ТОПЛИВОЗАПРАВОЧНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ СЖИЖЕННОГО ГАЗА
REFUELLING UNIT FOR LIQUEFIED GAS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к мобильным топливозаправочным модулям, служащим для приема, хранения и выдачи сжиженного газа.
В настоящее время актуальным является разработка мобильных топливозаправочных модулей, служащих для заправки транспортных средств (например, автомобилей, яхт) сжиженным газом, которые можно перемещать с помощью подвижных грузовых платформ и устанавливать в выбранном месте.
Так, известен топливозаправочный модуль, [RU 2243445], содержащий смонтированные на едином основании емкость для сжиженного газа, газораздаточную колонку, а также насосное оборудование, обеспечивающее закачку и выдачу топлива (сжиженного газа).
Рассматриваемый модуль можно перемещать, помещая основание с размещенными на нем конструктивными узлами на грузовую платформу.
Недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие единого в нем корпуса, обеспечивающего защиту модуля от воздействия внешней среды и несанкционированного доступа.
Известен топливозаправочный модуль [RU 121210], который выбран в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемый модуль предназначен для заправки транспортных средств сжиженным газом, в том числе, сжиженным природным газом.
Рассматриваемый топливозаправочный модуль включает корпус контейнерного типа, имеющий дно, крышу и боковые стенки, снабженные сквозными отверстиями, обеспечивающими естественную вентиляцию внутреннего пространства корпуса. В частности, стенки корпуса выполнены из сетчатого материала. Внутри корпуса расположена емкость для сжиженного газа, которая в целях безопасности имеет двойные стенки. Во внутреннем пространстве корпуса расположены насосное оборудование, обеспечивающее прием и выдачу сжиженного газа, включающее топливный насос, а также газораздаточная колонка, снабженная газораздаточным и расчетным оборудованием. Кроме того, в корпусе размещены запорно-регулировочная аппаратура, включающая шаровые краны и перепускной клапан, и трубопроводные магистрали, обеспечивающие заправку емкости сжиженным газом и подачу его в газораздаточную колонку.
Наличие в рассматриваемом устройстве единого корпуса обеспечивает защиту от воздействия внешней среды и несанкционированного доступа, а также удобство его погрузки, транспортировки и установки в необходимом месте.
Однако в рассматриваемом устройстве не обеспечивается достаточное удобство пользования и высокая степень безопасности работы. Это связано с расположением всех конструктивных узлов модуля в едином пространстве корпуса, а также с отсутствием оборудования, обеспечивающего сбор сжиженного газа при разгерметизации емкости и с выполнением боковых стенок корпуса сетчатыми, что может привести к попаданию сжиженного газа в окружающую среду при его аварийном проливе.
Задачей заявляемого изобретения является повышение удобства пользования топливозаправочным модулем и безопасности его работы.
Сущность изобретения заключается в том, что в топливозаправочном модуле для сжиженного газа, включающем корпус, имеющий дно, крышу и боковые стенки, снабженные сквозными отверстиями, расположенные в корпусе емкость для сжиженного газа, имеющую двойные стенки, насосное оборудование, газораздаточную колонку, запорно-регулировочную аппаратуру, а также трубопроводные магистрали, включающие магистраль, обеспечивающую заправку емкости сжиженным газом, и магистраль, связывающую указанную емкость с газораздаточной колонкой, согласно изобретению топливозаправочный модуль дополнительно содержит ванну аварийного пролива, расположенную под емкостью для сжиженного газа, а также баллоны с азотом, снабженные оборудованием, обеспечивающим его подачу в емкость для сжиженного газа и трубопроводные магистрали, при этом корпус содержит перегородки, разделяющие его на азотный отсек, в котором расположены баллоны с азотом, технологический отсек, в котором расположены емкость для сжиженного газа и ванна аварийного пролива, насосный отсек, в котором расположено насосное оборудование, и газораздаточный отсек, в котором расположена газораздаточная колонка, нижние участки стенок корпуса выполнены сплошными, а на верхних участках стенок корпуса с обеих его сторон, по меньшей мере, в зоне расположения технологического отсека, установлены вентиляционные решетки, имеющие сквозные щели.
В частном случае выполнения изобретения крыша корпуса в зоне расположения технологического отсека выполнена наклонной относительно плоскости горизонта.
В частном случае выполнения изобретения в крыше корпуса в зоне расположения технологического отсека имеется технологический люк, крышка которого выполнена наклонной относительно плоскости горизонта.
В частном случае выполнения изобретения топливозаправочный модуль содержит систему газосброса, включающую газосбросную трубу, имеющую горизонтально ориентированный участок, расположенный в технологическом отсеке вдоль емкости для сжиженного газа, и вертикально ориентированный участок, нижняя часть которого расположена в технологическом отсеке, а верхняя часть расположена над крышей корпуса.
В частном случае выполнения изобретения топливозаправочный модуль содержит расположенный в технологическом отсеке испаритель, обеспечивающий регулировку давления в емкости для сжиженного газа, а также систему коммутации, обеспечивающую подключение испарителя или к указанной емкости, или к трубопроводной магистрали, обеспечивающей заправку емкости сжиженным газом, или к системе газосброса.
В частном случае выполнения изобретения топливозаправочный модуль содержит блок управления, выполненный в виде закрепленного в насосном отсеке шкафа, снабженного пультом управления.
Выполнение заявляемого устройства в виде модуля, имеющего единый корпус, внутри которого смонтированы все его узлы и агрегаты, обеспечивает защиту от воздействия внешней среды и несанкционированного доступа. Кроме того, наличие корпуса контейнерного типа обеспечивает удобство погрузки модуля на грузовую платформу, транспортировки с помощью передвижных средств и устанавки в необходимом месте без проведения строительных и существенных монтажных работ.
Принципиально важным в заявляемом модуле является то, что его корпус разделен перегородками на отдельные отсеки, при этом емкость для сжиженного газа расположена в технологическом отсеке, изолированном от других отсеков, а прочее оборудование и аппаратура скомпонованы в группы по своему функциональному назначению, и каждая группа также расположена в отдельном отсеке.
Указанная компоновка способствует повышению удобства пользования и безопасности работы модуля.
Перегородки выполняют функцию формирования в корпусе изолированных друг от друга отсеков, наличие которых обеспечивает удобство доступа и обслуживания расположенных в них групп узлов и агрегатов, а также уменьшает риск проникновения газа из отсека в отсек в случае его утечки и способствует повышению пожарной безопасности. При этом с целью повышения пожарной безопасности целесообразным является использовать перегородки, выполненные в противопожарном исполнении.
Для обеспечения доступа в отсеки корпуса они снабжены проемами, закрываемыми створками или дверьми.
Повышению безопасности работы модуля и удобства его обслуживания способствует наличие в технологическом отсеке расположенной под емкостью для сжиженного газа ванны аварийного пролива. Объем ванны выбран из условия вместимости в нее номинального объема сжиженного газа, находящегося в емкости.
Для предотвращения проникновения сжиженного газа в случае его аварийного пролива из ванны через стенки корпуса в окружающую среду, нижние участки стенок корпуса выполнены сплошными.
Ванна пролива, в частности, может быть конструктивно выполнена как часть корпуса, где стенками ванны являются сваренные между собой герметичными швами листы, из которых образованы нижние части стенок корпуса.
Для обеспечения естественной вентиляции внутреннего пространства корпуса, по меньшей мере, в зоне расположения технологического отсека, где в набольшей степени может происходить скопление газа во взрывоопасных концентрациях при его утечке, установлены вентиляционные решетки, щели которых выполняют роль сквозных отверстий. Указанные решетки могут быть выполнены в виде жалюзи, пластины которых предохраняют от попадания внутрь корпуса прямых солнечных лучей.
Наличие баллонов с азотом, снабженных соответствующим оборудованием, обеспечивает возможность продувки емкости и трубопроводных магистралей с целью вытеснения из них воздуха, что является необходимым для безопасной работы модуля. При этом установка баллонов и указанного оборудования в отдельном отсеке обеспечивает их рациональную компоновку и удобство обслуживания.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение удобства пользования и безопасности работы модуля.
В случае, когда крыша корпуса в зоне расположения технологического отсека выполнена наклонной относительно плоскости горизонта, снижается вероятность скопления под крышей газов, что способствует повышению безопасности работы модуля.
Аналогично, в случае, когда на крыше корпуса в зоне технологического отсека имеется технологический люк, крышка которого выполнена наклонной относительно плоскости горизонта, снижается вероятность скопления под крышкой люка газов, что способствует повышению безопасности работы модуля.
В случае наличия в модуле вышеописанной системы газосброса, на протяженном горизонтально ориентированном участке газосбросной трубы происходит существенный нагрев проходящего по нему газа, что позволяет снизить затраты энергии на нагрев газа с целью достижения нормативно требуемой температуры газа при его сбросе. Это способствует повышению безопасности работы модуля.
В частности, на протяженном горизонтально ориентированном участке газосбросной трубы закреплен выполненный из двух половинок оребренный профиль, в виде многолучевой звезды, что позволяет существенно увеличить поверхность теплообмена, а также размещен ленточный нагреватель, включаемый в случае недостаточно высокой температуры сбрасываемого газа.
В случае наличия в технологическом отсеке модуля испарителя и вышеописанной системы его коммутации, с помощью испарителя оказывается возможным осуществлять не только его основную функцию - поддержание требуемой величины давления сжиженного газа в емкости, но также другие функции. Так, при подключении испарителя к трубопроводной магистрали, обеспечивающей заправку емкости сжиженным газом, происходит заправка емкости от автономного источника (например, автоцистерны) по резервной схеме за счет вытеснения сжиженного газа из внешнего источника под действием давления, создаваемого испаряющимся в испарителе газом. Кроме того, при подключении испарителя к системе газосброса через испаритель можно осуществлять подачу газа из емкости в систему газосброса по резервной схеме. Это способствует повышению удобства пользования модулем.
Указанная система коммутации, в частности, включает трехходовой кран, позволяющий включать испаритель в одну из описанных выше схем работы. Указанный кран управляется дистанционно или с помощью автоматической системы контроля давления в емкости 8.
В случае, когда топливозаправочный модуль содержит блок управления, выполненный в виде закрепленного в насосном отсеке шкафа, снабженного пультом управления, повышается удобство пользования модулем за счет повышения удобства управления его оборудованием.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид заявляемого устройства; на фиг. 2 представлен рисунок общего вида заявляемого устройства (в разрезе).
Топливозаправочный модуль включает корпус, имеющий дно 1, крышу 2 и боковые стенки 3 (на чертеже позицией обозначена одна стенка 3).
В частности, корпус выполнен в виде рамы, имеющей прямоугольную форму, содержащей горизонтальные и вертикальные несущие элементы, зашитые металлическими сплошными листами.
Корпус разделен противопожарными перегородками 4 на азотный отсек 5, в котором расположены баллоны 6 с азотом, технологический отсек 7, в котором расположены емкость 8 (криогенная) для сжиженного газа и ванна 9 аварийного пролива, насосный отсек 10, в котором расположено насосное оборудование 11 для приема и выдачи сжиженного газа, включающее топливный (криогенный) насос, и газораздаточный отсек 12, в котором расположена газораздаточная колонка 13, снабженная газораздаточным оборудованием.
Внутри корпуса смонтировано запорно-регулировочное оборудование (на чертеже не показано), а также расположены трубопроводные магистрали (на чертеже не показаны), включающие магистраль, обеспечивающую заправку емкости 8 сжиженным газом, и магистраль, связывающую указанную емкость 8 с газораздаточной колонкой 13.
Баллоны 6 с азотом снабжены оборудованием (на чертеже не показано), обеспечивающим подачу азота в трубопроводные магистрали с целью удаления из них воздуха, а также подачу азота (в аварийном режиме) в емкость 8.
Нижние участки стенок 3 корпуса выполнены сплошными, а на верхних участках стенок корпуса с обеих его сторон в зоне расположения азотного отсека 5, технологического отсека 7 и насосного отсека 10 установлены вентиляционные решетки 14 (на фиг. 2 позицией обозначены часть решеток), имеющие сквозные щели.
В частности, корпус состоит из верхней и нижней частей, соединяемых друг с другом с помощью крепежных элементов (болтов). При этом нижняя часть корпуса является неразъемной и выполнена как единое целое с дном 1, нижними участками стенок 3, азотным отсеком 5, насосным отсеком 10 и газораздаточным отсеком 12, причем высота нижних участков (бортов) стенок 3 соответствует высоте стенок ванны 9 пролива. Верхняя часть корпуса включает крышу 2 и верхние участки стенок 3.
Емкость 8 для сжиженного газа имеет двойные стенки 15. Межстенное пространство емкости 8 вакуумировано и заполнено теплоизолятором, в частности криогелем или сыпучим изолятором. Тем самым достигается высокая степень теплоизоляции внутренней оболочки емкости 8, предназначенной для хранения сжиженного, в частности природного газа.
В частности, емкость 8 снабжена узлом (на чертеже не показан) контроля среды в межстенном пространстве, включающем датчики, позволяющие судить о параметрах среды в указанном пространстве.
Крыша 2 в зоне расположения технологического отсека 7 выполнена слегка наклонной относительно плоскости горизонта.
В крыше 2 имеется технологический люк 16, крышка которого также выполнена наклонной относительно плоскости горизонта.
Модуль содержит систему газосброса, включающую газосбросную трубу 17, имеющую горизонтально ориентированный участок (на чертеже не показан), расположенный в технологическом отсеке 7 вдоль емкости 8 для сжиженного газа, и вертикально ориентированный участок, нижняя часть которого расположена в технологическом отсеке 7, а верхняя часть расположена над крышей 2.
Модуль содержит расположенный в технологическом отсеке 7 испаритель 18, а также систему коммутации (на чертеже не показана), обеспечивающую подключение испарителя 18 к емкости 8, или к трубопроводной магистрали, обеспечивающей заправку емкости 8 сжиженным газом (на чертеже не показана), или к системе газосброса, включающей газосбросную трубу 17.
Внутри насосного отсека 10 размещен блок 19 управления, выполненный в виде закрепленного в насосном отсеке 10 шкафа, снабженного пультом управления. В частности, для повышения удобства пользования блок 19 управления закреплен с возможностью разворота вокруг оси закрепления на 90 градусов.
Емкость 8 ориентирована горизонтально и установлена в корпусе на седловых опорах 20.
Устройство работает следующим образом.
Транспортируют топливный модуль с помощью транспортного средства в место его установки.
До или после транспортировки модуля осуществляют закачку сжиженного газа в емкость 8 от внешнего источника (автоцистерны) по основной схеме с помощью расположенного в отсеке 10 криогенного насоса 11 или по резервной схеме с помощью испарителя 18. Перед закачкой и после окончания закачки сжиженного газа осуществляют продувку подаваемым от баллонов 6 азотом магистрали, обеспечивающей заправку емкости 8 сжиженным газом.
Выдача топлива (сжиженного газа) потребителю осуществляется с помощью газораздаточной колонки 13, снабженной газораздаточным оборудованием. Подсоединяют заправочный кран колонки 13 к криобаку автомобиля, вносят необходимые данные в газораздаточную колонку 13 и осуществляют заправку автомобиля сжиженным газом с помощью насоса 11. Оставшийся в магистрали выдачи топлива сжиженный газ по мере нагрева испаряется и отводится в систему газосброса 17.
Процесс закачки и выдачи топлива регулируется с помощью запорно-регулировочной аппаратуры и управляется с помощью блока 19 управления.
В случае падения давления в емкости 8 (в частности, при расходе топлива) в автоматическом режиме по сигналу датчика давления осуществляют подъем давления в указанной емкости путем наддува в нее порции газа, отводимого из емкости 8 и пропущенного через испаритель 18.