УСТАНОВКА КОМПРЕССОРНАЯ АЗОТНАЯ С ГАЗОПОРШНЕВЫМ ПРИВОДОМ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессорным установкам для получения из атмосферного воздуха газовой смеси с высоким содержанием азота, используемым при выполнении технологических операций в различных отраслях промышленности. В частности, может применяться для продувки магистральных газопроводов (далее - МГ) азотом перед проведением огневых работ, для осушки азотом МГ после проведения гидравлических испытаний и очистки участков МГ сжатым осушенным воздухом.
Известны азотные компрессорные установки с электрическим приводом (патент RU 180075 U1, RU 123072 U1). Недостатками данных компрессорных установок является необходимость в подведении больших электрических мощностей (до 350 кВт), что не всегда возможно осуществить при работе на удаленных участках МГ.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является азотная компрессорная станция СДА-50/25, содержащая первый и второй винтовые компрессоры с дизельными приводами, первую и вторую системы подготовки воздуха, первый и второй газоразделительные блоки, (патент RU 161848 U1, МПК F04B 41/00, публикация 2016 г.). Недостатком известного устройства является потребность в наличии запаса дизельного топлива, отсутствие рефрижераторного осушителя, продлевающего срок службы мембранного газоразделительного модуля.
Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств, используемых для производства газообразного азота.
Технический результат заключается в реализации указанного назначения и создания эффективной в работе и удобной в эксплуатации конструкции устройства, используемого для получения газообразного азота из воздуха.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается установкой компрессорной (далее - УК) азотной с газопоршневым приводом, состоящей из винтового блока, приводящегося в действие газопоршневым двигателем, системы подготовки воздуха, состоящей из рефрижераторного осушителя и комплекта фильтров, мембранного газоразделительного модуля (далее - МГМ), теплообменника для подогрева воздуха перед МГМ за счет смазочно-охлаждающей жидкости компрессора, теплообменника для обогрева всасываемого воздуха компрессором за счет энергии выхлопных газов газопоршневого привода, при этом реализована возможность работы установки компрессорной в четырех режимах, производя сжатый воздух и сжатый азот при трех различных концентрациях, а топливом для газопоршневого привода является топливный газ от стояка отбора импульсного газа на магистральном трубопроводе или от передвижного автомобильного газового заправщика (далее - ПАГЗ), вместе с этим реализована возможность учета потребляемого топливного газа газопоршневым приводом за счет установленного прибора учета.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема УК; на фиг. 2 приведена УК азотная, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид спереди.
Установка выполнена из утепленного блок-контейнера (с возможностью установки его на шасси и транспортирования по дорогам общего пользования) с тремя отсеками - подготовки воздуха I, рекуперационного II и компрессорного III, с установленным внутри оборудованием, необходимым для получения и непрерывной подачи сжатого воздуха и азота из атмосферного воздуха.
3
Газопоршневой привод 2 через упругую муфту передает крутящий момент винтовому блоку 1. Атмосферный воздух сжимается винтовым блоком 1, смешиваясь в нем со смазочно-охлаждающей жидкостью (далее - СОЖ), и поступает в маслосепаратор 12, где отделяется от СОЖ. Очищенный воздух охлаждается в воздушном радиаторе 18, и через циклонный сепаратор 4 поступает в рефрижераторный осушитель 3. Рефрижераторный осушитель осушает сжатый воздух до точки росы +3°С. Далее осушенный сжатый воздух очищается в воздушных фильтрах 5, 6, 7, 8 до класса «1» по твердым частицам и маслу (ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016). Данный метод подготовки воздуха позволяет снизить содержание СОЖ в сжатом воздухе до минимальных значений (0,005 мг/м) и тем самым продлить срок службы мембранных картриджей 19.
В зависимости от выбранного на панели оператора режима работы УК, очищенный и осушенный сжатый воздух, подается либо потребителю, либо в МГМ 9.
В МГМ 9 установлены мембранные картриджи 19, в которых происходит процесс сепарации воздуха на пермеат (содержащий кислород, углекислый газ, пары воды и другие газы) и инертные газы (преимущественно азот). Пермеат, прошедший через стенки волокон мембранных картриджей 19, выводится в атмосферу за пределы блок-контейнера. Инертные газы выходят из МГМ 9 для проведения отбора пробы на содержание кислорода. В случае достижения заданной концентрации, азот подается потребителю, в ином случае - стравливается в атмосферу за пределы блок-контейнера через свечные трубопроводы.
Для подогрева воздуха перед МГМ 9 до температуры газоразделения установлен теплообменник 13, в котором воздух подогревается за счет высокой температуры смазочно-охлаждающей жидкости винтового блока 1. Таким образом, отсутствует необходимость в установке электронагревателей.
В компрессорном отсеке, в маслосепаратор 12 установлен блок трубчатых электронагревателей 21 с терморегулятором, поддерживающим оптимальную температуру смазочно-охлаждающей жидкости для безопасного запуска винтового блока 1 в холодное время.
В систему охлаждения газопоршневого привода 2 встроен электроподогреватель для обеспечения предварительного прогрева охлаждающей жидкости двигателя и газовых редукторов 16 высокого давления.
Для запуска и работы винтового блока 1 в холодное время года реализована автоматическая система подогрева 20 входящего в него воздуха выхлопными газами газопоршневого привода 2.
При подаче электропитания на силовой шкаф 11 система анализирует температуру внутри блок-контейнера и, в случае значений ниже допустимых, запускает в работу тепловую завесу 10, блок теплоэлектронагревателей и электроподогреватель охлаждающей жидкости двигателя. При достижении установленной температуры автоматическая система управления разрешает запуск винтового блока 1 с газопоршневым приводом 2 и рефрижераторного осушителя 3.
УК выполнена с возможностью работы в трех режимах по выходному сжатому азоту:
3
1470 нм/ч, 90%, 1 МПа;
3
1200 нм/ч, 95%, 1 МПа;
3
940 нм/ч, 98%, 1 МПа;
3
и в одном режиме по сжатому осушенному воздуху (2658 нм/ч, 1,3 МПа). Многорежимность обеспечивается за счет работы электромагнитных клапанов, направляющих поток воздуха либо потребителю, либо на необходимое количество мембранный картриджей, зависящее от выбранного режима работы. Выбор режима работы осуществляется с панели оператора. Так, например, получение на выходе сжатого очищенного воздуха обеспечивается открытым электромагнитным клапаном 22 и закрытым электромагнитным клапаном 23; получение азота с концентрацией 90% обеспечивается закрытыми электромагнитными клапанами 22, 24 и открытыми электромагнитными клапанами 23, 25.
Работа установки компрессорной азотной с газопоршневым приводом происходит в автоматическом режиме и не требует ручных регулировок в процессе работы, а также постоянного присутствия эксплуатирующего персонала.
В качестве топлива для питания привода винтового блока установки используется природный газ (метан) от стояка отбора импульсного газа на магистральном трубопроводе, или от передвижного автомобильного газового заправщика (далее - ПАГЗ).
Подвод природного газа производится посредством манифольда с заправочным пистолетом, который подключается к заправочному штуцеру 26.
Система подготовки топливного газа включает в себя систему фильтрации 15, 17 и газовые редукторы 16 для понижения давления питающего природного газа.
Перед подачей топлива к газопоршневому приводу автоматическая система управления проводит диагностику на наличие утечек.
В составе установки компрессорной азотной с газопоршневым приводом предусмотрен счетчик газа 14, который измеряет потребляемый объем топлива.
На заявленное устройство выполнены рабочие чертежи, прочностные расчеты и изготовлен опытный образец, который успешно прошел испытания при производстве работ установки компрессорной с газопоршневым приводом в Приводинском ЛПУМГ ООО «Газпром трансгаз Ухта».