УСТРОЙСТВО ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОБЛОМКОВ ЗА ПРЕДЕЛЫ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ПРИРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к газоснабжению, в частности, к предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа и может быть использована в составе установок очистки в системах газораспределения.
р
р
Фильтрующий элемент, предназначенный для очистки природного газа от твердых частиц, состоит из гладкой или гофрированной фильтрующей сетки, как правило цилиндрической формы, конструктивно входит в состав установки очистки, которая включают в себя корпус для размещения фильтрующего элемента, патрубки для входа неочищенного и выхода очищенного газа, устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента и накопитель твердых частиц. При засорении фильтрующего элемента твердыми частицами значительно выше нормы перепад давления на засоренной фильтрующей сетке может превысить максимально допустимое значение из условий прочности ΔР, что приведет к ее разрушению. В этом случае, образовавшиеся обломки должны быть локализованы устройством по предотвращению их распространения за пределы фильтрующего элемента. Здесь ΔР>20,0 кПа - максимально допустимый перепад давления на фильтрующей сетке фильтрующего элемента, выше которого происходит его разрушение [см. стр.325 и 326. Промышленное газовое оборудование: Справочник. 5-е изд., перераб. и доп./Под редакцией Карякина Е.А. Саратов: Газовик, 2010. 992 с].
Известно, устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа, включающее внутреннюю цилиндрическую обечайку из обычной сетки, расположенную после фильтрующего элемента по ходу течения газа, основание с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки из сетки в нижней ее части, крышку с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки из сетки в верхней ее части [см. стр.308, 325-327. Промышленное газовое оборудование: Справочник. 5-е изд., перераб. и доп./Под редакцией Карякина Е.А. Саратов: Газовик, 2010. 992 с].
Р
Недостатком известного устройства является низкая прочность обечайки из обычной сетки, которая деформируется и разрушается при перепаде давления на засоренной фильтрующей сетке ниже максимально допустимого значения ΔР, кПа [см. стр.325 и 326. Промышленное газовое оборудование: Справочник. 5-е изд., перераб. и доп./Под редакцией Карякина Е.А. Саратов: Газовик, 2010. 992 с].
Другим недостатком известного устройства является возможность попадания крупных обломков на наружную поверхность фильтрующей сетки, находящихся в потоке природного газа на входе в фильтрующий элемент установки очистки и которые попадают туда в результате разрушения элементов газового оборудования, расположенного до фильтрующего элемента по ходу течения газа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа, включающее внутреннюю цилиндрическую обечайку, выполненную из утолщенной сетки, расположенную после фильтрующего элемента по ходу течения газа, укрепленную вертикальными опорными стержнями, расположенными после внутренней цилиндрической обечайки из утолщенной сетки по ходу течения газа, основание с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки из утолщенной сетки в нижней ее части, крышку с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки из утолщенной сетки в верхней ее части [Усачев А.П., Шурайц А.Л., Густов С.В., Желанов В.П. Целевая функция, устанавливающая требования к системе защите, предотвращающей падение давления природного газа на фильтрующем элементе установки очистки сверх максимально допустимого значения // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. Уфа, 2011. Вып.4 (86). С.164-173].
Преимуществом данного устройства является увеличение механической прочности внутренней цилиндрической обечайки путем установки утолщенной сетки и вертикальных опорных стержней.
Р
Недостатком известного устройства является недостаточная прочность и, как следствие безопасность внутренней цилиндрической обечайки из сетки, которая деформируется и разрушается при перепаде давления на фильтрующей сетке ниже максимально допустимого значения ΔР. Низкая прочность внутренней цилиндрической обечайки из сетки обусловлена тем, что она переносит усилия, передаваемые от засоренного фильтрующего элемента, на несущие вертикальные стержни только в местах касания с ними. В тех местах, где внутренняя цилиндрическая обечайка из сетки не касается несущих вертикальных стержней, ее прочность не увеличивается по сравнению с внутренней цилиндрической обечайкой из сетки, не укрепленной несущими вертикальными стержнями.
Другим недостатком известного устройства является возможность попадания крупных обломков на наружную поверхность фильтрующей сетки, находящихся в потоке природного газа на входе в фильтрующий элемент установки очистки и которые попадают туда в результате разрушения элементов газового оборудования, расположенного до фильтрующего элемента по ходу течения газа, что снижает безопасность эксплуатации фильтрующих элементов.
Задачей настоящей полезной модели является повышение безопасности эксплуатации фильтрующих элементов установок по очистке природного газа от твердых частиц и повышение прочности внутренней цилиндрической обечайки.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является предотвращение повреждения наружных поверхностей фильтрующих сеток крупными обломками, находящихся в потоке природного газа на входе в фильтрующий элемент, а также исключение попадания обломков разрушенных сеток в газовое оборудование, расположенное за фильтрующим элементом по ходу течения газа.
Поставленная задача достигается тем, что устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа, включающее внутреннюю цилиндрическую обечайку, расположенную после фильтрующего элемента по ходу течения газа, основание с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки в нижней ее части, крышку с наружной и внутренней кольцеобразными стенками для фиксации внутренней цилиндрической обечайки в верхней ее части. Новым является то, что дополнительно введена наружная цилиндрическая обечайка, расположенная до фильтрующего элемента по ходу течения газа, обе цилиндрические обечайки выполнены из металлического листа с отверстиями в виде полукруга, при этом образовавшиеся металлические лепестки в виде полукруга отогнуты от поверхности обечаек в сторону выхода очищенного газа для внутренней цилиндрической обечайки и в сторону входа неочищенного газа для наружной цилиндрической обечайки, при этом диаметр отверстия в виде полукруга выбран по величине меньшим максимального размера обломков. Кроме этого металлические лепестки отогнуты на угол <90° по отношению к поверхностям обечаек.
Полезная модель поясняется чертежом - фиг.1, на котором изображена схема устройства по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа. Позициями на чертеже обозначены: 1 - внутренняя кольцеобразная стенка основания; 2 - основание; 3 - наружная кольцеобразная стенка основания; 4 - наружная цилиндрическая обечайка; 5 - лепесток наружной цилиндрической обечайки; 6 - отверстия в наружной цилиндрической обечайке; 7 - фильтрующий элемент; 8 - наружная кольцеобразная стенка крышки; 9 - крышка; 10 - ячейка фильтрующего элемента; 11 - фильтрующая сетка фильтрующего элемента; 12 - внутренняя кольцеобразная стенка крышки; 13 - внутренняя цилиндрическая обечайка; 15 - лепесток внутренней цилиндрической обечайки; 14 - отверстия во внутренней цилиндрической обечайке; 16 - отверстие в основании 2 для выхода очищенного газа. На фиг.2 представлена схема устройства - вид сверху разрез I-I. Для облегчения восприятия чертежа, лепестки 5 и 15 на фиг.2 для наружной и внутренней цилиндрических обечаек 4 и 13 показаны только для одного из отверстий, соответственно, 6 и 14, имея в виду, что все остальные лепестки будут иметь аналогичное изображение. На фиг 3 представлено увеличенное изображение фрагмента А, обозначенное на фиг.1; на фиг.4 - увеличенное изображение фрагмента Б, обозначенное на фиг.2 для ячеек 10 и сетки 11 фильтрующего элемента. На фиг.5 и 6 представлено аксонометрические изображения фрагментов В и Г лепестков 5 и 15 (фиг.2) у отверстий 6 и 14 на обечайках 4 и 13.
Устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа содержит (фиг.1,2) фильтрующий элемент 7, наружную цилиндрическую обечайку 4, внутреннюю цилиндрическую обечайку 13, внутреннюю 1 и наружную 3 кольцеобразные стенки, герметично соединенные с основанием 2 для фиксации внутренней и наружной цилиндрических обечаек в нижней ее части, наружную 8 и внутреннюю 12 кольцеобразные стенки герметично соединенные с крышкой 9 для фиксации внутренней и наружной цилиндрических обечаек в верхней ее части. Наружная цилиндрическая обечайка 4, расположена до фильтрующего элемента 7 по ходу течения газа и соединена в нижней своей части с наружной кольцеобразной стенкой 3 основания 2, а в верхней своей части соединена с наружной кольцеобразной стенкой 8 крышки 9. Наружная цилиндрическая обечайка 4 выполнена из металлического листа, в котором проделаны отверстия 6 (фиг.5) в виде полукруга, при этом образовавшиеся металлические лепестки 5 в виде полукруга отогнуты на угол <90° от поверхности обечайки в сторону входа неочищенного газа и представляют собой единое целое с металлическим листом наружной цилиндрической обечайки 4. Внутренняя цилиндрическая обечайка 13 расположена после фильтрующего элемента по ходу течения газа и соединена в нижней своей части с внутренней кольцеобразной стенкой 1 основания 2, в верхней своей части с внутренней кольцеобразной стенкой 12 крышки 9. Отверстия 14 (фиг.6) во внутренней цилиндрической обечайке 13 также выполнены в виде полукруга; а лепестки 15 в виде полукруга, представляют собой единое целое с листом внутренней защитной цилиндрической обечайки 13 и отогнуты в сторону выхода очищенного газа на угол <90° по отношению к поверхности обечайки 13. Диаметр отверстия 6, 14 выбран по величине меньшим максимального размера обломков.
Фильтрующий элемент 7 цилиндрической формы (фиг 3, 4) с квадратными ячейками 10, образованный из фильтрующей сетки 11 с боковыми сторонами, герметично соединенными между собой, расположен между наружной 4 и внутренней 13 цилиндрическими обечайками.
Отверстие 16 в центре основания 2 предназначено для выхода очищенного газа.
Устройство по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента природного газа работает следующим образом. Неочищенный природный газ с находящимися в нем твердыми частицами, а в аварийных ситуациях с обломками газового оборудования, поступает из распределительного газопровода через входной патрубок и объем корпуса установки очистки в фильтрующий элемент 7, входящий в состав установки очистки природного газа. Соударяясь с наружной поверхностью обечайки 4, в том числе с поверхностями ее лепестков 5 (фиг.1 и фиг.5), обломки газового оборудования и крупные твердые частицы оседают на них и затем падают вниз в накопитель, расположенный в нижней части объема корпуса установки по очистке газа. Наличие наружной обечайки 4, включая поверхности ее лепестков 5, позволяют гарантированно предотвратить попадание на фильтрующую сетку 11 твердых обломков размером большим диаметра отверстия 6, а также существенно увеличить долю крупных твердых частиц, удаленных посредством соударения с наружной поверхностью обечайки 4. Кольцевые ребра 3 и 8 предотвращают перемещения наружной цилиндрической обечайки 4.
Учитывая величину диаметра отверстий 6 в обечайке 4, значительно меньшего, чем максимальный размер твердых частиц, величины давления газа до и после наружной обечайки 4 в любой момент эксплуатации будут практически равны между собой. Отсюда следует, что наружная обечайка 4 не является оболочкой, нагруженной наружным избыточным давлением. Диаметр отверстий 6 и размеры сечения для прохода газа в наружной цилиндрической обечайке 4 принимаются такими, чтобы твердые обломки не оказывали опасного воздействия на фильтрующую сетку 11 фильтрующего элемента 7.
Затем природный газ, очищенный от твердых обломков размером больше диаметра отверстий 6, меняет свое направление и через отверстия 6 в наружной обечайке 4 поступает в ячейки 10 фильтрующей сетки 11 фильтрующего элемента 7 (фиг.3 и фиг.4) и, таким образом очищается от твердых частиц.
Далее, природный газ, очищенный от твердых частиц в фильтрующем элементе 7, проходит в отверстия 14 внутренней цилиндрической обечайки 13 (фиг.6) и затем выходит за ее пределы. Кольцевые ребра 1 и 12 предотвращают перемещения внутренней цилиндрической обечайки 13 за счет воздействия перепада давления.
р
р
В результате постепенного засорения ячеек 10 фильтрующая сетка 11 фильтрующего элемента 7 превращается в сплошную поверхность, нагруженную наружным перепадом давления. При повышении перепада давления сверх максимально допустимого значения, то есть ΔР>20,0 кПа, фильтрующая сетка 11 деформируется, прогибается внутрь, прижимается к внутренней защитной обечайке 13, принимает ее конфигурацию, полностью перенося на нее действие перепада давления. Здесь, внутренняя обечайка 13, представляет собой единую, жестко связанную несущую конструкцию, выполненную из стального листа толщиной 1,0 мм, перфорированного отверстиями. Расчеты и испытания показывают, что в этом случае обеспечивается заданная прочность и устойчивость внутренней обечайки 13 при перепаде давления, равном максимально допустимому значению по условиям прочности, то есть ΔР=20,0 кПа.
р
При разрушении фильтрующего элемента 7 под действием перепада давления, превышающего максимально допустимого значение, то есть ΔР>20,0 кПа, наличие внутренней обечайки 13, включая поверхности ее лепестков 15, позволяет гарантированно предотвратить распространение обломков фильтрующего элемента 7, размером более диаметра отверстий 14, за пределы обечайки 13.
Использование предлагаемых устройств по предотвращению распространения обломков за пределы фильтрующего элемента в составе установок очистки природного газа позволит повысить их безопасность, снизит риск возникновения аварийных ситуаций и увеличит прочность устройства.