УСТАНОВКА ДЛЯ ОСУШКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА

3
Полезная модель относится к области осушки газа и может быть использована для осушки сжатого воздуха в качестве самостоятельного изделия в пневмосистемах с давлением воздуха до 1,6 МПа и расходом до 2000 нм/ч, а также в составе блочных винтовых компрессорных станций, используемых в различных отраслях промышленности.
Известна короткоцикловая безнагревная установка для осушки газов, содержащая два параллельно установленных адсорбера с неподвижным слоем адсорбента, два обратных клапана и два трехходовых электро - или пневмоуправляемых крана на входе в адсорберы, два обратных клапана на выходе из адсорберов, регулировочный вентиль на выходе установки, редуцирующий вентиль и два обратных клапана в системе регенерации, в которой осушка воздуха обеспечивается попеременно двумя адсорберами, переключение адсорберов осуществляется через короткий промежуток времени, не превышающий, как правило, несколько минут, трехходовыми клапанами, регенерация осуществляется частью осушенного воздуха, отбор которого производится с помощью регулировочного и редуцирующего вентилей, а дросселирование до давления, более низкого, чем давление при адсорбции (обычно до атмосферного), осуществляется обратным клапаном системы регенерации и трехходовым клапаном (Лукин В.Д., Анцыпович И.С. Регенерация адсорбентов. Л., Химия, 1983, с.106).
Недостатками известной установки являются низкая надежность, вследствие большого количества арматуры, отсутствие индикации о некорректной работе, а именно о некачественной регенерации адсорбента, что может привести к чрезмерному насыщению влагой адсорбента и
ухудшению процесса осушки. Из-за отсутствия индикации о некачественной регенерации адсорбента также невозможно корректировать параметры процесса регенерации во время работы установки.
Известна установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая блок осушки и очистки газа, содержащий водомаслоотделитель, промежуточный углеродный фильтр, систему регенерации с двумя регенерируемыми адсорберами, имеющими наружный электрообогрев, концевой фильтр и запорную шаровую электроуправляемую арматуру, а на выходном трубопроводе установки установлен подключенный к блоку автоматического управления узел замера влажности (точки росы) импульсного газа (патент РФ №74188, публ. 2008 г.).
Недостатком указанной установки является сложная система управления процессами осушки и регенерации основанная на показаниях узла (узлов) замера влажности газа.
Известна установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа и блок управления, связанный электрическими цепями с функциональными исполнительными элементами, при этом система осушки и очистки газа содержит два поочередно работающих адсорбера, блок запорных клапанов для переключения адсорберов с режима осушки на режим регенерации и обратно, и линию регенерации, содержащую запорный клапан с электроприводом, в которой на линии регенерации после запорного клапана последовательно установлены дроссельное устройство и сигнализатор давления, подключенный к блоку управления (патент РФ №36484, публ. 2004 г.).
Недостатком известной установки является сложная система подачи газа регенерации в регенерируемый адсорбер, так для подачи газа регенерации, отбираемого на выходе установки служит запорный клапан с электроприводом, дроссельное устройство и невозвратные клапаны, распределяющие газ регенерации между адсорберами. При наличии в газе регенерации механических частиц может происходить засорение дросселя, выполненного, как правило, в виде суженного сечения (шайбы с одним или несколькими отверстиями), так как установленные невозвратные клапаны препятствуют обратному потоку через дроссель (его продувке). Поскольку для регенерации адсорбента в известной установке применяется электрический обогрев, то для управления процессами осушки и регенерации применяется достаточно большое количество управляемых электроприводных кранов, что требует большого расхода электроэнергии.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение арсенала технических средств, используемых в процессе осушки сжатого воздуха, а также снижение массы и габаритных размеров устройства, предназначенного для осушки сжатого воздуха, повышение его эффективности, экономичности и надежности, упрощение системы управления и повышение удобства эксплуатации.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Установка для осушки сжатого воздуха включает в себя два попеременно работающих адсорбера, содержащих адсорбент, регенерация которого осуществляется продувкой адсорбера частью осушенного воздуха, трубопровод воздуха управления, подключенный к выходу осушенного воздуха, линию регенерации, подключенную к выходам адсорберов, систему продувки, включающую продувочные трубопроводы, подключенные к входам адсорберов и содержащие два пневмоуправляемых клапана для обеспечения сброса воздуха регенерации из адсорберов, и прибор управления. На линии регенерации установлен дроссель двухстороннего действия, выполненный с возможностью
регулировки, а на продувочных трубопроводах установлены индикаторы влажности для контроля процесса регенерации в адсорберах.
Пневмопривод каждого пневмоуправляемого клапана размещен в корпусе клапана, что позволяет уменьшить габаритные размеры и массу установки.
Адсорбент, размещенный в адсорберах, выполнен трехслойным, при этом на входе и выходе адсорберов адсорбент выполнен из активной окиси алюминия или алюмогеля, имеющих повышенную механическую прочность и стойкость к воздействию капельной влаги, а в центральной части адсорберов адсорбент выполнен из силикагеля или цеолита, обеспечивающих тонкую осушку воздуха.
Прибор управления выполнен с возможностью выравнивания давлений в адсорберах согласно заданному алгоритму работы для предотвращения разрушения частиц адсорбента вследствие резкого перепада давлений при переключении адсорберов.
Дополнительно установка осушки воздуха может содержать на входе водомаслоотделитель и фильтр, обеспечивающие очистку от влаги и масла в капельном виде, а также фильтр от твердых частиц адсорбента на выходе установки.
Все функциональные узлы размещены на металлическом каркасе.
Для контроля качества осушки сжатого воздуха на трубопроводе воздуха управления предусмотрена установка индикатора влажности, который подключен к прибору управления и обеспечивает измерение влажности (точки росы) воздуха.
Индикатор влажности установленный на трубопроводе воздуха управления, содержит вещество - индикатор, меняющее цвет при изменении влажности воздуха.
На фиг.1 изображена схема установки, на фиг.2 - регулируемый дроссель, на фиг.3 - индикатор влажности, на фиг.4 - пневмоуправляемый клапан, на фиг.5 представлен алгоритм работы установки.
Установка для осушки сжатого воздуха (фиг.1) содержит два попеременно работающих адсорбера 1 и 2, установленный на литии регенерации регулируемый дроссель 3, пневмоприводные дисковые затворы 4 и 5, направляющие сжатый воздух в адсорберы 1 и 2 соответственно, пневмоуправляемые клапаны 6 и 7, обеспечивающие выход воздуха регенерации из адсорберов 1 и 2 соответственно, электроуправляемые клапаны 8 и 9 подающие воздух управления в пневмоприводные дисковые затворы 4 и 5 и пневмоуправляемые клапаны 6 и 7, прибор управления 10, электрически связанный с электроуправляемыми клапанами 8 и 9, невозвратные клапаны 11 и 12, обеспечивающие выход сжатого воздуха из адсорберов 1 и 2 соответственно, фильтр 13 для очистки воздуха управления, дроссель (редуктор) 14, обеспечивающий требуемое давление воздуха управления, манометры 15, 16 для обеспечения контроля за работой адсорберов 1 и 2 соответственно, предохранительные клапаны 17, 18 для затраты от избыточного давления в адсорберах 1 и 2 соответственно, индикаторы влажности 19, для контроля качества регенерации адсорберов и глушители 20, снижающие шум при переключении адсорберов.
Регулируемый дроссель (фиг.2) содержит корпус 21, шток 22, имеющий шлицевой конец для регулировки и насечки для визуального контроля проходного сечения, гайку 23 и шайбу 24, удерживающие шток 22 в корпусе 21, контрящий винт 25 для фиксации положения штока 22 при регулировке, уплотнительное резиновое кольцо 26 для обеспечения герметичности.
Индикатор влажности (фиг.3) содержит корпус 27, имеющий резьбу для закручивания непосредственно в трубопровод с анализируемым воздухом регенерации, решетку 28, ограничивающую перемещение зерен сорбента - индикатора, гайку 29, наворачиваемую на корпус 27, стекло 30 для осмотра внутренней полости индикатора, прокладку 31 для предохранения стекла 30 при наворачивании гайки 29 на корпус 27 и в
процессе работы, упорное кольцо 32 для удержания решетки 28, уплотнительное резиновое кольцо 33 для обеспечения герметичности и сорбент - индикатор 34, меняющий цвет при изменении влажности подаваемого воздуха.
Пневмоуправляемый клапан (фиг.4) содержит корпус 35, включающий рабочую полость и полость воздуха управления, поршень 36, перемещающийся при подаче воздуха управления, крышку 37, вворачиваемую в корпус 35, сборное седло 38, закрепленное на крышке, пружину 39, прижимающую поршень 36 к седлу 38, уплотнительную прокладку 40, обеспечивающую внешнюю герметичность клапана, уплотнительные резиновые кольца 41 и манжеты 42, обеспечивающие уплотнение поршня (с двух сторон), между рабочей полостью и полостью воздуха управления, уплотнительное резиновое кольцо 43, обеспечивающее герметичность в полости воздуха управления при перемещении поршня.
Установка для осушки сжатого воздуха работает следующим образом.
Сжатый воздух поступает на вход установки и попадает в адсорбер 1 или 2 через один из пневмоуправлямых клапанов 4 или 5 соответственно. В адсорберы помещен адсорбент, с помощью которого осуществляется осушка сжатого воздуха. В процессе адсорбции адсорбент насыщается водой и его необходимо регенерировать. Регенерация осуществляется продувкой насыщенного влагой адсорбента частью осушенного воздуха. После адсорбера осушенный газ проходит через один из обратных клапанов 11 или 12 и выходит к потребителю. Часть осушенного воздуха через регулируемый дроссель 3 направляется в регенерируемый адсорбер, при этом с помощью дросселя 3 давление осушенного воздуха снижается.
Регулируемый дроссель 3 благодаря полностью симметричной конструкции проточной части корпуса 21 позволяет стабильно дросселировать осушенный воздух для регенерации адсорбента
независимо от направления потока воздуха, что обеспечивает, учитывая схему установки, равномерную работу и регенерацию адсорберов 1 и 2. Кроме того, дроссель не подвержен засорению, так как при переключении адсорберов происходит его обратная продувка. Герметичность дросселя обеспечивается резиновым кольцом 26, что позволяет осуществлять настройку (изменение параметров) непосредственно в процессе работы (под давлением сжатого воздуха в трубопроводе). Посредством шлица в торце штока 22 с использованием стандартного инструмента может быть произведена регулировка давления и расхода воздуха регенерации. Степень закрытия (положение штока) дросселя можно визуально контролировать по насечкам на штоке 22. После установки рабочего положения фиксация штока 22 осуществляется коптящим винтом 25, установленным в гайке 23.
Осушенный воздух низкого давления (близкого к атмосферному) проходит через адсорбент и насыщается парами воды до состояния полного насыщения при данной температуре, после чего через пневмоуправляемый клапан 6 или 7 и глушители 20 выбрасывается в атмосферу. Определение влажности выходящего воздуха регенерации происходит с помощью индикатора влажности 19. С помощью регулируемого дросселя 3 и по показаниям индикаторов влажности 19 может осуществляться настройка параметров работы установки для осушки сжатого воздуха (обеспечение более полной регенерации адсорберов, регулировка влажности продуктового воздуха).
Индикаторы влажности (фиг.3) устанавливаются на трубопроводе сброса воздуха после регенерации адсорбента, при этом благодаря наружной конической резьбе на корпусе 27 обеспечивается герметичное соединение с трубопроводом анализируемого воздуха. Сжатый воздух проходит в отверстие корпуса 27, проходит через решетку 28, удерживаемую стопорным кольцом 32 и контактирует с сорбентом индикатором 34 (например, силикагелем - индикатором), меняющим цвет
при изменении влажности подаваемого воздуха. Как правило, цвет индикатора при сухом воздухе - синий, а при влажном - розовый. Цвет сорбента индикатора 34 можно видеть через стекло 30, зафиксированное с помощью гайки 29. Герметизация стекла осуществляется резиновым кольцом 33.
Пневмоуправляемый клапан (фиг.4) для сброса воздуха после регенерации адсорбера является нормально-закрытым, то есть при отсутствии воздуха управления клапан закрыт - пружина 39 поджимает поршень 36 к седлу 38. При подаче воздуха управления в соответствующую полость происходит перемещение поршня 36 и открытие клапана, обеспечивающее выход воздуха после регенерации адсорбера.
Воздух управления отбирается из осушенного и очищенного воздуха на выходе установки, проходит дополнительную очистку в фильтре 13 и редуцируется дросселем 14 до требуемого давления.
Переключение адсорберов осуществляется прибором управления 10 посредством электроуправляемых клапанов 8 и 9, которые подают воздух управления к пневмоприводным затворам 4, 5 и пневмоуправляемыми клапанам 6 и 7.
При регенерации (фиг.5 и фиг.1) прибор управления открывает электроуправляемый клапан 8 (9), при этом происходит регенерация адсорбера 1 (2) и осушка воздуха в адсорбере 2 (1), закрывается пневмоприводной дисковый затвор 4 (5), открывается дисковый затвор 5(4) направляющий сжатый воздух в адсорбер 2 (1), открывается пневмоуправляемый клапан 6 (7), обеспечивающий выход воздуха регенерации из адсорбера 1 (2). Перед переключением адсорберов происходит закрытие электроуправляемого клапана 8 (9) для обеспечения выравнивания давления, при этом пневмоуправляемый клапан 6 (7), закрывается (под действием пружины 39), давление в адсорбере 1 (2) после регенерации вырастает до рабочего, после чего происходит переключение
адсорбера - прибор управления открывает электроуправляемый клапан 9 (8) и происходит регенерация адсорбера 2 (1) и осушка воздуха в адсорбере 1(2).
Воздух после регенерации адсорберов для снижения пневматического шума сбрасывается в атмосферу через глушители 20 из пористого алюминия.
Предлагаемая установка для осушки сжатого воздуха позволяет повысить экономичность и надежность процесса осушки сжатого воздуха, уменьшить массу и габаритные размеры установок для осушки сжатого воздуха, упростить систему управления и повысить удобство эксплуатации.
Кроме того, предлагаемая установка может быть адаптирована к различным условиям работы непосредственно в процессе работы и при этом обеспечивать эффективную и стабильную осушку воздуха.