АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕДУЦИРУЮЩИЙ ПУНКТ

Автоматический редуцирующий пункт относится к технологическому газовому оборудованию и предназначен для снижения высокого переменного давления газа и поддержания выходного давления на заданном уровне. Автоматический редуцирующий пункт может быть применен для питания газом от магистральных газопроводов промышленных объектов, населенных пунктов и отдельных потребителей газа.
Известен редуцирующий пункт, представляющий собой устройство для регулирования и защиты при редуцировании давления газа (АС №219487, МПК F21f), содержащий регуляторы первой и второй ступеней редуцирования, элементы защиты от превышения давления после второй ступени редуцирования и запорный орган, в который встроен усилитель импульса с питанием от давления после первой ступени редуцирования. Измерительная полость запорного органа соединена с линией после первой ступени редуцирования через клапан предельного давления и с линией давления после второй ступени - через дроссель.
Недостатком данного устройства является отсутствие подогрева редуцируемого газа. Из-за этого на стенках трубопроводов происходит образование гидратов, что снижает надежность работы устройства.
Известен также редуцирующий пункт, представляющий собой устройство для распределения бытового газа (RU №2088838, МКИ F17D 1/04, 1997 г.), содержащий отсечную, запорную арматуру, технологический фильтр, блок редуцирования, установленный на входном коллекторе высокого давления, включающий несколько ступеней редуцирования с последовательным расположением регуляторов давления. Выход каждой ступени редуцирования соединен соответственно с узлами защиты каждой
ступени. Узел автоматики снабжен блоком автоматики, связанным линиями управления с узлами устройства.
Данное устройство также не обеспечено узлом подогрева газа, что снижает надежность работы.
Наиболее близким к заявляемому устройству является автоматический редуцирующий пункт РП-10 (А.Н.Крошко, Автономные энергоустановки на газопроводах, М. «Недра», 1983 г., стр.81-89), состоящий из редуцирующей части и подогревателя газа, расположенных в металлическом шкафу. Редуцирующая часть содержит параллельно включенные две редуцирующие линии, одинаковые по настройке и составляющему оборудованию. Каждая линия содержит фильтр, последовательно включенные регуляторы давления, элементы защиты от превышения давления - отсекатель, предохранительный клапан и клапан сбросной. Сброс газа со сбросного клапана осуществляется свечей. Подогреватель газа представляет собой камеру сгорания, в которой установлена газовая горелка инфракрасного излучения и теплообменник в виде отрезка трубопровода.
Данное устройство обеспечивает подогрев газа и является более надежным в работе, чем вышеуказанные аналоги. Однако, при расположении подогревателя газа и блока редуцирования в одном шкафу, возможно при утечке газа изменение концентрации газо-воздушной смеси в камере сгорания, что может привести к взрывоопасному состоянию. За счет этого снижается безопасность работы всего устройства.
Задачей создания заявляемого устройства является повышение безопасности работы автоматического редуцирующего пункта за счет исключения возможности попадания газа из блока редуцирующх линий в блок подогревателя газа. При этом обеспечивается обогрев шкафа редуцирующих линий.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что автоматический редуцирующий пункт содержит установленные в отдельных
металлических шкафах подогреватель газа и блок редуцирования. Подогреватель газа содержит теплообменник и газовую горелку, размещенную в камере сгорания. Каждая параллельно включенная редуцирующая линия блока редуцирования имеет фильтр, два последовательно установленные регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан. В подогреватель газа дополнительно введен теплообменник, выполненный в виде металлического плоского короба, расположенного вдоль боковой стенки шкафа подогревателя газа. Шкафы подогревателя газа и блока редуцирования разделены воздушным промежутком и соединены герметичными воздуховодами, прикрепленными одним концом к металлическому плоскому коробу. Кроме этого одна из внутренних поверхностей дополнительного теплообменника выполнена ребристой. Ребра расположены параллельно друг другу вдоль всей поверхности теплообменника.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид автоматического редуцирующего пункта, на фиг.2 представлена структурная схема блока редуцирования и блока подогревателя газа, на фиг 3 представлен дополнительный теплообменник в разрезе А-А.
Автоматический редуцирующий пункт состоит из двух блоков (фиг.1): блока редуцирования 1 и подогревателя газа 2, которые размещены в двух отдельных металлических шкафах, размещенных и закрепленных на общей раме основания 3. Шкафы отделены друг от друга воздушным промежутком, который для достижения безопасности работы должен быть больше 50 мм. Для удобства сборки и эксплуатации оборудования в шкафах этот промежуток выбирают в пределах 50-70 мм. Шкафы выполнены из алюминия с полиэстерным покрытием и имеют теплоизоляцию толщиной 30 мм. В шкафу блока редуцирования расположены две параллельные рабочие линии одинаковые по настройке, производительности и составляющему оборудованию. Каждая редуцирующая линия имеет сетчатый фильтр 4
(фиг.2), два последовательно установленных регулятора давления: редуктор 5, в качестве которого применен воздушный редуктор РВ-90 и регулятор давления второй ступени 6, в качестве которого применен регулятор РДС-ПС-09 с точностью поддержания давления 1%. Элементы защиты от превышения давления расположены на отдельных участках редуцирующих линий. Между фильтром и редуктором расположен отсекатель 7, соединенный через дроссель 11 с выходом регулятора давления 6. Между регуляторами давления подключен предохранительный клапан 8. На выходе редуцирующих линий установлен сбросной клапан 9 для отвода в атмосферу излишнего количества газа через свечу 10. В шкафу подогревателя газа расположены камера сгорания 12 с газовой горелкой 13 и два теплообменника - теплообменник для подогрева газа 14 и теплообменник для подогрева воздуха 15. Камера сгорания 12 представляет собой прямоугольную замкнутую полость с дымовой трубой 16, выведенной из металлического шкафа. В камере сгорания 12 расположена газовая горелка 13. Для регулирования подачи газа и контроля пламени к газовой горелке 13 подключен дроссель и электромагнитный клапан 17. Теплообменник для подогрева газа 14 представляет собой отрезок трубопровода, расположенного вдоль одной из стенок металлического шкафа, а также вокруг дымовой трубы 16 камеры сгорания 12. Дополнительный теплообменник для нагрева воздуха 15 представляет собой плоский металлический короб в виде параллелепипеда. Этот теплообменник установлен между боковой стенкой шкафа подогревателя газа 2 и камерой сгорания 12. Высота и ширина металлического короба выбраны из условия расположения его вдоль боковой стенки шкафа. Если высота и ширина боковой стенки шкафа равны соответственно 1200 мм и 410 мм, то размеры короба равны, например, 640 мм - высота, 330 мм - ширина. Толщина короба составляет 30-40 мм. Теплообменник изготовлен из листового металла толщиной 1,5 мм и покрыт термостойкой краской. Одна из
внутренних поверхностей короба, расположенная вдоль камеры сгорания 12, изготовлена ребристой. Ребра 19 расположены параллельно друг другу вдоль всей поверхности стенки. Ребра представляют собой полосы металла размером 630×15 мм и расположены через 20 мм перпендикулярно основанию. При ширине стенки 330 мм может быть установлено 15 ребер. Шкафы подогревателя газа 2 и блока редуцирования 1 соединены двумя воздуховодами 18, выполненными в виде отрезков стальных труб диаметром, например, 100 мм. Один конец воздуховодов 18 герметично приварен к плоскому коробу дополнительного теплообменника 15 и выведен через отверстия в боковой стенке шкафа подогревателя газа. Другой конец воздуховодов 18 через отверстия в боковой стенке выведен в шкаф блока редуцирования 1. Отрезки трубопроводов, находящиеся вне шкафов, покрыты теплоизоляционным материалом. Соединения воздуховодов с помощью паронитовых прокладок герметично уплотнены с отверстиями в шкафах.
На входе подогревателя газа установлен кран 20 для подачи редуцируемого газа в теплообменник 14. На трубопроводах редуцирующих линий установлены краны и вентили для подключения линии и отдельных ее элементов, а также обслуживания этих линий. Для контроля давления на выходе редуцирующих линий подключен манометр 21. Для удобства эксплуатации внутри шкафа блока редуцирования установлена вертикальная монтажная панель 22. Элементы редуцирующих линий установлены на кронштейнах и винтами прикреплены к панели. Панель закреплена на горизонтальных стойках шкафа и может сниматься при обслуживании редуцирующих линий.
Автоматический редуцирующий пункт работает следующим образом. Газ высокого давления по трубопроводу подают в подогреватель газа 2, где осуществляется общий подогрев редуцируемого газа с целью исключения гидратообразования. Кран 20 на входе устройства открыт Газ нагревают в
2
2
2
теплообменнике 14. Нагрев осуществляют газовой горелкой 13, расположенной в камере сгорания 12. Для питания газовой горелки газ подают с выхода редуцирующих линий по байпасной линии. Регулировку подачи газа и контроль пламени горелки осуществляют дросселем и электромагнитным клапаном 17. Поджег горелки осуществляют факелом. Продукты сгорания через дымовую трубу 16 выводятся в атмосферу. Нагретый газ поступает на вход редуцирующих линий. Редуцирование осуществляют одной линией, при этом вторая линия находится в резерве. Редуцирующая линия осуществляет снижение давления газа до заданного уровня, контроль давления и защиту выходного трубопровода от недопустимого повышения давления. В сетчатом фильтре 4 газ подвергается очистке от механических примесей, проходит через отсекатель 7 и поступает к редуктору 5, где давление снижается до 6 кг/см. Далее газ поступает к регуляторам 6, снижающим давление до заданного значения. Автоматический редуцирующий пункт позволяет снижать давление газа с 125 кг/см до 0.1-0.5 кг/см. Давление контролируют по манометру 21. После регуляторов давления 6 газ проходит в выходной трубопровод и поступает потребителю. Элементы защиты от превышения давления срабатывают при увеличении давления на отдельных участках редуцирующих линий. Отсекатель 7 контролирует давление газа на выходе редуцирующих линий через дроссель 11. При увеличении давления на выходе выше допустимого предела отсекатель 7 срабатывает и перекрывает проход газа в редуцирующие линии. Предохранительный клапан 8 контролирует давление газа на выходе редуктора 5. При увеличении давления выше допустимого предохранительный клапан 8 сбрасывает газ в импульсную линию отсекателя 7, который срабатывает и перекрывает проход газа в неисправную редуцирующую линию. Сбросной клапан 9 срабатывает при превышении выходного давления газа и сбрасывает излишнее количество газа через свечу 10 в атмосферу при неисправной
редуцирующей линии в случае отказа отсекателя 7, а также утечки газа при отключении редуцирующей линии.
Обогрев шкафа блока редуцирования 1 осуществляют от дополнительного теплообменника 15, расположенного в шкафу подогревателя газа 2. В металлическом коробе за счет высокой температуры в шкафу подогревателя газа 2 происходит нагрев воздуха до температуры порядка 80°С, поступающего по воздуховоду 18 в шкаф блока редуцирования 1. Холодный воздух из шкафа блока редуцирования 1 также по воздуховоду поступает в металлический короб дополнительного теплообменника 15, где нагревается. Таким образом происходит воздухообмен охлажденного и нагретого воздуха в шкафу блока редуцирования и подогревателя газа. За счет выполнения одной из стенок ребристой происходит увеличение площади теплообменника и увеличение теплового потока. Проведенные исследования и расчеты показали, что такое выполнение теплообменника позволяет поддерживать плюсовую температуру в шкафу блока редуцирования, так при температуре окружающего воздуха t=-40°С в шкафу будет поддерживаться температура t=+10°С. При этом не возможно попадание газа при утечке из блока редуцирования 1 в камеру сгорания подогревателя газа 2, содержащую газовую горелку, что исключает взрывоопасную ситуацию. Таким образом повышается безопасность работы устройства.
Конструкция автоматического редуцирующего пункта предусматривает его эксплуатацию на открытом воздухе в районах с сейсмичностью до 6 баллов с умеренным климатом при температуре окружающего воздуха от -40°С до +50°С.