СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОДОРИЗАЦИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА
METHOD FOR AUTOMATIC ODORISATION OF NATURAL GAS

Изобретение относится к способам пропорционального дозирования, в частности к одоризации природных газов, и может быть использовано в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ автоматической одоризации природного газа, который реализован в устройстве (см. А.Д.Агарков и др. Автоматический дозатор природного газа, журнал «Газовая промышленность», 10, 1995 г., стр. 28-30, рис.1, в котором используют рабочую емкость, заполненную жидким одорантом. Нижняя точка рабочей емкости соединена магистралью с расходной емкостью через регулятор уровня жидкости, состоящий из подвижного запорного элемента, жестко соединенного с поплавком. Газовая подушка рабочей емкости соединена магистралью с газовой подушкой расходной емкости. Одоризатор содержит в своем составе регулирующий орган, выполненный в виде вертикальной емкости, полость которой имеет переменную по высоте площадь поперечного сечения. Магистраль соединяет нижнюю точку расходной емкости с нижней точкой вертикальной емкости через нормально закрытый клапан, имеющий приводной электромагнит. Сужающее устройство одоризатора выполнено в виде мерной шайбы, установленной в выходном трубопроводе ГРС (газораспределительная станция) между двумя кольцевыми камерами. При движении газа по трубопроводу на мерной шайбе возникает перепад давления. Поэтому в первой по направлению движения газа полости давление выше, чем во второй по ходу газа. Магистраль связывает газовую подушку расходной емкости с первой кольцевой камерой. Вторая камера одной магистралью соединяется с газовой подушкой вертикальной емкости, другой магистралью - с нижней точкой расходной емкости через нормально открытый клапан, имеющий приводной электромагнит. Одоризатор управляется от генератора, вырабатывающего электрические импульсы, подаваемые на электромагниты клапанов через одинаковые промежутки времени.
Вышеуказанный способ выбран в качестве прототипа. Недостатками вышеуказанного способа являются низкая точность дозирования и большие габариты системы одоризации, т.к. весь запас одоранта находится в рабочей емкости. Для создания избыточного давления в рабочей емкости используется давление в выходном трубопроводе ГРС, поэтому рабочая емкость становится поднадзорной, как сосуд работающий под давлением, а это связано со значительным удорожанием эксплуатации установки. Изменить это давление в сторону уменьшения невозможно, т.к. нарушается алгоритм работы системы одоризации. Система одоризации, которая имеет низкую точность дозирования, поскольку дозирование идет через равные промежутки времени и по мгновенному расходу газа (доза отмеряется по фактическому перепаду давления на мерной шайбе в момент открытия клапана на магистрали, соединяющей расходную емкость с вертикальной емкостью, а при больших расходах газа система одоризации не будет успевать отмерять дозу и самотеком выдавать ее в трубопровод).
Решаемой технической задачей является создание способа автоматической одоризации природного газа, повышенной точности дозирования, которая может использоваться при обслуживании ГРС в широком диапазоне расходов газа.
Достигаемым техническим результатом заявляемого способа является полная автоматизация процесса одоризации природного газа.
Для достижения технического результата в заявляемом способе автоматической одоризации природного газа, заключающемся в том, что используют рабочую, расходную емкости и емкость для хранения одоранта, соединенные между собой трубопроводами, подают одорант в рабочую емкость из емкости для его хранения путем создания перепада давлений между емкостью для его хранения и рабочей емкостью, после чего осуществляют перекачку одоранта из рабочей емкости в расходную, из которой производят дозирование одоранта в газопровод, пропорционально расходу газа, новым является то, что перекачку одоранта из рабочей емкости в расходную осуществляют избыточным давлением из газопровода высокого давления, а в расходной емкости создают давление, равное давлению в газопроводе с низким давлением, уровень одоранта в расходной емкости поддерживают постоянным с помощью поплавкового клапана, а в рабочей емкости контролируют уровень одоранта датчиками верхнего и нижнего уровней, процессы заполнения рабочей емкости одорантом, перекачку одоранта в расходную емкость производят с использованием эжектора, работающего в двух режимах: создания разрежения в рабочей емкости при ее заполнении и наддува рабочей емкости высоким входным давлением, при этом переход от наддува рабочей емкости к ее заполнению осуществляется по сигналам от датчиков уровней с помощью электроклапанов, а дозирование осуществляют от системы коммерческого учета расхода газа.
Заявляемый способ реализуется устройством, представленным на чертеже. Устройство содержит емкость для хранения одоранта 1, рабочую емкость 2, расходную емкость 3, соединенные между собой трубопроводами 4. Высокое давление в рабочую емкость 2 подается через эжектор 5, который имеет три штуцера: высокого давления 6, низкого давления 7 и разрежения 8. Штуцер высокого давления 6 подключен к входному трубопроводу 9 ГРС, штуцер низкого давления 7 подключен к выходному трубопроводу 10 ГРС, а штуцер разрежения 8 к рабочей емкости 2. Расходная емкость 3 представляет собой камеру с поплавковым клапаном, который при максимально допустимом уровне одоранта в камере перекрывает подачу одоранта из рабочей емкости 2. Газовая подушка над одорантом в расходной емкости 3 соединена с выходным трубопроводом 10 ГРС. Донная часть расходной емкости 3 соединена с трубопроводом, через который одорант через дозатор 11 поступает в выходной трубопровод 10. На трубопроводе, соединяющем рабочую 2 и расходную емкости 3 установлен обратный клапан 12, исключающий сообщение емкостей в процессе дозаправки рабочей емкости 2. На трубопроводе, соединяющем рабочую емкость 2 и емкость хранения одоранта 1, установлен обратный клапан 13, исключающий перетекание одоранта из рабочей емкости в емкость хранения в процессе расходования одоранта из рабочей емкости 2. Имеется система наддува емкости хранения 1 одоранта. Для наддува используется инертный газ из баллона или газ из входного трубопровода 9 ГРС. Давление наддува поддерживается баллонным газовым редуктором 14, настроенным на давление не более 0,06 МПа. Управление подачей газа осуществляется нормально закрытыми электроклапанами 15, 16. Их включение и выключение производится одновременно по сигналам от датчиков уровней 17, 18, расположенных на рабочей емкости 2.
Способ осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии все ручные краны в системе закрыты.
Одорант доставляется на ГРС автомобилем-одорантовозом в цистерне. Цистерна соединяется шлангом 20 с заправочным штуцером емкости хранения 1 одоранта. В системе одоризации открываются ручные краны К1, К10. Регулировкой ручного крана К7 добиваются на мановакуумметре MB необходимой степени разрежения и открывают ручной кран К5. При этом происходит вакуумирование емкости хранения одоранта. В цистерне одорантовоза создается необходимое избыточное давление инертного газа (из баллона одорантовоза) и открывается заправочный кран на цистерне. Одорант под действием созданного перепада давления заполняет емкость хранения до определенного уровня, контролируемого датчиком уровня 19 из состава САУ ГРС. После получения сигнала от датчика уровня 19 о заполнении емкости процесс заправки прекращается. Заправочный кран на цистерне, краны К5, К10 и К12 закрываются.
Начинается процесс с заполнения рабочей емкости одорантом. Для этого необходимо подать электропитание на систему управления одоризатора. При этом датчик уровня 17 в рабочей емкости покажет отсутствие в ней одоранта, а система управления выдаст команду на открытие электроклапанов 15 и 16. После этого регулированием крана К11 добиваются необходимой степени разрежения на мановакуумметре MB. Затем открывается ручной кран К6 и эжектор вакуумирует рабочую емкость. Затем открывается ручной кран К9. При этом происходит уравнивание давления в расходной емкости с давлением в выходном трубопроводе. Под действием выходного давления и созданного разрежения в рабочей емкости обратный клапан 13 перекрывает поступление газа из расходной емкости в рабочую. Далее с помощью баллонного редуктора 14 устанавливается давление наддува 0,06 МПа в емкости хранения одоранта. Под действием давления наддува в емкости хранения одоранта и разрежения в рабочей емкости, созданного эжектором одорант через обратный клапан 12 заполняет рабочую емкость до срабатывания датчика уровня 18.
По команде датчика 18 система управления выдает команду на закрытие электроклапанов 15 и 16, при этом прекращается наддув емкости хранения одоранта, т.к. при этом происходит перекрытие магистрали, связывающей эжектор с выходным трубопроводом (с областью низкого давления), а в рабочую емкость через эжектор 5 и штуцер 8 поступает высокое давление наддува (входное давление ГРС). Под действием этого давления одорант закрывает обратный клапан 12 и, преодолевая выходное давление газа в расходной емкости (низкое давление), открывает обратный клапан 13. Одорант заполняет расходную емкость до уровня, при котором поплавковый клапан закрывается и прекращает приток одоранта из рабочей емкости.
Газовая подушка над одорантом в расходной емкости соединена с выходным трубопроводом ГРС. Донная часть расходной емкости соединена с трубопроводом, по которому одорант через дозатор 11 поступает в выходной трубопровод 10. Таким образом, давление на входе в дозатор и на выходе дозатора равно выходному давлению ГРС, что позволяет использовать дозаторы различных конструкций, вплоть до капельницы, а в нашем случае использован дозатор плунжерного типа КЛИЖ. ………, управляемый от системы коммерческого учета расхода газа, имеющейся на всех ГРС.
По мере расходования уровень одоранта в расходной емкости понижается, поплавковый клапан приоткрывается и происходит пополнение расходной емкости одорантом из рабочей емкости. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока уровень одоранта в рабочей емкости не достигнет уровня срабатывания датчика 17. От датчика 17 по команде системы управления одновременно включаются электроклапаны 15 и 16, при этом запускается эжектор (настройки эжектора не менялись, краны не перекрывались) и создается разрежение в рабочей емкости и осуществляется наддув емкости хранения одоранта (настройки баллонного редуктора тоже не менялись). Под действием созданного перепада давления одорант заполняет рабочую емкость до уровня, при котором срабатывает датчик 18. При этом наддув емкости хранения одоранта прекращается, рабочая емкость надувается высоким (входным) давлением и в расходную емкость через обратный клапан 13 начинает поступать одорант.
Описанный процесс будет повторяться до тех пор, когда датчик уровня 19 одоранта в емкости для хранения 1 укажет на необходимость дозаправки емкости одорантом. Процесс этот выполняется вручную без остановки процесса одорирования газа в ранее описанной последовательности. Необходимым условием непрерывной работы по одорированию газа является то, чтобы запаса одоранта в расходной емкости хватало на время заправки емкости хранения одоранта. Поскольку объем емкости хранения одоранта рассчитывается на 2 месяца работы ГРС при максимальном расходе газа, то процесс дозаправки емкости теоретически будет производиться не чаще 6 раз в год, а на практике гораздо реже.
Размеры рабочей емкости для вывода ее из под надзора выбираются из условия
P×V<200
2
где Р - давление в емкости, в кг/см,
V - объем, литр.
Заявляемый способ одоризации природного газа полностью автоматизирован за счет использования бесплатного для ГРС источника энергии - перепада давления газа во входном и выходном трубопроводах ГРС, создан замкнутый процесс без выброса вредных паров одоранта в атмосферу. В связи с тем что в системе одорирования газа для вытеснения одоранта из рабочей емкости используется высокое давление газа и для вывода этой емкости из под надзора необходимо соблюдать условие P×V<200, то габаритные размеры этой емкости получаются минимальными, что не мешает ее использованию из-за имеющейся автоматической ее дозаправки (процесс описан ранее). Дозирование одоранта осуществляется электромагнитным дозатором плунжерного типа, выдающего строго тарированный объем за каждый ход плунжера, получающего управляющие импульсы от системы коммерческого учета расхода газа, что позволяет существенно повысить точность дозирования одоранта. Соблюдение нормативных требований при проектировании емкостей позволяет вывести их из-под надзора и значительно удешевить и упростить эксплуатацию системы.