Блочная автоматизированная система смешения газа с воздухом (бассгв)

Изобретение относится к области подготовки газообразного топлива к процессу эффективного сжигания и может быть использовано в системах газоснабжения на промышленных предприятиях и объектах ЖКХ. Cистема содержит линию подачи воздуха, содержащую блок для подачи воздуха в линию подачи воздуха с заданными параметрами, первый расходомер для измерения расхода воздуха, датчик давления воздуха и регулирующий клапан для регулирования расхода воздуха в линии подачи воздуха, линию подачи газа, содержащую второй расходомер для измерения расхода газа и регулятор давления газа для формирования предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа, блок смешения газа и воздуха, соединенный на входе с выходом линии подачи воздуха и выходом линии подачи газа, а на выходе – с выходом системы, и блок управления для задания упомянутых параметров блока подачи воздуха и управления степенью открытия регулирующего клапана на основе информации о расходе воздуха от первого расходомера и информации о расходе газа от второго расходомера так, чтобы давление воздуха на выходе линии подачи воздуха было больше упомянутого предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа и чтобы при текущем значении расхода газа поддерживать расход воздуха, необходимый для обеспечения предварительно заданного соотношения воздуха и газа в получаемой газовоздушной смеси, причем упомянутые параметры блока подачи воздуха, которые задаются блоком управления, содержат давление и расход воздуха на выходе блока подачи воздуха. Технический результат заключается в обеспечении эффективного смешения газа с воздухом в широком диапазоне производительности с точным обеспечением заданных параметров во всем. 5 з.п.-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области подготовки газообразного топлива к процессу эффективного сжигания и может быть использовано в системах газоснабжения на промышленных предприятиях и объектах ЖКХ.

Уровень техники

Газовое топливо используется во всех отраслях промышленности и на предприятиях коммунально-бытового назначения. При этом невозобновляемость органического топлива ставит вопрос его рационального и эффективного использования.

Газовое топливо, поступающее потребителю, как правило, имеет теплоту сгорания более 7600 ккал/м3, при этом недостатки конструирования газоснабжающего оборудования приводят к неполному сгоранию топлива, увеличению количества вредных выбросов в атмосферу и, как следствие, ухудшению технико-экономических показателей предприятия в целом.

Для повышения эффективности сжигания газового топлива допускается его смешение с атмосферным воздухом с заданным процентным содержанием кислорода (в соответствии с ГОСТ 5542-87 и СНИП 2.04.08-87 Газоснабжение) для дальнейшего использования в газопотребляющем оборудовании.

Из уровня техники известно несколько комплексных систем для получения газовоздушной смеси.

Например, известно устройство получения газовоздушной смеси единой теплоты сгорания (патент RU 77649 U1, МПК F02M 21/00, опубл. 27.10.2008), включающее подающий газопровод, соединенный с блоком анализа состава газа и блоком измерения расхода газа, выход которого соединен со входами параллельно включенных блока редуцирования газа и блока смешения газа с воздухом, выходы которых объединены и подключены ко входу блока измерения расхода газовоздушной смеси, выход которого подключен к газопроводу потребителя, причем второй вход блока смешения газа с воздухом соединен с выходом блока принудительной подачи воздуха, при этом входы автоматизированной системы управления подключены к блоку анализа состава газа, блоку измерения расхода газа и блоку измерения расхода газовоздушной смеси, а выходы автоматизированной системы управления подключены к блоку принудительной подачи воздуха, через управляемую задвижку к блоку смешения газа с воздухом и блоку редуцирования.

Недостатками этого технического решения являются очень высокая сложность и стоимость из-за наличия калориметра, воздушного компрессора, регулируемого редуктора и относительно многофункциональной системы управления. Система управления в данном техническом решении является достаточно инерционной, так как требует контроля параметров не только на входе, но и на выходе, а также либо вообще не позволяет регулировать объем подаваемого в эжектор воздуха, что приводит к проблемам при снижении калорийности поступающего газа вплоть до вынужденного отключения установки из-за превышения содержания кислорода в получаемой смеси, либо позволяет, но за счет использования компрессора с регулируемой мощностью, что еще больше повышает сложность и снижает надежность установки в целом. Следует отметить, что традиционные компрессорные установки являются сложными и ресурсоемкими как в конструкции, так и в обслуживании, а также имеют малый диапазон регулировки (например, частой рекомендацией является работа в режиме 20-70% нагрузки), дискретность и большой шаг уставок (например, от 0,1 бар), инерционность и отсутствие плавного и линейного изменения производительности, что делает их непригодными для создания на практике систем, способных работать с большим диапазоном производительности. Кроме того, компрессорам свойственна постоянная флуктуация давления, что создает нестабильность подмеса воздуха к газу и, тем самым, нестабильность выходных параметров получаемой смеси.

Часть этих недостатков может быть устранена при использовании некоторых признаков технического решения, раскрытого в патенте EA 006716 B1 (МПК F17D1/04, B01F5/00, опубл. 24.02.2006). Так, в нем описывается блочная автоматическая газосмесительная и газораспределительная система для получения смеси горючего газа с воздухом единой теплоты сгорания, содержащая блок редуцирования в линии подачи воздуха, блоки переключений, подогревателя газа, защитной системы, учёта и расхода газа на входе, одоризации, сигнализации и контрольно-измерительные приборы (КИП).

В частности, в предыдущем аналоге для регулировки объема подаваемого в эжектор воздуха можно было бы использовать раскрытые в EA 006716 B1 расходомер, обратный клапан и регулирующий клапан в линии подачи воздуха. Это позволило бы снизить инерционность системы и устранить проблему возможного перенасыщения газовоздушной смеси кислородом, но сложность системы бы при этом еще больше возросла, а большее число компонентов увеличило бы и массогабаритные параметры системы. Кроме того, эта система в предложенном виде, несмотря на заявленные характеристики, на практике тоже демонстрирует неприемлемо малый диапазон производительности. Учитывая используемый в EA 006716 B1 тип эжектора, для увеличения диапазона производительности пришлось бы параллельно подключать несколько эжекторов и, соответственно, линий подачи газа, рассчитанных на разные узкие пределы регулировки, и регулировать степень открывания/закрывания каждой линии подачи газа для обеспечения требуемой текущей производительности. Такой подход приводит к усложнению системы. Подключение ресивера непосредственно в качестве получателя сжатого воздуха из компрессора может позволить сгладить флуктуации давления в линии подачи воздуха и снизить нелинейность и влияние дискретности уставок, но не увеличивает само по себе диапазон производительности. Чтобы обеспечить широкий диапазон производительности, приходится либо выбирать компрессор и ресивер под максимальную производительность системы, а затем в случае малого расхода удалять излишки воздуха через клапан на ресивере, что приводит к удорожанию системы и растрате ресурсов, либо использовать ресивер максимального объема (или несколько ресиверов, дающих в сумме максимальный объем) и несколько компрессоров разной производительности и включать их по необходимости, что приводит к очередному увеличению сложности и габаритов системы.

Таким образом, при современном уровне техники сформировалась потребность в создании системы смешения газа с воздухом, одновременно обладающей широким диапазоном производительности с точным обеспечением заданных параметров во всем диапазоне, простотой конструкции, надежностью и безопасностью.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение устраняет все или по меньшей мере часть вышеупомянутых недостатков путем применения блочной автоматизированной системы смешения газа с воздухом, содержащей:

- линию подачи воздуха, содержащую последовательно соединенные между собой трубопроводом:

блок подачи воздуха, выполненный с возможностью подавать воздух со своего входа в линию подачи воздуха с заданными параметрами, и

расположенные далее по потоку в произвольном порядке:

первый расходомер для измерения расхода воздуха,

датчик давления воздуха, и

регулирующий клапан для регулирования расхода воздуха в линии подачи воздуха;

- линию подачи газа, содержащую последовательно соединенные между собой трубопроводом в произвольном порядке второй расходомер для измерения расхода газа и регулятор давления газа для формирования предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа;

- блок смешения газа и воздуха, выполненный с возможностью получения газовоздушной смеси и соединенный на входе с выходом линии подачи воздуха и выходом линии подачи газа, а на выходе – с выходом системы, причем выход системы предназначен для соединения с газораспределительным трубопроводом газоиспользующей установки; и

- блок управления, соединенный с блоком подачи воздуха, первым расходомером, датчиком давления воздуха, регулирующим клапаном и вторым расходомером и выполненный с возможностью задания упомянутых параметров блока подачи воздуха и управления степенью открытия регулирующего клапана на основе информации о расходе воздуха от первого расходомера и информации о расходе газа от второго расходомера так, чтобы давление воздуха на выходе линии подачи воздуха было больше упомянутого предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа и чтобы при текущем значении расхода газа поддерживать расход воздуха, необходимый для обеспечения предварительно заданного соотношения воздуха и газа в получаемой газовоздушной смеси, причем упомянутые параметры блока подачи воздуха, которые задаются блоком управления, содержат давление и расход воздуха на выходе блока подачи воздуха.

В одном из вариантов осуществления блок смешения содержит эжектор смешения природного газа с воздухом типа «труба в трубе», в котором газ подается через внутреннюю трубу, а воздух подается через внешнюю трубу.

В одном из вариантов осуществления блок подачи воздуха содержит нагнетатель некомпрессорного типа, в частности, вентилятор высокого давления, обеспечивающий выходное давление до 15 кПа, или воздуходувку, обеспечивающую выходное давление до 200 кПа.

В одном из вариантов осуществления линия подачи воздуха дополнительно содержит:

отсечной клапан, выполненный с возможностью перекрывания линии подачи воздуха; и

блок накопления воздуха, подсоединенный к трубопроводу в точке между выходом блока подачи воздуха и остальной частью линии подачи воздуха и выполненный с возможностью накопления воздуха, подаваемого в линию подачи воздуха из блока подачи воздуха, в случае если отсечной клапан закрыт и в случае повышения давления на выходе блока подачи воздуха выше упомянутого заданного давления,

причем блок управления дополнительно соединен с отсечным клапаном и дополнительно выполнен с возможностью управления отсечным клапаном.

В одном из вариантов осуществления система смешения газа с воздухом дополнительно содержит:

блок анализа состава воздуха; и

блок автоматики, соединенный с блоком анализа состава воздуха, с блоком управления и с отсечным клапаном и выполненный с возможностью передачи команды на перекрывание или открывание линии подачи воздуха в отсечной клапан в ответ на получение соответствующей команды от блока управления,

причем блок управления дополнительно соединен с блоком анализа состава воздуха и дополнительно выполнен с возможностью передачи команды в блок автоматики на перекрывание отсечным клапаном линии подачи воздуха для прекращения подачи воздуха в случае выявления события, инициирующего прекращение подачи воздуха, и передачи команды в блок автоматики на открывание отсечным клапаном линии подачи воздуха для допуска подачи воздуха в случае отсутствия события, инициирующего прекращение подачи воздуха, и

причем блок автоматики дополнительно выполнен с возможностью передачи команды на перекрывание линии подачи воздуха в отсечной клапан для прекращения подачи воздуха при наличии на выходе блока анализа состава воздуха сигнала, указывающего на ухудшение параметров состава воздуха, независимо от состояния команды на перекрывание или открывание линии подачи воздуха, получаемой блоком автоматики от блока управления.

В одном из вариантов осуществления система смешения газа с воздухом дополнительно содержит:

камеру подготовки воздуха, содержащую всю линию подачи воздуха,

причем линия подачи газа и блок смешения расположены на открытом воздухе за пределами камеры подготовки воздуха.

Технический результат, достигаемый заявленным устройством, заключается в обеспечении эффективного смешения газа с воздухом в широком диапазоне производительности с точным обеспечением заданных параметров во всем диапазоне, в уменьшении расхода газа на получение одной единицы тепла в широком диапазоне производительности, в обеспечении универсальности определения места установки предложенной системы в газовой магистрали в зависимости от характеристик блока подачи воздуха, а также в упрощении конструкции и повышении надежности и безопасности системы.

Краткое описание чертежей

Далее система будет описана со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на Фиг. 1 представлена схема системы смешения газа с воздухом согласно настоящему изобретению.

на Фиг. 2-3 представлен пример реализации в виде единого устройства в рамках блока-контейнера.

Подробное описание

Система смешения газа с воздухом согласно настоящему изобретению содержит линию подачи воздуха, линию подачи газа, блок смешения газа и воздуха и блок управления.

Один из возможных вариантов осуществления заявляемой системы (показан на Фиг. 1) включает в себя следующие элементы:

1 - блок подачи воздуха,

2 - блок накопления воздуха,

3 - первый расходомер,

4 - датчик давления воздуха,

5 - отсечной клапан,

6 - регулирующий клапан,

7 - блок управления,

8 - второй расходомер,

9 - регулятор давления газа,

10 - блок смешения газа и воздуха,

11 - датчик давления газа,

12 - дополнительный отсечной клапан,

13 - дополнительный датчик давления воздуха.

Хотя на Фиг. 1 не показано, в одном из вариантов осуществления система скомпонована в отдельном блоке-контейнере, который может быть легко погружен и перемещен. Линия подачи воздуха может быть размещена в той же среде, что и остальная часть системы, или может быть частично или полностью размещена в камере подготовки воздуха, отделенной от остальной части системы. Камера подготовки воздуха может быть частью блока-контейнера или может размещаться в месте установки отдельным блоком.

Линия подачи воздуха содержит следующие компоненты, последовательно соединенные между собой трубопроводом: на входе блок 1 подачи воздуха и далее по потоку первый расходомер 3 для измерения расхода воздуха, датчик 4 давления воздуха и регулирующий клапан 6 (клапан с электроприводом). Компоненты, расположенные после блока 1 подачи воздуха, могут быть расположены в произвольном порядке.

Линия подачи газа содержит последовательно соединенные между собой трубопроводом в произвольном порядке второй расходомер 8 для измерения расхода газа и регулятор 9 давления газа.

Блок 10 смешения газа и воздуха соединен на входе с выходом линии подачи воздуха и выходом линии подачи газа. Выход блока смешения газа и воздуха является выходом системы или соединен с ним. Выход системы предназначен для соединения с газораспределительным трубопроводом газоиспользующей установки.

Блок 7 управления соединен с блоком 1 подачи воздуха, первым расходомером 3, датчиком 4 давления воздуха, регулирующим клапаном 6 и вторым расходомером 8.

Система работает следующим образом.

Воздух с относительно низким давлением и с относительно высокой скоростью поступает (например, всасывается) в блок 1 подачи воздуха, а из блока 1 подачи воздуха подается в линию подачи воздуха с более высоким давлением и с более низкой скоростью. Параметры, с которыми воздух должен подаваться из блока 1 подачи воздуха в линию подачи воздуха, являются переменными и задаются (регулируются) блоком 7 управления.

В блок 1 подачи воздуха может поступать как воздух непосредственно из окружающей среды (атмосферный воздух с улицы, из помещения), так и воздух, подвергнутый предварительной обработке (подготовке) – например, фильтрации или подогреву.

Далее через первый расходомер 3, датчик 4 давления воздуха и регулирующий клапан 6 воздух поступает по линии подачи воздуха в блок 10 смешения газа и воздуха, где смешивается с газом, поступающим через второй расходомер 8 и регулятор 9 давления газа. Давление газа на входе блока 10 смешения поддерживается постоянным с помощью регулятора 9 давления газа. Регулятор 9 давления газа может формировать на выходе линии подачи газа давление газа, как предварительно установленное в процессе производства системы, так и предварительно установленное при монтаже и настройке системы. В другом варианте осуществления регулятор 9 давления газа может быть при необходимости управляемым посредством блока 7 управления.

Давление воздуха на входе блока 10 смешения устанавливается с помощью согласованной работы блока 1 подачи воздуха, который подает в линию подачи воздуха воздух с заданными параметрами, регулирующего клапана 6, который регулирует расход воздуха в линии подачи воздуха, и блока 7 управления, который задает параметры блока 1 подачи воздуха (в том числе давление и расход воздуха на выходе блока 1 подачи воздуха) и управляет степенью открытия регулирующего клапана 6 на основе информации о расходе воздуха от первого расходомера 3 и информации о расходе газа от второго расходомера 8 так, чтобы давление воздуха на выходе линии подачи воздуха было больше предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа и чтобы при текущем значении расхода газа поддерживать расход воздуха, необходимый для обеспечения предварительно заданного соотношения воздуха и газа в получаемой газовоздушной смеси.

В качестве примера, регулирование, выполняемое блоком 7 управления, может происходить в два этапа:

1) изменение производительности блока 1 подачи воздуха;

2) при достижении минимальной производительности блока 1 подачи воздуха - дополнительное регулирование регулирующего клапана 6.

Полученная в блоке 10 смешения газовоздушная смесь поступает на выход системы, а оттуда на устройство, использующее эту смесь, например, в топку или газогорелочное устройство.

За счет того, что давление воздуха на входе блока 10 смешения больше давления газа, в блоке 10 смешения повышается турбулентность потока и улучшаются характеристики смешения газа с воздухом.

Управление параметрами блока 1 подачи воздуха и степенью открытия регулирующего клапана 6 позволяет обеспечить смешение газа с воздухом в одном и том же блоке смешения в широком диапазоне производительности (по объемному расходу газа и воздуха).

Тем самым, обеспечиваются условия, при которых на получение одной единицы тепла затрачивается меньшее количество газа (то есть обеспечивается экономия газа) с возможностью наибольшего диапазона предварительного подмеса воздуха, без изменения конструктивных характеристик топок и газогорелочных устройств.

Кроме того, такая конструкция обеспечивает универсальность определения места установки предложенной системы в газовой магистрали в зависимости от характеристик блока подачи воздуха: до газораспределительного пункта (ГРП), после ГРП, после клапана регулирования давления газа и вплоть до установки недалеко от горелки.

Параметры блока 10 смешения рассчитываются таким образом, чтобы поддерживались максимально допустимый расход газа и воздуха, проходящих через него при полностью открытом регулирующем клапане 6 и при предварительно установленном давлении газа на входе. Максимально допустимый расход газа для данной системы также задается при проектировании. В одном из вариантов осуществления блок 10 смешения содержит эжектор смешения природного газа с воздухом типа «труба в трубе» (с коаксиальным расположением труб), в котором газ подается через внутреннюю трубу, а воздух подается через внешнюю трубу. Такая компоновка является простой конструктивно и простой и удобной для расчета/подбора параметров блока 10 смешения, которые полностью удовлетворяли бы вышеуказанным требованиям.

В одном из вариантов осуществления в системе используется природный газ.

В одном из вариантов осуществления линия подачи воздуха дополнительно содержит на входе воздушный фильтр, соединенный (например, трубопроводом) со входом блока 1 подачи воздуха и выполненный с возможностью фильтрации входного воздушного потока. Это позволяет защитить линию подачи воздуха и блок 10 смешения от попадания пыли и влаги и ухудшения параметров воздуха и газовоздушной смеси.

В одном из вариантов осуществления линия подачи воздуха дополнительно содержит обратный клапан, выполненный с возможностью перекрывания линии подачи воздуха в случае прохождения потока в направлении ее входа. Это позволяет дополнительно повысить безопасность системы.

В одном из вариантов осуществления блок 1 подачи воздуха содержит нагнетатель некомпрессорного типа, такой как вентилятор высокого давления, обеспечивающий выходное давление до 15 кПа, или воздуходувку, обеспечивающую выходное давление до 200 кПа. Вентиляторы высокого давления и воздуходувки являются более простыми устройствами, чем компрессоры, не требуют столь ресурсоемкого обслуживания и поддаются более простому и точному управлению в значительно более широком диапазоне производительности без флуктуаций при постоянном давлении и сильных перепадов при изменении давления газа. В отличие от компрессоров, достаточно установить всего один вентилятор высокого давления (или воздуходувку), и он(а) сможет покрыть весь требуемый диапазон производительности (например, при 50 кПа от 975 до 1541 м3) с плавной регулировкой без излишних затрат ресурсов.

В одном из вариантов осуществления линия подачи воздуха дополнительно содержит нормально закрытый отсечной клапан 5, выполненный с возможностью перекрывания линии подачи воздуха, и блок 2 накопления воздуха, подсоединенный к трубопроводу в точке между выходом блока 1 подачи воздуха и остальной частью линии подачи воздуха. Блок 7 управления соединен с отсечным клапаном 5 и управляет отсечным клапаном 5. Например, блок 7 управления может передавать команду на перекрытие линии подачи воздуха в отсечной клапан 5 в случае выявления события, инициирующего прекращение подачи воздуха. Событием, инициирующим прекращение подачи воздуха, может быть значительное отклонение параметров воздуха в линии подачи воздуха от параметров, заданных блоком 7 управления. Блок 2 накопления воздуха здесь необходим для того, чтобы накапливать воздух, подаваемый в линию подачи воздуха из блока 1 подачи воздуха, в случае если отсечной клапан 5 закрыт, а блок 1 подачи воздуха работает. Это может происходить, например, при запуске системы, потому что отсечной клапан 5, будучи нормально закрытым, открывается не сразу в силу своей некоторой инерционности, тогда как блок 1 подачи воздуха может включаться быстрее, и тогда при отсутствии блока 2 накопления воздух, нагнетаемый в линию подачи воздуха из блока 1 подачи воздуха, повышает давление в ней, что приводит к отключению блока 1 подачи воздуха. Также это может происходить после выключения и повторного включения линии подачи воздуха по тем или иным причинам. Наличие же блока 2 накопления воздуха позволяет избежать повышения давления в линии подачи воздуха на время Тз, требуемое для открытия отсечного клапана 5. Между тем, следует отметить, что блок 2 накопления воздуха не участвует в непосредственной подаче воздуха далее в линию подачи воздуха, в отличие от известного из уровня техники решения, то есть блок 2 накопления воздуха согласно настоящему изобретению накапливает воздух для плавного пуска блока 1 подачи воздуха, а в случае отключения системы воздух из блока 2 накопления воздуха автоматически сбрасывается в окружающую среду (например, в атмосферу). Благодаря этому, объем блока 2 накопления воздуха выбирается лишь из соображений накопления воздуха за время Тз. Это позволяет обеспечить безопасность и одновременно стабильную работу системы без ее значительного усложнения и увеличения габаритов.

В одном из вариантов осуществления линия подачи газа дополнительно содержит на выходе датчик 11 давления газа, соединенный с блоком управления. Это обеспечивает возможность контроля давления газа (особенно если регулятор 9 давления газа является управляемым) и более точного управления параметрами блока 1 подачи воздуха, чтобы поддерживать требуемое соотношение давлений газа и воздуха в блоке 10 смешения.

В одном из вариантов осуществления система смешения газа с воздухом дополнительно содержит блок анализа состава воздуха и блок релейной автоматики, соединенный с блоком анализа состава воздуха, с блоком 7 управления и с отсечным клапаном 5. Блок автоматики передает команду на перекрывание или открывание линии подачи воздуха в отсечной клапан 5 в ответ на получение соответствующей команды от блока 7 управления. Блок 7 управления соединен с блоком анализа состава воздуха и с блоком автоматики и передает команды в блок автоматики на перекрывание отсечным клапаном 5 линии подачи воздуха для прекращения подачи воздуха в случае выявления события, инициирующего прекращение подачи воздуха, и передачи команды в блок автоматики на открывание отсечным клапаном 5 линии подачи воздуха для допуска подачи воздуха в случае отсутствия события, инициирующего прекращение подачи воздуха. Событием, инициирующим прекращение подачи воздуха, здесь может быть ухудшение параметров состава воздуха (например, наличие газа в воздухе), на что может указывать сигнал, подаваемый из блока анализа состава воздуха в блок 7 управления. Дополнительно к этому блок автоматики способен передавать команду на перекрывание линии подачи воздуха в отсечной клапан 5 для прекращения подачи воздуха при наличии на выходе блока анализа состава воздуха сигнала, указывающего на ухудшение параметров состава воздуха, независимо от состояния команды на перекрывание или открывание линии подачи воздуха, получаемой блоком автоматики от блока управления. Такой подход с двойным контролем отсечного клапана позволяет избежать влияния ошибок и сбоев в работе блока 7 управления (контроллера) на возможное ухудшение параметров получаемой газовоздушной смеси и возможное возникновение пожаро- или взрывоопасной ситуации. Таким образом, обеспечивается увеличение безопасности системы.

В одном из вариантов осуществления линия подачи воздуха содержит на выходе дополнительный отсечной клапан 12, установленный встречно по отношению к отсечному клапану 5, и дополнительный датчик 13 давления воздуха. Оба они соединены с блоком 7 управления и с блоком автоматики (при наличии). Управление дополнительным отсечным клапаном 12 может осуществляться способом, аналогичным любому из вышеуказанных способов управления отсечным клапаном 5. Такая компоновка позволяет при необходимости пресечь поступление газа в линию подачи воздуха – например, при неисправности блока 10 смешения, при отключении линии подачи воздуха и т.д. Таким образом, обеспечивается увеличение безопасности системы.

Линия подачи газа может дополнительно содержать предохранительный клапан. За счет этого обеспечивается увеличение надежности системы на случай избыточного давления газа в системе. Предохранительный клапан может быть встроен в регулятор давления газа.

В одном из вариантов осуществления система смешения газа с воздухом дополнительно содержит камеру подготовки воздуха, содержащую всю линию подачи воздуха. Линия подачи газа целиком или частично (например, только предохранительный клапан) и/или блок смешения могут быть при этом расположены на открытом воздухе за пределами камеры подготовки воздуха. Отличительной особенностью такого решения является независимость линии подачи газа от линии подачи воздуха, что снижает вероятность попадания газа в линию подачи воздуха и повышает безопасность системы. Дополнительно, увеличивается адаптируемость системы к существующим системам газоснабжения на промышленных предприятиях и объектах ЖКХ.

Блок 7 управления может формировать и передавать информацию о состоянии системы. Информация о состоянии системы может содержать по меньшей мере одно из информации о расходе воздуха, о расходе газа, о соотношении воздуха и газа в газовоздушной смеси, о давлении в линии подачи воздуха, о состоянии регулирующего клапана и отсечного клапана, а также о заданных параметрах блока подачи воздуха. Тем самым, обеспечивается возможность контроля состояния системы со стороны, например, оператором.

В одном из вариантов осуществления система дополнительно содержит блок отображения (не показан), который принимает от блока 7 управления и отображает информацию о состоянии системы. В одном из вариантов осуществления информация о состоянии системы передается из блока 7 управления в удаленную систему обработки информации.

В еще одном варианте осуществления настоящее техническое решение может быть представлено в виде установки для получения смеси газа с воздухом. Такая установка содержит корпус (например, в виде блока-контейнера), в котором содержатся входы для природного газа и воздуха. Вход для природного газа соединен трубопроводом со вторым расходомером (или с регулятором давления газа). Вход для воздуха соединен с блоком подачи воздуха (или с воздушным фильтром). Выход блока смешения соединен с выходом устройства. Также предложенная установка содержит блок управления и может содержать блок анализа состава воздуха и блок автоматики. Эффекты, достигаемые такой установкой, и принципы ее работы аналогичны описанной выше системе. Предложенная установка может содержать те же дополнительные элементы, что и описанная выше система.

Пример реализации

Далее приводится неограничивающий пример реализации предложенной системы.

Так, в конкретном исполнении в качестве элементов системы выбраны следующие комплектующие:

- блок 1 подачи воздуха - воздуходувка давлением 48 кПа, мощностью 45 кВт с возможностью частотного регулирования в диапазоне 20-50 Гц,

- блок 2 накопления воздуха - ресивер объемом 500 л,

- первый расходомер 3 - ИРВИС Ультра Ду100,

- датчик 4 давления воздуха,

- отсечной клапан 5 – клапан электромагнитный Термобрест ВН4Н-6 Ду100,

- регулирующий клапан 6 - регулирующая заслонка Термобрест Ду80,

- блок управления 7 – контроллер,

- второй расходомер 8 - ИРВИС вихревой Ду150,

- регулятор 9 давления газа – кран ручной,

- блок 10 смешения газа и воздуха - эжектор серии ЭСПГВ-1,

- блок автоматики – шкаф БСП СТМ-10,

- блок анализа состава воздуха – датчики СТМ-10,

- воздушный фильтр – фильтр.

В качестве блока-контейнера, в котором содержится вся система, использован транспортируемый как одно целое прямоугольный крытый контейнер размером 7300х2410х3100 мм с тремя отсеками, одним из которых является камера подготовки воздуха и каждый из которых имеет отдельный вход, освещение и вентиляцию. Описанный блок-контейнер показан на виде спереди (Фиг. 2) и на виде сбоку (Фиг. 3) на прилагаемых чертежах.

Принцип работы данного примера реализации полностью соответствует описанным выше принципам настоящего изобретения. Система, выполненная в таком виде, продемонстрировала все преимущества, указанные в данном описании.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.

Упомянутый блок управления может быть реализован в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, процессорах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах общего назначения, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.

1. Блочная автоматизированная система смешения газа с воздухом, содержащая:

- линию подачи воздуха, содержащую последовательно соединенные между собой трубопроводом:

блок подачи воздуха, выполненный с возможностью подавать воздух со своего входа в линию подачи воздуха с заданными параметрами, и

расположенные далее по потоку в произвольном порядке:

первый расходомер для измерения расхода воздуха,

датчик давления воздуха и

регулирующий клапан для регулирования расхода воздуха в линии подачи воздуха;

- линию подачи газа, содержащую последовательно соединенные между собой трубопроводом в произвольном порядке второй расходомер для измерения расхода газа и регулятор давления газа для формирования предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа;

- блок смешения газа и воздуха, выполненный с возможностью получения газовоздушной смеси и соединенный на входе с выходом линии подачи воздуха и выходом линии подачи газа, а на выходе – с выходом системы, причем выход системы предназначен для соединения с газораспределительным трубопроводом газоиспользующей установки; и

- блок управления, соединенный с блоком подачи воздуха, первым расходомером, датчиком давления воздуха, регулирующим клапаном и вторым расходомером и выполненный с возможностью задания упомянутых параметров блока подачи воздуха и управления степенью открытия регулирующего клапана на основе информации о расходе воздуха от первого расходомера и информации о расходе газа от второго расходомера так, чтобы давление воздуха на выходе линии подачи воздуха было больше упомянутого предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа и чтобы при текущем значении расхода газа поддерживать расход воздуха, необходимый для обеспечения предварительно заданного соотношения воздуха и газа в получаемой газовоздушной смеси, причем упомянутые параметры блока подачи воздуха, которые задаются блоком управления, содержат давление и расход воздуха на выходе блока подачи воздуха.

2. Система по п. 1, в которой блок смешения содержит эжектор смешения природного газа с воздухом типа «труба в трубе», в котором газ подается через внутреннюю трубу, а воздух подается через внешнюю трубу.

3. Система по п. 1, в которой блок подачи воздуха содержит нагнетатель некомпрессорного типа, в частности вентилятор высокого давления, обеспечивающий выходное давление до 15 кПа, или воздуходувку, обеспечивающую выходное давление до 200 кПа.

4. Система по п. 1, в которой линия подачи воздуха дополнительно содержит:

отсечной клапан, выполненный с возможностью перекрывания линии подачи воздуха; и

блок накопления воздуха, подсоединенный к трубопроводу в точке между выходом блока подачи воздуха и остальной частью линии подачи воздуха и выполненный с возможностью накопления воздуха, подаваемого в линию подачи воздуха из блока подачи воздуха, в случае если отсечной клапан закрыт и в случае повышения давления на выходе блока подачи воздуха выше упомянутого заданного давления,

причем блок управления дополнительно соединен с отсечным клапаном и дополнительно выполнен с возможностью управления отсечным клапаном.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая:

блок анализа состава воздуха и

блок автоматики, соединенный с блоком анализа состава воздуха, с блоком управления и с отсечным клапаном и выполненный с возможностью передачи команды на перекрывание или открывание линии подачи воздуха в отсечной клапан в ответ на получение соответствующей команды от блока управления,

причем блок управления дополнительно соединен с блоком анализа состава воздуха и дополнительно выполнен с возможностью передачи команды в блок автоматики на перекрывание отсечным клапаном линии подачи воздуха для прекращения подачи воздуха в случае выявления события, инициирующего прекращение подачи воздуха, и передачи команды в блок автоматики на открывание отсечным клапаном линии подачи воздуха для допуска подачи воздуха в случае отсутствия события, инициирующего прекращение подачи воздуха, и

причем блок автоматики дополнительно выполнен с возможностью передачи команды на перекрывание линии подачи воздуха в отсечной клапан для прекращения подачи воздуха при наличии на выходе блока анализа состава воздуха сигнала, указывающего на ухудшение параметров состава воздуха, независимо от состояния команды на перекрывание или открывание линии подачи воздуха, получаемой блоком автоматики от блока управления.

6. Система по п. 1, дополнительно содержащая:

камеру подготовки воздуха, содержащую всю линию подачи воздуха,

причем линия подачи газа и блок смешения расположены на открытом воздухе за пределами камеры подготовки воздуха.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективной эксплуатации газораспределительной станции при поддержании нормированных параметров по степени очистки природного газа от твердых частиц загрязнений, поступающих через эжектор к потребителю.

Газотурбодетандерная энергетическая установка содержит турбодетандер с регулирующим сопловым аппаратом, дожимной газовый компрессор, газотурбинную установку с регенеративным воздухоподогревателем, подогреватели газа высокого и низкого давления, воздухоохладитель, подогреватель теплоносителя, подводящий газопровод высокого давления (1,0-0,6 МПа), газопровод низкого давления, трубопроводы промежуточного теплоносителя (воды), котельные агрегаты ТЭС, систему управления давлением газа.

Изобретение относится к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом высокого давления и через запорный орган с газопроводом низкого давления, эжектор, вихревую трубу, установленную на газопроводе высокого давления, теплообменник, соединенный с выходом горячего потока вихревой трубы, а выход ее холодного потока соединен с конденсатоотводчиком.

Изобретение относится к области газодобывающей промышленности и может быть использовано для перекачки газа при проведении ремонтных и профилактических работ на газопроводах-шлейфах и газосборных коллекторах в системах сбора скважинной продукции на газовых и газоконденсатных месторождениях.

Изобретение относится к способам транспортировки материалов по трубопроводу с помощью пневмогидравлического носителя в газодобывающей промышленности и может применяться для обеспечения стабильного протекания технологического процесса работы установки мембранного выделения гелиевого концентрата.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам подготовки топливного газа в системе трубопроводного транспорта природного газа, и может найти применение в газовой промышленности, конкретнее в системах, обеспечивающих работу газоперекачивающих агрегатов (ГПА), установленных на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов.

Группа изобретений относится к газовой промышленности и может быть использована для снабжения как природным, так и сжиженным углеводородным газом (СУГ) отдаленных от централизованной системы газоснабжения районов.

Изобретение относится к технике турбостроения, а именно к устройствам регулирования давления в газовой магистрали с помощью турбодетандеров, и может быть использовано на газораспределительных станциях для выработки электрической энергии.

Группа изобретений относится к системам распределения газов, которые могут быть использованы в газораспределительных станциях для подачи газа к потребителям. Автоматическая газораспределительная станция в первом варианте содержит модуль подготовки газа высокого давления и модуль редуцирования.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к эксплуатации узлов очистки газа, и может быть использовано при выработке газа из устройств очистки, например компрессорных станций.

Изобретение относится к области подготовки газообразного топлива к процессу эффективного сжигания и может быть использовано в системах газоснабжения на промышленных предприятиях и объектах ЖКХ. Cистема содержит линию подачи воздуха, содержащую блок для подачи воздуха в линию подачи воздуха с заданными параметрами, первый расходомер для измерения расхода воздуха, датчик давления воздуха и регулирующий клапан для регулирования расхода воздуха в линии подачи воздуха, линию подачи газа, содержащую второй расходомер для измерения расхода газа и регулятор давления газа для формирования предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа, блок смешения газа и воздуха, соединенный на входе с выходом линии подачи воздуха и выходом линии подачи газа, а на выходе – с выходом системы, и блок управления для задания упомянутых параметров блока подачи воздуха и управления степенью открытия регулирующего клапана на основе информации о расходе воздуха от первого расходомера и информации о расходе газа от второго расходомера так, чтобы давление воздуха на выходе линии подачи воздуха было больше упомянутого предварительно установленного давления газа на выходе линии подачи газа и чтобы при текущем значении расхода газа поддерживать расход воздуха, необходимый для обеспечения предварительно заданного соотношения воздуха и газа в получаемой газовоздушной смеси, причем упомянутые параметры блока подачи воздуха, которые задаются блоком управления, содержат давление и расход воздуха на выходе блока подачи воздуха. Технический результат заключается в обеспечении эффективного смешения газа с воздухом в широком диапазоне производительности с точным обеспечением заданных параметров во всем. 5 з.п.-лы, 3 ил.

Наверх