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 газокомпрессорных станциях, газораспределительных станциях, подземных хранилищ газа и других объектов.
Известно, что специфика эксплуатации запорно-регулирующей арматуры на газокомпрессорных станциях требует особенно тщательной очистки от влаги и механических примесей отбираемого из газопровода природного газа, который направляется в приводы с пневматической или пневмогидравлической систем управления запорно-регулирующих устройств.
Известна система подачи природного газа в газопровод, используемая в установках подготовки импульсного газа, и включающая установленный на газопроводе запорный вентиль с приводом, контрольное устройство, выполненное в виде дифференциального напорного вентиля, одна сторона которого связана трубопроводом с газопроводом со стороны меньшего давления, другая - трубопроводом, содержащим дроссель и расположенный между ним и дифференциальным напорным вентилем накопитель давления,
с газопроводом со стороны большего давления, и связанные с приводом запорного вентиля и газопроводом управляемые клапаны, при этом дифференциальный напорный вентиль выполнен в виде золотникового клапана, золотник которого через переключающий клапан и трубопровод рабочего давления связан с газопроводом и управляемыми клапанами, состоящими из двух двухпозиционных клапанных элементов, один из которых снабжен распределительным вентилем, установленным в патрубке между ним и местом забора газа из трубопровода рабочего давления и сообщающимся с дифференциальным напорным вентилем, а второй -двухходовым клапаном, один вход которого соединен с дифференциальным напорным вентилем, другой посредством патрубка - с трубопроводом рабочего давления, а выход - со вторым двухпозиционным клапанным элементом, при этом в упомянутых патрубках установлены электромагнитные вентили, связанные с двухпозиционными клапанными элементами управляемых клапанов (патент ФРГ №2541734, МПК F 17 D 3/01, публ. 1975 г.).
К недостаткам известной системы относится ее конструктивная сложность и низкая надежность при эксплуатации.
Известна установка осушки газа GEMOC, используемая на газоперекачивающих компрессорных станциях газопровода Уренгой-Ужгород, и содержащая 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, влажности и систему присоединительных трубопроводов, при этом установка на входе подсоединена к трубопроводу природного газа, а на выходе - к трубопроводам подачи осушенного и очищенного природного газа к его потребителям (GEMOC Fluid Processing Ltd (Англия), Инструкция по эксплуатации установки осушки газа GEMOC-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. Блок осушки и очистки газа содержит последовательно подключенные по ходу движения газа на осушку совмещенный водомаслоотделитель-фильтр, продувочную емкость, два параллельно подключенных и последовательно регенерируемых адсорбера, на входе которых установлены запорные электроприводные клапаны, а на выходе - невозвратные клапаны, и концевой фильтр. Водомаслоотделитель-фильтр соединен с продувочной емкостью через накопительную емкость и запорный клапан, а адсорберы соединены с продувочной емкостью через запорные пневмоуправляемые клапаны и трубопровод с установленным на нем невозвратным клапаном. На трубопроводе, соединяющем адсорберы с продувочной емкостью, между запорными пневмоуправляемыми клапанами и невозвратным клапаном дополнительно установлена расширительная емкость, содержащая сопло в виде конфузора и наклонно расположенную под соплом отбойную доску (заявка РФ №2003113363, МПК F 17 D 3/00).
К недостаткам известной установки относится отсутствие возможности автономного проведения цикла регенерации (восстановление адсорбционных свойств адсорбента в адсорберах) при прекращении процесса осушки.
Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала технических средств, используемых в установках подготовки импульсного газа, обеспечение возможности полного восстановления адсорбционных
свойств адсорбента в процессе проведения регенерации, независимо от циклов работы, и создание эффективной, экономичной, надежно работающей установки подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций. 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, при этом вход и выход установки соединены между собой напрямую трубопроводом, а блок осушки и очистки газа включает в себя систему осушки с невозвратными и запорными электроприводными клапанами, систему регенерации с запорными пневприводными клапанами, систему разгрузки с продувочной емкостью. Блок осушки и очистки газа содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр, два параллельно подключенных последовательно регенерируемых адсорбера, и концевой фильтр, причем адсорберы соединены с продувочной емкостью системы разгрузки через запорные пневмоуправляемые клапаны системы регенерации, в которых пневмоцилиндр запорного клапана первого адсорбера соединен посредством трубопровода с выходом второго адсорбера, а пневмоцилиндр запорного клапана второго адсорбера соединен посредством трубопровода с выходом первого адсорбера. Пневмоцилиндры запорных клапанов системы регенерации выполнены двухполостными и каждый из них содержит «полость закрытия» и «полость открытия», при этом на трубопроводе, соединяющем «полость открытия» пневмоцилиндра клапана первого адсорбера с выходом второго адсорбера, и на трубопроводе, соединяющем «полость открытия» пневмоцилиндра клапана второго адсорбера с выходом первого адсорбера, установлены невозвратные клапаны, а «полости закрытия» пневмоцилиндров клапанов
первого и второго адсорберов соединены с выходом первого и второго адсорберов соответственно, причем на выходе каждого запорного пневмоприводного клапана установлен невозвратный клапан.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства подготовки импульсного газа.
Устройство подготовки импульсного газа 1 содержит трубопровод 2 с размещенной на нем арматурой. Трубопровод 2 подключен на входе в установку 1 к магистральному газопроводу, а на выходе установки - к потребителю.
Устройство также содержит блок осушки и очистки газа, который включает в себя систему осушки и очистки газа, систему регенерации и систему разгрузки.
Система осушки и очистки подключена к входу трубопровода 2 и включает расположенные по ходу газа водомаслоотделитель-фильтр 3, два параллельно подключенных адсорбера 4,5, концевой фильтр 6, расходное устройство 7 и невозвратный клапан 8, через который система осушки и очистки соединена с выходом трубопровода 2. Водомаслоотделитель-фильтр 3 сообщен с адсорберами 4,5 через невозвратный клапан 9 с дюзой и запорные клапаны с электроприводом 10 и 11 соответственно. Концевой фильтр 6 сообщен с адсорберами 4,5 через невозвратные клапаны 12,13 соответственно.
Водомаслоотделитель-фильтр 3 через накопительную емкость 14, пневмоуправляемый клапан 15 соединен с продувочной емкостью 16.
Система регенерации блока осушки и очистки содержит два поочередно регенерируемых адсорбера 4 и 5, которые через пневмоуправляемые клапаны 17, 18, и невозвратные клапаны 19, 20 соответственно соединены через трубопровод 21 и установленную на нем расширительную емкость 22, с продувочной емкостью 16. Пневмоцилиндры запорных клапанов 17, 18 выполнены двухполостными:
«полости закрытия» 23, 24, и «полости открытия» 25, 26 соответственно.
«Полости закрытия» 23, 24 соединены посредством трубопроводов с выходами адсорберов 4 и 5 соответственно, «полости открытия» 25, 26 соединены посредством трубопроводов с установленными на них невозвратными клапанами 27, 28 с выходами адсорберов 5 и 4 соответственно.
Пневмополость запорного клапана 15 сообщена с системой разгрузки блока осушки между запорным клапаном 29 и дюзой 30.
Управление устройством подготовки импульсного газа осуществляется с блока автоматического управления 31, который связан электрическими цепями с датчиками температур 32, 33, с нагревательными элементами 34, 35, установленными на корпусах адсорберов 4 и 5 соответственно.
Блок управления 31 также соединен электрическими цепями с электроприводными клапанами 10 и 11.
Работает установка следующим образом.
В установку подачи импульсного газа 1 сжатый природный газ поступает через вход трубопровода 2 и подается в полость водомаслоотделителя-фильтра 3, где очищается от капель влаги и масла, которые отделившись от газа самотеком стекают в накопительную емкость 14. Предварительно очищенный природный газ поступает на дальнейшую осушку в один из подготовленных адсорберов 4 или 5 через открытый по сигналу из блока автоматического управления 31 электроприводной клапан соответственно 10 или 11.
В процессе прохождения газа через работающий на осушку адсорбер, например адсорбер 4, находящийся в нем адсорбент насыщается влагой, а осушенный и очищенный газ, пройдя невозвратный клапан 12, поступает в концевой фильтр 6, где окончательно очищается от механических примесей, аэрозолей и масляного тумана. Далее, пройдя расходное устройство 7, обеспечивающее определенный расход газа через установку в пределах допустимого, предохраняя адсорбент от разрушений, газ через
невозвратный клапан 8 направляется через выход трубопровода 2 к потребителю импульсного газа.
После полного насыщения адсорбента влагой происходит переключение адсорберов и ранее работавший на осушку первый адсорбер 4 включается на регенерацию, а второй отрегенерированный (восстановленный) адсорбер 5 на осушку. При этом из блока управления 31 подается сигнал на открытие электроприводного клапана 11 адсорбера 5 и закрытие электроприводного клапана 10 адсорбера 4. При заполнении газом под давлением адсорбера 5, часть газа через трубопровод, невозвратный клапан 27 поступает в «полость открытия» 25 запорного клапана 17 первого адсорбера 4, открывая его для сброса остаточного газа и проведения процесса регенерации через невозвратный клапан 19, расширительную емкость 22, трубопровод 21 в продувочную емкость 16.
Одновременно включаются нагревательные элементы 34 адсорбера 4, и начинается прогрев адсорбента и удаление адсорбированных продуктов из адсорбера 4 через открытый запорный клапан 17, невозвратный клапан 19, расширительную емкость 22, трубопровод 21 в продувочную емкость 16, которая сообщена с атмосферой.
Невозвратные клапаны 19 (20) препятствуют попаданию обратным потоком продуктов продувки, регенерации и разгрузки из продувочной емкости 16, а также газа из системы осушки в момент переключения адсорберов, в полости адсорберов 4(5). При достижении температуры нагрева, необходимой для полной десорбции влаги (для цеолита типа NaX около 370°С), от датчика температуры 32(33) поступает сигнал в блок автоматического управления 31 на отключение нагревательных элементов 34(35). При остывании адсорбера до температуры 350°С по сигналу от датчика температуры 32(33) нагревательные элементы 34(35) вновь включаются. Поддержание температуры в таком диапазоне происходит в течение времени, необходимого для полного удаления продуктов десорбции.
Циклы работы адсорберов 4,5 установки 1 на осушку и регенерацию по времени могут не совпадать. Процесс работы на осушку - прерывистый и может проводиться по необходимости в любом временном интервале. Процесс регенерации - непрерывный и проводится в заданном временном интервале.
По окончании работы установки 1 производится ее разгрузка (сброс давления), для чего открывают запорный клапан 29 и сбрасываемый газ, в том числе из адсорбера 5(4) разделяется на два потока: один направляется в пневмополость запорного клапана 15, открывая его, в результате чего находящаяся в накопительной емкости водомасляная эмульсия, а также часть газа из системы осушки сбрасываются в продувочную емкость 16. Второй поток газа через дюзу 30 плавно сбрасывается в продувочную емкость 16.
Невозвратный клапан 28(27) отсекает сброс газа из «полости открытия» 26(25) оставляя ее под давлением и запорный клапан 17(18) остается открытым, обеспечивая продолжение процесса регенерации адсорбента адсорбера 4(5).
При запуске установки на работу (осушку) через адсорбер 4(5), прошедший регенерацию, после открытия электроприводного клапана 10(11) часть газа под давлением подается в «полость открытия» 23(24) и клапан запорный 17(18) закрывается, обеспечивая прохождение газа только через адсорберы 4(5).
Предлагаемая установка подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций обладает высокой экономичностью и надежностью в работе.