Адсорбционная установка для железнодорожного транспорта
Владельцы патента RU 2376173:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") (RU)
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сжатым воздухом пневматических сетей подвижного состава железнодорожного транспорта. Адсорбционная установка содержит блок управления, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно соединенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха. Каждый адсорбер оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе. Установка также содержит параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником. Магистраль регенерационного воздуха снабжена перепускным клапаном, а параллельно ей к питательной магистрали через отсечные клапаны и дроссели к выходу из каждого адсорбера подключена дополнительная магистраль регенерационного воздуха. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности установки. 1 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сжатым воздухом пневматических сетей подвижного состава железнодорожного транспорта.
Известна адсорбционная установка, содержащая источник влажного сжатого воздуха, соединенные между собой трубопроводами два параллельных адсорбера, блок управления, дроссельные устройства, установленные на линии подачи сухого воздуха на регенерацию, обратные клапаны и распределительное устройство для переключения потоков сжатого воздуха, магистраль потребителя, клапаны продувки (патент РФ №2071814, 6 В01D 53/26, 1993 г.).
Недостатком этой установки является следующее. Перед переключением адсорберов на противоположные режимы из магистрали потребителя адсорберы заполняются до равновесного давления. После переключения адсорбер, в котором по алгоритму действия установки должна происходить регенерация адсорбента, разряжается с большой скоростью в атмосферу, вызывая интенсивный износ адсорбента. Кроме того, этот расход является непроизводительным и ухудшает экономические показатели осушки воздуха.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления установкой, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, и приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подсоединенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником (патент №2304534, В60Т 13/26, МПК6 В60Т 17/02, 2007, БЮЛ. №23).
Недостатком прототипа, как и рассмотренного выше аналога, является повышенный износ адсорбента вследствие разрядки в атмосферу находящегося под давлением адсорбера перед предстоящим в нем процессом регенерации и непроизводительный расход сжатого воздуха. Эти обстоятельства снижают надежность установки и экономичность производства сухого сжатого воздуха.
Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности установки и экономичности производства осушенного сжатого воздуха.
Поставленная задача решается тем, что адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подключенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником, выполнена таким образом, что магистраль регенерационного воздуха снабжена перепускным клапаном, а параллельно ей к выходу из питательной магистрали через отсечные клапаны и дроссели из адсорбера подключена дополнительная магистраль регенерационного воздуха.
В предложенной адсорбционной установке во время работы компрессора в одном из адсорберов происходит осушка сжатого воздуха, в другом адсорбере клапан продувки хоть открыт, но регенерация адсорбента не осуществляется, так как перепускной клапан закрыт. При остановке компрессора перепускной клапан открывается, воздух из теплообменника продолжает осушаться в первом адсорбере и через дроссель и перепускной клапан поступает во второй адсорбер, регенерирует в нем адсорбент и отводится в атмосферу. После снижения в питательной магистрали давления, несколько большего нижней уставки реле давления, блок управления закрывает клапан продувки, прекращая регенерацию, а открывает отсечной клапан дополнительной магистрали и через дроссель отрегенерированный адсорбер наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали до равновесного с ней давления. При последующем запуске компрессора и переключения адсорберов на противоположные режимы скорость заполнения осушающего адсорбера не выше рабочей, что уменьшает износ адсорбента и увеличивает эффективность и долговечность адсорбционной установки в целом. Кроме того, к этому моменту на участке от компрессора до адсорбера и в самом адсорбере избыточного давления нет, в то время как в прототипе этот объем заполнен сжатым воздухом, который перед регенерацией должен быть отведен в атмосферу, то есть быть безвозвратно потерянным. Это в прототипе повышает себестоимость производства сухого воздуха и увеличивает эксплутационные расходы.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электропневматическая схема адсорбционной установки для железнодорожного транспорта.
Установка содержит компрессор 1 с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, подключенные последовательно компрессору обратный клапан 4, теплообменник 5, два параллельных адсорбера 6 и 7, каждый из которых оснащен отсечным клапаном 8 и 9 на входе, клапаном продувки 10 и 11 в нижней части и обратным клапаном 12 и 13 на выходе, параллельную выходам из адсорберов 6 и 7 магистраль 14 регенерационного воздуха с перепускным клапаном 15 и дросселем 16, питательную магистраль 17 с воздухосборником 18. Параллельно магистрали 14 к питательной магистрали 17 через отсечные клапаны 19 и 20 и дроссели 21 и 22 к выходам из каждого адсорбера 6 и 7 подключена дополнительная магистраль 23 и 24. Электропневматические клапаны 8-11, 15, 19 и 20 снабжены электромагнитными вентилями 25-31, получающими команды от блока 32 управления установкой. Установка оборудована аварийной шунтирующей магистралью 33 с разобщительными кранами 34 и 35.
Адсорбционная установка работает следующим образом.
При первоначальном запуске компрессора 1 или при его запуске при минимальном рабочем давлении в питательной магистрали 17 одновременно с его включением по команде блока 32 управления установкой через обратный клапан 4, теплообменник 5 и, например, нормально-открытый отсечной клапан 8 воздух поступает в адсорбер 6, осушается там в слое адсорбента и через обратный клапан 12 наполняет питательную магистраль 17, воздухосборник 18 и по мере необходимости используется потребителем. Одновременно с включением компрессора 1 по сигналу блока 32 управления установкой закрывается нормально-открытый отсечной клапан 9 второго адсорбера 7 и открывается его нормально-закрытый клапан продувки 11. Вследствие этого адсорбер 7 сообщается с атмосферой, но регенерация в нем адсорбента не происходит, т.к. нормально-закрытые отсечные клапаны 19 и 20 и перепускной клапан 15 закрыты. При достижении в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, электродвигатель 2 и компрессор 1 останавливаются. По команде блока 32 управления получает питание электромагнитный вентиль 29 и перепускной клапан 15 открывается, отсечной клапан 8 по-прежнему остается открытым, а клапан продувки 10 - закрытым. Воздух, находящийся в теплообменнике 5, продолжает осушаться в адсорбере 6 и через дроссель 16 и перепускной клапан 15 и магистраль 14 поступает в адсорбер 7, регенерирует в нем адсорбент и отводится через открытый клапан продувки 11 в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего нижней уставки реле давления 3, блок 32 управления закрывает клапан продувки 11 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 7, а открывает отсечной клапан 20 дополнительной магистрали 24. Теперь через клапан 20, дроссель 22 и магистраль 24 отрегенерированный адсорбер 7 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления. При падении в магистрали 17 давления сжатого воздуха до нижней уставки реле давления 3, оно срабатывает, включается электродвигатель 2 и запускается компрессор 1. Одновременно по команде блока 32 управления закрываются клапаны 8, 20 и 11 (клапаны 19 и 15 по-прежнему закрыты) и открывается клапан продувки 10, сообщая адсорбер 6 с атмосферой, тем самым подготавливая его к предстоящей регенерации в нем адсорбента. При этом потерь воздуха нет, поскольку он был весь израсходован на регенерацию адсорбента в адсорбере 7. Нет и дополнительного износа адсорбента, связанного с процессом опорожнения адсорбера. С запуском компрессора 1 сжатый воздух теперь поступает на осушку через клапан 9 в адсорбер 7, уже находящийся под рабочим давлением. Режим наполнения адсорберов с противодавлением исключает дополнительные динамические нагрузки на адсорбент, увеличивая его срок службы и большую эффективность. В дальнейшем сухой сжатый воздух из адсорбера 7 через обратный клапан 13 проходит в питательную магистраль 17 и воздухосборник 18 для использования потребителем. При достижении в них максимального рабочего давления реле давления 3 останавливает электродвигатель 2 и компрессор 1. По команде блока 32 управления открывается перепускной клапан 15. Воздух из теплообменника 5 продолжает осушаться в адсорбере 7 и через клапан 15 и дроссель 16 проходит в адсорбер 6, регенерирует в нем адсорбент и через клапан продувки 10 отводится в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего минимального рабочего, блок управления 32 закрывает клапан продувки 10 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 6, а открывает отсечной клапан 19 дополнительной магистрали 23. Теперь через клапан 19, дроссель 21 и магистраль 23 отрегенерированый адсорбер 6 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления.
В дальнейшем циклы работы компрессора и адсорбционной установки повторяются по описанному алгоритму.
Предлагаемая адсорбционная установка для железнодорожного транспорта более эффективная, надежная и экономичная, т.к. предварительное уравнивание давлений в питательной магистрали и адсорбере перед включением его в режим осушки сжатого воздуха снижает динамические нагрузки на адсорбент, а использование воздуха в теплообменнике и адсорбере для регенерации адсорбента в другом адсорбере сокращает непроизводительные расходы сжатого воздуха.
Адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления установкой, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно соединенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником, отличающаяся тем, что магистраль регенерационного воздуха снабжена перепускным клапаном, а параллельно ей к питательной магистрали через отсечные клапаны и дроссели к выходу из каждого адсорбера подключена дополнительная магистраль регенерационного воздуха.
