СИСТЕМА РЕГУЛИРУЕМОГО ПОДНЯТИЯ ДАВЛЕНИЯ НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА Российский патент 2011 года по МПК F17D1/00 

Изобретение относится к области перемещения текучих сред по трубопроводам, а именно к системе транспортирования газа с низким давлением, и может быть использовано при необходимости изменения 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, патент №721387) 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, авт.св-во №239478) 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 высоконапорных газообразной или жидкой среды.

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

Для получения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему эжекторов. Разработанная система регулируемого поднятия давления низконапорного газа содержит, по меньшей мере, два параллельно установленных эжектора, на входах по высоконапорной текучей среде каждого из которых установлен запорный вентиль, к входу каждого из эжекторов по низконапорному газу установлен также запорный вентиль, при этом, по меньшей мере, один из эжекторов системы дополнительно содержит запорный клапан, установленный с возможностью перекрытия подачи в сопло эжектора высоконапорной текучей среды, причем клапан закреплен на подвижном штоке, на противоположном конце которого закреплен поршень, установленный в камере с возможностью перемещения поршня потоками высоконапорной текучей среды управляющего давления, при этом магистраль высоконапорной текучей среды подключена к боковой поверхности корпуса запорного клапана между камерой и соплом эжектора вдоль поверхности штока. В предпочтительном варианте реализации системы для более точного регулирования расхода высоконапорной текучей среды и, следовательно, повышения давления низконапорной среды каждый эжектор системы содержит запорный клапан. Для более точного регулирования предпочтительно использовать в системе эжекторы различной производительности. При этом желательно использовать три и более эжекторов. Желательно, чтобы производительность используемых эжекторов в совокупности с указанным регулирующим клапаном обеспечивала изменение расходов низконапорного и высоконапорного потоков от 5 до 100%. При реализации системы могут быть использованы как регулируемые вручную запорные вентили и клапан, так и автоматически управляемые вентили и клапан. Предпочтительно система дополнительно содержит средства контроля давления низконапорного газа, средства контроля давления газа на выходе из эжектора, а также средства контроля давления высоконапорной текучей среды. Поршень выполнен в виде цилиндра или представлять собой тело, состоящее из двух цилиндров различного диаметра. Уплотнение поршня в камере осуществлено любым известным путем. Способ уплотнения не оказывает влияния на достижение указанного технического результата. Обычно выходы эжекторов, входящих в систему, бывают соединены в общую магистраль.

В предпочтительном варианте реализации разработанная система эжекторов содержит, по меньшей мере, три параллельно установленных эжектора, на входе каждого и которых установлен запорный вентиль магистрали высоконапорной текучей среды, к входам каждого из эжекторов через соответствующий запорный вентиль подключена магистраль низконапорной текучей среды (газа), выходы эжекторов подключены к выходной магистрали. Каждый эжектор содержит запорный клапан, установленный с возможностью перекрытия соплового отверстия. Торцевая поверхность корпуса клапана сообщена с объемом эжектора со стороны, противоположной соплу. В корпусе эжектора проходит шток клапана, на одном конце которого установлена с возможностью перекрытия соплового отверстия пластина клапана, а на другом конце штока установлен поршень. Вокруг поршня выполнена камера, примыкающая к торцевой поверхности эжектора. В камере по обе стороны от поршня установлены два штуцера подвода управляющей текучей среды, предпочтительно газовой. Магистраль подачи управляющей среды может быть подключена к магистрали высоконапорной текучей среды. Также она может быть подключена к автономному источнику управляющей 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. Кроме того, разработанная система позволяет быстро перекрывать сопло эжектора.

Разработанное техническое решение приведено на графическом материале, где использованы следующие обозначения: эжектор 1, запорный клапан 2, запорный вентиль 3 на магистрали пассивного потока, вентили 4, 5 на управляющей магистрали передвижения штока, запорные вентили 6 на магистрали активного потока.

Разработанное техническое решение работает следующим образом.

Пассивный (низконапорный) газ подают на эжекторы по магистрали через запорный вентиль 3. Активный (высоконапорный) газ или жидкость подают по магистрали через запорные вентили 6. При необходимости, подавая газовую среду по магистрали через вентиль 4, заполняют газом с повышенным давлением часть камеры слева от поршня. Указанное давление сдвигает поршень вправо (из правой части камеры газ уходит через вентиль 5). При этом желательно перекрыть доступ низконапорной среды в эжектор. С использованием средств контроля давления низконапорной и высоконапорной сред, в также давления на выходе эжектора процесс управления работой системы может быть автоматизирован. Таким образом, можно включать и отключать эжекторы в любой комбинации.

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%.

Изобретение относится к системе транспортирования газа с низким давлением и может быть использовано при необходимости изменения динамических и расходных характеристик перемещаемой текучей среды, предпочтительно, при изменении расхода перемещаемого газа в трубопроводе. Система содержит несколько параллельно установленных эжекторов, на входах по высоконапорной текучей среде каждого из которых установлен запорный вентиль, к входу каждого из эжекторов по низконапорному газу установлен также запорный вентиль. По меньшей мере, один эжектор дополнительно содержит запорный клапан, установленный с возможностью перекрытия подачи в сопло эжектора высоконапорной текучей среды. Технический результат состоит в обеспечении возможности точного регулирования расходов высоконапорного и низконапорного потоков текучих сред в трубопроводе. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система регулируемого поднятия давления низконапорного газа, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, два параллельно установленных эжектора, на входах по высоконапорной текучей среде каждого из которых установлен запорный вентиль, к входу каждого из эжекторов по низконапорному газу установлен также запорный вентиль, при этом, по меньшей мере, один эжектор дополнительно содержит запорный клапан, установленный с возможностью перекрытия подачи в сопло эжектора высоконапорной текучей среды, причем клапан закреплен на подвижном штоке, на противоположном конце которого закреплен поршень, установленный в камере с возможностью перемещения потоками высоконапорной текучей среды управляющего давления, при этом магистраль высоконапорной текучей среды подключена к боковой поверхности корпуса запорного клапана между камерой и соплом эжектора.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый эжектор содержит запорный клапан.

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

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

5. 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%.

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

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

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

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства контроля давления газа на выходе из эжектора.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства контроля давления высоконапорного текучей среды.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что поршень выполнен в виде цилиндра.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что поршень представляет собой тело, состоящее из двух цилиндров различного диаметра.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что выходы их эжекторов соединены в общую магистраль.