Система регулируемого поднятия давления низконапорного газа Российский патент 2020 года по МПК F17D1/07 

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 и давления перемещаемого газа в трубопроводе.

Газовые эжекторы используются для поднятия давления низконапорного газа с помощью газа высокого давления. Т.к. расход активного или пассивного газа может изменяться в широких пределах, то используется такой же принцип, как и у форсунок. Вместо одного эжектора устанавливаются несколько эжекторов с различной производительностью. Один эжектор может регулировать в пределах ±10% от номинала по активному или пассивному потоку. Все это относится и к эжекторам жидкость газ, которые используются, например, для компримирования газа в газовой промышленности или для создания вакуума в колоннах на НПЗ.

Известен (RU, патент 2140582, опубл. 27.10.99) способ откачки газа из отключенного участка газопровода, включающий подачу газа в сопло эжектора и откачку этим эжектором газа из отключенного участка газопровода.

Недостатком описанного способа является то, что эжекторная система должна содержать избыточные элементы, позволяющие осуществлять ее перенастройку. В любом случае производительность эжекторной системы на завершающем этапе откачки (например, при давлении в работающей нитке 4.5 МПа, и остаточном давлении в откачиваемом участке 0.3 МПа даже теоретический коэффициент эжекции К_Э=0.05) будет крайне низкой, так что за реальное разумное время провести полную откачку не удастся. В связи с этим, хотя принципиально описываемый способ осуществим, но в практике ремонта газопроводов в настоящее время не используется.

Известно (SU, патент №1721387, опубл. 23.03.1992) 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 и 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, авторское свидетельство №1239478, опубл. 23.06.1986) 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.

Недостатком известного технического решения следует признать невозможность изменения расходных характеристик перемещаемой по трубопроводу низко- и высоконапорных газообразной или жидкой среды.

Техническая проблема, решаемая использование разработанной системы, состоит в разработке усовершенствованного технического решения, применяемого для регулируемого поднятия давления низконапорного газа.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в обеспечении возможности глубокого регулирования работы системы, как по расходам активного газа, так и по давлениям при одновременном облегчении перенастройки системы.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему регулируемого поднятия давления низконапорного газа. Разработанная система содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения, при этом использованы эжекторы с различной производительностью, параллельно эжекторам дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной среды, к входам эжекторов посредством фланцевых соединений подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключена магистраль высоконапорной среды, подключенная также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, выход которого подключен магистрали выхода смеси, а выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключены к магистрали выхода смеси.

Система в некоторых вариантах реализации содержит более двух эжекторов.

Производительность используемых эжекторов в совокупности с указанным регулирующим клапаном обеспечивает изменение расхода активного газа от 10 до 100%.

Система может содержать, как регулируемые вручную вентили и клапан, так и автоматически управляемые вентили и клапан.

В некоторых вариантах реализации система может дополнительно содержать средства контроля давления, расхода и температуры активного газа, пассивного газа и смеси газов на выходе из блока эжекторов.

Также система может дополнительно содержать блок автоматического контроля всех параметров и регулирования давления в магистрали с регулирующим клапаном, выполненный с возможностью автоматического управления всеми запорными клапанами, (к входам которого подключены средства контроля давления низконапорного газа, а выходы блока подключены к запорным вентилям, управляемым автоматически.

Также для достижения указанного технического результата может быть использован разработанный способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа. Согласно разработанному способу при его реализации используют, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора с различной производительностью, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения, параллельно эжекторам установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, причем к входам эжекторов подключают посредством фланцевых соединений магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключают магистраль высоконапорной среды, дополнительно подключенную также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, при этом выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключают к магистрали выхода смеси.

Для удобства замены камеры сопла и камеры смешения вход активного газа делается под углом 90° к оси эжектора.

В некоторых вариантах реализации способа используют более двух параллельно установленных эжекторов.

При реализации способа используют как регулируемые вручную вентили и клапан, так и автоматически управляемые вентили и клапан.

В некоторых вариантах реализации способа дополнительно используют средства контроля давления, расхода газа и температуры на всех или отдельных потоках.

Также в некоторых вариантах реализации способа используют автоматическое управление запорными клапанами в зависимости от параметров газа.

Блок - схема разработанной системы приведена на рисунке, при этом использованы следующие обозначения: магистраль подачи пассивного (низконапорного) газа 1; магистраль подачи активного (высоконапорного) газа или жидкости 2; выход смеси 3; эжекторы 4, 5, 6, регулирующий клапан магистрали перепуска активного газа или жидкости 7, запорные вентили 8, фланцы 9, угловой отвод 10.

В основе разработанного технического решения использовано применение эжекторов для поднятия давления низконапорной текучей среды с использованием высоконапорной текучей среды, в частности газа.

Разработанное техническое решение работает следующим образом. Пассивный (низконапорный) газ поступает на эжекторы по магистрали 1. Активный (высоконапорный) газ или жидкость поступает 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.

В случае изменения давления активного, пассивного газа или давления на выходе эжекторов меняют сопло и камеру смешения (т.е. предварительно производят расчет и устанавливают сопло и камера смешения с другой геометрией). Замена проточных частей может производиться как на одном, так и на всех эжекторах блока эжекторов.

Технически это удобно делать, подключая эжектор к активному газу через угловой отвод 10 и с использованием фланцевого соединения. Разъединяя сначала фланцы на отводе 10, получают доступ к соплу эжектора с возможностью его замены. Далее, разъединяя остальные фланцы, меняют камеру смешения эжекторов. Таким образом, обеспечивается глубокое регулирование работы системы, как по расходам активного газа, так и по давлениям.

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 и давления перемещаемого газа в трубопроводе. Система содержит, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора с различной производительностью, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения. Параллельно эжекторам установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной среды, к входам эжекторов посредством фланцевых соединений подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключена магистраль высоконапорной среды, подключенная также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключены к магистрали выхода смеси. Технический результат, достигаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в обеспечении возможности глубокого регулирования работы системы как по расходам активного газа, так и по давлениям при одновременном облегчении перенастройки системы. 2 н. и 10 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, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения, при этом использованы эжекторы с различной производительностью, параллельно эжекторам дополнительно установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной среды, к входам эжекторов посредством фланцевых соединений подключена магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключена магистраль высоконапорной среды, подключенная также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключены к магистрали выхода смеси.

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

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

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

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства контроля давления, расхода и температуры активного газа, пассивного газа и газа-смеси на выходе из блока эжекторов.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок автоматического контроля давления, расхода и температуры активного газа, пассивного газа и газа-смеси на выходе из блока эжекторов, выполненный с возможностью автоматического управления запорными вентилями и регулирующим клапаном.

7. Способ регулируемого поднятия давления низконапорного газа, отличающийся тем, что используют, по меньше мере, два параллельно установленных эжектора с различной производительностью, каждый из которых выполнен с возможностью смены сопла и камеры смешения, параллельно эжекторам установлен регулирующий клапан магистрали перепуска активной текучей среды, причем к входам эжекторов подключают посредством фланцевых соединений магистраль низконапорного газа, а также через запорные вентили и угловые отводы к входам эжекторов подключают магистраль высоконапорной среды, дополнительно подключенную также через запорный вентиль к входу указанного регулирующего клапана, при этом выходы эжекторов и указанного регулирующего клапана через запорные вентили подключают к магистрали выхода смеси.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что используют более двух эжекторов параллельно установленных эжекторов.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что используют регулируемые вручную вентили и клапан.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что используют автоматически управляемые вентили и клапан.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно используют средства контроля давления, расхода и температуры активного газа, пассивного газа и газа-смеси на выходе из блока эжекторов.

12. Способ по п. 7, отличающийся тем, что используют автоматическое управление запорными клапанами с учетом контроля давления, расхода и температуры активного газа, пассивного газа и газа-смеси на выходе из блока эжекторов.