Автоматическая газораспределительная станция (варианты)
AUTOMATIC GAS DISTRIBUTION STATION (OPTIONS)

Группа изобретений относится к системам распределения газов и могут быть использованы в газораспределительных станциях для подачи газа к потребителям.
Известна газораспределительная станция, содержащая входной и выходной газопроводы, технологический блок, включающий узлы переключения, очистки, учета газа, редуцирования, соединенные технологическими трубопроводами, и систему одоризации, охранную сигнализацию, на технологических трубопроводах выполнены штуцеры для продувки, выполненная с возможностью подключения к оборудованию автоматики и телемеханики. (Патент RU №62206 U1. Газораспределительная станция. - МПК: F17D 1/04. - 27.03.2007).
Известна газораспределительная станция, состоящая из подогревателя газа, блока редуцирования, расходомера, блока одоризации газа и блока переключения, пневмо-гидроприводной арматуры с датчиками температуры и давления на входе и выходе газораспределительной станции, байпасной линии, оснащенной регулирующим клапаном с электроприводом и отсечным пневмоприводным краном, датчиками давления на свечных линиях и на линии импульсного газа управления кранами, а также электронные блоки системы автоматического управления с функцией диагностики. (Патент RU №124943 U1. Газораспределительная станция, работающая по «малолюдной» технологии подачи газа. - МПК: F17D 3/01. - 20.02.2013).
Известна модульная газораспределительная станция с входным и выходным кранами, включающая соединенные трубопроводами блоки переключения, функциональные узлы очистки газа, редуцирования газа, предотвращения гидратообразования, измерения расхода газа, одоризации газа, подготовки импульсного газа, системы электропитания телемеханики, связи, управления технологическим и энергетическим оборудованием, контроля и автоматики, электроосвещения, молниезащиты, защиты от статического электричества, электрохимзащиты, отопления и вентиляции, охранной сигнализации, контроля загазованности и автоматического сброса отстоя, с возможностью ручного и/или автоматического управления регулирующими клапанами с пневмо- или электроприводом. Узел очистки с узлом предотвращения гидрат образования, узел редуцирования, узел подготовки газа для собственных нужд соединены резервной линией. (Патент RU №148986 U1. Модульная газораспределительная станция. - МПК: F17D 1/04. - 20.12.2014).
Известен автономный автоматизированный газораспределительный комплекс, содержащий модуль подготовки газа, включающий блок переключения с узлами переключения высокого давления, распределения и переключения низкого давления, узел очистки газа, нагреватель газа с узлом нагрева газа и генератором горячего воздуха, подключенный к линии подачи воздуха к системе отопления и вентиляции, а также к линии вывода продуктов сгорания, причем узел переключения высокого давления с одной стороны соединен на входе с линией подвода газа высокого давления, а на выходе - с узлом распределения газа линиями высокого давления через узлы очистки и нагрева газа, а также блок одоризации газа, соединенный с входом в узел переключения низкого давления, который, в свою очередь, соединен с линией отвода газа низкого давления. Комплекс также включает, по меньшей мере, один модуль редуцирования и учета газа с соединенными между собой узлами редуцирования и коммерческого учета газа, при этом узел редуцирования соединен с выходом узла распределения, а выход узла коммерческого учета - с входом блока одоризации газа. Модуль подготовки газа оснащен узлом подготовки и учета импульсного и топливного газа, соединенную входом с узлом распределения газа, а выходами с генератором горячего воздуха и линией, соединяющей узлы редуцирования и коммерческого учета, посредством байпасной линии, блок автономного энергообеспечения пневмоприводного динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры, встроенные параллельно в линии, соединяющие блок топливного газа с узлом распределения и байпасную линию. (Патент RU №2639453 С1. Автономный автоматизированный газораспределительный комплекс (варианты). - МПК: F17D 1/04, F17D 1/075. - 21.12.2017). Данное изобретение принято за прототип.
Основным недостатком известных технических решений является низкий уровень надежности работы газораспределительных станций, требующая высокую частоту регламентных обслуживаний при эксплуатации.
Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые технические решения, является повышение уровня автоматизации работы и надежности эксплуатации газораспределительных станций, а также сокращение регламента их технического обслуживания.
Технический результат - повышение уровня автоматизации работы и надежности эксплуатации газораспределительных станций.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной автоматической газораспределительной станции, в первом варианте исполнения, содержащей модуль подготовки газа, включающий линию высокого давления с узлами очистки и подогрева газа, подключенную блоком переключения к линии подвода к станции магистрального газа, и линию низкого давления с блоком одоризации, подключенную узлом распределения к линиям отвода газа потребителям, модуль редуцирования с рабочей и резервной нитками редуцирования, соединенные с обеих концов линиями высокого и низкого давления, и модуль коммерческого учета газа, при этом узел подогрева газа состоит из теплообменника, соединенного линиями прямого и обратного потоков теплоносителя с нагревателем, питающимся от линии подачи топливного газа, снабженной прибором замера его расхода, байпас, подключенный к линии газа низкого давления перед модулем коммерческого учета газа, и систему утилизации конденсата, оснащенные электроприводными запорно-регулирующими кранами и датчиками температуры и давления газа и уровня конденсата, связанные системой автоматического управления, согласно предложенному техническому решению,
модуль подготовки газа дополнительно включает резервную линию газа высокого давления с узлом очистки и теплообменником узла подогрева газа, которая с основной линией высокого давления и байпасом подключены электроприводными запорно-регулирующими кранами блока переключения, связанными с системой автоматического управления, к линии подвода газа к газораспределительной станции, при этом выходы теплообменников основной и резервной линий соединены с соответствующими им рабочей и резервной нитками модуля редуцирования, причем отстойники узлов очистки газа основной и резервной линий высокого давления соединены с коллектором сброса конденсата линиями, оснащенными электроприводными запорно-регулирующими кранами, связанными с системой автоматического управления, при этом коллектор соединен с емкостью утилизации конденсата, снабженной датчиком давления и уровня конденсата и узлом защиты от превышения давления газа путем сброса на свечу, а байпас включает узел очистки газа и газовый редуктор, и соединяет блок переключения с рабочей и резервной нитками модуля коммерческого учета газа, установленного на линии низкого давления газа перед блоком одоризации, перед которым в линию низкого давления газа встроен узел защиты от превышения давления газа путем сброса на свечу;
коллекторы линий потоков нагретого и охлажденного теплоносителя присоединены к основному и резервному нагревателям теплоносителя посредством трехходовых электроприводных запорно-распределительных кранов, связанных с системой автоматического управления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной автоматической газораспределительной станции, во втором варианте исполнения, содержащей модуль подготовки газа, включающий линию высокого давления с узлами очистки и подогрева газа, подключенную блоком переключения к линии подвода к станции магистрального газа, и линию низкого давления с блоком одоризации, подключенную узлом распределения к линиям отвода газа потребителям, модуль редуцирования с рабочей и резервной нитками редуцирования, соединенные с обеих концов линиями высокого и низкого давления, и модуль коммерческого учета газа, при этом узел подогрева газа состоит из теплообменника, соединенного линиями прямого и обратного потоков теплоносителя с нагревателем, питающимся от линии подачи топливного газа, снабженной прибором замера его расхода, байпас, подключенный к линии газа низкого давления перед модулем коммерческого учета газа, и систему утилизации конденсата, оснащенные электроприводными запорно-регулирующими кранами и датчиками температуры и давления газа и уровня конденсата, связанные системой автоматического управления, согласно предложенному техническому решению,
модуль подготовки газа дополнительно включает резервную линию газа высокого давления с узлом очистки и теплообменником узла подогрева газа, которая с основной линией высокого давления и байпасом подключены электроприводными запорно-регулирующими кранами блока переключения, связанными с системой автоматического управления, к линии подвода газа к газораспределительной станции, при этом линии выхода подогретого газа из теплообменников основной и резервной линий и линии входа в рабочую и резервную нитки модуля редуцирования объединены трехходовыми электроприводными запорно-распределительными кранами, связанными с системой автоматического управления, соединенные выходом и входом одной общей линией высокого давления газа, а отстойники узлов очистки газа соединены с коллектором сброса конденсата линиями, оснащенными электроприводными запорно-регулирующими кранами, связанными с системой автоматического управления, причем коллектор соединен с емкостью утилизации конденсата, снабженной датчиком давления и уровня конденсата с узлом защиты от превышения давления газа путем сброса на свечу, а байпас включает узел очистки газа и газовый редуктор, и соединяет блок переключения с рабочей и резервной нитками модуля коммерческого учета газа, установленного на линии низкого давления газа перед блоком одоризации, перед которой в линию низкого давления газа встроен узел защиты от превышения давления газа путем сброса на свечу;
коллекторы линий потоков нагретого и охлажденного теплоносителя присоединены к основному и резервному нагревателям теплоносителя посредством трехходовых электроприводных запорно-распределительных кранов, связанных с системой автоматического управления.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественных всем признакам заявленных вариантов автоматической газораспределительной станции, отсутствуют. Следовательно, заявленные варианты технических решений соответствуют условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых вариантов технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Предлагаемые варианты технических решений могут быть использованы в газораспределительных станциях для подачи газа к потребителям. Следовательно, заявляемые варианты технических решений соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».
На фиг. 1 схематично показана предлагаемая автоматическая газораспределительная станция, в первом варианте исполнения; на фиг. 2 - то же, второй вариант исполнения.
Автоматическая газораспределительная станция, в первом варианте исполнения, содержит модуль 1 подготовки газа высокого давления и модуль 2 редуцирования газа. Модуль 1 подготовки газа включает блок 3 переключения газа с линии 4 подвода магистрального газа к станции на основную линию 5 и резервную линию 6 газа высокого давления и байпас 7 посредством электроприводных запорно-регулирующих кранов 8 блока 3 переключения газа, и теплообменники 9 для подогрева газа. Теплообменники 9 соединены линиями потоков нагретого 10 и охлажденного 11 теплоносителя с узлом подогрева 12 теплоносителя, включающим основной и резервный нагреватели 13 теплоносителя, объединенные на входе и выходе коллекторами 14, и насосы 15 подачи нагретого теплоносителя в теплообменники 9. Нагреватели 13 теплоносителя подключены к линии 4 подвода к станции газа высокого давления линией 16, снабженной прибором 17 замера расхода топливного газа. Основная 5 и резервная 6 линии газа высокого давления содержат узлы очистки газа 18, снабженные системой утилизации конденсата, отстойники которых соединены с коллектором 19 сброса конденсата линиями 20, оснащенными электроприводными запорно-регулирующими кранами 21, связанными с системой автоматического управления. Коллектор 19 соединен линией 22 с емкостью 23 утилизации конденсата, снабженной датчиком давления 24 и узлом защиты 25 от превышения давления, содержащим трехходовой кран 26 и два предохранительных клапана 27 в линиях 28 сброса газа на свечу. Модуль 2 редуцирования газа включает рабочую и резервную нитки 29 с узлами редуцирования 30 и электроприводными запорно-регулирующими кранами 31, соединенными с выходами подогретого газа высокого давления из теплообменников 9 линиями 32. Выходы ниток 29 модуля 2 редуцирования соединены с линией 33 низкого давления газа, в которую перед включением байпаса 7 встроен узел защиты 25 от превышения давления газа путем сброса на свечу. На выходе линии 33 низкого давления установлен модуль 34 коммерческого учета газа, включающий рабочую и резервную нитки 35 с узлами 36 коммерческого учета газа и запорными кранами 37, за которым линией 38 подключен блок одоризации 39, соединенные с узлом распределения газа потребителям (условно не показан). Байпас 7 включает последовательно соединенные узел очистки газа 40 и газовый редуктор 41, соединяющий электроприводной запорно-регулирующий кран 8 блока переключения 3 с рабочей и резервной нитками 35 модуля 34 коммерческого учета газа. (Фиг. 1). Коллекторы 14 линий потоков нагретого 10 и охлажденного 11 теплоносителя присоединены к основному и резервному нагревателям 13 теплоносителя посредством трехходовых электроприводных запорно-распределительных кранов 42, связанных с системой автоматического управления, с возможностью переключения потоков теплоносителя в каждый или в оба нагревателя 13.
Во втором варианте исполнения автоматической газораспределительной станции линии 43 выхода подогретого газа из теплообменников 9 основной 5 и резервной 6 линий высокого давления объединены трехходовым электроприводным запорно-распределительным краном 44, соединенным выходом с рабочей и резервной нитками 29 модуля редуцирования 2, объединенных на входах 45 вторым трехходовым электроприводным запорно-распределительным краном 46, одной общей линией 47 высокого давления газа с возможностью переключения потока подогретого газа из каждого выхода 43 теплообменников 9 или обоих выходов вместе в одну или в обе нитки 29 модуля редуцирования 2 с помощью системы автоматического управления. (Фиг. 2).
Автоматическая газораспределительная станция, в первом варианте исполнения, работает следующим образом.
При работе станции магистрального газ подают на станцию по линии 4, из которой газ через электроприводные запорно-регулирующие краны 8 блока 3 переключения газа поступает в основную 5 и/или резервную 6 линии высокого давления газа на очистку в узле 18, подогрев в теплообменнике 9 и редуцирование газа в модуле 2, или байпас 7 с узлом очистки газа 40 и газовым редуктором 41, в зависимости от состояния основной 5 и резервной 6 линий высокого давления и потребности газа, связанные системой автоматического управления, которая получает данные с датчиков температуры и давления газа, а также уровня конденсата в коллекторе 19 сброса конденсата и емкости 23 утилизации конденсата. Из линии 4 небольшую часть газа подают в нагреватели 13 теплоносителя по линии 16, снабженную прибором 17 замера расхода топливного газа, а основную часть газа после подогрева в теплообменниках 9 подают по линиям 32 в соответствующие рабочую и резервную нитки 29 модуля 2 редуцирования газа, в которых давление газа понижается и по линии 33 низкого давления, оснащенной узлом защиты 25 от превышения давления газа путем сброса на свечу, через модуль 34 коммерческого учета и узел распределения газа с подключением линией 38 блока одоризации 39, одорированный газ направляется потребителям. После очистки газа в узлах 18, оставшийся конденсат утилизируется в отстойниках узлов 18 очистки газа, затем сбрасывается в коллектор 19 сброса конденсата по линиям 20, оснащенным электроприводными запорно-регулирующими кранами 21, из которого конденсат поступает по линии 22 в емкость 23 утилизации конденсата, снабженную датчиком давления 24 и узлом защиты 25 от превышения давления газа путем сброса на свечу. Из одного или обоих нагревателей 13 нагретый теплоноситель посредством трехходового электроприводного запорно-распределительного крана 42, связанного с системой автоматического управления, через коллектор 14 насосами 15 по линиям 10 потоками подают в основной и/или резервный теплообменники 9, из последних охлажденный теплоноситель выводят по линиям 11 через коллектор 14 посредством трехходового электроприводного запорно-распределительного крана 42 обратно в один или оба нагревателя 13, образуя систему циркуляции теплоносителя под контролем приборов температуры и давления, связанную системой автоматического управления станцией. В случае неисправности узлов или блоков в основной 5 и/или резервной 6 линиях высокого давления газа, магистральный газ из блока переключения 3 сбрасывается по байпасу 7 через узел очистки 40 и газовый редуктор 41 в линию 33 низкого давления перед модулем 34 коммерческого учета газа в автоматическом режиме на выход из газораспределительной станции к потребителям.
Во втором варианте исполнения автоматической газораспределительной станции газ высокого давления после подогрева в теплообменниках 9 основной 5 и резервной 6 линий высокого давления поступает через выходы 43 в трехходовой электроприводной запорно-распределительный кран 44, который при необходимости переключает потоки подогретого газа из каждого или обоих теплообменников 9 в модуль редуцирования 2 по одной общей линии 47 высокого давления через второй трехходовой электроприводной запорно-распределительный кран 46, который при необходимости переключает поток подогретого газа на линии входа 45 в одну или обе нитки 29 модуля редуцирования 2 в зависимости от состояния основной 5 и резервной 6 линий газа высокого давления. Из модуля редуцирования 2 газ низкого давления по линии 33, оснащенной узлом защиты 25 от превышения давления, через модуль 34 коммерческого учета и узел распределения газа с подключением линией 38 блока одоризации 39, одорированный газ направляется потребителям.
Таким образом, предлагаемые варианты изобретения обеспечивают автономность и надежность работы автоматических газораспределительных станций, повышение уровня автоматизации работы и надежности эксплуатации газораспределительных станций сроком до 50 лет, изменять производительность в диапазоне, превышающем рабочий диапазон узла редуцирования, сократить регламент технического обслуживания и могут быть использованы в автоматических газораспределительных станциях для подачи газа потребителям.