами, САУ и т.п.
После узла замера расхода газ проходит в узел редуцирования, благодаря работе которого осуществляется подача потребителю газа заданного давления, поддержание этого давления с необходимой точностью, а также защита от недопустимого повышения давления при внештатных ситуациях. Редуцирование газа выполняют с помощью регуляторов давления со встроенными шумоглушителями (уровень шума не более 80 дБ). Защиту от превышения давления осуществляют за счет использования, например, клапанов-отсекателей, перекрывающих поток газа при повышении его давления. Переключение линий редуцирования в случае выхода из строя регулятора давления осуществляется в автоматическом режиме посредством открытия или закрытия входных кранов, оснащенных дистанционным управлением.
После редуцирования газ возвращается в узел переключений, проходит к потребителю через выходной (второй) отключающий кран, узел подключения байпаса, узел подготовки импульсного газа, узел ввода одоранта, узел ограничения расхода, изолирующее фланцевое соединение.
Узел подготовки импульсного газа предназначен для очистки от механических примесей и удаления паров воды (глубокая осушка) из природного газа перед его использованием потребителем для управления запорной арматурой на объектах нефтегазового комплекса.
Использование в автоматических устройствах байпаса - функции, позволяющей выполнить коммутацию входного сигнала непосредственно на выход, минуя все функциональные блоки, позволяет доставлять газ потребителю при закрытых входном и выходном отключающем кранах, что повышает надежность газоснабжения в случае возникновения внештатных ситуаций.
В случае выполнения ГРС автоматической байпас представляет собой следующую схему: установленный на входе кран с дистанционным (автоматическим) управлением - автоматическое редуцирующее устройство - кран с ручным приводом. В этом случае при отключении входного и выходного кранов ГРС автоматически включается кран на входе байпаса, а автоматическое редуцирующее устройство обеспечивает бесперебойную подачу газа потребителю с заданным выходным давлением. Если в процессе подачи газа потребителю отсутствует стадии очистки и подогрева, то в качестве автоматического редуцирующего устройства применяют регулирующий клапан с электроприводом и обогревом корпуса, при этом управление электропривода осуществляется САУ ГРС по сигналу, поступившему с датчика давления, установленного на выходном газопроводе, а обогрев корпуса регулирующего клапана - от системы отопления станции.
Преимущества заявляемой станции состоят в том, что оборудование размещено в блок-боксах, защищающих его от воздействия атмосферных осадков, солнечной радиации и несанкционированного доступа, при этом блок-боксы представляют собой изделие высокой заводской готовности, предусматривающие ускоренный монтаж и проведение пусконаладочных работ на месте. Внутренняя компоновка блок-боксов обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем узлам и деталям блока для обеспечения возможности проведения ревизии или ремонтных работ. Количество блоков и тип блок-здания определяются пропускной способностью ГРС.
Все функциональные блок-боксы размещены в едином блок-здании, что позволяет значительно сократить занимаемую под ГРС площадь, объем и время выполняемых работ, исключает прокладку наружных межблочных коммуникаций, снижает эксплуатационные затраты. Размещение оборудования в отапливаемых боксах предполагает его двухстороннее обслуживание. Вынос необслуживаемых межблочных связующих элементов на наружные торцовые стороны блок-боксов позволяет неограниченно наращивать технологическую схему в зависимости от производительности ГРС, присоединяя дополнительные узлы, резервное оборудование, и обустраивать дополнительные выходы газа на потребителей внутри единого здания без прекращения подачи газа потребителю.