ПУНКТ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОЧНЫЙ

Полезная модель относится к газоснабжению и может быть использована для понижения давления природного газа до необходимого уровня при эксплуатации систем газоснабжения энергетических, промышленных и сельскохозяйственных объектов, а также населенных пунктов на ответвлениях от магистральных и промысловых газопроводов. В частности, заявляемая полезная модель представляет собой комплекс технологического оборудования и устройств, размещенных в специальных помещениях, предназначенный для редуцирования (регулирования) давления природного газа с высокого и среднего давления до требуемого, автоматического поддержания его в заданных пределах, автоматического отключения подачи газа при аварийном повышении или понижении выходного давления, очистке газа от механических примесей и поддержания температуры газа на выходе не ниже заданной величины.
Известны конструктивные решения газорегуляторных пунктов, в которых основная линия состоит из последовательно соединенных трубопроводами - входного отключающего устройства; газового фильтра, очищающего газ от механических примесей и оборудованного манометрами для измерения перепада давления; предохранительного запорного клапана, перекрывающего трубопровод в случае выхода из заданных пределов давления после регулятора; регулятора давления газа, понижающего давление до требуемого; выходного отключающего устройства; предохранительного сбросного клапана, стравливающего газ в атмосферу в случае кратковременного повышения давления сверх установленного (Справочник. Промышленное газовое оборудование под редакцией Е.А.Карякина. Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», Саратов, 2003, с.322). Известные газорегуляторные пункты отличаются количеством линий редуцирования, наличием/отсутствием байпасных линий, конструктивными узлами, характеризующими пропускную способность, а также входное и выходное давление газа. Кроме того газорегуляторные пункты могут быть снабжены системами отопления и автоматического управления технологическими процессами.
Известен газорегуляторный пункт (патент на изобретение РФ №2253145, МПК: G05D 16/04), содержащий газопровод высокого давления с термометром, показывающим и регистрирующим манометрами, фильтр очистки газа от механических примесей с жидкостным манометром, узел расхода газа, предохранительно-запорный клапан, газопровод выходного давления с показывающим и регистрирующим манометрами, сбросное устройство, обводной газопровод. Пункт снабжен вихревой трубой, заключенной в термостатирующий корпус, необходимый для смешения горячего и холодного потоков газа от вихревой трубы, при этом предохранительно-запорный клапан соединен со входом вихревой трубы, а термостатирующий корпус соединен с газопроводом выходного давления.
Известен пункт газорегуляторный блочный (патент на полезную модель РФ №2420, МПК: F17D 1/04; ПГБ-50, ПГБ-50-СГ производства ОАО «Газаппарат», г.Саратов; Справочник. Промышленное газовое оборудование под редакцией Е.А.Карякина. Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», Саратов, 2003, с.393), состоящий из металлического блок - бокса контейнерного типа, разделенного газонепроницаемой перегородкой на два отделения, в одном из которых смонтировано технологическое оборудование, в другом - оборудование системы отопления. Технологическое оборудование состоит из пункта учета расхода газа, линии редуцирования газа, системы обогрева, электрооборудования и блока редуцирования системы обогрева. Для вентиляции отделений предусмотрены вентиляционные решетки и вентиляционные трубы с дефлекторами. На входе пункта учета расхода газа установлены два крана и фильтр, расположенный между ними. Линия снабжена манометром с клапанами и кранами для визуального наблюдения за давлением газа и измерения перепада давления на фильтре. Для измерения объема потока газа предусмотрен счетчик. Для обеспечения бесперебойной подачи газа потребителю при ремонте предусмотрена обводная линия (байпас) с краном. Линия редуцирования газа состоит из основной и резервной линий, импульсного трубопровода с краном, трубопровода сброса газа, предохранительного сбросного клапана с краном, манометра с клапаном. На основной и резервной линиях установлены краны, блоки редуцирования, смонтированные из регулятора давления РДБК1-50 и клапана запорного КПЗ-50. На выходе линий установлены краны и импульсные трубопроводы с кранами. Для сброса газа при выполнении ремонтных работ предусмотрены продувочные трубопроводы с кранами. Система обогрева предназначена для обогрева отопительного и технологического отделений в период отопительного сезона и включает аппарат отопительный бытовой газовый с водяным контуром, батареи, установленные в отопительном и технологическом отделениях, расширительный бачок. Для подачи газа на горелку отопительного аппарата предусмотрен трубопровод. Блок редуцирования системы обогрева предназначен для обеспечения подачи газа на горелку отопительного аппарата и содержит регулятор давления газа (РДНК-32), кран, расположенный на входе, кран, предназначенный для настройки регулятора давления газа, напоромер с клапаном.
В конструкции перечисленных устройств предусмотрено оборудование для обогрева отопительного и технологического отделений, однако отсутствует оборудование для подогрева газа, проходящего через трубопроводы газорегуляторного пункта, что увеличивает вероятность обмерзания приборов линии редуцирования газа, это в свою очередь может приводить к отказу работы данных приборов, а следовательно - аварийным ситуациям. Кроме того, в конструкции отсутствует управляемая запорная арматура и система автоматизированного управления технологическим процессом, что также негативно сказывается на безопасности работы пункта.
Наиболее близким к заявляемому решению является газорегуляторный пункт в блочном исполнении (патент на полезную модель РФ №72526, МПК: F17D 1/04), включающий помещенные в бокс и разделенные газонепроницаемой стенкой технологическое, отопительное отделения и отделение, предназначенное для размещения блока контрольно-измерительных приборов и автоматики, расположенное между технологическим и отопительным отделениями и отделенное от отопительного отделения сплошной вертикальной перегородкой. Блок контрольно-измерительных приборов и автоматики заключен в металлический шкаф. В технологическом отделении размещены по ходу газопровода: счетчик газа, фильтр газа, два регулятора давления газа, импульсные трубки, запорные элементы, манометры. В технологическом отделении могут быть дополнительно установлены второй фильтр газа и элементы для настройки каждого из регуляторов давления газа в виде пусковых линий, размещенных непосредственно после регуляторов давления газа - до соответствующего выходного запорного элемента каждого из регуляторов давления газа. Газорегуляторный пункт имеет котел обогревательный, размещенный в отопительном отделении.
В известном техническом решении предусмотрен блок контрольно-измерительных приборов и автоматики. Однако перечисленные выше недостатки характерны и для данного газорегуляторного пункта.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение уровня эксплуатационной надежности узла редуцирования газа и безопасности работы заявляемого устройства.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение автоматического контроля параметров и управление технологическим процессом в аварийных ситуациях.
Полезная модель поясняется чертежом (ФИГ.), на котором представлена пневматическая схема заявляемого устройства со следующими буквенными и численными обозначениями:
1 - входной крановый узел,
2 - узел очистки газа,
3 - узел подогрева газа промежуточным теплоносителем,
4 - узел редуцирования газа, включающий основную и резервную линии редуцирования,
5 - выходной крановый узел,
6 - узел редуцирования газа на собственные нужды;
7 - блок (система) отопления.
Кш1-Кш61, Кл1-Кл5, B1, B2 - запорная арматура с ручным приводом,
К2 - кран шаровой с электроприводом,
КПЭ1 - КПЭ3 - клапаны электромагнитные,
РД1, РД2, РД3 - регуляторы давления газа,
КП1, КП2 - клапаны предохранительные запорные,
КП3 - клапан предохранительный сбросной,
КО1, КО2 - клапаны - отсекатели,
ФГ1 - фильтр газовый с индикатором перепада давлений,
ТА1 - подогреватель газа,
СГ1 - счетчик расхода газа;
МН1, МН3, МН5 - манометры показывающие,
МН2, МН4 - манометры электроконтактные,
ТП1 - термометр показывающий,
ДТ1 - датчик температуры газа,
ДТ2 - термометр электроконтактный;
КТЛ1, КТЛ2 - котлы отопительные.
Газораспределительный пункт состоит из блок-бокса, разделенного перегородкой на два отсека, один из которых предназначен для размещения технологического оборудования, другой - для оборудования системы отопления и системы автоматизированного управления технологическим процессом (САУ ТП). Каждый из отсеков имеет отдельный выход. Блок-бокс снабжен также системой вентиляции, электроснабжения и освещения, системой охранной и пожарной сигнализации. Блок-бокс может быть выполнен из цельносварного металлического каркаса, установленного на жесткой раме. В качестве утеплителя используются негорючие минераловатные плиты на основе базальтового волокна. В блок - боксе предусмотрена гидро- и пароизоляция. Внутренняя отделка стен и потолка выполнена профлистом, наружная отделка стен - металлосайдингом.
Технологическое оборудование пункта включает следующие основные узлы, расположенные по технологическому циклу:
- входной крановый узел 1 с электромагнитным клапаном и свечой аварийного сброса, также снабженной электромагнитным клапаном;
- узел очистки газа 2;
- узел подогрева газа промежуточным теплоносителем 3;
- узел редуцирования газа 4;
- выходной крановый узел 5, снабженный шаровым краном с электроприводом; а также узел редуцирования газа на собственные нужды 6 с электромагнитным клапаном, подключенный между выходным крановым узлом 5 и оборудованием системы отопления 7. Кроме того, узел очистки газа 2 соединен с узлом редуцирования газа 4 байпасной линией. Технологическое оборудование включает также не упомянутые в конструкции блоков продувочные свечи и запорную арматуру.
Система отопления 7 включает котел для подогрева отсеков КТЛ2, котел для подогрева промежуточного теплоносителя КТЛ1, соединенный с узлом подогрева газа 3, при этом котлы соединены через узел редуцирования газа 6 на собственные нужды с выходной линией выходного кранового узла 5. Система отопления обеспечивает автоматическое поддержание температуры воздуха в помещениях в соответствии с требованиями санитарных норм и правил. Отопление помещений предусмотрено от автономного источника тепла, работающего на природном газе. Подача теплоносителя из отсека, в котором размещено отопительное оборудование в отсек, в котором размещено технологическое оборудование, осуществляется по наружным трубопроводам. Приборы отопления имеют отключающую арматуру для вывода их в ремонт без отключения всей системы. Предусмотрен учет расхода газа на отопление. Все приборы имеют взрывозащищенное исполнение и снабжены отключающей арматурой для вывода их в ремонт без отключения всей системы.
Узел подогрева газа 3 состоит из входного и выходного трубопроводов, снабженных запорной арматурой Кш6 и Кш7, теплообменника ТА1, датчика температуры ДТ1, соединенного с системой автоматизированного управления газораспределительного пункта, а также линии подачи теплоносителя, снабженной предохранительными клапанами - отсекателями со стороны входа Кш56 и выхода Кш57 в теплообменник для предотвращения попадания газа в контур теплоносителя при аварийных ситуациях и датчиком давления МН2, соединенным с системой автоматизированного управления технологическим процессом. Линия подачи теплоносителя подключена к котлу для подогрева промежуточного теплоносителя КТЛ1. Одна из присутствующих в конструкции заявляемого устройства продувочных свечей подключена к входному трубопроводу и к линии подачи теплоносителя со стороны ее входа и выхода из теплообменника через предохранительные клапаны - отсекатели КО1 и КО2. Датчик температуры ДТ1 установлен на выходном трубопроводе, а датчик давления МН2 - на входе линии подогрева теплоносителя между теплообменником ТА1 и предохранительным клапаном - отсекателем КО1. Теплообменник выполнен трубчатым и снабжен кожухом, при этом линия подачи теплоносителя соединена с кожухом теплообменника.
Заявляемый пункт содержит датчики пожарной сигнализации, датчики системы загазованности по СО и СН.
В пункте предусмотрена естественная вентиляция каждого отсека. Приток воздуха осуществляется через жалюзийные решетки в нижней части двери, вытяжка - через дефлекторы, установленные на крыше.
Система автоматизированного управления технологическим процессом (САУ ТП) предназначена для контроля и управления технологическим процессом посредством сбора информации о состоянии технологического процесса от первичных датчиков (дискретных, аналоговых), анализа ситуации и выдачи сигналов управления на исполнительные механизмы. САУ ТП выполнена с возможностью контроля загазованности природным газом в отсеках блок-бокса, контроля загазованностью угарным газом в отсеке, предназначенным для оборудования системы отопления, контроля пожарной безопасности, контроля давления и температуры газа на выходе, давления теплоносителя в теплообменнике и температуры газа после теплообменника, а также автоматического управления электромагнитными клапанами на входном крановом узле 1, электромагнитным клапаном, расположенным на выходе узла редуцирования газа на собственные нужды 6, шаровым краном с электроприводом выходного кранового узла 5, а также с возможностью управления подогревом теплоносителя в линии подачи теплоносителя на теплообменник. Для выполнения перечисленных функций пункт укомплектован следующими приборами: манометрами показывающими МН1, МН3, МН5, манометрами электроконтактными МН2, МН4, термометром показывающим ТП1, датчиком температуры газа ДТ1, термометром электроконтактным ДТ2.
САУ ТП имеет аналоговые каналы обработки информации от первичных датчиков по параметрам температуры газа после теплообменника и дискретные - по параметрам отклонения давления на выходе, отклонения температуры на выходе, превышения давления в теплообменнике (при прорыве трубного пучка). Кроме того, САУ ТП предусмотрены 2 канала (прибор СТМ-10) для контроля концентрации горючих газов, 1 канала (прибор СОУ-1) для контроля концентрации оксида углерода, 4 канала (прибор Корунд 2/4 СИ) для пожарной сигнализации. Шкаф управления системой состоит из: промышленного контроллера, модуля ввода/вывода дискретных сигналов, панели оператора, блока питания, барьеров искрозащиты, реле управления, преобразователя частоты, стационарного анализатора горючих газов, контрольного прибора пожарной сигнализации с 4 искробезопасными шлейфами, счетчика электроэнергии, источника бесперебойного питания, клемм для подключения внешних датчиков и приборов, автоматических выключателей. По сигналу о пожаре в помещении, где расположено технологическое оборудование, САУ ТП выполняет отсечку подачи газа на отопительный агрегат, выдает команду на закрытие клапана на входе пункта и на закрытие крана на выходе.
Газораспределительный пункт работает следующим образом.
Для начала работы пункта необходимо осуществить следующую последовательность действий:
- открыть краны манометрические Кл1, Кл2, Кл4 на манометры МН1, МН3, МН4 и кран шаровой Кш25;
- открыть свечные шаровые краны Кш21, Кш22 и технологические краны Кш23, Кш24;
- медленно приоткрыть выходной кран шаровой с электроприводом К2 и произвести продувку технологического газопровода до появления струи чистого газа (контролировать прибором - газоанализатором);
- закрыть свечные краны шаровые Кш21, Кш22;
- открыть свечные краны шаровые Кш11, Кш13;
- открыть технологические краны шаровые Кш2, Кш3, Кш4, Кш5, Кш8, Кш6, Кш7, Кш15, Кш16;
- медленно открыть входной шаровой кран Кш1 и произвести продувку входного технологического трубопровода до появления струи чистого газа (контролировать прибором - газоанализатором);
- закрыть свечные краны шаровые Кш11, Кш13;
- закрыть шаровые краны Кш3, Кш5 и Кш8;
- давление на входе и на выходе контролировать по манометрам МН1, МН3;
- открыть кран шаровой Кш19, Кш20;
- настроить предохранительные запорные клапаны в регуляторах давления газа РД1 и РД2 на верхний предел срабатывания, а затем на нижний предел срабатывания;
- произвести настройку и запуск регуляторов давления газа РД1 и РД2 на заданное давление;
- запустить систему подогрева газа (по необходимости) с настройкой регулятора давления газа РД3.
Газ поступает через входной трубопровод входного кранового узла 1 с электромагнитным клапаном на фильтр ФГ1 узла очистки газа 2, где происходит его очистка от механических примесей. После очистки, при необходимости, газ проходит через трубопроводы узла подогрева газа 3 и узел редуцирования газа 4, в состав которого входят регуляторы давления газа РД1 и РД2. Регулятор давления газа осуществляет редуцирование (регулирование) давления газа и поддержание его в заданных пределах в соответствии с заданными параметрами. Установленный перед регулятором предохранительный запорный клапан обеспечивает автоматическое отключение подачи газа при аварийном повышении (1,25Рвых.) или понижении выходного давления сверх допустимых заданных значений. После регулятора газ поступает в выходной трубопровод выходного кранового узла 5, где установлен предохранительный сбросной клапан КП3, обеспечивающий сброс избыточного давления в атмосферу при 1,15Рвых. Затем газ поступает потребителю. Давление на входе и выходе пункта контролируется по соответствующим манометрам.
Пример конкретного выполнения
Был изготовлен газораспределительный пункт с основными параметрами и характеристиками, указанными в таблице 1.
Таблица 1
Наименование параметра или характеристики
Значение
1. Максимальное входное давление, МПа
1,2
2. Диапазон настройки выходного давления, МПа
от 0,03 до 0,6
3. Пропускная способность при входном давлении 0,1 МПа, м3/ч, не менее
300
9 Максимальный перепад на фильтре, кПа, не более
5
10 Напряжение основного питания, В
220
11 Напряжение аварийного питания, В
220
12 Масса, не менее, кг
4000
13 Габаритные размеры, не более (ДхШхВ), м (см. Приложение А)
6,0х2,65х3,0
14 Срок службы пункта, лет
20
В технологическом оборудовании пункта в качестве регуляторов давления газа РД1 и РД2 узла редуцирования 4 использованы приборы марки РДБК1П-50-25, в качестве регулятора давления газа РД3 узла редуцирования газа на собственные нужды 6 - регулятор РДГБ-6. В качестве теплообменника использован кожухо-трубчатый теплообменный аппарат, производства ЗАО «Уромгаз», г.Екатеринбург.
Охранная сигнализация пункта выполнена на базе извещателей ИО102. Пожарная сигнализация пункта выполнена на базе прибора «Корунд 2/4 СИ» (с четырьмя искробезопасными шлейфами), установленного в шкафу управления КИПиА. В искробезопасные шлейфы сигнализации прибора включены взрывозащищенные пожарные извещатели ИП103 - 4/1 А2 «МАК-1» исп. 011 ИБ. Система автоматизированного управления технологическим процессом выполнена на базе микроконтроллера «Овен». Питание пункта осуществляется напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Подвод питающего кабеля осуществляется через вводные сальники. Питание шкафа управления КИПиА осуществляется через источник бесперебойного питания, рассчитанный на 2 часа автономной работы. В момент автономной работы питание на внутреннее освещение помещений не подается. Кабели уложены в кабель-каналы и закреплены к стенам блок-контейнера.