УСТАНОВКА ДЛЯ КОМПРИМИРОВАНИЯ ГАЗА

Установка для компримирования газа относится к технике повышения давления газа и может использоваться в газодобывающей, химической, металлургической и других отраслях промышленности.
Анализ существующего уровня техники показал следующее:
известна насосная установка, включающая две емкости, соединенные с трубопроводами низкого и высокого давления газа подводящими и отводящими трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, центробежный насос, связанный с нижними частями емкостей, два переключателя потоков, один из которых установлен на нагнетательном трубопроводе насоса, а второй на всасывающем трубопроводе насоса (см. а.с. СССР №1059278 от 10.06.82 г., по кл. F04F 1/02 опубл. 07.12.83 г. БИ №45) Установка содержит блок управления и регулятор расхода, установленный на нагнетательном трубопроводе центробежного насоса.
Недостатком известной насосной установки является неэффективность работы. Установка не позволит получить газ высокой степени сжатия, что обусловлено наличием в ней центробежного насоса, работающего на низком давлении. Кроме того, при перекачивании газо-жидкостной смеси происходит ее разделение и попадание пузырьков газа через используемые переключатели потока в центробежный насос, что может привести к его остановке. При каждом цикле поступления смеси происходит пополнение рабочей жидкости, что требует регулярного сброса ее части в трубопровод. Установка требует регулирование производительности насоса для чего предусмотрен блок управления;
в качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана установка для компримирования газа, включающая две емкости, соединенные с трубопроводами низкого и высокого давления газа, обратный клапан, насос, связанный с нижними частями емкостей, два переключателя потоков, один из которых установлен на нагнетательном трубопроводе насоса (см. п. РФ №2088804 от 08.10.1994 г. по кл. F04B 49/04, опубл. 27.08.1997 г). Емкости соединены с трубопроводами высокого и низкого давления газа посредством трубопроводов, обеспечивающих сообщение емкостей между собой и с трубопроводами низкого и высокого давления газа через переключатель потоков. Обратный клапан установлен после переключателя потока. Установка включает буферную емкость, установленную на всасывающем трубопроводе насоса.
Недостатком известной установки для компримирования газа является низкая эффективность работы и значительные энергозатраты.
Процесс заполнения емкости газом низкого давления регулируется переключателем потока, который срабатывает при заполнении одной из емкостей рабочей жидкостью. Газ высокого давления из трубопровода от емкости до обратного клапана при переключении потоков будет попадать в емкость, которая заполняется газом, что приведет к уменьшению производительности, и как следствие к снижению эффективности работы установки.
Давление на всасывающем трубопроводе насоса зависит от давления в буферной емкости, которое не регулируется и не контролируется, что приводит к увеличению энергетических затрат на электропривод насоса.
Низкая эффективность работы обуславливается также разностью скоростей откачивания рабочей жидкости из буферной емкости и ее поступления из емкости, заполняемой газом. Емкость, в которую закачивается жидкость, заполнится раньше, чем опорожнится емкость, из которой вытекает жидкость. В емкости остается жидкость, и на эту величину уменьшается объем газа, который поступает в нее. Этот процесс будет повторяться и приведет к уменьшению производительности и ее полной остановке. Кроме того, в буферную емкость поступает жидкость, насыщенная газом, который выделяясь, будет создавать давление и снижать скорость истечения жидкости из емкости.
Технический результат заключается в повышении эффективности работы установки за счет высокой производительности газа необходимой степени сжатия и снижении энергозатрат.
Технический результат достигается с помощью известной установки, для компримирования газа, включающей две емкости, соединенные с трубопроводами низкого и высокого давления газа, обратный клапан, насос, связанный с нижними частями емкостей, два переключателя потоков, один из которых установлен на нагнетательном трубопроводе насоса.
Новым является следующее:
каждая емкость соединена с трубопроводами низкого и высокого давления газа подводящим и отводящим трубопроводами;
обратный клапан установлен на каждом подводящем и отводящем трубопроводе;
второй переключатель потоков установлен на всасывающем трубопроводе насоса;
насос связан с нижними частями емкостей через переключатели потоков;
переключатели потоков представлены трехходовыми кранами. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны.
Технологическая схема заявляемой установки для компримирования газа приведена на чертеже.
Установка для компримирования газа включает две емкости 1 и 2, соединенные с трубопроводами низкого 3 и высокого 4 давления газа подводящими 5, 6 и отводящими 7, 8 трубопроводами. Установка включает насос 9, связанный с нижними частями емкостей 1, 2 через переключатели потоков. Переключатели потоков представлены трехходовыми кранами 10, 11, установленными на всасывающем и нагнетательном трубопроводе насоса 9 соответственно.
Емкости оснащены уровнемерами и манометрами.
Установка для компримирования газа работает следующим образом.
Емкость 1 заполняют низконапорным газом, а емкость 2 рабочей жидкостью. Процесс компримирования осуществляют путем откачивания насосом 9 рабочей жидкости из емкости 2 в емкость 1. При этом через трехходовой кран 10 всасывающий трубопровод насоса 9 соединяется с емкостью 2, а через трехходовой кран 11 нагнетательный трубопровод насоса 9 соединяется с емкостью 1. В емкости 1 повышается давление и при достижении требуемого значения происходит закрытие обратного клапана 5, установленного на подводящем трубопроводе емкости 1. Одновременно происходит открытие обратного клапана 7, установленного на отводящем трубопроводе емкости 1, который в начальный момент был закрыт, так как давление в емкости 1 было ниже давления в трубопроводе 4 высокого давления газа, и газ будет вытесняться.
Процесс компримирования газа в емкости 1 сопровождается заполнением емкости 2 низконапорным газом через обратный клапан 6, который открывается, поскольку давление в емкости 2, при откачивании из нее рабочей жидкости, становится меньше давления в трубопроводе 3 низкого давления газа. При этом обратный клапан 8, расположенный на отводящем трубопроводе емкости 2, остается закрытым.
Когда газ из емкости 1 будет полностью вытеснен в трубопровод 4 высокого давления газа (емкость 2 будет полностью заполнена газом низкого давления) произойдет автоматическое переключение трехходовых кранов 10, 11. Рабочая жидкость из емкости 1 начинает откачиваться насосом 9 в емкость 2, давление газа в ней повышается. При достижении заданного значения открывается обратный клапан 8, через который скомпримированный газ поступает в трубопровод 4 высокого давления газа. Емкость 1 заполняется низконапорным газом, а емкость 2 жидкостью. После вытеснения всего газа из емкости 2 в трубопровод 4 высокого давления газа происходит автоматическое переключение трехходовых кранов 10, 11 и процесс повторяется.
Частота переключения кранов зависит от объема емкостей 1 и 2, расхода компримируемого газа и его давления. Чем больше объем емкостей, тем реже проводится переключение режимов работы установки.
В качестве рабочей жидкости может быть использована вода, жидкие углеводороды, водные растворы различного состава.
Пример возможного использования заявляемой установки для компримирования газа.
2
2
3
3
При дегазации углеводородного конденсата давление в трубопроводе низкого давления газа (факельного газа) составило 2,5 кгс/см, а давление газа в трубопроводе высокого давления газа (газосборной сети) 35 кгс/см. Для компримирования факельного газа две емкости объемом 50 м соединили с насосом производительностью 250 м/час и мощностью электропривода 119 квт. Время переключения емкостей составило 10 мин. Работа была эффективно проведена при низких энергозатратах.
Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию промышленная применимость.
Предлагаемая полезная модель соответствует условию патентоспособности, так как является новой и имеет промышленную применимость.