Передвижной газозаправщик

Полезная модель относится к передвижным газозаправщикам, предназначенным для периодической заправки их от автомобильных газонаполнительных компрессорных станций природным газом до давления как минимум 24,5 МПа, транспортирования газа и заправки им транспортных средств (ТС) до давления 19,6 МПа.
Известны передвижные газозаправщики, содержащие газобаллонные установки различной вместимости на давление природного газа не менее 24.5 МПа с устройствами заправки и выдачи его потребителям давлением 19.6 МПа, смонтированные на прицепах, полуприцепах, грузовых автомобилях (см. Семенищев С.П., Глухов В.П. Передвижные средства снабжения КПГ. Транспорт на альтернативном топливе. Международный научно-технический журнал №4 (28) 2012. С. 66-69; Семенищев С.П., Килин П.Г. Передвижной автогазозаправщик ПАГЗ 4300-24,5. Транспорт на альтернативном топливе. Международный научно-технический журнал №6 (30) 2012. С. 30-31).
Известны также: установка для транспортировки и хранения газа (патент РФ №2237584); передвижной газоаккумуляторный модуль (патент РФ №2155682); передвижная установка для транспортирования и хранения газа (патент РФ №2183571); передвижная установка для транспортирования и хранения газов (патент РФ №2149776); передвижной автогазозаправщик и сосуд высокого давления для него (патент РФ №2177884); передвижная газонаполнительная установка (патент РФ №2208198); передвижной автогазозаправщик (патент РФ №2177884).
Основным недостатком существующих передвижных газозаправщиков является то, что их трубопроводная обвязка либо имеет недостаточно высокую пропускную способность при использовании труб с диаметром проходного отверстия до 10 мм, либо при большем диаметре проходного отверстия в трубах затруднено изготовление трубопроводной обвязки, которая при этом будет обладать недостаточно высоким качеством и надежностью.
В качестве прототипа выбран передвижной газозаправщик (полезная модель 136769), содержащий газобаллонную установку в виде секции с баллонами высокого давления, устройство заправки ее сжатым природным газом давлением 24,5 МПа, устройство выдачи газа потребителям, объединенных основной трубопроводной обвязкой с запорно-регулирующей контрольной и предохранительной арматурой, и имеющую дополнительную трубопроводную обвязку.
Технической задачей, поставленной при создании настоящей модели, является повышение производительности при заправке газозаправщика и при выдаче газа потребителям с одновременным облегчением, упрощением и ускорением монтажных работ при изготовлении трубопроводных обвязок, повышением их качества и надежности.
Наш опыт работ по изготовлению трубопроводных обвязок в газозаправщиках показывает, что оптимальными условиями для выполнения монтажных работ является использование труб с диаметром проходного отверстия до 10 мм. Применение таких труб обеспечивает также определенную производительность при выдаче газа от газобаллонной установки газозаправщика потребителя.
Изготовление трубопроводных обвязок обычно происходит вручную по месту. Отрезки труб, используемые при изготовлении трубопроводных обвязок, часто имеют сложную пространственную форму, которую придают им с помощью гибки.
Гибка труб с диаметром проходного отверстия до 10 мм выполняется достаточно легко с применением простейших приспособлений.
В результате при изготовлении трубопроводных обвязок в газозаправщиках упрощается и ускоряется проведение монтажных работ по сравнению с использованием труб большего диаметра.
При применении труб с диаметром проходного отверстия до 10 мм повышается надежность трубопроводных обвязок за счет того, что уплотнение труб с соединительными элементами может быть выполнено с более высоким качеством.
Надежность также повышается за счет того, что упругая деформация трубопроводных обвязок, возникающая от вибрации баллонов при транспортировке газозаправщиков, происходит легче с использованием труб с проходным отверстием до 10 мм, чем при использовании труб с большим диаметром.
Поэтому места соединения труб с соединительными элементами обвязок в меньшей мере будут подвержены силовому воздействию и, следовательно, будет снижаться вероятность разгерметизации соединений обвязок.
Повысить производительность газозаправщиков при его заправке, а также при выдаче газа потребителям можно за счет увеличения общей пропускной способности добавив к основным трубопроводным обвязкам на давление 24,5 МПа дополнительные на такое же давление, присоединив их к секциям баллонов.
Поставленная задача для предлагаемой модели газозаправщика решается тем, что:
- основные и дополнительные трубопроводные обвязки выполнены для всех трех секций баллонов различной вместимости;
- основные и дополнительные трубопроводные обвязки выполнены трубами с диаметром условного прохода не более 10 мм;
- основные и дополнительные трубопроводные обвязки на выходе снабжены быстроразъемными соединениями;
- перед быстроразъемными соединениями основных и дополнительных трубопроводных обвязок установлены краны запорные;
- к двум основным трубопроводным обвязкам двух секций баллонов перед кранами запорными быстроразъемных соединений присоединены два газозаправочных устройства с кранами запорными перед ними;
- основные трубопроводные обвязки секций баллонов соединены между собой и со сбросом «на свечу» с кранами запорными между местами соединений;
- к одной из основных трубопроводных обвязок перед краном запорным быстроразъемного соединения присоединено быстроразъемное соединение с краном запорным перед ним;
- между местом присоединения быстроразъемного соединения с краном запорным и местом присоединения газозаправочного устройства с краном запорным установлен клапан обратный.
Все эти отличительные признаки предлагаемой модели позволяют осуществить заправку самого газозаправщика, а также ТС на месте заправки с высокой производительностью через газозаправочные колонки (ГЗК) как без использования дожимающего компрессора с коэффициентом опорожнения баллонов до 0,65, так и с дожимающим компрессором с опорожнением баллонов до 0,90, а также напрямую без использования ГЗК с коэффициентом опорожнения до 0,65.
Монтаж трубопроводных обвязок (основных и дополнительных) с диаметром проходного отверстия в трубах не более 10 мм осуществляется просто, качество соединений элементов с трубами будет высоким.
На Фиг. 1 представлена принципиальная газовая схема газозаправщика (обведена штрихпунктирными линиями) и дополнительное оборудование для его работы на месте заправки ТС.
Передвижной газозаправщик состоит из газобаллонной установки с баллонами высокого давления, смонтированными в три секции различной вместимости: 1 - секция низкого давления (наибольшее количество баллонов), 2 - секция среднего давления (количество баллонов меньше, чем в секции 1), 3 - секция высокого давления (наименьшее количество баллонов).
Баллоны в секции 1 связаны основной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят клапан предохранительный 4 со сбросом «на свечу», вентиль манометровый 5 с манометром 6, два последовательно установленных крана шаровых 7 и 8 и быстроразъемное соединение 9.
Баллоны в секции 1 связаны также дополнительной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят кран шаровый 10 и быстроразъемное соединение 11.
К основной трубопроводной обвязке секции 1 между кранами шаровыми 7 и 8 присоединен трубопровод с переходником заправочным 12 и краном шаровым 13.
Баллоны в секции 2 связаны основной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят клапан предохранительный 14 со сбросом «на свечу», вентиль манометровый 15 с манометром 16, два последовательно установленных крана шаровых 17 и 18 и быстроразъемное соединение 19.
Баллоны секции 2 связаны также дополнительной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят кран шаровой 20 и быстроразъемное соединение 21.
Баллоны в секции 3 связаны основной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят клапан предохранительный 22 со сбросом «на свечу», вентиль манометровый 23 с манометром 24, два последовательно установленных крана шаровых25 и 26 и быстроразъемное соединение 27.
Баллоны в секции 3 связаны также дополнительной трубопроводной обвязкой, в состав которой входят кран шаровый 28 и быстроразъемное соединение 29.
К основной трубопроводной обвязке секции 3 между кранами шаровыми 25 и 26 присоединен трубопровод с переходником заправочным 30 и краном шаровым 31.
Заправку газозаправщика газом можно производить, используя любой заправочный переходник 12 или 30 или используя оба одновременно.
Основные трубопроводные обвязки секций баллонов 1, 2 и 3 соединены между собой и со сбросом «на свечу» с шаровыми кранами 32, 33 и 34 между местами соединений.
К основной трубопроводной обвязке секции 3 (может быть любая другая) перед краном шаровым 26 быстроразъемного соединения 27 присоединено быстроразъемное соединение 35 с краном шаровым 36 перед ним. В основной трубопроводной обвязке секции 3 между местом присоединения быстроразъемного соединения 35 с краном шаровым 36 и местом присоединения переходника заправочного 30 с краном шаровым 31 установлен клапан обратный 37.
Передвижной газозаправщик может быть использован на месте раздачи газа со стационарными манифольдом 38 и двумя двухпостовыми ГЗК 39 и 40 с устройствами газозаправочными 41-44 для транспортных средств 45-48.
На месте раздачи газа может быть установлен стационарно также дожимающий компрессор (на Фиг. 1 не показан).
Работа газозаправщика осуществляется следующим образом.
При заправке газозаправщика на автомобильной газонаполнительной компрессорной станции шаровые краны 8, 18, 26, 10, 20, 32 и 28 должны быть закрыты, шаровые краны 7, 17, 25, 33, 34 и 13 или 31 (в зависимости от того, какой используется переходник заправочный 12 или 30) - открыты.
При одновременной заправке через переходники заправочные 12 и 30 оба крана шаровых 13 и 31 должны быть открыты.
Открытыми должны быть также вентили манометровые 5, 15, 23. Давление газа в секциях 1, 2 и 3 контролируют по манометрам 6, 16 и 24.
После заполнения баллонов секций 1, 2 и 3 газом до давления 24,5 МПа шаровые краны 7, 17, 25, 33, 34 и 13, 31 должны быть перекрыты.
Возможна также последовательная заправка секций 1, 2, 3.
Далее газозаправщик перемещается на место заправки ТС. По прибытию на место заправки рукава заправочные 49-54 манифольда присоединяют к быстроразъемным соединениям 9, 11, 19, 21, 27 и 29 газозаправщика. Открывают краны шаровые 7, 17, 25, 8, 18, 10, 20, 27 28, устройства газозаправочные 41-44 извлекаются из держателей и устанавливаются в заправочные горловины ТС 45-48, включается пуск ГЗК 39, 40, манифольда 38, и газ начинает поступать в баллоны ТС 45-48 вначале из секции 1 с наибольшим количеством баллонов.
Когда давление в баллонах секции 1 при заправке ТС 45-48 станет меньше 19,6 МПа автоматика ГЗК 39, 40 и манифольда 38 откроет дожимающий поток газа из баллонов секции 2 и далее из баллонов секции 3 (пассивная заправка). При этом коэффициент опорожнения баллонов секций составляет 0,65. После окончания заправки ТС 45-48 необходимо сбросить газ из устройств газозаправочных 41-44 устройствами сброса газа.
При наличии дожимающего компрессора на месте заправки заправку ТС 45-48 осуществляют через манифольд 38 и ГЗК 39, 40 после пассивной заправки по предыдущему варианту.
Исходное положение элементов трубопроводной обвязки:
- шаровые краны 7, 17, 25, 33, 34 - открыты;
- шаровые краны 8, 18, 26, 10, 20, 28, 13, 31, 32, 36 - закрыты;
- быстроразъемные соединения 11, 19, 21, 27, 29 присоединены к манифольду.
Подсоединить дожимающий компрессор к быстроразъемным соединениям, например, к 9 и 35.
Вставить заправочные головки 41-44 ГЗК 39, 40 в заправочные гнезда ТС 45-48.
Открыть краны шаровые 8, 26, 36, и включить дожимающий компрессор, произведя забор газа из секции 1.
Производить заправку баллонов ТС 45-48 газом до давления 19,6 МПа, контролируя давление заправки по манометрам ГЗК 39, 40.
При недостаточном давлении газа для работы компрессора дожатие газа производить из секции 2 (с более высоким давлением).
Для этого необходимо:
- закрыть кран шаровый 7 секции 1;
- открыть краны шаровые 17 секции 2 и 33 и продолжить заправку ТС.
При недостаточном давлении газа для работы компрессора дожатие газа производить из секции 3. Для этого необходимо:
- закрыть кран шаровый 17 секции 2;
- открыть краны шаровые 25 секции 3 и 34 и продолжить заправку ТС.
После окончания заправки ТС 45-48 сбросить газ из заправочных
головок 41-44 ГЗК 39, 40 устройствами сброса газа, извлечь заправочные головки 41-44 из заправочных гнезд ТС 45-48 и установить их в специальные держатели.
Отключить дожимающий компрессор и закрыть краны шаровые 8, 36, 26.
Отсоединить дожимающий компрессор.
При этом коэффициент опорожнения баллонов секций составляет не менее 0,90.
Предлагаемый передвижной газозаправщик позволяет также осуществлять заправку ТС напрямую без использования ГЗК и дожимающего компрессора.
Исходное положение - все краны шаровые закрыты.
Подсоединить заправочную головку к быстроразъемному соединению 9, вставить заправочную головку в заправочное гнездо ТС, открыть краны шаровые 7 и 8. Производить заправку баллонов ТС до давления 19,6 МПа, контролируя давление при открытом вентиле манометровом 5 по манометру 6. При достижении в секции 1 давления ниже 19,6 МПа производить заправку из секции 2 открыв краны шаровые 17 и 33 и далее из секции 3 открыв краны шаровые 25 и 34.
При этом коэффициент опорожнения баллонов секций составляет 0,65.
Передвижной газозаправщик с перечисленными возможностями предполагается изготовить по заявке одной из организаций ПАО «Газпром».