Установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов

 

Изобретение относится к транспортированию природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам для подготовки импульсного газа, используемого в пневматических приводах запорно-регулирующих устройств на перекачивающих газокомпрессорных станциях. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых в процессе осушки и очистки природного газа, и создание эффективной, экономичной, надежно работающей установки подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций, устанавливаемых на магистральных газопроводах природного газа. В установке подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающей подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа, систему электрооборудования и систему трубопроводов, вход и выход установки соединены между собой напрямую дополнительным трубопроводом с установленными на нем последовательно по ходу газа двумя запорными кранами, невозвратным клапаном и расположенным между запорными кранами мембранным разрывным устройством, параллельно которому к дополнительному трубопроводу подключена байпасная труба с установленным на ней запорным краном, а система осушки и очистки газа установки содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель, промежуточный фильтр, по меньшей мере один регенерируемый адсорбер, имеющий наружный обогрев посредством размещенных по наружному контуру баллона адсорбера электрических нагревателей, и подключенный линией регенерации на выходе установки к дополнительному трубопроводу после невозвратного клапана, и концевой фильтр, при этом вход водомаслоотделителя соединен с дополнительным трубопроводом на входе установки, выход концевого фильтра соединен на выходе установки с дополнительным трубопроводом перед невозвратным клапаном, а водомаслоотделитель и промежуточный фильтр дополнительно сообщены с дренажной линией системы осушки и очистки газа. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к транспортированию природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам для подготовки импульсного газа, используемого в пневматических приводах запорно-регулирующих устройств на перекачивающих газокомпрессорных станциях.

Известно, что специфика эксплуатации запорно-регулирующей арматуры на газокомпрессорных станциях требует особенно тщательной очистки от влаги и механических примесей отбираемого из газопровода природного газа, который направляется в приводы с пневматической или пневмогидравлической систем управления запорно-регулирующих устройств.

Известны различные системы пневмогидравлического управления для запорно-регулирующих устройств, используемые на газоперекачивающих компрессорных станциях, например, пневмогидравлическая система фирмы "Со Дю Тарн" (Франция), включающая в себя подключенные к газопроводу электроклапаны, газовый распределитель, фильтры-осушители и сепараторы для отбивки капельной влаги; пневмогидравлическая система фирмы "Камерон" (Франция), включающая в себя электропневматические клапаны, распределитель газа, блок очистки и осушки газа (Г.В.Суховнин, Г.С.Грунтенко. Освоение, монтаж, наладка и эксплуатация импортных кранов на магистральных газопроводах. М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1978 г., стр. 16-25).

В известных системах отфильтрованный от механических примесей и осушенный от влаги природный газ поступает в узлы управления клапанами запорно-регулирующей арматуры, регулируя открытие и закрытие клапанов.

К недостаткам известных систем относится то, что они не обеспечивают качественную осушку природного газа от влаги, что снижает ресурс и надежность работы клапанов.

Известна система подачи природного газа в газопровод, используемая в установках подготовки импульсного газа, и включающая установленный на газопроводе запорный вентиль с приводом, контрольное устройство, выполненное в виде дифференциального напорного вентиля, одна сторона которого связана трубопроводом с газопроводом со стороны меньшего давления, другая - трубопроводом, содержащим дроссель и расположенный между ним и дифференциальным напорным вентилем накопитель давления, с газопроводом со стороны большего давления, и связанные с приводом запорного вентиля и газопроводом управляемые клапаны, при этом дифференциальный напорный вентиль выполнен в виде золотникового клапана, золотник которого через переключающий клапан и трубопровод рабочего давления связан с газопроводом и управляемыми клапанами, состоящими из двух двухпозиционных клапанных элементов, один из которых снабжен распределительным вентилем, установленным в патрубке между ним и местом забора газа из трубопровода рабочего давления и сообщающимся с дифференциальным напорным вентилем, а второй - двухходовым клапаном, один вход которого соединен с дифференциальным напорным вентилем, другой посредством патрубка - с трубопроводом рабочего давления, а выход - со вторым двухпозиционным клапанным элементом, при этом в упомянутых патрубках установлены электромагнитные вентили, связанные с двухпозиционными клапанными элементами управляемых клапанов (патент ФРГ N 2541734, МПК F 17 D 3/01, публ. 1975 г.).

К недостаткам известной системы относится ее конструктивная сложность и недостаточная надежность при эксплуатации.

Известна установка осушки газа GEMOC, используемая на газоперекачивающих компрессорных станциях газопровода Уренгой- Ужгород, и содержащая два адсорбера, регенерируемых посредством внутренних электрических нагревательных элементов, два предфильтра для удаления пылевидных и жидких примесей, два угольных фильтра, два контрольных фильтра, установленных после адсорберов, систему предохранительных клапанов, индикаторы давления, температуры, влажности и систему присоединительных трубопроводов, при этом установка на входе подсоединена к трубопроводу природного газа, а на выходе - к трубопроводам подачи осушенного и очищенного природного газа к его потребителям (GEMOC Fluid Processing Ltd (Англия), Инструкция по эксплуатации установки осушки газа GEMOC- DUPLEX, 1982 г.).

К недостаткам известной установки относится повышенный расход сорбента, необходимого для нормальной работы адсорберов, повышенный расход газа для продувки адсорберов, а также большой расход потребляемой при регенерации адсорберов электроэнергии.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств, используемых в процессе осушки и очистки природного газа, и создание эффективной, экономичной, надежно работающей установки подготовки импульсного газа для пневматических приводов запорно-регулирующей арматуры газоперекачивающих станций, устанавливаемых на магистральных газопроводах природного газа.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В установке подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающей подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа, систему электрооборудования и систему трубопроводов, вход и выход установки соединены между собой напрямую дополнительным трубопроводом с установленными на нем последовательно по ходу газа двумя запорными кранами, невозвратным клапаном и расположенным между запорными кранами мембранным разрывным устройством, параллельно которому к дополнительному трубопроводу подключена байпасная труба с установленным на ней запорным краном, а система осушки и очистки газа установки содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель, промежуточный фильтр, по меньшей мере один регенерируемый адсорбер, имеющий наружный обогрев посредством размещенных по наружному контуру баллона адсорбера электрических нагревателей и подключенный линией регенерации на выходе установки к дополнительному трубопроводу после невозвратного клапана, и концевой фильтр, при этом вход водомаслоотделителя соединен с дополнительным трубопроводом на входе установки, выход концевого фильтра соединен на выходе установки с дополнительным трубопроводом перед невозвратным клапаном, а водомаслоотделитель и промежуточный фильтр дополнительно сообщены с дренажной линией системы осушки и очистки газа.

Мембранное разрывное устройство выполнено в виде установленных между фланцами дополнительного трубопровода входного и выходного колец с защемленной между ними мембраной хлопающего типа, причем на выходном кольце закреплены крестообразно расположенные ножи для разрезания мембраны при заданном перепаде давления.

Система осушки и очистки газа может содержать два параллельно подключенных адсорбера, регенерируемых поочередно.

Установка закреплена на жестком каркасе и может быть установлена в контейнере, при этом стенки контейнера могут быть выполнены с теплоизоляцией, а контейнер может содержать вентиляционное и обогревательное устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства подготовки импульсного газа, содержащего два попеременно регенерируемых адсорбера; на фиг. 2 - мембранное устройство; на фиг. 3 - водомаслоотделитель; на фиг. 4 - промежуточный фильтр; на фиг. 5 - адсорбер; на фиг. 6 - концевой фильтр.

Устройство подготовки импульсного газа содержит трубопровод 1, подключенный на входе в установку к магистральному газопроводу, а на выходе установки - к потребителю импульсного газа. На трубопроводе 1 установлены последовательно по ходу газа запорный кран 2, мембранное разрывное устройство 3, запорный кран 4 и невозвратный клапан 5. Параллельно мембранному разрывному устройству 3 к дополнительному трубопроводу 1 подключена байпасная труба 6 с установленным на ней запорным краном 7.

Система очистки и осушки газа устройства подготовки импульсного газа включает в себя последовательно подключенные к входу трубопровода 1 водомаслоотделитель 8, промежуточный фильтр 9, два параллельно подключенных адсорбера 10 и 11 и концевой фильтр 12, соединенный с трубопроводом 1 перед установленным на нем невозвратным клапаном 5. Концевой фильтр 12 сообщен с адсорберами 10, 11 через невозвратные клапаны 13, 14 соответственно, а с трубопроводом 1 через невозвратный клапан 15. Водомаслоотделитель 8 и фильтр 9 через быстродействующие запорные клапаны соответственно 16 и 17 соединены с продувочной емкостью 18. Фильтр 9 сообщен с адсорберами 10, 11 через невозвратный клапан 19 и быстродействующие запорные клапаны 20, 21 соответственно.

Трубопровод 1 после установленного на нем невозвратного клапана 5 через быстродействующий запорный клапан 22, теплообменник 23 и невозвратные клапаны 24, 25 соединен соответственно с адсорберами 10, 11, которые через быстродействующие клапаны соответственно 26, 27 и саморегулируемый разгрузочный клапан 28 и теплообменник 23 соединены с продувочной емкостью 18.

Быстродействующие запорные клапаны 16, 17, 20, 21, 22, 26, 27 электрически связаны с блоком автоматического управления (не показан) установки, обеспечивающим заданный алгоритм работы системы осушки и очистки газа.

Водомаслоотделитель 8 включает корпус 29, в полости A которого установлены кольца Рашига 30, боковой штуцер 31 для входа газа, верхний штуцер 32 для выхода газа, крышку 33 с отверстием 34 для выпуска конденсата в продувочную емкость 18.

Фильтр 9 включает в себя корпус 35 с крышкой 36, входной 37 и выходной 38 штуцеры газа, штуцер 39 слива конденсата, фильтровальные кассеты 40, содержащие фильтроэлементы из активированного сорбционно-фильтрующего материала.

Каждый адсорбер 10, 11 включает в себя баллон 41 емкостью 18 л, в который засыпан адсорбент 42 - цеолит NaX. В горловинах баллона установлены верхний входной 43 и нижний выходной 44 штуцеры и фильтры 45, фильтрующими элементами которых являются фильтровальная ткань и супертонкое стекловолокно. По наружному контуру баллона 41 установлены шесть U-образных взрывозащищенных элементов (электрических нагревателей) 46, предназначенных для нагревания баллона адсорбера при регенерации адсорбента.

Концевой фильтр 12, предназначенный для более тонкой очистки сжатого газа от пыли, механических примесей и аэрозолей масла, содержит корпус 47, крышку 48, входной нижний штуцер 49, выходной верхний штуцер 50, и в качестве фильтрующих элементов 51 концевой фильтр содержит маты из стеклянного волокна, картон фильтровальный и замшу.

Мембранное устройство 3 включает в себя два кольца - входное 52 и выходное 53, между которыми защемлена мембрана 54 хлопающего типа. На выходном кольце 53 закреплены крестообразно расположенные ножи 55.

Установка может быть закреплена на жестком каркасе (не показан), и размещена в контейнере 56. Вентиляция контейнера производится естественным воздухообменом через расположенные в его стенках вентиляционные проемы (не показаны). Для поддержания внутри контейнера в холодное время года требуемой плюсовой температуры (минимально допустимая температура 5^oC) контейнер содержит электрическую нагревательную печь (не показана).

Работает установка следующим образом.

Сжатый природный газ под рабочим давлением из входного магистрального газопровода от входа трубопровода 1 поступает через боковой штуцер 31 водомаслоотделителя 8 в полость А, где под действием центробежной силы капли влаги отбрасываются на стенку корпуса и стекают в нижнюю часть водомаслоотделителя. Газ, изменив направление, проходит через кольца Рашига, оставляя на них капельную влагу, и поступает в верхнюю полость водомаслоотделителя, окончательно освобождаясь от капельной влаги и масла.

Из водомаслоотделителя газ поступает в промежуточный фильтр 9 для более глубокой его очистки от влаги и масла, при этом газ, проходя через фильтроэлементы из углеродистого активированного сорбционно-фильтрующего материала, освобождается от водомасляной эмульсии. Отделившаяся в водомаслоотделителе 8 и фильтре 9 водомасляная эмульсия поступает в продувочную емкость 18.

Очищенный от капельной влаги и масла природный газ поступает через верхний штуцер 43 в один из адсорберов 10, 11, где, проходя через слой адсорбента, осушается до заданных кондиций и выходит через нижний штуцер 44.

Адсорберы 10 и 11 работают попеременно (один работает на осушку, а другой в это время регенерируется). В процессе прохождения газа через работающий на осушку адсорбер адсорбент в нем насыщается влагой, а осушенный и очищенный газ поступает в концевой фильтр 12. После насыщения адсорбента влагой происходит переключение адсорберов, и ранее работавший на осушку адсорбер включается на регенерацию, в процессе которой посредством включенных нагревателей 46 осуществляется прогрев баллона адсорбера и находящегося в нем адсорбента. После нагрева баллона адсорбера до заданной температуры (340-360^oC) происходит продувка адсорбента и отвод десорбированных компонентов сжатым газом, отбираемым на выходе установки из трубопровода 1 после невозвратного клапана 5. Во время регенерации пары масла и влаги выходят через верхний штуцер 43, и с потоком газа через клапан 26 (или 27) и саморегулируемый разгрузочный клапан 28 отводятся в продувочную емкость 18.

Фильтрующие элементы на входе и выходе из адсорбера очищают поток природного газа от мелких механических частиц адсорбента.

После адсорбера осушенный и очищенный газ поступает в концевой фильтр 12 через нижний штуцер 49, и, проходя через фильтрующие элементы, содержащие маты из стеклянного волокна, картон фильтровальный и замшу, выходит через верхний штуцер 50. При этом частицы адсорбента, механических примесей и аэрозоли масла задерживаются на поверхности фильтрующих элементов, обеспечивая окончательную очистку газа от механических частиц и масла. Далее газ через невозвратные клапаны 15 и 5 направляется через выход трубопровода 1 к потребителю импульсного газа.

Мембранное устройство 3 предназначено для обеспечения подачи газа потребителям в аварийных ситуациях, минуя систему осушки и очистки газа. Мембрана 54 мембранного устройства 3 рассчитана на заранее заданный перепад давления до и после мембраны, при достижении которого она теряет устойчивость ("хлопает"), разрезается ножами и раскрывается, освобождая проходное сечение трубопровода для поступления газа к потребителю.

Предлагаемая установка предназначена для подготовки импульсного газа перед его использованием для управления пневмоприводными кранами и КИП компрессорных станций, магистральных газопроводов, газораспределительных станций, подземных хранилищ газа и других аналогичных объектов.

Установка может быть использована на объектах в блочно-контейнерном, а также в беcконтейнерном вариантах.

Предлагаемая установка подготовки импульсного газа может эффективно и надежно работать в различных климатических условиях, обеспечивая необходимую очистку природного газа, подаваемого в пневмосистемы запорно-регулирующей арматуры.

Предлагаемая установка обладает высокой экономичностью и повышенным ресурсом работы.

Формула изобретения

1. Установка подготовки импульсного газа для пневмосистем запорно-регулирующих устройств магистральных газопроводов, включающая подключенную к транспортному газопроводу природного газа систему осушки и очистки газа, систему электрооборудования и систему трубопроводов, отличающаяся тем, что вход и выход установки соединены между собой напрямую дополнительным трубопроводом с установленными на нем последовательно по ходу газа двумя запорными кранами, невозвратным клапаном и расположенным между запорными кранами мембранным разрывным устройством, параллельно которому к дополнительному трубопроводу подключена байпасная труба с установленным на ней запорным клапаном, а система осушки и очистки газа установки содержит последовательно подключенные по ходу газа водомаслоотделитель, промежуточный фильтр, по меньшей мере один регенерируемый адсорбер, имеющий наружный обогрев посредством размещенных по наружному контуру баллона адсорбера электрических нагревателей, и подключенный линией регенерации на выходе установки к дополнительному трубопроводу после невозвратного клапана, и концевой фильтр, при этом вход водомаслоотделителя соединен с дополнительным трубопроводом на входе установки, выход концевого фильтра соединен на выходе установки с дополнительным трубопроводом перед невозвратным клапаном, в водомаслоотделитель и промежуточный фильтр дополнительно сообщены с дренажной линией системы осушки и очистки газа.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что мембранное разрывное устройство выполнено в виде установленных между фланцами дополнительного трубопровода входного и выходного колец с защемленной между ними мембраной хлопающего типа, причем на выходном кольце закреплены крестообразно расположенные ножи для разрезания мембраны при заданном перепаде давления.

3. Установка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что система осушки и очистки газа содержит два параллельно подключенных адсорбера, регенерируемых поочередно.

4. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она закреплена на жестком каркасе.

5. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что она размещена в контейнере.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что стенки контейнера выполнены с теплоизоляцией.

7. Установка по любому из пп.5 и 6, отличающаяся тем, что контейнер содержит вентиляционное устройство.

8. Установка по любому из пп.5 - 7, отличающаяся тем, что контейнер содержит обогревательное устройство.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6