Станция для компримирования природного газа Советский патент 1993 года по МПК F04B41/00 

Изобретение относится к автомобиль- . ным газонаполнительным компрессорным станциям (АГНКС).

На фиг.1 изображена принципиальная схема станции для компримирования природного газа при параллельном подключении к ГРС; на фиг.2 - принципиальная схема узла подготовки газа: на фиг.З - принципиальная схема узла компримирования; на фиг.4 - принципиальная схема типовой установки осушки газа; на фиг.5 - принципиальная схема типового поста заправки; на фиг.6 - схема трехступенчатого компрессора.

. Ниже приводится вариант размещения и работы станции для компримирования природного газе при параллельном подключении к ГРС.

По газопроводу высокого давления 1 газ поступает на ГРС 2. где осуществляется снижение высокого давления газа до заданного низкого. Отбор газа на станцию компримирования осуществляется через отключающий вентиль 3. сброс газа с двигателя компрессора в трубопровод низкого давления - через вентиль 4. В узле подготовки 5

газ подвергается очистке от механических примесей и свободной влаги, редуцируется и делится на два потока - линия 6 непосредственно для компримирования и линия 7 для работы привода. Узел компримирования 8 обеспечивает сжатие газа до 25 МПа с межступенчатым охлаждением и контролем давления и температуры. Установка осушки газа 9 обеспечивает требуемые параметры сжатого газа по влагосодержанию. Ресивер 10 накапливает сжатый газ перед постом заправки 11. По шлангу 12 производится заправка автомобильного баллона 13. Предусмотрена линия для сброса газа 14 на свечу 15 из шланга 12 после окончания заправки.

Узел подготовки газа 5 (фиг.2) включает в себя дистанционно-управляемый запорный кран 16, манометры 17-20, термометр 21, фильтр для отделения механических частиц и свободной влаги 22, редуктор перепада давления 23 (с подключением его камеры управления линией обратной связи к газопроводу низкого давления после привода) и регулятор давления газа 24. Штуцер 25 служит для подключения к системе про(/)

С

дувки трубопроводов азотом при ремонтных работах.

Узел компримирования 8 (фиг.З) включает в себя 3-х ступенчатый компрессор высокого давления с приводом от двухцилиндрового двигателя двойного действия 26, оснащенный четырьмя камерами (цилиндрами) сжатия газа: I ст. - 27, II ст. - 28, III ст. - 29 (две ступени). На линии всасывания в I ст. 27 установлен герметичный обратный клапан 30. В теплообменниках типа газ-газ 31, 32 и 33 осуществляется охлаждение сжатого газа после каждой ступени. Предохранительные клапаны 34, 35 и 36 предотвращают недопустимое повышение давления после соответствующей ступени сжатия. На нагнетательных линиях каждой ступени сжатия установлены герметичные обратные клапаны 37-39 соответственно. Охлаждение камер ступеней сжатия 27-29, а также теплообменников 31-33 осуществляется газом, отработавшим в приводе компрессора 26 и отводимым от распределительных золотников его цилиндров по линиям 40-43. Все линии сброса газа после двигателя и прохождения холодильников объединяются в один коллектор 44, который подключается к газопроводу низкого давления ГРС через вентиль 4 и имеет отвод газа на редуктор 23. На выходе коллектора 44 из узла 8 установлен вентиль 45 и дистанционно-управляемый кран 46.

Каждая ступень-сжатия контролируется по давлению и по температуре, предусмотренными контрольно-измерительными приборами. Вентили 47-49 служат для разгрузки линий нагнетания ступеней компрессора. Сброс газа с этих линий соединен со свечой 15.

Установка осушки газа 9 (фиг.4) включает в себя влагомаслоотделители 50 и 51, два адсорбера 52 и 53, фильтры 54 и 55, теплообменник 56, влагомер 57 и переключающие вентили 58-65.

Ресивер 10 представляет собой толстостенный стальной баллон (сосуд высокого давления) объемом 1-1,5 м.

Пост заправки 11 (фиг.5) включает в себя поршневой дозатор 66, дистанционно- управляемый запорный клапан 68 и электроконтактный манометр 69. Заправочный шланг 12 имеет встроенный обратный клапан 70. Трехступенчатый компрессор высокого давления с приводом (фиг.6) включает цилиндры 71 и 72. внутри которых расположены поршни 73 и 74 с хвостовиками 75. Хвостовики 75 имеют упоры 76 и 77, которые взаимодействуют с кривошипами 78, связанными неподвижно с поворотными валами 79. Поворотные валы 79 располагаются непосредственно в полостях цилиндров 71 и 72. Концы валов 79 через уплотнения 80 выведены наружу для взаимодействия с золотниками 81 и 82. Золотники 81 и 82

имеют корпусы 83 и 84. В корпусе 83 выполнены каналы 85-89, а в корпусе 84 - каналы 90-94, Каналы 85 и 90 соединены между собой и имеют общий вход. Каналы 86 и 89 Золотника 81 соединены с полостями цилиндра 72. каналы 91. и 94 золотника 82 - с полостями цилиндра 71, а каналы 87,88 и 92 и 93 выведены наружу и подключены к охлаждающим полостям цилиндро в сжатия 27-29.

5 На рабочей поверхности неподвижных корпусов 83 и 84 золотников 81 и 82 располагаются подвижные распределительные клапаны 95 и 96. Клапаны 95 и 96 связаны с поворотными валами 79 соответственно

0 цилиндров 71 и 72. На поверхностях клапанов 95 и 96, обращенных к корпусам, выполнены закрытые коробчатые каналы 97 и 98, попарно соединяющие каналы корпусов 83 и 84, а на боковой поверхности

5 выполнен фигурный вырез, выполняющий ту же функцию.

Поршни 73 и 74 имеют центральные двухсторонние штоки 99, выведенные через уплотнения 100 наружу и взаимодейст0 вующие с поршнями ступеней сжатие 27, 28 и 29.

Исходное состояние оборудования перед пуском станции: по газопроводу 1 газ поступает на ГРС, которая снижает высокое

5 давление до заданного низкого, отключающий вентиль 3 открыт, кран 16 закрыт, редуктор перепада 23 настроен на заданный перепад давления для обеспечения работы компрессора, регулятор давления 24 на0 строен на заданное давление всасывания в цилиндр 27 1-й ступени компрессора, вентили 47-49 для разгрузки линий нагнетания ступеней компрессора закрыты, вентиль 45 открыт на заданный режим работы компрес5 сора, кран 46 закрыт, отключающий вентиль 4 открыт, вентили 59, 60, 62 и 65 открыты (адсорбер 52 включен на осушку), вентили 58.61.63 и 64 закрыты (адсорбер 53 включен на регенерацию), дистанционно-управляе0 мый запорный клапан 67 закрыт.

Для осуществления накачки газа в ресивер 10 с поста управления (на схеме не приведен) осуществляется одновременное открытие дистанционно-управляемых эа5 порных кранов 16 и 46.

Компрессор 26 включается в работу, обеспечивая 3-х ступенчатое сжатие газа в цилиндрах 27-29. Охлаждение теплообменника 31 осуществляется газом, сбрасываемым с цилиндра 71 по линии 40 канала 87

золотника 81; теплообменника 32 - газом, сбрасываемым с цилиндра 71 по линии 41 канала 88 золотника 81; теплообменника 33 - газом, сбрасываемым с цилиндра 72 по линиям 42 и 43 каналов 92 и 93 золотника 82.

После lll-й ступени компрессора газ поступает во влагомаслоотделитель 50, проходит сверху вниз адсорбер 53, осуществляя регенерацию сорбента. Через влагомаслоотделитель 51 и теплообменник 56 газ проходит снизу вверх адсорбер 52, подвергаясь осушке, и, минуя фильтр 54 задержки сор- бентной пыли, поступает в ресивер 10.

Качество осушки контролируется влаго- . мером 57 и по мере необходимости адсорберы 52 и 53 переключаются на противоположные потоки.

Трехступенчатый компрессор 26 работает следующим образом (см. фиг.6).

Газ по линии 7 поступает на входы 85 и 90 золотников 81 и 82. По каналу 94 золотника 82 газ через трубопровод поступает в правую полость цилиндра 71 и прижимает поршень 73 к левому торцу цилиндра, следовательно в I ст. 27 закончено сжатие газа, а во II ст. 28 завершился цикл всасывания. В этот момент упор 76 на хвостовике 75 поршня 73 воздействует на кривошип 78 поворотного вала 79 и удерживает его в этом положении. Соединенный с валом 79 распределительный клапан 95 коробчатым каналом 98 сообщает между собой каналы 86 и 87 золотника 81, а другой коробчатый канал 97 запирает канал 88

В это же время газ через канал 89 и трубопровод поступает в левую полость цилиндра 72 и начинает перемещать поршень 74 слева направо, выдавливая газ из правой полости цилиндра 72 через канал 86, 87 золотника 81 в линию 40. Следовательно, левый цилиндр III ст. 29 начинает всасывание через свой наполнительный клапан, а правый цилиндр III ст. 29 осуществляет сжатие газа. Т.к. поршень 74 начинал двигаться из такого же положения, в каком в данный момент находится поршень 73, то некоторый период времени он движется свободно, не оказывая воздействия на принадлежащий цилиндру 72 кривошип 78 поворотного вала 79 и связанный с ним распределительный клапан 96 золотника 82. Следовательно, коммутация потоков газа при движении поршня 74 до момента касания упором 77 кривошипа 78 изменяться не будет.

После того, как упор 77 на хвостовике 75 поршня 74 начнет воздействовать на кривошип 78 поворотного вала 79. клапан 96 начнет поворачиваться по часовой стрелке и полностью переключится на сообщение каналов 90 и 91, 93 и 94 в конце хода поршня 74. Следовательно, левый цилиндр III ст. 29 полностью закончит всасывание, а правый цилиндр III ст. 29 вытолкнет порцию 5 сжатого газа через встроенный нагнетательный клапан.

С остановкой поршня 74 (точнее в конце хода) в движение слева направо приходит поршень 73 за счет полного сообщения ка- 0 налов 90 и 91,93 и 94. Следовательно, цилиндр 1 ст. 27 через встроенный наполнительный клапан начинает всасывание, а цилиндр И ст. 28 начинает сжатие. В конце хода поршень 73 переключит клапан 95 золотника 81

5 на сообщение каналов 85 и 86. 88 и 89. В движение справа налево придет поршень 74 цилиндра 72. Следовательно, в левой полости III ст. 29 начнется сжатие газа, а в правой полости III ст. 29 через встроенный напол0 нительный клапан начнется всасывание. Описанный порядок работы цилиндров будет повторяться по мере поступления газа по линии 7. обеспечивая тем самым накачку ресивера 10 до давления заправки. Оста5 новка компрессора 26 осуществляется с пульта управления закрытием дистэнцион- но-управляемых запорных кранов 16 и 46. Приведенная конструкция компрессора позволяет реализовать сжатие с числом ступе0 ней от 1 до 4.

Пост заправки 11 обслуживается оператором.

После подключения шланга 12 к запорному клапану на баллоне 13 открывается

5 вначале этот клапан, а затем трехлинейный клапан 68. При этом поршень дозатора 66 перемещается вправо, сжимая пружину, и порция газа высокого давления, оставшаяся после предыдущей запрввки. проходит в

0 баллон 13. обеспечивая выравнивание давления в объеме рукав 12 - баллон 13. По манометру 69 оператор определяет остаточное давление газа в баллоне, что необходимо для учета отпускаемого газа. При

5 открытии клапана 67 осуществляется заправка баллона 13.

После заправки вначале закрывается клапан 67, а затем клапан 68, обеспечивая стравливание газа из рукава 12 на свечу 15

0 по линии 14. С закрытием клапана на баллоне 13 и отключением рукава 12 заправка считается законченной.

Формула изобретения Станция для компримировэния природ5 ного газа, содержащая многоступенчатый компрессор с охлаждающими полостями камер сжатия, привод которой состоит из двух силовых цилиндров с управляющими золотниками, и межступенчатые холодильники, отличающийся тем. что он снабжен

узлом подготовки газа и постом заправки, при этом управляющие золотники подключены линиями подвода газа к трубопроводу высокого давления газа через редуктор перепада давления, а линиями отвода газа - к

трубопроводу низкого давления газа через охлаждаемую полость одной из камер сжатия и последовательно через охлаждаемую полость одного из межступенчатых холодильников.

Сущность изобретения: станция для компримирования природного газа имеет привод в виде двух силовых цилиндров с управляющими золотниками. Последние подключены линиями подвода газа к трубопроводу высокого давления газа через редуктор, а линиями отвода - к трубопроводу низкого давления через охлаждаемую полость одной из камер сжатия и охлаждаемую полость одного из межступенчатых холодильников. 6 ил.

I

Фиг2

Вход од/шае- ного газа

О

LJff

Выход осушенного газа

ШМ

DHxh

;j

Й/г5

i

IS

ma

Јj

77 78ч1 %-W Г nX ИЩИ k .

/74

42

72

7

/

Ј1

59

7ff

rr

W