Установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением

 

Использование: при эксплуатациии силовых и телефонных кабельных линий, в которых для защиты от попадания влаги и контроля за герметичностью оболочек кабелей используется изолирующая газовая среда под избыточным давлением. Установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением включает источники сжатого воздуха, теплообменник, воздушный фильтр, осушительный блок, ресивер, регулируемый дроссель, агрегат сброса сконденсированной влаги и соединяющие их воздуховоды. Осушительный блок представляет собой мембранный газоразделительный аппарат с мембранами преимущественно в виде полых волокон. Агрегат сброса сконденсированной влаги имеет по крайней мере одну полость, в которой накапливается конденсат и электрический или пневматический клапан периодического действия. В последнем случае агрегат сброса сконденсированной влаги имеет две полости, разделенные мембраной, причем одна из полостей соединена с теплообменником, а вторая - со вспомогательным ресивером, который присоединен с помощью бокового ответвления к воздуховоду между осушительным блоком и регулируемым дросселем. Осушительный блок может быть снабжен нагревателем. Установка имеет простую конструкцию, не трудоемка в обслуживании и позволяет одновременно с осушкой воздуха понижать в нем содержание кислорода. При нарушении герметичности оболочки кабеля место повреждения может быть обнаружено газоанализатором по снижению концентрации кислорода в атмосфере в зоне утечки. 5 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к эксплуатации силовых и телефонных кабельных линий, в частности линий, в которых для защиты от попадания влаги и контроля за герметичностью оболочек кабелей используется изолирующая газовая среда под избыточным давлением.

Известно использование в качестве изолирующей среды газов с высокой диэлектрической постоянной, например гексафторида серы или перфторированных углеводородов, в частности октафторциклобутана [1,2] Известно также использование для этих целей чистого сухого азота и диоксида углерода. Однако эксплуатационные расходы на содержание кабельных линий с подобными изолирующими средами заметно возрастают из-за относительно высокой стоимости самих газов.

Менее дорогостоящим является применение в качестве изолирующей среды осушенного воздуха [3] Установка, подающая воздух в кабельные линии включает последовательно соединенные источник сжатого воздуха (как правило, компрессор), теплообменник, воздушный фильтр, осушительный блок и ресивер, а также магнитный клапан для сброса влаги, сконденсировавшейся в теплообменнике и задержанной воздушным фильтром.

Осушительный блок состоит из двух установленных параллельно сушильных резервуаров с абсорбентом и магнитного клапана. Сушильные резервуары работают попеременно. Пока в одном из них происходит поглощение влаги из пропускаемого через резервуар воздуха, во втором регенерируется абсорбент путем пропускания в обратном направлении части осушенного воздуха. Переключение сушильных резервуаров осуществляется с помощью магнитного клапана. Через него же происходит сброс регенерирующего воздуха, перенявшего влажность абсорбента.

Недостатками такой установки являются периодическая работа сушильных резервуаров, необходимость постоянного обслуживания осушительного блока вплоть до замены абсорбента, а также усложненная конструкция узлов, используемых для сброса накопившейся влаги. Кроме того, в подаваемом в кабельные линии осушенном воздухе продолжает оставаться кислород, способствующий коррозии металла проводников тока.

Предлагаемая установка имеет более простую конструкцию, менее трудоемка в обслуживании и позволяет одновременно с осушкой воздуха понижать в нем содержание кислорода. При нарушении герметичности оболочки кабеля место повреждения может быть относительно легко обнаружено газоанализатором по снижению концентрации кислорода в атмосфере в зоне утечки.

Указанные преимущества достигаются тем, что в установке осушительный блок выполнен в виде мембранного газоразделительного аппарата, а между осушительным блоком и ресивером установлен регулируемый дроссель. Для сброса сконденсированной влаги преимущественно используется агрегат, имеющий накопительную полость и клапан. Клапан может быть электрическим или пневматическим. В последнем случае агрегат сброса влаги имеет две полости, разделенные мембраной. Одна из полостей (накопительная) соединена с теплообменником, а вторая со вспомогательным ресивером, который присоединен к воздуховоду между газоразделительным аппаратом и регулируемым дросселем с помощью бокового ответвления.

Принципиальная схема установки показана на чертеже.

Установка для содержания газонаполненных кабелей под избыточным давлением включает источник 1 сжатого воздуха, теплообменник 2, воздушный фильтр 3, осушительный блок 4, регулируемый дроссель 5, ресивер 6, агрегат 7 сброса сконденсированной влаги и соединяющие их воздуховоды 8.

Осушительный блок 4 представляет собой мембранный газоразделительный аппарат с мембранами преимущественно в виде полых волокон. Агрегат 7 сброса сконденсированной влаги имеет накопительную полость 9 и клапан 10, который может быть электрическим или пневматическим. Установка, в которой для агрегата сброса влаги используется электрический клапан, показана на чертеже сплошным контуром.

При использовании пневматического клапана агрегат 7 сброса сконденсированной влаги имеет две полости 9 и 11, разделенные мембраной 12. Полость 9 соединена с теплообменником 2, как и в предыдущем случае. Полость 11 соединена со вспомогательным ресивером 13, который, в свою очередь, присоединен между осушительным блоком 4 и регулируемым дросселем 5 с помощью бокового ответвления воздуховода. На чертеже дополнительные узлы и элементы, относящиеся только к этому варианту конструктивного исполнения, показаны штриховыми линиями.

Осушительный блок 4 может быть снабжен нагревателем 14. В качестве материала газоразделительных мембран, как в виде пленки, так ив виде полых волокон, могут быть использованы различные полимеры, селективно пропускающие компоненты воздушной смеси, в основном поли-4-метилпентен-1, поливинилтриметилсилан, полисульфоны или силоксансодержащие полимеры.

Установка работает следующим образом.

Из источника 1 сжатый воздух через теплообменник 2 и воздушный фильтр 3 подается в осушительный блок 4. Чаще всего источником 1 сжатого воздуха служит компрессор, в который поступает обычный воздух из окружающей атмосферы. В теплообменнике 2 происходит охлаждение воздуха и предварительная осушка за счет частичной конденсации находящейся в нем влаги. В воздушном фильтре 3 воздух очищается, в том числе от сконденсировавшейся влаги и паров масел, которые попадают в сжатый воздух при работе компрессора.

В осушительном блоке 4 сжатый воздух делится на два потока. Больший по объему поток, не прошедший через газоразделительную мембрану, имеет пониженное содержание кислорода и паров воды, так как эти компоненты более активно по сравнению с азотом проникают через мембрану. Этот поток, направляемый в ресивер 6, имеет обычнее избыточное давление, регулируя величину которого с помощью дросселя 5, можно в некоторых пределах изменять расход, степень осушки и остаточное содержание кислорода в получаемой газовой среде. Из ресивера 6 газ далее подается в оболочку кабеля. Меньший по объему поток, прошедший через газоразделительную мембрану, обогащен кислородом и парами воды. Он может сбрасываться в окружающую атмосферу или использоваться в качестве исходного или промежуточного продукта в любых процессах, где нужен обогащенный кислородом воздух.

Для устойчивой работы осушительного блока 4 желательна температура не менее 18^оС. Поэтому при более низких температурах окружающей среды включаются нагреватели 14.

Сконденсированная влага, накапливающаяся в полости 9 агрегата 7, периодически сбрасывается при открывании клапана 10. Более подробно этот процесс изложен для установки, в которой использован пневматический клапан 10 в агрегате 7 сброса сконденсированной влаги.

При отключении источника 1 сжатого воздуха (компрессора) давление в установке до осушительного блока 4, в том числе и в полости 9 агрегата 7 сброса сконденсированной влаги, падает значительно быстрее, чем во вспомогательном ресивере 13 и соединенной с ним полости 11. За счет разности давлений в полостях 9 и 11 мембрана 12 опускается и открывает клапан 10. Чтобы осушенный воздух из ресивера 6 не поступал обратно в осушительный блок 4, на воздуховоде между этими двумя узлами может быть установлен обратный клапан (на чертеже не показан). При подключении источника 1 сжатого воздуха за счет резкого возрастания давления в полости 9 мембрана 12 возвращается в первоначальное положение и закрывает клапан 10.

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ КАБЕЛЕЙ ПОД ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ, включающая источник сжатого воздуха, теплообменник, воздушный фильтр, осушительный блок и ресивер, последовательно соединенные воздуховодом, а также агрегат сброса сконденсированной влаги, отличающаяся тем, что осушительный блок выполнен в виде мембранного газоразделительного аппарата, а между осушительным блоком и ресивером установлен регулируемый дроссель.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что агрегат сброса сконденсированной влаги имеет накопительную полость и электрический клапан.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена вспомогательным ресивером, который присоединен с помощью бокового ответвления к воздуховоду между осушительным блоком и регулируемым дросселем, а агрегат сброса сконденсированной влаги имеет две полости, разделенные мембраной, и пневматический клапан, причем одна из полостей соединена с теплообменником, а вторая соединена со вспомогательным ресивером.

4. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что осушительный блок снабжен нагревателем.

5. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что газоразделительные мембраны осушительного блока выполнены в виде полых волокон.

6. Установка по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что газоразделительные мембраны выполнены из поли-4-метилпентена-1, поливинилтриметилсилана, полисульфонов или силоксансодержащих полимеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1