СИСТЕМА И СПОСОБ РЕГУЛИРУЕМОГО ПОДНЯТИЯ ДАВЛЕНИЯ НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА Российский патент 2011 года по МПК F04F5/54 F17D1/65 

Изобретение относится к области перемещения текучих сред по трубопроводам, а именно к системе транспортирования газа с низким давлением, и может быть использовано при изменении динамических и расходных характеристик перемещаемой текучей среды, предпочтительно, при изменении расхода перемещаемого газа в трубопроводе.

Известна (см. Турбодетандерная электростанция "Мотор сич ЭТД-1000". Композит каталог нефтегазового оборудования и услуг, российский том. Изд. "Топливо и энергетика", 1999 г.) система эжекции для отвода газов из межлабиринтных полостей турбины. Система эжекции по известному источнику состоит из узла двухступенчатого эжектора, в который по подводящему трубопроводу подается активный газ из входной магистрали газораспределительной станции, газовоздушная смесь из межлабиринтных полостей турбины, а по отводящему трубопроводу газовоздушная смесь поступает в магистраль потребителя природного газа.

Однако применение известной системы не позволяет изменить давление в магистрали газовоздушной смеси.

Известно (SU, авторское свидетельство 1721387) газорегуляторное устройство, входящее в состав газораспределительной станции, содержащее входную и выходную магистрали, между которыми последовательно установлены запорный кран, фильтр, расходомер, регулятор давления газа, узел предохранительных клапанов и блок одоризации газа

В данном устройстве газ по трубопроводу высокого давления поступает в технологический блок, на входе которого установлен запорный кран с пневмоприводом, служащим для отключения станции в аварийных случаях. Затем газ очищается в фильтре от примесей и конденсата и направляется через узел замера расхода к регулятору давления газа, где происходит редуцирование (понижение) давления до заданной величины. После редуцирования газ проходит через узел предохранительных клапанов, которые срабатывают при превышении определенного давления. Далее газ проходит через блок одоризации, где подвергается одоризации. Собираемый в коллектор газ, поступавший от всех перечисленных узлов, направляется к эжектору в камеру смешения, при этом к соплу эжектора подводится газ от входного трубопровода. Эжектируемый газ затем поступает к потребителю.

Недостатком известного технического решения следует признать его сложность.

Известна (SU, патент 1239478) газораспределительная станция, предназначенная для снижения давления газа магистрального газопровода и содержащая коллекторы высокого и низкого давлений с турбогенератором между ними, соединенные посредством резервной и компенсационной линий с регулирующими клапанами, эжектор, включенный между коллекторами и подключенный камерой смешения к линии охлаждения генератора, причем станция дополнительно содержит реактор, подсоединенный на входе к коллектору высокого давления, а на выходе через дроссель к камере смешения эжектора.

Поиск по патентной литературе не выявил источников информации, аналогичных разработанному техническому решению.

Техническая задача, решаемая посредством реализации разработанного технического решения, состоит в обеспечении возможности изменения расходных характеристик перемещаемой по трубопроводу низко- и высоконапорной газообразной или жидкой среды.

Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в обеспечении возможности регулирования расходов высоконапорного и низконапорного потоков текучих сред в трубопроводе.

Для получения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему эжекторов. Разработанная система эжекторов содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, к входам эжекторов подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов и регулирующего клапана подключена магистраль высоконапорной текучей среды, выходы эжекторов через запорные вентили подключены к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключен в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали, а в случае использования жидкой высоконапорной текучей среды посредством насоса к магистрали высоконапорной текучей среды. В предпочтительном варианте реализации использованы эжекторы разной производительности, каждый из которых способен регулировать давление в трубопроводе в пределах ±10% от номинала по активному или пассивному потоку. В преимущественном варианте реализации используют более двух эжекторов. Количество используемых эжекторов и их характеристики зависят от диапазона изменения расходов высоконапорного и низконапорного потоков, а также точности поддержания параметров текучей среды в трубопроводе. Обычно производительность используемых эжекторов в совокупности с указанным регулирующим клапаном обеспечивает изменение расходов низконапорного и высоконапорного потоков от 5 до 100%. При реализации системы могут быть использованы как регулируемые вручную вентили и клапан, так и автоматически управляемые вентили и клапан. Предпочтительно система дополнительно содержит средства контроля давления низконапорного газа, устанавливаемые на магистрали низконапорной текучей среды как до расположения эжекторов, так и после расположения эжекторов. В случае использования автоматически управляемых вентилей и клапана и при наличии средств контроля давления в магистрали низконапорной текучей среды возможно использование дополнительно введенного блока автоматического контроля и регулирования давления в магистрали смеси, выполненного с возможностью автоматического управления запорными клапанами, к входам которого подключены средства контроля давления низконапорного газа, а выходы блока подключены к запорным вентилям, управляемым автоматически. Однако возможно использование и дистанционное управление автоматически управляемых вентилей и клапана от диспетчерского пункта без использования автоматики, но с учетом измеренного в реальном масштабе времени давления в магистрали низконапорной текучей среды до и после расположения эжекторов.

При реализации разработанной системы эжекторов используют, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, причем к входам эжекторов подключают магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов подключают магистраль высоконапорной текучей среды и регулирующий клапан, при этом выходы эжекторов через запорные вентили подключают к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключают в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали, а в случае использования жидкой высоконапорной текучей среды посредством насоса к магистрали высоконапорной текучей среды.

В основе разработанного технического решения использовано применение эжекторов для поднятия давления низконапорной текучей среды с использованием высоконапорной текучей среды, в частности газа. Т.к. расход активного (высоконапорного) или пассивного (низконапорного) газа может изменяться в широких пределах, то используют такой же принцип, как и у форсунок. Вместо одного эжектора устанавливают параллельно несколько эжекторов, предпочтительно, с различной производительностью. Один эжектор может регулировать в пределах ±10% от номинала по активному или пассивному потоку. Все это также относится и к эжекторам жидкость-газ, которые используют, например, для компремирования газа в газовой промышленности или для создания вакуума в колоннах на НПЗ.

Разработанное техническое решение приведено на чертеже, при этом использованы следующие обозначения: магистраль 1 подачи пассивного (низконапорного) газа, магистраль 2 подачи активного (высоконапорного) газа или жидкости, выходная магистраль 3, эжекторы 4, 5, 6, регулирующий клапан 7 магистрали перепуска активного газа или жидкости, запорные вентили 8.

Разработанное техническое решение работает следующим образом.

Пассивный (низконапорный) газ подается на эжекторы по магистрали 1. Активный (высоконапорный) газ или жидкость подается по магистрали 2. Пассивный и активный потоки выходят совместно по магистрали 3. Эжекторы включаются или отключаются запорными вентилями 8. Такими же вентилями включается регулирующий вентиль 7, через который сбрасывается при необходимости избыток активного газа.

Пример 1. На НПЗ гидроэжекторы используются для создания вакуума в ректификационных колоннах, величина вакуума составляет 20÷40 мм. рт.ст. В блок эжекторов установлено четыре эжектора с производительностью 10%, 20%, 40%, 40%. В зависимости от расхода (пассивного) газа из колонны подключаются различные эжекторы и в различном сочетании. В результате этого мы можем получить следующие сочетания производительности активного потока: 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%, 110%, кроме того, каждый эжектор позволяет регулировать производительности в пределах 5%÷10%.

Пример 2. На установке комплексной подготовки газа в блоке низкотемпературной сепарации газ выветривания в дальнейшем поджимается газом высокого давления и подается в газовую магистраль. В зависимости от расхода высоконапорного (активного) газа могут подключаться различные эжекторы. Например, расход высоконапорного (активного) газа меняется в пределах 20%÷100% от номинала. Устанавливаются эжекторы с производительностью 20%, 30%, 50%. Получается набор расходов активного газа: 20%, 30%, 50%, 70%, 80%, 100%, а также дополнительное регулирование самими эжекторами в пределах 5%÷10%.

Система и способ предназначены для регулируемого поднятия давления транспортируемого газа с низким давлением. Система содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды. К входам эжекторов подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов и регулирующего клапана подключена магистраль высоконапорной текучей среды. Выходы эжекторов через запорные вентили подключены к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключен в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали, а в случае использования жидкой высоконапорной текучей среды посредством насоса к магистрали высоконапорной текучей среды. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система регулируемого поднятия давления низконапорного газа, отличающаяся тем, что она содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, к входам эжекторов подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили к входам эжекторов и регулирующего клапана подключена магистраль высоконапорной текучей среды, выходы эжекторов через запорные вентили подключены к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключен в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали, а в случае использования жидкой высоконапорной текучей среды посредством насоса к магистрали высоконапорной текучей среды.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что использованы эжектора различной производительности.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит более двух эжекторов.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что производительность используемых эжекторов в совокупности с указанным регулирующим клапаном обеспечивает изменение расходов низконапорного и высоконапорного потоков от 5 до 100%.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что использованы регулируемые вручную вентили и клапан.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что использованы автоматически управляемые вентили и клапан.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства контроля давления низконапорного газа.

8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок автоматического контроля и регулирования давления в магистрали смеси, выполненный с возможностью автоматического управления запорными клапанами, к входам которого подключены средства контроля давления низконапорного газа, а выходы блока подключены к запорным вентилям, управляемым автоматически.

9. Способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа, отличающийся тем, что используют, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, параллельно которым дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, причем к входам эжекторов подключают магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили, к входам эжекторов и регулирующего клапана подключают магистраль высоконапорной текучей среды, при этом выходы эжекторов через запорные вентили подключают к выходной магистрали, выход указанного регулирующего клапана подключают в случае использования газообразной высоконапорной текучей среды к выходной магистрали, а в случае использования жидкой высоконапорной текучей среды посредством насоса к магистрали высоконапорной текучей среды.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют эжектора различной производительности.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют более двух эжекторов параллельно установленных эжекторов.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют регулируемые вручную вентили и клапан.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что используют автоматически управляемые вентили и клапан.

14. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно используют средства контроля давления низконапорного газа.

15. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что используют автоматическое управление запорными вентилями и клапаном с учетом давления газа в магистрали смеси.