УСТАНОВКА ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ КАБЕЛЕЙ ТЕЛЕФОННЫХ СЕТЕЙ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК H01B9/06 F17D5/06 

Изобретение относится к области эксплуатации силовых кабелей и телефонных сетей, в частности линий, в которых для защиты от попадания влаги и контроля за герметичностью оболочек кабелей используется изолирующая газовая или воздушная среда под избыточным давлением.

Известна установка, предложенная в качестве устройства для подачи в кабели осушенных газовых смесей, в которой осушительный блок выполнен в виде мембранного газоразделительного аппарата, а между осушительным блоком и ресивером установлен регулируемый дроссель (патент РФ N 2056689, опубликован в 1996). Установка, принципиальная схема которой показана фиг. 1, содержит источник сжатого воздуха 1, промежуточный теплообменник 2, воздушный фильтр 3, агрегат сброса конденсата из накопительной полости 7, блок осушки 4, регулируемый дроссель 5 и ресивер 6, соединенные воздуховодами 8. Установка позволяет подавать в кабели осушенную газовую смесь с пониженным содержанием кислорода, с меньшими энергозатратами и меньшими затратами на обслуживание, чем используемые ранее аналогичные установки. Однако описание и степень проработки конструкции установки слишком поверхностны и абстрактны, соответствуют в большей степени некой полезной лабораторной модели и не позволяют использовать заявленную установку на реальных предприятиях, особенно городских телефонных сетей, эксплуатирующих кабельные сети с жесткими требованиями к влажности воздуха, с реальными компрессорами, работающими в прерывистом режиме.

Известна мембранная сушильная установка МСУ "Суховей" производства научно-внедренческой фирмы "Метакс" (г. Москва). Известная установка предназначена для получения сухих с пониженным содержанием кислорода смесей из окружающего воздуха, используемых для содержания кабелей телефонных сетей под избыточным газовым давлением. Установка, принципиальная схема которой изображена на фиг. 2, состоит как минимум из одного компрессора 1, 2, воздушного фильтра 3, стойки-конденсатора 4, электроклапана сброса конденсата 5, блока осушки, в качестве которого применен газоразделительный мембранный аппарат 6, обратного клапана 7, регулируемого дросселя 8, как минимум одного ресивера 9, 10, регулирующего редуктора (11), индикатора влажности 12, как минимум одного датчика реле-давления 13, 14, соединительных воздуховодов и блока управления 15.

Стойка-конденсатор имеет накопительную емкость, в которой собирается некоторая часть сконденсировавшейся избыточной влаги из сжатого воздуха. Электроклапан 5 по командам из блока управления 15 сбрасывает конденсат из накопительной емкости.

Газоразделительный аппарат в зависимости от модификации имеет мембраны как в виде пленки, так и в виде полых волокон из полимеров, селективно пропускающих компоненты воздушной смеси. Часть воздуха, проникшая сквозь мембраны и обогащенная водяными парами и кислородом, выбрасывается в атмосферу 16, другая часть с пониженным содержанием водяных паров подается в ресивер. Степень осушки газовой смеси регулируется дросселем 8 один раз при изготовлении установки на предприятии. Обратный клапан 7 предотвращает обратный ток осушенной газовой смеси из ресиверов в газоразделительный аппарат и атмосферу. Осушенный газ (воздух) собирается в накопительном ресивере.

Редуктор регулирующий 11 позволяет эксплуатационному персоналу снижать давление газовой смеси перед подачей в кабели до требуемого значения. Индикатор влажности 12 информирует визуальным способом о влажности подаваемого газа. Реле давления 14 формирует сигнал на внешнюю сигнализацию о недопустимом снижении давления в кабеле.

Блок управления 15, принимая сигналы из датчика давления 13, по мере изменения значения давления в ресивере 9, формирует команды на адекватное взаимодействие компрессора 1, 2 и электроклапана 5. При достижении заранее заданного давления в ресиверах компрессор останавливается, открывается электроклапан и давление быстро снижается до нуля во всем тракте от компрессора до обратного клапана.

Три года эксплуатации установок МСУ "Суховей" на различных предприятиях городских кабельных сетей выявили существенный недостаток установки МСУ "Суховей", заключающийся в значительном сокращении от требуемого и планируемого срока службы газоразделительного мембранного аппарата. Так, например, при требуемом со стороны городских телефонных сетей сроке службы основного оборудования не менее 10 лет до 10% газоразделительного аппаратов в зависимости от модификации, выходят из строя через один год эксплуатации и еще 30% выходят из строя через два года. Учитывая, что стоимость газоразделительного мембранного аппарата достигает 33% от стоимости всей установки, такой срок службы является недопустимым.

Объясняется этот факт тем, что на нормальную и долговечную службы газоразделительных мембранных аппаратов крайне отрицательное влияние оказывают периодические циклы нагружения давлением при включении компрессора и последующем выключении с открытием сбросного клапана. Так, для условий применения установки МСУ "Суховей" число циклов набора /сброса давления по амплитуде от 0 до 0,4 МПа в аппаратах может достигать 100000 в год. Известно, что наибольшую долговечность аппарат проявляет при полном отсутствии таких циклов.

Другой значительный недостаток описанной схемы - продолжительная работа компрессоров при наборе давления в цикле. Для обеспечения продолжительной регламентной работы компрессоров можно было бы применить более производительный компрессор, тем самым уменьшив его время работы в цикле, но для обеспечения такого режима необходимо пропорциональное увеличение площади мембранного аппарата и емкости ресивера, что влечет за собой значительное увеличение цены и габаритов установки.

Предлагаемая установка свободна от этих недостатков, что приводит к значительному увеличению ресурса всей установки за счет обеспечения щадящего по скачкам давления режима работы основного элемента установки - газоразделительного мембранного аппарата, уменьшению работы компрессора в цикле набора давления, снижению риска увеличения влажности в подаваемой в кабели газовой смеси и существенному увеличению потребительских качеств установки в целом.

Указанные преимущества достигаются тем, что безразгрузочный режим работы газоразделительного аппарата в установке для содержания кабелей телефонных сетей под избыточным газовым давлением, содержащей последовательно соединенные трубопроводами как минимум один компрессор, конденсатор с воздушным фильтром, газоразделительный мембранный аппарат, основной обратный клапан, регулируемый дроссель, накопительный ресивер, регулирующий редуктор, индикатор влажности, а также электроклапан для сброса конденсата из конденсатора, датчик давления, контролирующий давление в накопительном ресивере, датчик давления, контролирующий давление в телефонном кабелe, и блок управления, соединенный с обоими датчиками давления, электроклапаном и компрессором, обеспечивается размещением турбогравитационного сепаратора перед конденсатором, дополнительного обратного клапана, накопительного ресивера и дополнительного регулирующего редуктора перед газоразделительным аппаратом, а регулируемого дросселя - между газоразделительным мембранным аппаратом и обратным клапаном, на отводе остаточного потока в проникший поток.

Известно, что селективность газоразделительного мембранного аппарата, а значит, и степень осушки воздуха, повышается при увеличении на мембране разницы концентраций разделяемых компонентов, что при постоянных параметрах компрессора можно достичь уменьшением концентрации проникшего удаляемого компонента (паров воды). Для этой цели мембранный аппарат выполнен по схеме противотока, когда питающий и проникший потоки направлены друг против друга. Таким образом, каждый предыдущий участок мембраны обдувается проникшим потоком с последующего участка, а так как степень осушки газа на каждом последующем участке мембраны больше, чем на предыдущем, то и поступающий проникший поток с предыдущего участка суше, чем проникший поток с последующего участка. Тем самым достигается уменьшение концентрации паров воды на данном участке мембраны и, следовательно, степень осушки. Для еще большего уменьшения концентрации паров воды в проникшем потоке часть осушенного питающего потока подается в проникший поток, тем самым позволяя регулировать степень осушки питающего потока. Давление в накопительном ресивере устанавливается выше, чем рабочее давление газоразделительного мембранного аппарата, которое определяется регулирующим редуктором. Таким образом, внутри газоразделительного мембранного аппарата давление поднимается только один раз при пуске установки и затем не снижается при остановке компрессора в рабочем цикле, чем устраняется существенный недостаток прототипа.

Принципиальная схема установки показана на фиг. 3.

Установка для содержания кабелей телефонных сетей под избыточным газовым давлением состоит из как минимум одного компрессора 1, 2, конденсатора 4, со встроенным турбогравитационным сепаратором 3, как минимум одного воздушного фильтра 5, электроклапана 6 сброса конденсата из сепаратора и воздушного фильтра, накопительного ресивера 8, отсекаемого при остановке компрессора дополнительным обратным клапаном 7, регулирующего редуктора 9, понижающего давление перед газоразделительным мембранным аппаратом, газоразделительного мембранного аппарата 10, регулируемого дросселя 11, управляемого по сигналам датчика влажности 15 блоком управления 17 или вручную основного обратного клапана 12, регулирующего редуктора 13, индикатора влажности 14, двух датчиков давления 16 и 18, соединительных воздуховодов и блока управления 17.

Установка работает следующим образом. От компрессора 1 сжатый воздух подается на конденсатор 4, где охлаждается, затем через турбогравитационный сепаратор 3 попадает в фильтр 5. Из сепаратора профильтрованный и свободный от капель воды воздух попадает в накопительный ресивер 8, который отделен от предыдущей части схемы дополнительным обратным клапаном. Затем сжатый воздух редуцируется до заданного давления редуктором 9 и подается в газоразделительный мембранный аппарат 10, где разделяется на два потока: проникший поток, содержащий влажный воздух, который выбрасывается в атмосферу, и остаточный поток, содержащий сухой воздух, обогащенный азотом, часть которого через регулируемый дроссель 11 подается в проникший поток для регулирования степени осушки. Из мембранного аппарата сухой газ с низким давлением после регулирующего редуктора 13 проходит визуальный индикатор влажности 14 и подается в кабель. При достижении давления P₁ в ресивере 8 датчик давления 18 посылает сигнал в блок управления, который формирует команды на выключение компрессора и открытие электроклапана 6, через который выбрасывается отсепарированная влага из накопительной полости турбогравитационного сепаратора 3 и фильтра 5. При этом срабатывает дополнительный обратный клапан 7 и отсекает накопительный ресивер 8 от фильтра. По мере расходования сжатого воздуха давление в ресивере снижается и при значении P₂, которое больше рабочего давления мембранного аппарата P₃, датчик давления 18 посылает сигнал на закрытие электроклапана 6 и включение компрессора 1, таким образом, газоразделительный мембранный аппарат постоянно остается под рабочим давлением P₃. Получая сигналы от датчика влажности 15 и датчика давления 16 на выходе установки, блок управления формирует команды на включение резервного компрессора 2 и регулирование положением дросселя 11, а значит, и степенью осушки воздуха в газоразделительном аппарате. Входные сигналы и выходные команды блока управления показаны на фиг. 3 штриховыми линиями. Одновременно с этим сигналы о расходе и влажности подаются на сигнальную панель.

Таким образом, установка имеет усовершенствованную схему с улучшенной способностью сепарации капельной влаги, обеспечивает щадящий режим по скачкам давления для газоразделительного мембранного аппарата, благодаря чему предотвращаются преждевременный выход из строя мембранного аппарата и попадание влажного воздуха в кабели, чем достигается существенно повышенный уровень качества и надежности работы установки.

Список литературы
1. Установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением. Патент РФ N 2056689, H 02 G 1/16, 1996 г.

2. Мембранная сушильная установка "Суховей". Техническое описание и руководство по эксплуатации. Стр. 1, 3, 7-19. Научно-внедренческая фирма "Метакс". Москва, 1995 г.

Изобретение относится к области электротехники и касается эксплуатации силовых и телефонных кабельных линий, в частности линий, в которых для защиты от попадания влаги и контроля за герметичностью оболочек кабелей используется изолирующая газовая или воздушная среда под избыточным давлением. Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемая установка состоит как минимум из одного компрессора, воздушного фильтра, конденсатора с установленным перед ним турбогравитационным сепаратором, электроклапана для сброса конденсата из конденсатора, накопительного ресивера и газоразделительного мембранного аппарата, отсекаемых при остановке компрессора основным и дополнительным обратными клапанами, регулируемого дросселя, управляемого по сигналам датчика влажности индикатора влажности блоком управления, двух регулирующих редукторов, двух датчиков давления и соединительных трубопроводов. Установка позволяет получить технический результат, состоящий в усовершенствовании схемы с улучшенной способностью сепарации капельной влаги, обеспечении щадящего режима по скачкам давления для газоразделительного мембранного аппарата, благодаря чему предотвращаются преждевременный выход из строя мембранного аппарата и попадание влажного воздуха в кабели, чем достигается существенное повышение уровня качества и надежности работы установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для содержания кабелей телефонных сетей под избыточным газовым давлением, содержащая последовательно соединенные трубопроводами как минимум один компрессор, конденсатор с воздушным фильтром, газораспределительный мембранный аппарат, основной обратный клапан, регулируемый дроссель, накопительный ресивер, регулирующий редуктор, индикатор влажности, а также электроклапан для сброса конденсата из конденсатора, датчик давления, контролирующий давление в накопительном ресивере, датчик давления, контролирующий давление в телефонном кабеле, и блок управления, соединенный с обоими датчиками давления, электроклапаном и компрессором, отличающаяся тем, что она снабжена турбогравитационным сепаратором, установленным перед конденсатором, и расположенными перед мембранным аппаратом дополнительными обратным клапаном и регулирующим редуктором, между которыми размещен накопительный ресивер, а регулируемый дроссель размещен между газоразделительным мембранным аппаратом и основным обратным клапаном, при этом газораспределительный мембранный аппарат выполнен по схеме противотока, когда питающий и проникший потоки направлены друг против друга. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что регулируемый дроссель расположен на отводе из остаточного потока в проникший поток для регулировки степени осушки остаточного потока. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что воздушный фильтр расположен между конденсатором и дополнительным обратным клапаном.