Система производства сжатого газа Советский патент 1984 года по МПК F17C5/00 G05D27/00 

Изобретение относится к системам производства сжатого газа и может быть использовано при зарядке сжатым газом потребителей.

Известна система наддува сжатым газом, содержащая источник газа высокого давления в виде ресивера, связанного с накопителем газа через магистрали с запорными органами 1.

Недостатком системы являются ее ограниченные энергетические возможности (ресиверы имеют конечный объем).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система производства сжатого газа, содержащая многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными линиями и баллон, вход которого через запорный орган связан с выходом последней ступени компрессора 2.

Данная система обеспечивает работу компрессора только на полной нагрузке даже при зарядке опорожненных ресиверов высокого рабочего давления. А именно, все ступени компресскра, кроме последней, развивают максимальное давление нагнетания, доводя его на последней ступени до значительного значения на протяжении всего времени зарядки сжатым газом баллона.

В подавляющем большинстве случаев требуется зарядить сжатым газом бтллон высокого давления с низким остаточным давлением (баллон выдал ранее сжатый газ потребителям). Причем остаточное давление в баллоне может быть в десятки раз. меньше давления нагнетания последней ступени, использование которой для нагнетания в первый момент нерационально, так как ступени высокого давления интенсивно изнащиваются, в них больще утечек сжатого газа в уплотнениях нагнетательных и всасывающих клапанов, а также в контактирующих поверхностях порщневых колец и цилиндра. Ввиду постоянной полной загрузки многоступенчатого компрессора в процессе зарядки баллонов, имеет место нерациональное использование энергии привода и производительности сжатого газа многоступенчатого компрессора.

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и повыщение надежности компрессора.

Поставленная цель достигается тем, что система производства сжатого газа, содержащая многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными линиями и баллон, вход которого через запорный орган связан с выходом последней ступени компрессора, дополнительно содержит сигнализаторы давления и отсечные клапаны, установленные на нагнетательных линиях ступеней компрессора, трубопровод с зарядными клапанами, связанный с отсечными клапанами и запорным органом, и управляющее устройство, входы которого соединены с выходами сигнализаторов давления.

а выходы - с приводом компрессора, отсечными и зарядными клапанами.

На чертеже представлена система производства сжатого газа.

Система содержит многоступенчатый компрессор 1 с приводом 2 ступеней 3. Ступени 3 компрессора 1 соединены между собой нагнетательными линиями 4, на каждой из которых последовательно по потоку газа установлены соответствующие сигнализаторы 5 давления и отсечные клаптны 6. Входы последних сообщены с входами зарядных к.лапанов 7. Трубопровод 8 установлен параллельно магистрали 9, снабженной запорным органом 10, через который магистраль 9 связана с баллоном 11 высокого давления. Сигнализаторы 5 давления, отсечные клапаны 6 и зарядные клапаны 7 связаны с управляющим устройством 12.

Система производства сжатого газа работает cлeдyюuj.им образом.

В исходном положении в баллоне 11 (в общем случае) имеется остаточное давление, все клапаны системы и компрессоры 1 закрыты, закрыт также запорный орган 10 и отсутствует подача энергии ступеням 3 от привода 2.

После получения команды на зарядку баллона 11 с неизвестным по величине остаточным давлением открывается запорный орган 10. Управляющее устройство 12 открывает отсечные клапаны 6 и включает в работу компрессор 1 подачей энергии от привода 2. В общем случае, газ из баллона 11 под остаточным давлением поступает в магистраль 9 к нагнетательному выходу последней ступени и в трубопровод 8 к выходам зарядных клаптнов 7.

В установивщемся режиме работы многоступенчатого компрессора 1 управляющее устройство 12 осуществляет поиск первой пригодной по давлению нагнетания (при сравнении с величиной остаточного давления) ступени 3, временно способной обеспечить зарядку сжатым газом баллона 11. Для этого управляющее устройство 12 открывает зарядный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4, связывающей выход нагнетательного клапана предпоследней ступени с входом всасывающего клапана последней ступени. Если сигнализатор 5 давления данной нагнетательной линии 4 срабатывает, то управляющее устройство 12 закрывает зарядный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 этой нагнетательной линии 4. Зарядка баллона в данном случае возможна только через магистраль 9 (с выхода последней ступени 3); предпоследнюю ступень 3 использовать в этих целях невозможно и газ в баллон 11 поступает с выхода компрессора 1. Если сигнализатор 5 давления данной нагнетательной линии 4 не срабатывает, то управляющее устройство 12 закрывает зарядный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 упомянутой нагнетательной линии 4, закрывает отсечной клапан 6 и открывает зарядный клапан 7 нагнетательной линии, подающей газ на вход всасывающего клапана предпоследней ступени 3. Таким образом, производится поиск сработавшего сигнализатора 5 давления и дальше. Поиск управляюш,им устройством 12 ведется в направлении убывания по величине давления нагнетания ступеней 3, т.е. от последней к первой ступени. Такой порядок обусловлен необходимостью предохранения сигнализаторов 5 давления от значительных перегрузок по избыточному давлению. После обнаружения управляющим устройством сработавшего сигнализатора 5 давления конкретной нагнетательной линии 4 управляющее устройство 12 закрывает зарядный клапан 7 и открывает отсечный клапан 6 этой нагнетательной линии 4. Одновременно управляющее устройство 12 открывает зарядный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 последующей ступени 3. Например, управляющее устройство 12 получило сигнал с нагнетательной линии второй ступени; это означает необходимость проведения (временно) заправки баллона газом от третьей ступени компрессора 1. Давление в нагнетательной линии 4 заряжающей баллон 11 ступени 3 постепенно увеличивается одновременно с ростом давления в баллоне 1J по величине от остаточного до максимального давления нагнетания ступени 3. При достижении в нагнетательной линии 4 заряжающей баллон 11 ступени 3 необходимого давления срабатыает ее сигнализатор 5 давления. Управляющее устройство 12 по получении сигнала от сигнализатора 5 давления закрывает зарядный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 ступени 3, работавщей на зарядку баллона 11. Одновременно управляющее устройство 12 открывает зарядный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 последующей ступени. С этого момента последующая ступень 3 заряжает баллон 11 сжатым газом от давления, по величине равным максимальному давлению нагнетания предыдущей ступени, до максимального давления нагнетания заряжающей баллон 11 ступени 3. В свою очередь ступень 3, которая до этого осуществляла зарядку баллона 11, стала нагнетать газ на вход в ступень 3, заряжающую баллон И, т. е. произошло восстановление обычной нагнетательной схемы компрессора 1. Подобным образом осуществляется включение в работу всех последующих ступеней 3 многоступенчатого компрессора 1, которые до этого работают вхолостую (разгружены по давлению). Зарядка баллона 11 завершается при достижении в нем необходимого (рабочего) давления; управляющее устройство 12 при этом прекращает подачу энергии на ступени компрессора 1 от привода 2, закрывается задорный орган 10 и закрываются все клапаны системы. Таким образом использование данной системы для производства сжатого газа позволяет создать облегченный режим работы многоступенчатому компрессору при зарядке баллонов с высоким рабочим давлением за счет частичного сокращения времени работы под нагрузкой ступеней высокого давления, снизить потери газа в ступенях компрессора путем снижения утечек при сжатии газа за счет сокращения общего времени работы ступеней высокого давления, сопровождающегося наибольшими утечками, снизить износ наиболее изнащиваемых ступенней высокого давления за счет сокращения времени их нагруженной работы в общем времени работы (ресурсе) многоступенчатого компрессора, а также снизить затраты энергии на привод многоступенчатого компрессора с временно разгруженными ступенями высокого давления нагнетания.

СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА (СЖАТОГО ГАЗА, содержашая многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными линия1ми и баллон, вход которого через запорный орган связан с выходом последней ступени компрессора, отличающаяся тем, что, с целью сокрашения энергозатрат и повышения надежности компрессора, она дополнительно содержит сигнализаторы давления и отсечные клапаны, установленные на нагнетательных линиях ступеней компрессора, трубопровод с зарядными клапанами, связанный с отсечными клапанами и запорным органом, и управляющее устройство, входы которого соединены с выходами сигнализаторов давления, а выходы - с приводом компрессора, отсечными и зарядными клапанами. (Л СЛ