Автономный автоматизированный газораспределительный комплекс (варианты)

Изобретение относится к газораспределительным станциям, располагаемым на ответвлениях магистральных трубопроводов, и может быть использовано в газовой промышленности. Предложено два варианта комплекса: первый состоит из модуля подготовки газа, включающего блок переключения с узлами переключения высокого давления, распределения и переключения низкого давления, узел очистки газа, нагреватель с узлами нагрева газа и генератором горячего воздуха, блок одоризации газа, блок автономного энергообеспечения, узел подготовки и учета импульсного и топливного газа, систему отопления и вентиляции, а также включает по меньшей мере один модуль с узлами редуцирования и коммерческого учета. Во втором варианте нагреватель оснащен генератором теплоносителя. При работе комплекса газ высокого давления очищают, нагревают горячим воздухом (вариант 1) или циркулирующим теплоносителем (вариант 2), небольшую часть газа подают на собственные нужды в блок автономного энергообеспечения, узел подготовки и учета импульсного и топливного газа и пневмоприводы динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а основную часть после редуцирования и коммерческого учета после одоризации направляют потребителю. В генератор горячего воздуха (вариант 1) подают топливо, воздух и конденсат, а горячий воздух после нагрева им газа направляют в систему отопления и вентиляции. В варианте 2 из генератора теплоносителя выводят отработанные газы. Технический результат - обеспечение автономности работы комплекса, возможности подачи газа нескольким потребителям, возможности изменения производительности в диапазоне, превышающем рабочие диапазоны узла редуцирования, снижение металлоемкости и уменьшение энергопотребления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к газораспределительным станциям, располагаемым на ответвлениях магистральных трубопроводов, и может быть использовано в газовой промышленности.

Известна газораспределительная станция [RU №2079040, МПК F17D 1/04, опубл. 10.05.1997.], включающая входной и выходной газопроводы, технологический блок с последовательно расположенными узлами переключения, очистки газа со сборником конденсата, нагрева газа с теплообменником-отопителем, редуцирования, состоящим из двух ниток, замера расхода, и системой одоризации, включающей емкость одоранта и одоризатор, блок контроля и аварийно-предупредительной сигнализации, а также котел нагрева теплоносителя.

Недостатками известной станции является отсутствие автоматического управления и невозможность обеспечения газом нескольких потребителей.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенному изобретению является полезная модель газораспределительной станции, работающей по "малолюдной" технологии, также предназначенная для подачи газа одному потребителю [RU №124943, МПК F17D 3/01, опубл. 20.02.2013.], которая включает последовательно расположенные, соединенные трубопроводами блок переключения, состоящий из узлов высокого и низкого давления, нагреватель газа, блок (узел) редуцирования, состоящий из основной (рабочей) и резервной ниток, оснащенных фильтрами очистки газа (узлами очистки) с подземной емкостью сбора конденсата, расходомерную нитку (коммерческий узел учета газа), блок одоризации газа, соединенный с подземной емкостью одоранта. Станция оснащена линиями ввода газа высокого давления и вывода газа низкого давления, оборудована пневмоприводной и электроприводной запорно-регулирующей арматурой и управляется системой автоматического управления, получающей данные от датчиков температуры, давления, перепада давления и уровня. Станция требует оснащения системами отопления и вентиляции, узлом подготовки и учета импульсного и топливного газа, а также системой катодной защиты.

Основными недостатками данной станции (газораспределительного комплекса) являются: невозможность автономной работы из-за отсутствия автономного энергообеспечения, невозможность обеспечения газом нескольких потребителей из-за наличия только одной рабочей нитки, невозможность изменения производительности комплекса в диапазоне, превышающем рабочий диапазон блока редуцирования, наличие подземных емкостей с высокой металлоемкостью, требующих расхода электроэнергии на катодную защиту от коррозии, установка нагревателя до узла очистки газа, что приводит к его загрязнению, а также испарению капельной жидкости, что увеличивает расход топлива.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение автономности работы комплекса, возможность подачи газа нескольким потребителям, возможность изменения производительности комплекса в диапазоне, превышающем рабочий диапазон узла редуцирования, снижение металлоемкости и уменьшение энергопотребления.

Технический результат - обеспечение автономности работы комплекса за счет его оборудования блоком автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей и установки пневмоприводного динамического оборудования, обеспечение газом нескольких потребителей и изменение производительности в диапазоне, превышающем рабочий диапазон блока редуцирования, за счет модульной компоновки комплекса, состоящего из модуля подготовки газа и по меньшей мере одного модуля редуцирования и учета газа, снижение металлоемкости за счет исключения подземных емкостей сбора конденсата и хранения одоранта, а также уменьшение энергопотребления за счет установки узла нагрева газа после узла очистки, исключения системы катодной защиты и установки пневмоприводного динамического оборудования.

Предложено два варианта газораспределительного комплекса.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в известном газораспределительном комплексе, оснащенном линиями ввода газа высокого давления и вывода газа низкого давления, оборудованном пневмоприводной и электроприводной запорно-регулирующей арматурой, управляемой с помощью системы автоматического управления, которая получает данные с датчиков температуры, давления и уровня, включающем блок переключения с узлами переключения высокого и низкого давления, узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, узлы очистки, нагрева, коммерческого учета газа, подготовки и учета импульсного и топливного газа, блок одоризации с емкостью одоранта, а также системы отопления и вентиляции, особенностью является то, что комплекс оснащен оборудованием наземного исполнения и состоит из модуля подготовки газа и по меньшей мере одного модуля редуцирования и учета газа, при этом модуль подготовки газа включает блок переключения, дополнительно оснащенный узлом распределения, узлы очистки и нагрева газа, расположенные на линии газа высокого давления между узлами переключения высокого давления и распределения, а также блок одоризации газа и блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей, а модуль редуцирования и учета газа включает по меньшей мере один узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, соединенный с узлом распределения линией газа высокого давления, а с узлом переключения низкого давления - линией газа низкого давления, на которой размещен по меньшей мере один узел коммерческого учета с рабочей и резервной нитками и блок одоризации, кроме того, узел распределения соединен с линией газа низкого давления перед узлом коммерческого учета байпасными линиями, на которых расположены блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей и пневмоприводы динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а нагреватель состоит из узла нагрева газа, соединенного с системой отопления и вентиляции и генератором горячего воздуха, который оборудован системой утилизации конденсата и оснащен линиями подачи воздуха, топливного газа и конденсата.

Второй вариант комплекса отличается тем, что нагреватель состоит из узла нагрева газа, соединенного линиями прямого и обратного теплоносителя с генератором теплоносителя, который оборудован системой утилизации конденсата и оснащен линиями подачи воздуха, топливного газа, конденсата и вывода отходящего газа, при этом система отопления и вентиляции расположена на линии прямого или обратного теплоносителя.

Для снабжения газом нескольких потребителей модули редуцирования и учета газа могут быть оснащены несколькими узлами коммерческого учета (предпочтительно не более трех ниток каждый). При необходимости комплекс может быть дополнительно оснащен пробкоуловителем, например, центробежно-вихревым сепаратором и накопительной емкостью, устанавливаемыми перед блоком переключения, а также независимым резервным источником энергоснабжения.

Узел очистки газа может быть выполнен в виде фильтра или центробежно-вихревого (или иного центробежного) сепаратора, или их комбинации. Система утилизации конденсата может быть выполнена в виде устройства с узлами испарения, сепарации и каталитического окисления или огневого дожига паров конденсата. Генераторы теплоносителя и горячего воздуха могут быть выполнены в виде печи огневого или беспламенного (каталитического) типа. Блок автономного энергообеспечения может представлять собой, например, детандер-генератор или источник электрического тока на топливных элементах. Остальные узлы и агрегаты комплекса могут быть выполнены в виде устройств любой конструкции соответствующего назначения, известных из уровня техники.

При необходимости изменения производительности комплекса при появлении новых или отключении существующих потребителей в диапазоне, превышающем рабочий диапазон одного модуля редуцирования и узла коммерческого учета, комплекс оснащают несколькими модулями редуцирования и учета газа. При этом модуль подготовки газа имеет производительность не меньшую, чем ожидаемое максимальное потребление газа. Производительность комплекса при этом изменяют путем изменения количества модулей редуцирования и учета газа (целесообразно - типовых), необходимое количество которых может находиться в резерве, обеспечивая устойчивое функционирование территориальной системы газоснабжения и снижая ее стоимость за счет рационального использования производственных мощностей.

Оснащение комплекса одним узлом очистки газа, установленным перед узлом нагрева газа упрощает комплекс и снижает его металлоемкость, а также снижает потребление топлива благодаря предотвращению загрязнения теплообменных поверхностей механическими примесями и предварительной сепарации капельной жидкости, поступающей вместе с газом.

Наземное исполнение оборудования комплекса позволяет исключить систему катодной защиты, за счет чего снизить потребление электроэнергии, а оборудование модуля подготовки газа блоком автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей обеспечивает работу комплекса без использования сторонних источников энергии как в штатном, так и в аварийном режимах. Оснащение генератора горячего воздуха или теплоносителя системой утилизации конденсата позволяет исключить из состава комплекса емкость сбора конденсата, за счет чего упростить его и снизить металлоемкость.

Оснащение блока переключения узлом распределения позволяет направлять газ высокого давления на собственные нужды и распределять поток газа между модулями редуцирования и учета газа, что позволяет обеспечивать газом нескольких потребителей.

Оснащение комплекса несколькими модулями редуцирования и учета газа, обеспечивает возможность изменения производительности комплекса в диапазоне, превышающем рабочий диапазон одного узла редуцирования.

Предлагаемый автономный автоматизированный газораспределительный комплекс (фиг. 1 и 2) в обоих вариантах включает модуль подготовки газа 1, состоящий из блока переключения 2 (выделен пунктиром) с узлами переключения высокого давления 3, распределения 4 и переключения низкого давления 5, узла очистки газа 6, нагревателя газа с узлом нагрева газа 7 и генератором горячего воздуха 8 (во втором варианте - с генератором теплоносителя 9, фиг. 2), блок одоризации газа 10, блок автономного энергообеспечения 11, узел подготовки и учета импульсного и топливного газа 12 и систему отопления и вентиляции 13. Условно показаны также пневмоприводы динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры 14. Комплекс также включает по меньшей мере один модуль редуцирования и учета газа 15 с узлами редуцирования 16 и коммерческого учета 17. Резервные узлы и линии показаны пунктиром.

При работе комплекса в варианте 1 газ высокого давления по линии 18 подают через узел 3 в узел 4 после очистки в узле 6 и нагрева в узле 7. Из узла 4 небольшую часть газа подают на собственные нужды по байпасным линиям 19 в блок 11, узел 12 и пневмоприводы 14, а основную часть газа после редуцирования в узле 16 по линии 20 через узел коммерческого учета 17, блок одоризации 10 и узел переключения низкого давления 5 направляют потребителю. В генератор горячего воздуха 8 по линии 21 подают топливо, по линии 22 - воздух, а по линии 23 - конденсат. Из генератора 8 по линии 24 горячий воздух в качестве теплоносителя подают в узел 7, из которого по линии 25 в систему отопления и вентиляции 13 выводят охлажденный воздух. В варианте 2 в генератор теплоносителя 9 по линии 21 подают топливо, по линии 22 - воздух, а по линии 23 - конденсат, по линиям 26 и 27 через систему 13 циркулирует теплоноситель, а по линии 28 выводят отработанные газы.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает автономность работы комплекса, позволяет подавать газ нескольким потребителям, изменять производительность в диапазоне, превышающем рабочий диапазон узла редуцирования, снижает металлоемкость и энергопотребление комплекса и может быть использовано в промышленности.

1. Автономный автоматизированный газораспределительный комплекс, оснащенный линиями ввода газа высокого давления и вывода газа низкого давления, оборудованный пневмоприводной и электроприводной запорно-регулирующей арматурой, управляемый с помощью системы автоматического управления, которая получает данные с датчиков температуры, давления и уровня, включающий блок переключения с узлами переключения высокого и низкого давления, узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, узлы очистки, нагрева, коммерческого учета газа, подготовки и учета импульсного и топливного газа, блок одоризации с емкостью одоранта, а также системы отопления и вентиляции, отличающийся тем, что комплекс оснащен оборудованием наземного исполнения и состоит из модуля подготовки газа и по меньшей мере одного модуля редуцирования и учета газа, при этом модуль подготовки газа включает блок переключения, дополнительно оснащенный узлом распределения, узлы очистки и нагрева газа, расположенные на линии газа высокого давления между узлами переключения высокого давления и распределения, а также блок одоризации газа и блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей, а модуль редуцирования и учета газа включает по меньшей мере один узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, соединенный с узлом распределения линией газа высокого давления, а с узлом переключения низкого давления - линией газа низкого давления, на которой размещен по меньшей мере один узел коммерческого учета с рабочей и резервной нитками и блок одоризации, кроме того, узел распределения соединен с линией газа низкого давления перед узлом коммерческого учета байпасными линиями, на которых расположены блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей и пневмоприводы динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а нагреватель состоит из узла нагрева газа, соединенного с системой отопления и вентиляции и генератором горячего воздуха, который оборудован системой утилизации конденсата и оснащен линиями подачи воздуха, топливного газа и конденсата.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что модули редуцирования и учета газа оснащены несколькими узлами коммерческого учета.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно оснащен пробкоуловителем и накопительной емкостью, устанавливаемыми перед блоком переключения, и/или независимым резервным источником энергоснабжения.

4. Автономный автоматизированный газораспределительный комплекс, оснащенный линиями ввода газа высокого давления и вывода газа низкого давления, оборудованный пневмоприводной и электроприводной запорно-регулирующей арматурой, управляемый с помощью системы автоматического управления, которая получает данные с датчиков температуры, давления и уровня, включающий блок переключения с узлами переключения высокого и низкого давления, узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, узлы очистки, нагрева, коммерческого учета газа, подготовки и учета импульсного и топливного газа, блок одоризации с емкостью одоранта, а также системы отопления и вентиляции, отличающийся тем, что комплекс оснащен оборудованием наземного исполнения и состоит из модуля подготовки газа и по меньшей мере одного модуля редуцирования и учета газа, при этом модуль подготовки газа включает блок переключения, дополнительно оснащенный узлом распределения, узлы очистки и нагрева газа, расположенные на линии газа высокого давления между узлами переключения высокого давления и распределения, а также блок одоризации газа и блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей, а модуль редуцирования и учета газа включает по меньшей мере один узел редуцирования с рабочей и резервной нитками, соединенный с узлом распределения линией газа высокого давления, а с узлом переключения низкого давления - линией газа низкого давления, на которой размещен по меньшей мере один узел коммерческого учета с рабочей и резервной нитками и блок одоризации, кроме того, узел распределения соединен с линией газа низкого давления перед узлом коммерческого учета байпасными линиями, на которых расположены блок автономного энергообеспечения с аккумуляторной батареей и пневмоприводы динамического оборудования и запорно-регулирующей арматуры, а нагреватель состоит из узла нагрева газа, соединенного линиями прямого и обратного теплоносителя с генератором теплоносителя, который оборудован системой утилизации конденсата и оснащен линиями подачи воздуха, топливного газа, конденсата и вывода отходящего газа, при этом система отопления и вентиляции расположена на линии прямого или обратного теплоносителя.

5. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что модули редуцирования и учета газа оснащены несколькими узлами коммерческого учета.

6. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что дополнительно оснащен пробкоуловителем и накопительной емкостью, устанавливаемыми перед блоком переключения, и/или независимым резервным источником энергоснабжения.