Газорегуляторный пункт Российский патент 2021 года по МПК G05D16/04 F17D1/04 

Изобретение относится к области газоснабжения, в частности к устройствам регулирования давления газов без вспомогательных источников энергии, и может быть использовано при проектировании и эксплуатации газовых сетей среднего и низкого давлений. Сущность изобретения заключается в предотвращении переохлаждения элементов оборудования газорегуляторного пункта (ГРП).

Гидраты, или замерзшая смесь воды с углеводородами, образуются, когда, например, вода и природный газ контактируют с материалом при низких температурах. Замерзание, вызванное гидратами, может происходить в результате прохождения через регулятор давления углеводородной текучей среды, содержащей пары воды и/или углекислого газа. При понижении давления текучей среды, в соответствии с работой регулятора давления, температура текучей среды также понижается согласно эффекту Джоуля-Томсона. В результате снижения температуры, любая влага, присутствующая в потоке текучей среды, может быть причиной образования гидратов. Снижение давления сопровождается переохлаждением элементов регулятора давления. Регуляторы давления, являющиеся одним из основных элементов ГРП, могут подвергаться замерзанию, и появлению гидратов в точке снижения давления. Скопление гидратов в регуляторе давления может препятствовать нормальному закрытию и открытию клапана регулятора давления, что сказывается на его способности управлять давлением газа.

Известно устройство «Вихревой регулятор давления газа» [RU 2655565 С2 МПК G05D 16/04, опубл. 28.05.2018 Бюл. №15], содержащий корпус с входным и выходными патрубками, соосно установленную с выходными патрубками вихревую камеру, камеру энергоразделения, снабженную оребрением на внешней стороне, закручивающее устройство, отличающийся тем, что на входе закручивающего устройства установлен с возможностью перекрытия его сечения регулятор выполненный в виде регулирующего клина, снабженного электроприводом, при этом камера энергоразделения соосно соединена с патрубком отвода подогретого потока, снабженным расположенным внутри него регулирующим конусом, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси патрубка, кроме того, вихревая камера расположена внутри рубашки цилиндрической формы, полость которой сообщена с выходящим патрубком охлажденного потока и патрубком отвода подогретого потока, причем корпус вихревой камеры снабжен кольцевым каналом обогрева диафрагмы, соединенным трубкой с выходящим патрубком подогретого потока, при этом выходное отверстие канала обогрева расположено в камере охлажденного потока.

Недостатком данного устройства является наличие регулятора, снабженного электроприводом, что повышает взрыво-, огнеопасность конструкции, а также требует подведения ЛЭП к ГРП.

Известно изобретение «Регуляторы давления текучей среды с подогревом» [RU 2672835 С2 МПК G05D 16/06, опубл. 19.11.2018 Бюл. №22]. Устройство состоит из регулятора, содержащий корпус, расположенный в нем шток, первое впускное отверстие и первое выпускное отверстие. Регулятор регулирует давление текучей среды, проходящей от первого впускного отверстия к первому выпускному отверстию. Устройство содержит расположенный внутри корпуса турбулизатор, выполненный с возможностью переноса тепла к клапану регулятора. Регулятором и турбулизатором управляет шток. В результате лед не скапливается в регуляторе и не мешает его работе.

Недостатком устройства является сложность изготовления корпуса регулятора давления, имеющую дополнительную внешнюю рубашку, представляющую из себя турбулизатор.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству, прототипом является «Газорегуляторный пункт» [RU 2253145 С2 МПК G05D 16/04, опубл. 27.05.2005 Бюл. №15], содержащий газопровод высокого давления с термометром, показывающим и регистрирующим манометрами, фильтр очистки газа от механических примесей с жидкостным манометром, узел расхода газа, предохранительно-запорный клапан, газопровод выходного давления с показывающим и регистрирующим манометрами, сбросное устройство, обводной газопровод, вихревую трубу, заключенную в термостатирующий корпус, необходимый для смешения горячего и холодного потоков газа от вихревой трубы, предохранительно-запорный клапан соединен с входом вихревой трубы, а термостатирующий корпус соединен с газопроводом выходного (низкого) давления.

Недостатком этого устройства является отсутствие в схеме регулятора давления, и как следствие слабая возможность поддерживать стабильное давление при изменяющемся расходе газа на выходе из ГРП. К недостаткам также необходимо отнести наличие герметичного термостатирующего корпуса, внутри которого размещается вихревая труба. Данный корпус должен сохранять герметичность при постоянно изменяющемся внутреннем давлении, которое всегда больше атмосферно. Это усложняет конструкцию газорегуляторного пункта и снижает ее надежность эксплуатации при непрерывно меняющемся давлении.

Задача изобретения заключается в разработке способа, позволяющего предотвратить переохлаждение элементов оборудования газорегуляторного пункта. Технический результат - обеспечение эффективной и надежной работы газорегуляторного пункта.

Газопроводы высокого давления предназначены для передачи газа на большие расстояния. Прокладка газопроводов высокого давления в подавляющем числе случаев применяется подземной. В исключительных случаях допускается надземная прокладка газопроводов [СП42-01-2002 «Газораспределительные системы» п 5.1.2].

Поставленная задача решается тем, что в способе работы газорегуляторного пункта, включающем подачу газа высокого давления по газопроводу, расположенному под поверхностью земли, измерение давления газа на входе манометром, последовательное прохождение газа через запорную арматуру, фильтр, газовый счетчик с поступлением газа в вихревую трубку Ранка-Хилша, поступление горячего газа из вихревой трубки Ранка-Хилша на регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном для стабильного поддержания давления в газопроводе выходного низкого давления при меняющемся расходе газа, отвод охлажденного газа от вихревой трубки Ранка-Хилша в газопровод высокого давления струйным насосом для смешивания газа высокого давления исходной температуры с охлажденным для понижения температуры газа в газопроводе высокого давления, причем вихревая трубка ранка-Хилша не заключается в термостатический корпус.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве «Газорегуляторный пункт», содержащем газопровод высокого давления с термометром, манометрами, фильтр очистки газа, газовый счетчик, предохранительно-запорный клапан, газопровод выходного низкого (среднего) давления с манометрами, обводной трубопровод, вихревую трубку Ранка-Хилша, согласно изобретению вихревая трубка Ранка-Хилша не заключается в термостатический корпус, а горячий газ из вихревой трубки Ранка-Хилша, поступающий на регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном, позволяет стабильно поддерживать давление в газопроводе выходного низкого (среднего) давления при меняющемся расходе газа, а охлажденный газ от вихревой трубки Ранка-Хилша, отводящийся в газопровод высокого давления струйным насосом для смешивания газа высокого давления исходной температуры с охлажденным, позволяет понизить температуру газа в газопроводе высокого давления; охлажденный газопровод высокого давления расположен ниже глубины промерзания грунта.

На фиг. 1 представлен газорегуляторный пункт, где:

1. Газопровод высокого давления

2. Обводной трубопровод

3. Охлажденный газопровод высокого давления

4. Манометр

5. Запорная арматура

6. Фильтр очистка газа

7. Газовый счетчик

8. Струйный насос

9. Вихревая трубка Ранка-Хилша

10. Трубопровод отвода холодного газа

11. Патрубок горячего газового потока

12. Регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном

13. Газопровод выходного низкого (среднего) давления

Таким образом, в устройстве «Газорегуляторный пункт», содержащем газопровод высокого давления с термометром, манометрами, фильтр очистки газа, газовый счетчик, предохранительно-запорный клапан, газопровод выходного низкого (среднего) давления с манометрами, обводной трубопровод, вихревую трубку Ранка-Хилша, вихревая трубка Ранка-Хилша не заключается в термостатический корпус, причем из вихревой трубки Ранка-Хилша горячий газ поступает на регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном, который позволяет стабильно поддерживать давление в газопроводе выходного низкого (среднего) давления при меняющемся расходе газа, а охлажденный газ от вихревой трубки Ранка-Хилша отводится в газопровод высокого давления благодаря струйному насосу. При этом происходит смешение газа высокого давления исходной температуры с охлажденным. Суммарная температура газа в трубопроводе высокого давления снижается. Охлажденный газопровод высокого давления располагается ниже глубины промерзания грунта, что позволяет отбирать термальную энергию земли и подогревать газ. Это позволяет восстановить температуру в газопроводе высокого давления до следующего газорегуляторного пункта.

Газорегуляторный пункт работает следующим образом (фиг. 1).

Газ высокого давления поступает по газопроводу 1, расположенному под поверхностью земли, через ответвление в газорегуляторный пункт. В случае ремонта ГРП газ в газопровод низкого давления 13 поступает по обводному трубопроводу 2, оборудованному запорной арматурой. При штатной работе ГРП измеряется давление газа на входе (манометром 4), и газ последовательно проходит запорную арматуру 5, фильтр 6, газовый счетчик 7. Далее газ поступает в вихревую трубку Ранка-Хилша 9. Вихревая трубка 9 представляет собой гладкую цилиндрическую трубку, снабженную тангенциальным соплом, улиткой, диафрагмой с осевым отверстием и дросселем. При поступлении газа в сопло образуется интенсивный круговой поток, приосевые слои которого охлаждаются и отводятся через отверстие диафрагмы в виде холодного потока в трубопровод 10. Периферийные слои подогреваются и вытекают через дроссель в виде горячего газового потока по патрубку 11 и поступают в регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном 12. В регуляторе давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном 12 подогретый газ из-за снижения давления снижает свою температуру. При этом не происходит переохлаждение регулятора давления, а также образования гидратов. Далее газ поступает в газопровод низкого (среднего) давления 13, на котором установлены контрольно-измерительные приборы (манометр 4). Газ из трубопровода отвода холодного газа 10 засасывается струйным насосом 8, смешивается с газом высокого давления исходной температуры и поступает в охлажденный газопровод высокого давления 3. Охлажденный газопровод высокого давления 3 прокладывается ниже глубины промерзания грунта.

Использование заявляемого устройства позволяет:

1. Предотвращать переохлаждение регулятора давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном, а также трубопровода низкого (среднего) давления газорегуляторного пункта.

2. Восстанавливать температуру в газопроводе высокого давления до следующего газорегуляторного пункта, используя термальную энергию земли.

3. Поддерживать стабильное давление при изменяющемся расходе газа на выходе из ГРП.

4. Убрать из конструкции ГРП герметичный термостатирующий корпус, внутри которого размещается вихревая труба.

Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет предотвратить переохлаждение элементов оборудования газорегуляторного пункта и обеспечить эффективную и надежную работу газорегуляторного пункта.

Изобретение относится к устройствам регулирования давления газов без вспомогательных источников энергии и может быть использовано при проектировании и эксплуатации газовых сетей. Сущность изобретения заключается в предотвращении переохлаждения элементов оборудования газорегуляторного пункта (ГРП). Регуляторы давления, являющиеся одним из основных элементов ГРП, могут подвергаться замерзанию, из-за появления гидратов в точке снижения давления. Лед может скапливаться в регуляторе, тем самым препятствуя работе регулятора. Для предотвращения переохлаждения элементов ГРП используется вихревая трубка Ранка-Хилша, установленная перед регулятором давления с предохранительно-запорным клапаном по ходу движения газа высокого давления. Подогретый газ из вихревой трубки Ранка-Хилша поступает в регулятор давления с предохранительно-запорным клапаном. Газ из-за снижения давления снижает свою температуру. При этом не происходит переохлаждения арматуры ГРП, а также образования гидратов. Далее газ поступает в газопровод низкого давления. Охлажденный газ из вихревой трубки Ранка-Хилша засасывается эжектором, установленным на газопроводе высокого давления. При этом происходит смешение газа высокого давления исходной температуры с охлажденным. Суммарная температура газа в трубопроводе высокого давления снижается. Для компенсации тепловых потерь газопровод и охлажденный газопровод высокого давления прокладываются ниже глубины промерзания грунта. Технический результат – обеспечение восстановления температуры в газопроводе высокого давления до следующего газорегуляторного пункта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы газорегуляторного пункта, включающий подачу газа высокого давления по газопроводу, расположенному под поверхностью земли, измерение давления газа на входе манометром, последовательное прохождение газа через запорную арматуру, фильтр, газовый счетчик с поступлением газа в вихревую трубку Ранка-Хилша, поступление горячего газа из вихревой трубки Ранка-Хилша на регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном для стабильного поддержания давления в газопроводе выходного низкого давления при меняющемся расходе газа, отвод охлажденного газа от вихревой трубки Ранка-Хилша в газопровод высокого давления струйным насосом для смешивания газа высокого давления исходной температуры с охлажденным для понижения температуры газа в газопроводе высокого давления, причем вихревая трубка ранка-Хилша не заключается в термостатический корпус.

2. Газорегуляторный пункт, содержащий газопровод высокого давления с термометром, манометрами, фильтр очистки газа, газовый счетчик, предохранительно-запорный клапан, газопровод выходного низкого (среднего) давления с манометрами, обводной трубопровод, вихревую трубку Ранка-Хилша, отличающийся тем, что вихревая трубка Ранка-Хилша не заключается в термостатический корпус, а горячий газ из вихревой трубки Ранка-Хилша, поступающий на регулятор давления со встроенным предохранительно-запорным клапаном, позволяет стабильно поддерживать давление в газопроводе выходного низкого (среднего) давления при меняющемся расходе газа, а охлажденный газ от вихревой трубки Ранка-Хилша, отводящийся в газопровод высокого давления струйным насосом для смешивания газа высокого давления исходной температуры с охлажденным, позволяет понизить температуру газа в газопроводе высокого давления; охлажденный газопровод высокого давления расположен ниже глубины промерзания грунта.