Устройство узла ввода одоранта в трубопровод

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к технике транспортирования природного газа в газовой промышленности, в частности, к устройству узла ввода одоранта в трубопровод, и может быть использована на газораспределительных станциях (ГРС) для уменьшения химического воздействия одоранта на катализатор электрохимической ячейки прибора измерения степени одоризации газа.
Уровень техники
Известно, что на газораспределительных станциях (ГРС) в состав транспортируемого газа вводится одорант для обеспечения требуемой интенсивности запаха природного газа. С целью обеспечения качественной одоризации на ГРС устанавливаются приборы контроля степени одоризации. Отбор проб для анализа степени одоранта должен осуществляться на максимальном удалении от одоризатора. Это связано с тем, что введенный в поток газа жидкий одорант не успевает раствориться и перемешаться в потоке газа и сильно затрудняет контроль уровня одоризации на территории ГРС. В связи с этим, к технологии ввода одоранта предъявляются требования максимального перемешивания одоранта в потоке газа.
Известно устройство для одоризации газа, содержащее установленную на газопроводе диафрагму, до и после которой газопровод сообщен с полостью корпуса привода соответственно через первое и второе отверстия в корпусе, причем привод связан с дозирующим узлом, размещенным в расходной емкости одоранта, выходное отверстие которой сообщено с газопроводом, при этом, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в него введены регулируемый упор и пружина, причем привод выполнен в виде мембраны, установленной в корпусе и разделяющей его полость на две камеры, в одной из которых размещено первое отверстие, а в другой - второе, при этом дозирующий узел выполнен в виде скрепленного со штоком конического наконечника, установленного в выходном отверстии расходной емкости одоранта, причем шток скреплен с мембраной, между которой и установленным на корпусе регулируемым упором размещена пружина (см. пат. на ИЗ №2008619, пр-т конвенц. 29.12.1990 г.).
Недостатком данного устройства является использование дозирующего узла, выполненного в виде скрепленного со штоком конического наконечника, установленного в выходном отверстии расходной емкости одоранта.
Известен одоризатор газа, содержащий емкость, дозирующий цилиндр, снабженный подвижным поршнем, разделяющим дозирующий цилиндр на дозировочную камеру регулируемого объема, соединенную с рабочей емкостью, и камеру командного давления, связанную через управляемый электромагнитный клапан с источником высокого давления, блок управления, при этом подвижный поршень выполнен ступенчатым, образующим с дозирующим цилиндром дополнительную промежуточную камеру, связанную через управляемый трехходовой электромагнитный клапан с камерой командного давления, а рабочая емкость, дозировочная и промежуточная камеры соединены с одорируемым газопроводом (см. пат. на ИЗ №2125713, пр-т 27.01.1999 г.).
Недостатком данного одоризатора является наличие давления в камере командного давления в 1,5-2 раза больше, чем в рабочей емкости, что ограничивает возможность его использования при меньших перепадах, которые имеют место, например, на ГРС с малой степенью дросселирования газа, где разница давлений в газопроводах высокого давления и одорируемом, незначительна.
Известна автоматическая система одоризации газа, состоящая из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления, при этом указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте, верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос, в указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий, при этом гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости, дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости; в качестве дезодоратора использован эжектор (см. пат на ИЗ №2495709, п-т 07.03.2012 г.).
Недостатком данной системы является использование капельного способа ввода одоранта.
Известно устройство для подачи одоранта в поток природного газа, при этом оно содержит емкость хранения одоранта, подключенную к газовой магистрали, из которой поток одорирующей жидкости подается через поворотный дозирующий узел с полостью, обеспечивающий пропорциональную подачу одоранта из емкости с меньшим давлением в поток газопровода с высоким давлением, с блоком управления, работающим по командному сигналу от расходомера (см. пат на ИЗ №2719712, пр-т 05.03.2019 г., бюл. №12).
Недостатком данного устройства является использование капельного способа ввода одоранта.
Наиболее близким по достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является весовой одоризатор газа, предназначенный для автоматического регулирования соотношения газа и одоранта. Повышение равномерности распределения одоранта обеспечивается за счет того, что весовой одоризатор газа состоит из расходной емкости дозирующего насоса, датчика разности давлений с плюсовой и минусовой камерами, вертикальной мерной трубки с герметично вставленной сверху калибровочной трубкой с открытым нижним концом, источником избыточного давления и перепускного клапана. Также, в весовом дозаторе имеется смесительная емкость, снабженная датчиком абсолютного давления и электромагнитным клапаном подачи порции одорированного газа в газопровод, а верхние концы вертикальной мерной трубки и калиброванной трубки выполнены в виде распыляющего устройства, герметично соединенного со смесительной емкостью, перепускной клапан представлен в виде электромагнитного клапана подачи избыточного давления газа от источника избыточного давления в свободную зону вертикальной мерной трубки. Кроме того, минусовая камера датчика разности давления также соединена со смесительной емкостью. При работе происходит распыление одоранта в смесительной емкости и дальнейшая порционная подача одорированого газа в газопровод с помощью электромагнитного клапана, (см. пат на ИЗ №2467293, пр-т 20.11.2012 г.)
Недостатками весового одоризатора газа является порционная подача одорированного газа и сложность конструкции.
Раскрытие полезной модели Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства узла ввода одоранта в трубопровод, обладающего свойствами равномерного перемешивания одоранта, исключением выхода из строя чувствительного элемента газоанализатора - электрохимической ячейки, а также повышение ее работоспособности.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к повышению работоспособности электрохимической ячейки газоанализатора.
Указанный технический результат достигается с помощью узла ввода одоранта в трубопровод, содержащего вертикально расположенный полый цилиндр с перфорированными стенками, внутреннее пространство которого полностью заполнено свернутой в спираль тонкой мелкоячеистой сеткой из нескольких слоев, а на верхнем торце установлена воронка для приема капель одоранта, формируемых установкой одорации. Таким образом, капли одоранта, формируемые установкой одоризации при помощи небольшой воронки, направляются в отверстие на верхнем торце цилиндра, в результате капиллярного эффекта равномерно распределяются по поверхности заполняющих его нескольких слоев сетки и испаряются под воздействием набегающего потока газа, который проходит сквозь цилиндр через перфорацию. Размер частиц одоранта, поступающего в природный газ при таком способе ввода, не превышает нескольких молекул этилмеркаптана.
Краткое описание чертежей
На фигуре дан узел ввода одоранта в трубопровод, общий вид в разрезе.
Осуществление полезной модели
Узел ввода одоранта в трубопровод, содержащий вертикально расположенный полый цилиндр 1 с перфорированными стенками, внутреннее пространство которого полностью заполнено свернутой в спираль тонкой мелкоячеистой сеткой 2 из нескольких слоев, а на верхнем торце установлена воронка 3 для приема капель одоранта, формируемых установкой одорации.
Устройство узла ввода одоранта в трубопровод работает следующим образом. Анализ отказов электрохимических ячеек (на фигуре не показаны) позволил сделать следующий вывод: причиной отказов является глубокое химическое отравление катализатора электрохимической ячейки этилмеркаптаном, поступающим в газоанализатор из установки одоризации природного газа. В результате дальнейших исследований было обнаружено, что в установке одоризации применен узел ввода одоранта капельного типа, из-за чего размер капель аэрозоля этилмеркаптана, попадающего в газоанализатор, может составлять десятки и даже сотни микрометров. Для уменьшения химического воздействия одоранта на катализатор электрохимической ячейки предложено заменить способ ввода одоранта с капельного на фитильный (испарительный). Для этого в узел ввода одоранта в вертикальном положении помещен полый цилиндр 1 из нержавеющей стали с перфорированными стенками, внутреннее пространство которого полностью заполнено свернутой в спираль тонкой мелкоячеистой сеткой 2 из нескольких слоев из нержавеющей стали. Капли одоранта, формируемые установкой одоризации, при помощи небольшой воронки 3 направляются в отверстие на верхнем торце этого полого цилиндра 1 с перфорированными стенками, в результате капиллярного эффекта равномерно распределяются по поверхности заполняющих его нескольких слоев мелкоячеистой сетки 2 и испаряются под воздействием набегающего потока газа, который проходит сквозь полый цилиндр 1 через перфорацию. Размер частиц одоранта, поступающего в природный газ при таком способе ввода, не превышает нескольких молекул этилмеркаптана.
Модернизирована установка одоризации газа на ГРС «Донское». За прошедший год после модернизации не зафиксировано ни одной аварии из-за вышедшей из строя электрохимической ячейки. Данные о степени одоризации передаются на верхний уровень диспетчеру ЛПУ через систему линейной телемеханики «Магистраль-2».
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
исключение выхода из строя чувствительного элемента газоанализатора - электрохимической ячейки;
повышению надежности и срока эксплуатации электрохимической ячейки газоанализатора.