Блок вентиляции и обогрева для газоперекачивающего агрегата

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при проектировании и разработке газоперекачивающих агрегатов (ГПА), работающих в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
В ГПА в качестве привода компрессора используется газотурбинная установка (ГТУ), входящая в состав блока силового, размещенная в герметичном отсеке (кожухе) для защиты персонала от акустических и тепловых воздействий, а также для обеспечения взрыво-пожаробезопасности ГПА.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности и взятым за прототип является изобретение «Блок силовой газоперекачивающего агрегата» (Патент РФ №2606297 от 10.01.2017 г.), содержащий герметичный отсек, приводную газотурбинную установку, осевой вентилятор воздуха и воздуховод отвода горячего воздуха.
В штатном режиме работы ГПА взрыво-пожаробезопасность блока силового ГПА обеспечивается непрерывной продувкой герметичного отсека ГТУ защитным газом (атмосферным воздухом) под избыточным давлением (посредством работы осевых вентиляторов) с минимальным расходом, обеспечивающим разбавление взрывоопасных смесей до безопасных концентраций в зоне потенциальных источников воспламенения. Одновременно продувка герметичного отсека ГТУ защитным газом обеспечивает требуемый тепловой режим работы двигателя ГТУ.
При этом, в условиях отрицательных температур окружающей среды при нахождении ГПА в режиме резерва с наличием газа в контурах или в режиме пуска ГПА, когда отсутствуют тепловыделения от двигателя ГТУ, температура воздуха в герметичном отсеке ГТУ достигает пониженных отрицательных температур.
Холодный защитный газ, подаваемый по воздухозаборному тракту в герметичный отсек ГТУ посредством работы осевых вентиляторов с расходом требуемым для обеспечения взрыво-пожаробезопасности, может вызвать недопустимое понижение температуры в герметичном отсеке ГТУ.
Эксплуатация ГТУ с нарушением заданного разработчиком ГТУ температурного режима может привести к невозможности пуска ГТУ в работу, к ускоренной выработке ресурса ГТУ, а также послужить поводом для прекращения действия гарантийных обязательств изготовителя (поставщика).
Технической проблемой предлагаемой полезной модели является поддержание заданных температурных характеристик в герметичном отсеке ГТУ при отрицательных температурах атмосферного воздуха с учетом обеспечения продувки пространства в герметичном отсеке для обеспечения предельно допустимой концентрации взрывоопасных газов, а также повышение надежности работы газоперекачивающего агрегата.
Технический результат заключается в повышении надежности работы ГПА за счет организации подогрева защитного воздуха в герметичном отсеке ГТУ при отрицательных температурах атмосферного воздуха до температуры, позволяющей осуществить ее пуск с учетом предельно допустимой концентрации взрывоопасных газов.
Технический результат достигается тем, что в блоке вентиляции и обогрева для газоперекачивающего агрегата, содержащего блок вентиляции и обогрева, блок силовой, включающий газотурбинную установку, расположенную в герметичном отсеке, соединенном с воздухозаборным трактом и с воздуховодом отвода горячего воздуха, блок вентиляции и обогрева выполнен с возможностью подачи теплого воздуха в воздухозаборный тракт перед входом в герметичный отсек посредством воздуховода подачи теплого воздуха, сообщающего блок вентиляции и обогрева с воздухозаборным трактом перед входом в герметичный отсек.
Отличительные признаки технического решения являются существенными.
Наличие воздуховода подачи теплого воздуха, сообщающего блок вентиляции и обогрева с воздухозаборным трактом перед входом в герметичный отсек позволяет в условиях отрицательных температур окружающей среды при нахождении ГПА в режиме резерва с наличием газа в контурах или в режиме пуска ГПА, когда отсутствуют тепловыделения от двигателя ГТУ, организовать подогрев воздуха в герметичном отсеке ГТУ под избыточным давлением и с расходом воздуха, обеспечивающим разбавление взрывоопасных смесей до безопасных концентраций в зоне потенциальных источников воспламенения.
На фигуре изображена структурная схема газоперекачивающего агрегата, которая включает в себя: блок силовой 1, газотурбинную установку 2, герметичный отсек ГТУ 3, воздухозаборный тракт 4, воздуховод отвода горячего воздуха 5, воздуховод подачи теплого воздуха 6, блок вентиляции и обогрева 7, радиальные вентиляторы 8, клапан обратный 9, клапан воздушный противопожарный 10, вставки гибкие 11.
Работа системы заключается в следующем.
При нахождении ГПА в резерве с транспортируемым газом в контурах, или во время пуска ГПА, когда температура воздуха в герметичном отсеке ГТУ 3 достигает отрицательных температур, по команде системы автоматического управления ГПА посредством радиального вентилятора осуществляющего забор теплого воздуха от блока вентиляции и обогрева в воздуховод подачи теплого воздуха. Теплый воздух по воздуховоду поступает в воздухозаборный трак, далее в герметичный отсек ГТУ, находящегося в блоке силовом ГПА. В герметичном отсеке ГТУ теплый воздух под избыточным давлением продувает поверхности двигателя ГТУ и одновременно обеспечивает оптимальный тепловой режим работы ГТУ. Затем воздух выводится в атмосферу через воздуховод отвода горячего воздуха.
Непрерывная продувка герметичного отсека ГТУ защитным газом под избыточным давлением обеспечивает взрыво-пожаробезопасность блока силового ГПА.
Нагрев воздуха в блоке вентиляции и обогрева происходит за счет, например, сжигания транспортируемого газа.
Клапан обратный 9 предназначен для исключения возникновения потока воздуха в обратном направлении. Клапан воздушный - противопожарный 10 предназначен для отсечения воздушного потока через воздуховод подачи теплого воздуха от блока вентиляции и обогрева при неработающем вентиляторе 8, а также для перекрытия воздушного тракта в случае возникновения пожара.
Вставки гибкие 11 предназначены для исключения передачи вибраций от работающих вентиляторов на воздуховоды.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность газоперекачивающего агрегата, обеспечить взрыво-пожаробезопасность блока силового за счет организации подогрева защитного воздуха в герметичном отсеке ГТУ при отрицательных температурах атмосферного воздуха с учетом предельно допустимой концентрации взрывоопасных газов.