АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОДОРИЗАЦИИ ГАЗА Российский патент 2013 года по МПК B01F3/04 

Изобретение относится к средствам автоматического поддержания заданной концентрации одоранта в природном газе и может быть использовано для его одоризации, с использованием подземных емкостей хранения одоранта.

Одоризация природного газа является важнейшим фактором безопасности при его промышленном и бытовом применении. Имеющиеся лучшие одоризационные установки, разработанные взамен ручных капельниц, имеют в составе своих устройств дозаторы инжекторного типа для ввода в поток природного газа порций одоранта пропорционально расходу газа по установленным нормам под избыточным давлением. Поступление одоранта в дозаторы осуществляется из расходных емкостей, которые периодически пополняются одорантом из подземных емкостей-хранилищ (либо заменяются вновь заполненными).

Современное блочное одоризационное устройство для газовых распределительных станций (ГРС) средней и выше производительности по газу имеет весьма значительные габариты, массу и стоимость, последняя на сегодняшний день, в отдельных случаях, превышает 2 млн.руб. Это обстоятельство является одной из главных причин медленной замены ручных капельниц на современные одоризационные устройства.

Современное блочное одоризационное устройство, в полной мере, не является автоматическим, поскольку без участия оператора ГРС проблему заполнения расходных емкостей из подземной емкости-хранилища на сегодняшний день решить не удалось.

Известно устройство регулирования расхода одоранта (п. РФ №2153189, МПК G05D 7/00, опубликован 2000.07.20), относящееся к автоматическому регулированию расхода жидкости и использующееся в процессе одоризации, где требуется пропорциональное разбавление газа одорантом. Устройство содержит расходную емкость с одорантом, чувствительный элемент, насос-дозатор. Насос-дозатор выполнен по схеме поршневого пневмогидроусилителя и обеспечивает дискретную дозированную подачу одоранта по сигналу обратной связи с измерителем расхода одорируемого газа, линией нагнетания подключен через кавитационную трубку Вентури, перед которой установлен датчик давления, к последовательно установленным расходным емкостям, соединенным с газопроводом через основную и резервную капельницы соответственно, при этом внутренний объем насоса-дозатора над поршнем подачи одоранта, ограниченный уплотнением по штоку поршня, сообщен с линией всасывания через обратный клапан. Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности регулирования и подачи одоранта в газопровод и надежной защиты от утечки одоранта в атмосферу, кроме того, устройство не обеспечено устройством контроля уровня одоранта в расходной емкости и имеет большое количество подвижных частей, что снижает их надежность и может приводить к утечкам одоранта и загазованности технических помещений.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является автоматизированная система одоризации газа АСОГ ИЦФР. 423314.001 (см. http:www.vvgnn.com). АСОГ в исполнениях с блоком рабочего хранения одоранта представляет собой металлический шкаф, в котором расположены: устройство дозирующее с главным узлом - плунжерным насосом с электромагнитным приводом, две расходные емкости и одна буферная, визуальный указатель уровня для контроля заполнения расходных емкостей, фильтр, две капельницы, эжектор, манометр, мановакууметр, трубопроводы обвязки с запорно-регулирующей арматурой. К шкафу примыкает укрытие для баллона с нейтральным газом - азотом.

Заполнение расходных емкостей из подземной емкости через фильтр осуществляется передавливанием одоранта избыточным давлением азота и откачкой паров одоранта эжектором, контроль заполнения производится визуальным указателем уровня.

Из расходных емкостей одорант самотеком поступает в устройство дозирующее и далее через капельницу - в газопровод. Буферная емкость необходима для работы дозирующего устройства во время заполнения расходных емкостей. Во время одоризации газовое давление во всех трубопроводах и емкостях одинаковое и равно давлению в газопроводе. Имеется возможность одоризации капельным способом в ручном режиме через другую капельницу. Блок электронного управления, находящийся в помещении для оператора ГРС, связан с вычислителем-расходомером газа и с частотой, пропорциональной расходу газа, подает электрические импульсы на электромагнит плунжерного насоса, после срабатывания которого в газопровод вводятся фиксированные дозы одоранта.

Вышеуказанное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатками вышеуказанного устройства являются:

- отсутствие автоматического режима работы во время заполнения расходных емкостей из подземной емкости, поскольку открытие-закрытие запорно-регулирующей арматуры, запуск-отключение эжектора, контроль уровня заполнения расходных емкостей по визуальному указателю уровня осуществляется оператором ГРС;

- отсутствие автоматического учета количества потребленного одоранта и возможности автоматической коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта;

- отсутствие контроля уровня одоранта в подземной емкости;

- отсутствие возможности автоматической коррекции одоризации в случае частичной одоризации газа вне ГРС;

- большие габариты и масса шкафа с оборудованием системы, вызывающие сложности при его транспортировании и монтаже.

Решаемой технической задачей является создание автоматической системы одоризации газа САОПД, лишенной недостатков прототипа.

Технический результат заключается в полной автоматизации работы, возможности учета количества потребленного одоранта и коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта, возможности контроля уровня одораната в подземной емкости, коррекции одоризации в случае частичной одоризации газа вне ГРС, значительном (многократном) уменьшении габаритов и массы системы.

Для достижения технического результата в автоматической системе одоризации газа, состоящей из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления, указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте, верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос, в указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий, при этом гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости, дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости. Вместо дезодоратора может быть использован эжектор.

Отличительной особенностью САОПД является то, что:

- вместо расходных и буферной емкостей в устройство дозирующее установлена емкость расходно-измерительная, отличающаяся в десятки раз меньшим литражом и оснащенная сигнализатором уровня и датчиком температуры;

- вместо ручной технологии заполнения расходных емкостей передавливанием одоранта азотом из подземной емкости применена легко поддающаяся автоматизации прямая перекачка одоранта из подземной емкости к устройству дозирующему центробежным насосом, насос встроен над поверхностью грунта в сифон, соединяющий подземную емкость с указателем уровня, при этом центробежный насос по отношению к одоранту подземной емкости является навесным;

- вместо визуального указателя уровня для контроля заполнения одорантом расходных емкостей установлен указатель уровня как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, с электрическим преобразователем уровня, что в целом позволяет дистанционно контролировать уровень одоранта в подземной емкости независимо от ее конструкции и формы.

Перечисленные отличия, а также блок управления с расширенными функциональными возможностями, введенные в состав системы дезодоратор и пневмоузел, позволяют создать полностью автоматизированную систему одоризации газа с возможностью учета количества потребленного одоранта и коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта, с возможностью контроля уровня одоранта в подземной емкости, автоматической коррекции одоризаци в случае частичной одоризации газа вне ГРС, с существенно меньшими (в разы) габаритами и материалоемкостью оборудования системы. Следует отметить, что при работе предлагаемой системы не задействуется запорно-регулирующая арматура, а внутренние объемы устройства до насоса дозирующего со стороны входа находятся под небольшим избыточным давлением, что на порядок меньше, чем в прототипе. Это повышает надежность и безопасность.

На чертеже изображена схема автоматической системы одоризации газа САОПД, где 1 - подземная емкость с одорантом, 2 - устройство дозирующее, 3 - указатель уровня, 4 - фильтр, 5 - блок управления, 6 - центробежный насос, 7 - электрический преобразователь уровня одоранта, 8 - емкость расходно-измерительная, 9 -сигнализатор уровня, 10 - датчик температуры, 11 - дезодоратор, 12 - пневмоузел, 13 - насос дозирующий, 14 - сифон, 15 - баллон с азотом.

САОПД состоит из подземной емкости с одорантом 1, указателя уровня 3 с одорантом, сифона 14, концы которого всегда утоплены в одорант. В наземную часть сифона 14 встроены фильтр 4 и центробежный насос 6. Указатель уровня 3 снабжен электрическим преобразователем уровня одоранта 7 и соединен трубопроводом с емкостью расходно-измерительной 8, воздушная полость которой соединена трубопроводом с воздушной полостью подземной емкости 1. В последнюю также подведены трубопроводы, соединяющие воздушную полость с дезодоратором 11 и пневмоузлом 12, снабженного баллоном с азотом 15. Емкость расходно-измерительная 8 снабжена датчиком температуры 10 и сигнализатором уровня 9, вместе с насосом дозирующим 13 образует устройство дозирующее 2, соединенное с газопроводом. Контроль и бесперебойная работа АСОГ осуществляется при помощи блока управления 5. Трубопроводы снабжены запорной арматурой (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Изначально все внутренние объемы устройства до насоса дозирующего 13 со стороны входа находятся под атмосферным давлением. С помощью пневмоузла 12 и баллона с азотом 15 в подземной емкости с одорантом 1 создается постоянно поддерживаемое небольшое избыточное давление азота при перекрытых трубопроводах на дезодоратор 11 и газовую полость емкости расходно-измерительной 8. Под действием избыточного давления одорант поднимается вверх по сифону 14 и заполняет сифон 14 со встроенными в него фильтром 4 и центробежным насосом 6 и далее в указатель уровня 3. Обязательным условием является нахождение в одоранте концов сифона 14. После этого открывается трубопровод на газовую полость емкости расходно-измерительной 8, происходит выравнивание уровней одоранта в подземной емкости с одорантом 1 и указателе уровня 3. С помощью электрического преобразователя уровня одоранта 7 и блока управления 5 осуществляется контроль уровня одоранта в подземной емкости 1.

При включении привода центробежного насоса 6 одорант перекачивается из подземной емкости 1 в указатель уровня 3 до его полного заполнения и далее по трубопроводу в емкость расходно-измерительную 8 до верхнего уровня, после чего автоматически с помощью сигнализатора уровня 9 отключается привод центробежного насоса 6 и происходит выравнивание уровней одоранта в подземной емкости 1 и указателе уровня 3.

Поступление одоранта из емкости расходно-измерительной 8 к насосу дозирующему 13 устройства дозирующего 2 происходит самотеком. При снижении уровня одоранта в емкости расходно-измерительной 8 до нижнего уровня цикл ее заполнения повторяется вновь.

Во время снижения уровня одоранта в емкости расходно-измерительной 8, которая является одновременно мерным сосудом небольшого объема, фиксируется промежуток времени между двумя постоянными контрольными отметками уровня одоранта, которым соответствует контрольный объем одоранта. Этот объем сравнивается с объемом одоранта, равным суммарному количеству единичных доз при срабатывании насоса дозирующего (объемная единичная доза считается постоянной) за этот же промежуток времени. При несовпадении объемов программным обеспечением блока управления 5 производится коррекция частоты срабатывания насоса дозирующего. Датчик температуры 10 необходим для учета изменения плотности одоранта и объема емкости расходно-измерительной от температуры, поскольку норма одорирования устанавливается в граммах на единицу объема газа. Коррекция производится автоматически.

При заполнении подземной емкости одорантом сброс избыточного давления происходит через дезодоратор 11, в котором нейтрализуются пары одоранта. Во время заполнения подземной емкости процесс одоризации не прекращается. Возможно вместо дезодоратора использовать эжектор.

Блок управления и его программное обеспечение позволяют принимать стандартные унифицированные токовые сигналы от стационарных газоанализаторов на меркаптаны (основа одоранта) и автоматически корректировать одоризацию газа в случае обнаружения одоранта в поступающем на ГРС газе.

Изобретение относится к средствам автоматического поддержания заданной концентрации одоранта в природном газе и может быть использовано для его одоризации, с использованием подземных емкостей хранения одоранта. Автоматическая система состоит из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления. Указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте. Верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос. В указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий. Гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости. Дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости. Технический результат заключается в полной автоматизации работы, возможности учета количества потребленного одоранта и коррекции одоризации по фактическому потреблению одоранта, возможности контроля уровня одораната в подземной емкости, коррекции одоризации в случае частичной одоризации газа вне газораспределительной станции, значительном (многократном) уменьшении габаритов и массы системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматическая система одоризации газа, состоящая из подземной емкости с одорантом, устройства дозирующего, указателя уровня, фильтра, трубопроводов обвязки с запорно-регулирующей арматурой, блока управления, отличающаяся тем, что указатель уровня установлен как сообщающийся сосуд с подземной емкостью с возможностью заполнения одорантом до любого уровня одоранта в подземной емкости, соединены они сифоном, концы которого находятся в одоранте, верхняя часть сифона находится над поверхностью грунта и в нее встроены фильтр и центробежный насос, в указателе уровня установлены электрический преобразователь уровня одоранта и трубопровод, соединенный с емкостью расходно-измерительной из состава устройства дозирующего, снабженной сигнализатором уровня и датчиком температуры, в систему введены дезодоратор, пневмоузел и насос дозирующий, при этом гидравлическая полость емкости расходно-измерительной связана с насосом дозирующим, а ее газовая полость - с газовой полостью подземной емкости, дезодоратор и пневмоузел также связаны с газовой полостью подземной емкости.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дезодоратора использован эжектор.