АДСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
LOCOMOTIVE ADSORPTION PLANT

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сжатым воздухом пневматических сетей подвижного состава железнодорожного транспорта.
6
Известна адсорбционная установка, содержащая источник влажного сжатого воздуха, соединенные между собой трубопроводами два параллельных адсорбера, блок управления, дроссельные устройства, установленные на линии подачи сухого воздуха на регенерацию, обратные клапаны и распределительное устройство для переключения потоков сжатого воздуха, магистраль потребителя, клапаны продувки (патент РФ №2071814,  В01D 53/26, 1993 г.).
Недостатком этой установки является следующее. Перед переключением адсорберов на противоположные режимы из магистрали потребителя адсорберы заполняются до равновесного давления. После переключения адсорбер, в котором по алгоритму действия установки должна происходить регенерация адсорбента, разряжается с большой скоростью в атмосферу, вызывая интенсивный износ адсорбента. Кроме того, этот расход является непроизводительным и ухудшает экономические показатели осушки воздуха.
6
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления установкой, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, и приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подсоединенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником (патент №2304534, В60Т 13/26, МПК В60Т 17/02, 2007, БЮЛ. №23).
Недостатком прототипа, как и рассмотренного выше аналога, является повышенный износ адсорбента вследствие разрядки в атмосферу находящегося под давлением адсорбера перед предстоящим в нем процессом регенерации и непроизводительный расход сжатого воздуха. Эти обстоятельства снижают надежность установки и экономичность производства сухого сжатого воздуха.
Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности установки и экономичности производства осушенного сжатого воздуха.
Поставленная задача решается тем, что адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подключенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником, выполнена таким образом, что магистраль регенерационного воздуха снабжена перепускным клапаном, а параллельно ей к выходу из питательной магистрали через отсечные клапаны и дроссели из адсорбера подключена дополнительная магистраль регенерационного воздуха.
В предложенной адсорбционной установке во время работы компрессора в одном из адсорберов происходит осушка сжатого воздуха, в другом адсорбере клапан продувки хоть открыт, но регенерация адсорбента не осуществляется, так как перепускной клапан закрыт. При остановке компрессора перепускной клапан открывается, воздух из теплообменника продолжает осушаться в первом адсорбере и через дроссель и перепускной клапан поступает во второй адсорбер, регенерирует в нем адсорбент и отводится в атмосферу. После снижения в питательной магистрали давления, несколько большего нижней уставки реле давления, блок управления закрывает клапан продувки, прекращая регенерацию, а открывает отсечной клапан дополнительной магистрали и через дроссель отрегенерированный адсорбер наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали до равновесного с ней давления. При последующем запуске компрессора и переключения адсорберов на противоположные режимы скорость заполнения осушающего адсорбера не выше рабочей, что уменьшает износ адсорбента и увеличивает эффективность и долговечность адсорбционной установки в целом. Кроме того, к этому моменту на участке от компрессора до адсорбера и в самом адсорбере избыточного давления нет, в то время как в прототипе этот объем заполнен сжатым воздухом, который перед регенерацией должен быть отведен в атмосферу, то есть быть безвозвратно потерянным. Это в прототипе повышает себестоимость производства сухого воздуха и увеличивает эксплутационные расходы.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электропневматическая схема адсорбционной установки для железнодорожного транспорта.
Установка содержит компрессор 1 с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, подключенные последовательно компрессору обратный клапан 4, теплообменник 5, два параллельных адсорбера 6 и 7, каждый из которых оснащен отсечным клапаном 8 и 9 на входе, клапаном продувки 10 и 11 в нижней части и обратным клапаном 12 и 13 на выходе, параллельную выходам из адсорберов 6 и 7 магистраль 14 регенерационного воздуха с перепускным клапаном 15 и дросселем 16, питательную магистраль 17 с воздухосборником 18. Параллельно магистрали 14 к питательной магистрали 17 через отсечные клапаны 19 и 20 и дроссели 21 и 22 к выходам из каждого адсорбера 6 и 7 подключена дополнительная магистраль 23 и 24. Электропневматические клапаны 8-11, 15, 19 и 20 снабжены электромагнитными вентилями 25-31, получающими команды от блока 32 управления установкой. Установка оборудована аварийной шунтирующей магистралью 33 с разобщительными кранами 34 и 35.
Адсорбционная установка работает следующим образом.
При первоначальном запуске компрессора 1 или при его запуске при минимальном рабочем давлении в питательной магистрали 17 одновременно с его включением по команде блока 32 управления установкой через обратный клапан 4, теплообменник 5 и, например, нормально-открытый отсечной клапан 8 воздух поступает в адсорбер 6, осушается там в слое адсорбента и через обратный клапан 12 наполняет питательную магистраль 17, воздухосборник 18 и по мере необходимости используется потребителем. Одновременно с включением компрессора 1 по сигналу блока 32 управления установкой закрывается нормально-открытый отсечной клапан 9 второго адсорбера 7 и открывается его нормально-закрытый клапан продувки 11. Вследствие этого адсорбер 7 сообщается с атмосферой, но регенерация в нем адсорбента не происходит, т.к. нормально-закрытые отсечные клапаны 19 и 20 и перепускной клапан 15 закрыты. При достижении в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, электродвигатель 2 и компрессор 1 останавливаются. По команде блока 32 управления получает питание электромагнитный вентиль 29 и перепускной клапан 15 открывается, отсечной клапан 8 по-прежнему остается открытым, а клапан продувки 10 - закрытым. Воздух, находящийся в теплообменнике 5, продолжает осушаться в адсорбере 6 и через дроссель 16 и перепускной клапан 15 и магистраль 14 поступает в адсорбер 7, регенерирует в нем адсорбент и отводится через открытый клапан продувки 11 в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего нижней уставки реле давления 3, блок 32 управления закрывает клапан продувки 11 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 7, а открывает отсечной клапан 20 дополнительной магистрали 24. Теперь через клапан 20, дроссель 22 и магистраль 24 отрегенерированный адсорбер 7 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления. При падении в магистрали 17 давления сжатого воздуха до нижней уставки реле давления 3, оно срабатывает, включается электродвигатель 2 и запускается компрессор 1. Одновременно по команде блока 32 управления закрываются клапаны 8, 20 и 11 (клапаны 19 и 15 по-прежнему закрыты) и открывается клапан продувки 10, сообщая адсорбер 6 с атмосферой, тем самым подготавливая его к предстоящей регенерации в нем адсорбента. При этом потерь воздуха нет, поскольку он был весь израсходован на регенерацию адсорбента в адсорбере 7. Нет и дополнительного износа адсорбента, связанного с процессом опорожнения адсорбера. С запуском компрессора 1 сжатый воздух теперь поступает на осушку через клапан 9 в адсорбер 7, уже находящийся под рабочим давлением. Режим наполнения адсорберов с противодавлением исключает дополнительные динамические нагрузки на адсорбент, увеличивая его срок службы и большую эффективность. В дальнейшем сухой сжатый воздух из адсорбера 7 через обратный клапан 13 проходит в питательную магистраль 17 и воздухосборник 18 для использования потребителем. При достижении в них максимального рабочего давления реле давления 3 останавливает электродвигатель 2 и компрессор 1. По команде блока 32 управления открывается перепускной клапан 15. Воздух из теплообменника 5 продолжает осушаться в адсорбере 7 и через клапан 15 и дроссель 16 проходит в адсорбер 6, регенерирует в нем адсорбент и через клапан продувки 10 отводится в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего минимального рабочего, блок управления 32 закрывает клапан продувки 10 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 6, а открывает отсечной клапан 19 дополнительной магистрали 23. Теперь через клапан 19, дроссель 21 и магистраль 23 отрегенерированый адсорбер 6 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления.
В дальнейшем циклы работы компрессора и адсорбционной установки повторяются по описанному алгоритму.
Предлагаемая адсорбционная установка для железнодорожного транспорта более эффективная, надежная и экономичная, т.к. предварительное уравнивание давлений в питательной магистрали и адсорбере перед включением его в режим осушки сжатого воздуха снижает динамические нагрузки на адсорбент, а использование воздуха в теплообменнике и адсорбере для регенерации адсорбента в другом адсорбере сокращает непроизводительные расходы сжатого воздуха.