Способ газообеспечения объекта с неравномерным потреблением хладагента и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в криогенной технике.в системах сжижения гелия. Изобретение позволяет повысить надежность и снизить энергозатраты путем накопления хладагента в газгольдере 12 до давления всасывания, а в ресивере 10 - до давления, равного 0,5-0,6 давления хладагента, подаваемого в объект 5, подачи хладагента из ресивера 10 в газгольдер 12 периодически при повышении давления в ресивере 10 выше , чем 0,5-0,6 давления, подаваемого в объект, подачи хладагента в ресивер после блока 3 очистки при относительном давлении всасывания 1,15-1,2 и подачи из гальгольдера 12 на всасывание компрессора 1 импульсами при относительном давлении всасывания 1,05-1,1. Для этого устройство снабжают дополнительным регулятором 4 давления на кольцевом трубопроводе 6 после блока 3 очистки, газгольдер 12 выполняют в виде жесткой емкости с управляемым клапаном 13, а ресивер 10 подключают к кольцевому трубопроводу 6 между блоком 3 очистки и дополнительным регулятором 4 давления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. 16 (Л 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЙИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5)) 4 Р 17 С 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4011530/23-26 (22) 11. 12. 85 (46) 23. 04. 87. Бюл, ))- 15 (72) P.В,Дарбинян, Н.П.Стасевич, A.E.Þøèí и Л.П,Ильина (53) 621.59(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))- 1153 167, кл. F 17 С 9/00, 1983. (54) СПОСОБ ГАЗООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТА

С HEPABHONEPHbIN ПОТРЕБЛЕНИЕМ ХЛАДАГЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в криогенной технике.в системах сжижения гелия. Изобретение позволяет повысить надежность и снизить энергозатраты путем накопления хладагента в газгольдере 12 до давления всасывания, а в ресивере 10— до давления, равного 0 5-0,6 давления хладагента, подаваемого в объект

5, подачи хладагента из ресивера

10 в газгольдер 12 периодически при повышении давления в ресивере 10 выше, чем 0,5-0,6 давления, подаваемого в объект, подачи хладагента в ресивер после блока 3 очистки при относительном давлении всасывания

1,15-1,2 и подачи из гальгольдера 12 на всасывание компрессора 1 импульсами при относительном давлении всасывания 1,05-1 1. Для этого устройство снабжают дополнительным регулятором

4 давления на кольцевом трубопроводе 6 после блока 3 очистки, газголь- дер 12 выполняют в виде жесткой емкости с управляемым клапаном 13, а ресивер 10 подключают и кольцевому трубопроводу 6 между блоком 3 очистки и дополнительным регулятором 4 давления, 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1305491 2 ой чика 15 давления открывают управляемый клапан 13 и осуществляют подпитку кольцевого трубопровода 6 хладагентом из газгольдера 12 импульсами. После повышения давления газа во всасывающем трубопроводе до заданного значения датчик 15 и клапан

13 отключаются. Значение относительного давления 1,05-1,1 позволяет в допустимых пределах повысить массовую производительность компрессора до 30 . Одновременно электропривод компрессора работает с допустимой нагрузкой. При снижении относительного давления ниже 1,05 снижается экономичность использования компресе сора, а длительная эксплуатация о- компрессора при относительном давлении всасывания более 1,1 приводит к повышению межступенчатых давлений и температуры„ перегрузкам электропривода.

Изобретение относится к химическ промьппленности и может быть использовано в криогенной технике в систе мах сжижения гелия.

Целью изобретения является повышение надежности и снижения энергозатрат.

На чертеже изображена схема устройства.

Сжатый в компрессоре 1 хладагент охлаждают в теплообменнике 2, очища ют от масла, примесей воздуха в бло ке 3 очистки и подают под избыточным давлением через регулятор 4 в охлаж

С даемый объект 5, из которого откачи вают по кольцевому трубопроводу 6 компрессором 1 и подают на повторно использование. К кольцевому трубопр воду 6 через управляемые клапаны 7 и 8 и обратный клапан 9 подключен р сивер 10, который одновременно соединен через регулятор 11 давления с газгольдером: 12, подключенным через управляемын клапан 13 к кольцевому трубопроводу 6, на котором установлены датчики 14 и 15 давления перед компрессором 1 и датчик 16 управления перед регулятором 4 давления.

Датчик 14 давления соединен через управляемый клапан 17 с управляемым клапаном 7. Датчик 15 давления через промежуточные реле соединен с управляемым клапаном 13 и с датчиком 16 давления, а также с управляемым клапаном 8. 35

Способ осуществляется следующим образом.

Хладагент, например, гелий, сжимают в компрессоре 1 да давления, 40 например, 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 2, очищают от примесей, например масла, азота, кислорода и др., в блоке 3 очистки и через дополнительный регулятор 4 давления, под- 45 держивающий давление после себя, подают в охлаждаемый объект 5 с постоянным давлением, где давление срабатывается, и хладагент по кольцевому трубопроводу 6 откачивают из объекта 5 компрессором 1. При изменении потребления хладагента в объекте 5, например увеличении, давление на всасывание в компрессор 1, уменьшается, что может вызывать уменьшение массовой производительности компрессора 1, При значении давления, равном относительному давлению всасывания. 1,05-1,1, по сигналу от датТаким образом, обеспечивается эффективная массовая производительность компрессора и работа блока 3 очистки в стабильном расчетном режиме. Газгольдер 12 выполнен в виде жесткой емкости, находится под давлением выше давления всасывания, например

0,5-0,7 МПа, не требуется масляная система, загрязняющая хладагент, уменьшаются размеры хранилищ хладагента, исключается загрязнение хладагента подсосом атмосферного воздуха. В случае выброса из объекта 5 повышенного количества газообразного хладагента возрастает давление на всасывании компрессора 1, и при достижении относительного давления всасывания 1,15-1,2 по сигналу от датчика .14 давления открываются клапаны 17, 7 и 8 и часть хладагента подается в ресивер 10. Такое повышение давления носит кратковременный характер и допускается условиями эксплуатации электропривода. Эксплуатация электропривода при относительном давлении выше 1,2 приводит к резкому увеличению тока в обмотках статора, снижению срока службы электродвигателя, повышению температуры газа на нагнетании.

Так, например, отношение индикаторной мощности при относительном давлении всасывания 1,15-1,2 к индикаторной мощности в номинальном режиме составит

II вс

N;

N вс! l I где N;, Р „ Рн — индикаторная мощность, давление всасывания и нагнетания в номинальном режиме соответственно, f0

II Il II

Рвс Р инд

1 ность, давление всасывания и нагнетания при относительном давлении в коллекторе 1, 15-1,2, Если k = 1,66 (показатель адиабаI ты для гелия), Рвc = 0,1 МПа Рв

= О 5МПа, Р = О 12MIIa, Р„

= 0,5 МПа, то и

М;

1,02.

Следовательно, индикаторная мощность и соответственно сила тока в обмотке статора кратковременно увели-25 чиваются на 27., что допустимо.

Накопление хладагента в ресивере

10 осуществляют до давления, равного

0,5-0,6 давления хладагента, подаваемого в объект 5, пока не упадет от- ЗО носительное давление всасывания ниже 1,2. Накопление хладагента в ре- . сивере до указанного давления позволяет производить быструю .эвакуацию лишнего хладагента из кольцевого тру- 5 бопровода 6 с критической скоростью истечения через клапана 7 и 8. Значение давления более 0,6 давления хладагента, подаваемого в объект, нарушает условия критического истече-yg ния, затрудняет расчет проходных сечений клапанов .7 и 8, требует установки дополнительной арматуры и увеличивает время .авакуации хладагента из кольцевого трубопровода 6.

Дополнительный регулятор 4 давления обеспечивает надежную работу объекта 5, который включает, например, турбодетандеры, требующие постоянного давления на входе и улучшает ра- уО боту блока 3 очистки, а в накопители хладагента — ресивер 10 и газгольдер 12 поступает только чистый гаэ, что улучшает их обслуживание и эксплуатацию. 55

Для обеспечения надежной подпитки контура циркуляции хладагента и снабжения объекта 5 газгольдер. 12 периодически подпитывают из ресиве130549 i 4 ра 10 через регулятор 11 давления при повышении давления в ресивере 10 выше 0,6 от давления хладагента, подаваемого в объект. При первоначаль5 ном пуске или при ожижении хладагента подпитка газгольдера 12 осуществляется по линии 18 от стороннего источника, например из привозимых баллонов. При предлагаемых способе и устройстве нет необходимости установки специальных перекачивающих компрессоров и вакуумных насосов.

Пример. Хладагент гелий сжимают з винтовом маслозаполненном компрессоре 1 типа "Каскад 80/25" до давления 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 2 до 308 К, очищают в блоке 3 очистки от остатков масла, азота, кислорода и др. и через регулятор 4 подают в объект 5.

Компрессор "Каскад-80/25" имеет следующие рабочие параметры: производительность — 80 куб,м./мин., давление всасывания — 0,103 MIIa (давление газа на входе в компрессор), давление нагнетания — 2,5 МПа.

На всасывающем коллекторе устанавливают датчик 15 давления, например электроконтактный монометр ЭКМ, нижнюю уставку датчика выставляют на отметке 1,05xPв, = О, 108 МПа (по манометру 0,08 кг/см ), а верхнюю уставку — 1, 15хР = 0, 118 МПа. Второй датчик давления имеет только верхнюю уставку на давление 1,2хР =0,124 МПа (по манометру 0,24 кг/см ).

В установившемся теплом режиме работы системы газообеспечения масса хладагента на входе и выходе иэ компрессора 1 должна быть одинакова.

В этом случае стрелка датчика 15 дав-, ления находится посередине уставок

О, 108-О, 118 МПа. В технологическом цикле криогенного обеспечения при охлаждении системы и ожижении хладагента массовый расход газа во всасывающем коллекторе уменьшается и соответственно уменьшается давление газа. При уменьшении давления газа во всасывающем коллекторе ниже

0,108 МПа стрелка датчика 15 контактирует с нижней уставкой, замыкается электрическая цепь через промежуточное реле 19, открывается электромагнитный клапан 13, хладоагент из газгольдера 12 поступает во всасывающий коллектор и давление в нем возрастает, а при превышении давления

5 130549

0,108 ИПа контакт между стрелкой и уставкой размыкается и клапан 13 закрывается. Подпитка газом из газгольдера 12 во всасывающий коллектор происходит импульсами, так как с уве- 5 личением давления газа в коллекторе возрастает массовая производительность компрессора, что приводит к некоторому уменьшению давления газа в коллекторе и определяет последующую 10 подпитку до выравнивания массовых расходов на входе в компрессор 1 и поступающего газа во. всасывающий коллектор.

При продувке аппаратов, адсорберов, выброса хладагента или отепле-. нии системы массовый расход газа во всасывающем коллекторе увеличивает" ся, соответственно возрастает давление, а при превышении О, 118 МПа стрелка датчика 15 контактирует с . верхней уставкой, замыкается электрическая цепь, открывается клапан 8 и очищенный хладагент из прямого по" >5 тока поступает в ресивер 10, В результате этого, во всасывающем коллекторе уменьшается давление газа, размыкается контакт стрелки верхней уставки, закрывается клапан 8 и эвакуация хладагента прекращается.

Если давление во всасывающем коллекторе продолжает расти, несмотря на эвакуацию хладоагента через клапан 8 в ресивер 10, и повышается более

0,124 МПа, то замыкаются контакты датчика 14, открывается электромагнитный клапан 17,, управляющий газ поступает на клапан 7 и открывает его, По трубопроводу большого сечения очищенный хладоагент сбрасывается в ресивер 10. Для того, чтобы недопустить большого снижения давления в прямом потоке (до регулятора 4 давления), например ниже 2,4 МПа, что 45 может привести к нарушению технологического процесса, установлен датчик

16 который при давлении 2,4 МПа разрывает электроцепь и выключает сис- тему эвакуации хладагента.

2. Устройство для газообеспечения обьекта в неравномерным потреблением хладагента, содержащее компрессор, блок очистки и охлаждаемый объект, соединенные кольцевым трубопроводом, газгольдер с клапаном и ресивер, соединенные между собой через регулятор давления и подключенные к кольцевому, трубопроводу, о т л и ч а ю щ е е— с,я тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергозатрат, оно снабжено дополнительным регуляДля обеспечения максимальной скорости эвакуации хладагента давление в ресивере 10 не должно превышать .0,5-0,6 от рабочего давления нагнетания компрессора - Р„, т.е. Р

1,25-1,5 МПа. Для того, чтобы давление газа в ресивере не превышало

1,25-1,5 ИПа, часть хладоагента пере1 6 пускается из ресивера 10 в газгольдер 12 через регулятор давления.

Таким образом, хладоагент подводится и отводится из замкнутого контура под давлением вьппе атмосферного без затраты дополнительной энергии, Использование предлагаемых способа и устройства в сравнении в известными способами и устройствами позволяет повысить надежность системы, снизить энергоэатраты, регулировать производительность установки в зависимости от потребления, уменьшить габариты и массу системы, устанавить простую автоматику.

Формула изобретения

1. Способ газообеспечения объекта с неравномерным потреблением хладагента, включающий подачу хладагента под избыточным давлением в охлаждаемый объект с последующей откачкой его из объекта, сжатием и очисткой, накопление хладагента в газгольдере и ресивере, подачу его из ресивера в газгольдер и на всасывание компрессора при изменении потребления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергозатрат, накопление хладагента в газгольдере осуществляют до давления выше давления всасывания, а в ресивере — до давления, равного 0 5-0,6 давления хладагента, подаваемого в объект, подают хладагент из ресивера в газгольдер периодически при превышении указанного давлений в ресивере, подачу хладагента в ресивер производят после очистки при относительном давлении всасывания 1,15-1,2, а подачу из газгольдера на всасывание компрессора осуществляют импульсами при относительном давлении всасывания

1,05-1, 1.

1305491

Составитель Г.Ольшанская

Техред Л. Олейник Корректор Л.Пилипенко

Редактор А.Петров

Заказ 1417/37

Тираж 453 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тором давления, установленным на кольцевом трубопроводе после блока очистки,. газгольдер выполнен в виде жесткой емкости с управляемым клапаном, а ресивер подключен к кольцевому трубопроводу между блоком очистки и дополнительным регулятором давления.