ПОГРУЖНОЙ КРИОГЕННЫЙ НАСОС ДЛЯ РЕГАЗИФИКАЦИИ КРИОПРОДУКТА (СЖИЖЕННОГО ГАЗА) Российский патент 2024 года по МПК F04B37/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее решение относится к области криогенного машиностроения, в частности к конструкции криогенного поршневого насоса погружного типа, применяемого в составе газификационных установок для регазификации сжиженного природного газа (СПГ).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известна конструкция криогенного поршневого насоса (RU 2736116 С1, 11.11.2020). В предложенной конструкции насоса содержится внутренний кожух криостата, содержащий цилиндрический опорный пояс. На нем установлен цилиндр с плунжером, разделяющие объем внутреннего кожуха криостата на всасывающую полость, в которой смонтированы входной фильтр и входной клапан и которая соединена с трубопроводом подачи криогенной жидкости и трубопроводом отвода паров, и нагнетательную полость, которая соединена с трубопроводом подачи криогенной жидкости потребителю и в которой на крышке криостата, выполненной с экранно-вакуумной изоляцией, смонтирован линейный асинхронный электродвигатель, работающий при криогенных температурах, шток которого шарнирно соединен с плунжером. В плунжере установлен нагнетательный клапан и выполнены каналы для прохода криогенной жидкости. В цилиндре соосно клапану выпуска установлен всасывающий клапан и упор с окнами для прохода криогенной жидкости. Между крышкой криостата и цилиндром размещен цилиндрический стакан с радиальным зазором относительно линейного асинхронного электродвигателя. В стакане и крышке криостата выполнены каналы для прохода криогенной жидкости в трубопровод подачи к потребителю. Герметичность нагнетательной полости относительно всасывающей полости, а также нагнетательной полости относительно внешней среды обеспечивается за счет усилия от крышки криостата, передаваемого на прокладки, установленные между опорным поясом и цилиндром, цилиндром и цилиндрическим стаканом, цилиндрическим стаканом и крышкой, а также уплотнения между внутренним кожухом криостата и крышкой криостата.

[0003] Недостатком известного решения является вероятность избыточного нагрева корпуса насоса в ходе процесса перекачивания СПГ, что снижает эффективность его работы и может привести к выходу агрегата из строя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Заявленное решение направлено на решение проблемы в части повышения эффективности работы криогенного насоса.

[0005] Техническим результатом является повышение эффективности работы криогенного насоса, за счет улучшения теплоотведения от рабочего контура насоса.

[0006] В предпочтительном осуществлении заявленного решения предложен криогенный погружной насос плунжерного типа для перекачивания сжиженного природного газа (СПГ), содержащий корпус, размещенный в резервуаре с СПГ, внутри корпуса размещен шток, соединенный с плунжером, выполняющим возвратно-поступательные движения, при этом шток соединен с электродвигателем, входной патрубок, выходной патрубок, причем входной патрубок соединен с приемной камерой СПГ, в которой размещен конический фильтр, и корпус насоса содержит по меньшей мере две охладительные рубашки, между которыми выполнен охлаждающий контур, при этом каждая из охлаждающих рубашек содержит покрытие из политетрафторэтилена, и приемная камера содержит по меньшей мере два канала, в которых расположены дополнительные фильтры, через которые СПГ поступает в охлаждающий контур.

[0007] В одном из частных примерах осуществления охлаждающий контур содержит по меньшей мере две секции.

[0008] В другом частном примере осуществления секции содержат покрытие из политетрафторэтилена, толщина которого по меньшей мере в два раза превышает толщину покрытия охлаждающего контура, расположенного вне секций.

[0009] В другом частном примере осуществления дополнительные фильтры выполняются коническими.

[0010] В другом частном примере осуществления вторая охлаждающая рубашка содержит по меньшей мере одну медную вставку.

[0011] В другом частном примере осуществления насос дополнительно содержит патрубок отвода паров СПГ.

[0012] В другом частном примере осуществления насос содержит блок управления скоростью работы электродвигателя, соединенный с входным патрубком.

[0013] В другом частном примере осуществления электродвигатель выполняется с переменной скоростью работы.

[0014] Другие примеры осуществления и частные формы реализации представленного решения будут раскрыты в настоящих материалах заявке ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Фиг. 1 иллюстрирует общий вид насоса.

[0016] Фиг. 2 иллюстрирует вид насоса в разрезе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] На Фиг. 1 представлен общий принцип размещения и работы криогенного погружного насоса. Насос содержит корпус (10), который размещается одним концом (холодный конец) в емкости или резервуаре (30), содержащей СПГ (31). Корпус (10) плунжерного (или поршневого) криогенного насоса выполняется как правило цилиндрической формы, внутри которого размешается плунжер (13) со штоком (12), приводимым в движение за счет электродвигателя (11), механически соединяемого со штоком (12), например посредством ременной передачи или иного типа пригодного соединения. Плунжер (13) совершает возвратно-поступательные движения, обеспечивая перекачивание СПГ внутри рабочего контура насоса, образованного по меньшей мере двумя корпусами рубашек охлаждения.

[0018] На холодном конце насоса располагается входной патрубок (14), который соединяется с первой приемной камерой (17), в которую происходит забор СПГ. На корпусе насоса выполняется выходной патрубок (15) для перекачивания СПГ во внешнюю систему газификации. В приемной камере (17) располагается конический фильтр (18), обеспечивающий разделение частиц потока СПГ для последующего их попадания в рабочий контур насоса.

[0019] Как показано на Фиг. 2, СПГ через входной патрубок (14) поступает в камеру (17), где происходит первичная фильтрация СПГ с помощью фильтра (18). Коническая форма фильтра (18) позволяет эффективно разделять твердые частицы перекачиваемого продукта, снижая тем самым возможные нежелательные вибрации, что также негативно влияет на нагрев насоса. Фильтр (18) может представлять собой сетчатый фильтр, имеющий показатель в 150 микрон. За фильтром (18) размещен клапан (181), обеспечивающий прохождение СПГ в рабочую камеру насоса (110), который работает на открытие/закрытие при возвратно-поступательном движении плунжера (13).

[0020] Внутренний контур насоса образован совокупность проходных каналов, сформированных рубашками охлаждения (101, 102). При этом между охлаждающими рубашками (101, 102) сформирован охлаждающий контур (111), по которому осуществляется прохождение СПГ. Рабочая камера насоса (110) образована областью движения плунжера (13) внутри второй рубашки охлаждения (102). Элементы насоса выполняются, как правило, из высокопрочной стали с добавления никеля и меди. Чтобы обеспечить улучшенный процесс охлаждения рабочего контура насоса при перекачивании СПГ на поверхности рубашки охлаждения (101, 102) наносится слой покрытия из политетрафторэтилена (или Тефлон), который имеет высокие показателя теплопроводности и позволяет улучшить процесс отвода тепла.

[0021] Также приемная камера (17) содержит два канала, в которых расположены дополнительные фильтры (182), через которые СПГ поступает в охлаждающий контур (111), что позволяет дополнительно провести процесс очистки перекачиваемого продукта и снизить попадание твердых частиц во внутренний контур. Фильтры (182) также как и фильтр (18) могут выполняться коническими.

[0022] Дополнительно охлаждающий контур (111) может содержать две и более секций (112), которые выполняется в виде стенок, которые позволяют обеспечить незначительное замедление потока СПГ при его прохождении по контуру (111) и тем самым осуществить дополнительное охлаждение насоса за счет того, что секции (112) содержат покрытие из политетрафторэтилена, толщина которого по меньшей мере в два раза превышает толщину покрытия охлаждающего контура (111), расположенного вне секций (112).

[0023] В еще одном примере реализации охлаждающая рубашка (102) содержит по меньшей мере одну медную вставку (113). При этом вставки (113) могут размещаться как в произвольно точке рубашки (102), так и в области секций (112). Применение медных вставок (113) также позволяет дополнительно усилить теплоотвод от рабочего объема насоса.

[0024] В еще одном примере реализации насос дополнительно содержит патрубок (16) отвода паров СПГ, которые образуется от теплопритоков при прохождении СПГ камеры (17).

[0025] Насос также может содержать блок управления (19) скоростью работы электродвигателя (11), который соединен с входным патрубком (14). При этом двигатель (11), как правило, выполняется с переменной скоростью работы. Это позволяет снизить эффект кавитации, который возникает, когда давление в жидкости падает ниже давления паров жидкости при определенной температуре. В этот момент жидкость испаряется, образуя тем самым пузырьки пара. Эти пузырьки могут привести к потере заправки насоса или к сильной вибрации, излишнему нагреву и его повреждению.

[0026] Блок управления (19) содержит датчик давления, который при фиксации его спада при работе насоса, формирует управляющий сигнал на электродвигатель (11) для снижения скорости его работы, тем самым позволяя снизить возможные вибрации и нагрев насоса до момента восстановления давления до нормального значения.

[0027] Работа насоса осуществляется следующим образом.

[0028] При возвратном движении плунжера (13) СПГ направляется по входному патрубку (14) в приемную камеру (17), далее в охлаждающий контур (111) через каналы с фильтрами (182). Далее СПГ попадает в рабочую камеру (110) через клапан (181). При поступательном движении плунжера (13) СПГ попадает через выпускной клапан (151) в выходной патрубок (15) и далее поступает во внешнюю систему газификации.

[0029] При использовании патрубка (16) для отвода паров СПГ в конструкции насоса, при поступлении СПГ в охлаждающий контур (111) Пары криогенной жидкости, образующиеся от теплопритоков, из контура (111) отводятся по патрубку (16).

Изобретение относится к области криогенного машиностроения, в частности к конструкции криогенного поршневого насоса погружного типа, применяемого в составе газификационных установок для регазификации сжиженного природного газа (СПГ). Криогенный погружной насос плунжерного типа для перекачивания сжиженного природного газа (СПГ) содержит корпус, размещенный в резервуаре с СПГ. Внутри корпуса размещен шток, соединенный с плунжером, выполняющим возвратно-поступательные движения. Шток соединен с электродвигателем с переменной скоростью работы. Насос также включает входной патрубок и выходной патрубок. Входной патрубок соединен с приемной камерой СПГ, в которой размещен конический фильтр. Корпус насоса содержит две охладительные рубашки, между которыми выполнен охлаждающий контур. Каждая из охлаждающих рубашек содержит покрытие из политетрафторэтилена. Приемная камера содержит по меньшей мере два канала, в которых расположены дополнительные фильтры, через которые СПГ поступает в охлаждающий контур. Техническим результатом является повышение эффективности работы криогенного насоса за счет улучшения теплоотведения от рабочего контура насоса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Криогенный погружной насос плунжерного типа для перекачивания сжиженного природного газа (СПГ), содержащий корпус (10), размещенный в резервуаре с СПГ, внутри корпуса (10) размещен шток (12), соединённый с плунжером (13), выполняющим возвратно-поступательные движения, при этом шток соединен с электродвигателем (11) с переменной скоростью работы, входной патрубок (14), выходной патрубок (15), причем входной патрубок (14) соединен с приемной камерой СПГ (17), в которой размещен конический фильтр (18), и корпус насоса (10) содержит две охладительные рубашки (101, 102), между которыми выполнен охлаждающий контур (111), при этом каждая из охлаждающих рубашек (101, 102) содержит покрытие из политетрафторэтилена, и приемная камера (17) содержит по меньшей мере два канала, в которых расположены дополнительные фильтры (182), через которые СПГ поступает в охлаждающий контур (111).

2. Насос по п.1, в котором охлаждающий контур (111) содержит по меньшей мере две секции (112).

3. Насос по п.2, в котором секции (112) содержат покрытие из политетрафторэтилена, толщина которого по меньшей мере в два раза превышает толщину покрытия охлаждающего контура (111), расположенного вне секций (112).

4. Насос по п.1, в котором дополнительные фильтры (182) выполняются коническими.

5. Насос по п.1, в котором вторая охлаждающая рубашка (102) содержит по меньшей мере одну медную вставку (113).

6. Насос по п.1, дополнительно содержащий патрубок (16) отвода паров СПГ.

7. Насос по п.1, дополнительно содержащий блок управления (19) скоростью работы электродвигателя (11), соединенный с входным патрубком (14).