Газификационная установка Советский патент 1979 года по МПК F17C7/02 G05D27/00 

I

Изобретение относится к газификационным установкам для хранения и переключения под давлением вешеств в жидкой фазе с последующей их газификацией, например криогенных веществ.

Известна газификационная установка, содержащая резервуар для хранения сжиженного газа, линию, соединяющую нижнюю и верхнюю части резервуара, с находящимися на вей вентилем и испарителем, датчик давления, линию отбора жидкости, нспрлнительный механизм позиционного действия на линии подачи жидкости потребителю и два входных триггера 1.

Однако такая газификационная установка может использоваться только как сосуд-хранилище сжиженных газов и не обеспечивает бесперебойной выдачи продукта потребителю.

Известна газификационная установка, содержащая резервуар пля хранения сжиженпого газа, линию, соединяющую нижнюю и верхнюю части резервуара, с находящимися ва ней вентилем и испарителем

сжиженного газа, а также линию сброса давления из резервуара с установленными на ней датчиком давления и вентилем Г 2j.

Такую установку нельзя применять для полу1ения высоких давлений. Резервуар в ней связан линией отбора жидкости непосредственно с основным испарителем. Перед заправкой из резервуара сбрасывают давление, при этом остаток жидкости в ней закипает; потеря испаряющегося . дукта при давлении в резервуаре 2 Мн/м (20 кгс/см ) превышает 1О% и увеличивается с ростом Давления.

Наиболее близка к предлагаемому изоб ретению газификационная установка, содержащая резервуар для хранения сжиженного газа, линию, соединяющую нижнюю к верхнюю части резервуара, с находящимися на ней первым вентилем и испарителем сжиженного газа, линию сброса давления с установленными на ней датчиком давления и вторым вентилем, насос, линию отбора жидкости и лнншо отвода утечек.совдиняюЩую насос с верхней частью резервуара, нижняя часть которого связана ли нией отбора жидкости с насосом Гз. Недостатками такой газифшшционной установки являются необходимость пери одического прекращения перекачивания жид кости из-за того, что насос сжиженного газа- со всасывающим клапаном не может работать без предварительной подготовки .нз-0а закипания жидкости в цилиндре, а также большие потери продукта. Насос может перекачивать только переохлажденную жидкость относительно температуры кипения при данном давлении. До начала работы насоса жидкость в установке, как правило, хранится при атмосферном давлении, и кипит вследствие наличия теплопритока через изоляцию. Перед началом работы подни лают давление в резервуаре| при этом жидкость может закипать только при температуре более высокой, чем первоначальная. Вследствие orpaHtmeHHOc ти теплопритоков через теплоизоляцию некоторое время масса жидкости сохраня ет текшературу, соответствующую точке кипения при атмосферном давлении, то есть оказывается переохлажденной. Однако с течением времени жидкость в резервуаре нагревается (вследствие теплопритока) в при проходе через всасывающий клапан начинается каление жидкости в насосе, приводящее к отказу в работе. При этом останардйвают насос, поднимают дав ление в резервусй :, я затем вновь включа ют насос. Такое пр рашение работы уста ВОВКИ происходит иръопъно часто к ваат необходимость дополЕйтельного об- служЕвания персонала. Когда жидкость в реэервуарв нагреется до такой температуры, ч то насос может отказать при максимальном для данного со суда давлении, в резервуаре снижают дав- лейие до атмосферного {предварительно отключив насос). Жидкость при этом начвиает шхтенсивно кипеть. Образующиеся пары отбирают от массы жидкости тепло и температура понижается до величины, соответствующей кипению яря атмос4 р™ ном давления. Так как про::гэсс понижения температуры сопровождается существенной потерей продукта, необходимо мать меры, чтобы сброс давления осушест влился как можно реже, т.е. дйвление в резервуаре поднималось бы до своего максимального значения как можно медленнее. Величина, на которую нужно поднять давление в установке при отказе наооса, точно неизвестна. Поэтому величины повышения давлений раз доволно ве ЛИКИ и не являются минимально необходимыми. В результате давление в резервуаре быстрее достигает своего максимального значения, чаще происходит сброс давления, чем это необходимо. Поэтому велики потери продукта. Цель изобретения - достижение бесперебойной работы газификационной установки и уменьшение потерь продукта путем автоматического обеспечения необходимой степени переохлаждения жидкости перед насосом. Это достигается тем, что газификаци- онная установка снабжена блоком упрбшления и регулятором соотношения температур, датчиками температур на линиях Отбора жидкости и отвода утечек и задающим устройством, причем выходы датчиков температур и задающего устройства соединены с входом регулятора соотношения температур, выход которого связан с первым входом блока управления, второй вход блока управления соединен с выходом датчика давления, а выходы блока управления - с первым и вторым вентилями и насосом. На чертеже дана принципиальная схема газификационной установки. Газификалионная установка содержит резервуар 1 для хранения сжиженного гаэа, связанный линией 2 отбора жидкости из нижней точки резервуара 1 со всасывающим клапаном насоса 3. Объем насоса 3, ограниченный стенками цилиндра, поршнем и сальником, связан линией 4 отвода утечек с верхней частью резервуара 1. На линиях 2 и 4 установлены датЧЕКИ 5 и 6 температуры, связанные с регулятором 7 соотношения температур, в СБОЮ очередь, связанным с задающим устройством 8. Нижняя и верхняя части резервуара соединены между собой линией 9, на которой находятся первый вентиль Юи испаритель 11 сжиженного газа. Верхняя часть резервуара сообщена с атмосферой с помощью линии 12 сброса давления, на которой находятся второй вентиль 13 и датчик 14 давления, представляющий собой манометр с электричес- KSiM выходом. Датчик 14 давления и регулятор 7 соотношения температур связаны с блоком 15 управления, имеюшим в своем составе кнопки управления, реле времени, магнитный пускатель для управления насосом и несколько промежуточных реле, осуществляющих функции управления работой исполнительных устройств установки. Блок 15 управления связан также с насосом 3 и вентилями 10 и 13. Гааификационная установка работает следующим образом. При нажатии кнопки Пуск установки закрывается второй вентиль 13 и OTKfsjвается первый вентиль 10. При этом чисть жидкости поступает по линии 9 в испаритель 11, где испаряется. Образующиеся пары поступают в объем над жидкостью резервуара 1. В результате в резервуаре 1 начинает расти давление. Так как при этом температура жидкости не ус певает измениться, кипение в резервуаре 1 прекращается. При достижении заданного давления датчик 14 давления посылает сигнал в блок 15 управления, который по дает команду на включение насоса 3 и за крытие первого вентиля 10. При работе . насоса 3 в линии 2 отбора жидкости температура ниже точки кипения. Часть жидкости просачивается через уплотнение поршня насоса 3, нагревается и начинает кипеть. Паро-жидкостная смесь утечек уп лотнения порщня по трубопроводу линии 4 возвращается в резервуар 1. Давление в линии 4 равно давлению в резервуаре 1, а жидкость утечек кипит. Следовательно, температура в линии 4, измеряемая датчиком 6 температуры, равна температуре на поверхности раздела жидкой и паровой фаз в резервуаре 1. Электрические сигналы, пропорциональные температурам, измеряемым на линии 2 отбора жидкости , из резервуара 1 и на линии 4 отвода утечек датчиками 5 и 6 температур, поступают на регулятор 7 соотношения температур. Необходимые величины соотношений температур задают устройством 8. Вследствие теплопритока в резервуаре 1 температура жидкости растет и, когда соотношение температур, измеряемых в линии 2 отбо.ра. жидкости и на линии 4 отвода утечек станет меньше заданной минимальной величины, регулятор 7 через блок 15 управления подает команду на открытие пер вого вентиля Ю. Часть жидкости поступает в испаритель 11, испаряется там, и тем самым, гаэднимает давление в резервуар 1 до тех пор, пока соотношение тем ператур, измеряемых датчиками 5 и 6 температур, не станет равным заданной ма1 симальной величине. После этого регулятор 7 подает команду, и первый вентиль 10 закрывается. В связи с тем, что в течение всего периода работы насоса необходимо повышать давление в ре;зервуаре 1 (так как температура жидкости теплопритоков растет), оно может достичь максимальной для данного сосуда величины. При этом датчик 14 давления через блок 15 управления подает команду на остановку насоса 3, открытие второго вентиля 13 и закрытие первого вентиля 1О. В результате, пары по линии 12 уходят в атмосферу, и давление в резервуаре 1 понижается. Так как температура жидкости в резервуаре 1 вьгие, чем температура кипения ее при атмосферном давлении, жидкость начинает кипеть. С выдержкой времени, достаточной дли охлаждения жидкости (вследствие испарения части ее), блок 15 управления подает команду на вентили 10 и 13, в результате второй вентиль 13 закрывается и открывается первый вентиль 10. Снова испаряется часть жидкости в испарителе 11, и растет давление в резервуаре 1. При достижении заданного давления датчик 14 давления через блок 15 управления подает команду на включение насоса 3 и закрытие первого вентиля 10. Цикл повторяется до тех пор, пока насос не будет остановлен вручную. Предлагаемое изобретение позволяет поддерживать нормальную работу насоса сжиженного газа путем периодического повышения давления в резервуаре и осуществлять повышение давления каждый раз на строго определенную величину. В результате чего давление из резервуара можно сбрасывать значительно реже. Это обес- печивает работу установки в автоматическом режиме, избавляет от необходимости постоянного контроля за ее работой и уменьшает потери продукта. Формула изобретения Газификадионная установка, содержащая резервуар для хранения сжиженного газа, линию, соединяющую нижнюю и верхйюю части резервуара, с находящимися на ней первым вентилем и испарителем сжиженного газа, линию сброса давления с установленными на ней датчиком давления и вторым вентилем, насос, линию отбора жидкости и линию отвода утечек, соединяющую насос с верхней частью резервуара, нижняя часть которого связана ли™ отбора жидкости, с насосом. личающаяся тем, что, с целью достижения бесперебойной работы гизифи- кационной уст1ановки и уменьшения потерь продукта путем автоматического обеспе- чення необходимой степени переохлажде ння жидкости перед насосом, .она снабжена блоком управления в регулятором соотношения температур, датчиками температур на линиях отбора жидкости и отвода утечек н задающим устройством, причем выходы датчиков температур и аадаюшего устройства соединены с вхо- дом регулятора соотношения температур, выход которого связан с первым входом блока управления, второй вход блока управления соединен с -выходом дат чика давления, а выходы блока управле69 ЯЯ - С первым и вторым вентилями и насосом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 397711, кл. -F 17 С 7/02, 1970. 2.Разделение воздуха методом глубокого охлаждения. - Под ред. В. И. Епифеновой. - М., Машиностроение, 1973, с. 442-444. 3.Каталог оборудования завода Автогенмаш. - Одесса. 1968 (прототип).