Результат интеллектуальной деятельности: АВТОМАТИЧЕСКИЙ ГАЗОРЕДУЦИРУЮЩИЙ ПУНКТ

Изобретение относится к технике распределения природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам редуцирования газа, и может быть использовано для снабжения населенных пунктов, промышленных объектов и отдельных потребителей природным газом от магистральных газопроводов.

Известна полезная модель, содержащая газоредуцирующее устройство с входным и выходным трубопроводами, датчики давления, загазованности и открытия дверей, контроллер сотовой связи, блок установки превышения технологических пределов, солнечную батарею, адаптер и аккумулятор (Патент RU на полезную модель 116199 U1, кл. F17D 1/04, опубл. 20.05.2012).

Недостатком полезной модели является зависимость функционирования устройства от погодных условий при использовании солнечных батарей и отсутствии подогрева газа, что снижает надежность газоснабжения.

Известен автоматический редуцирующий пункт РП-10, состоящий из редуцирующей части и подогревателя газа, расположенных в металлическом шкафу, причем редуцирующая часть содержит две линии, одинаковые по настройке и оборудованию, каждая линия содержит фильтр, регулятор давления, отсекатель, предохранительный и сбросной клапаны, подогреватель газа представляет собой камеру сгорания, в которой установлена газовая горелка инфракрасного излучения и теплообменник в виде отрезка трубопровода (Крошко А.Н. Автономные энергоустановки на газопроводах. - М.: «Недра», 1983 г., стр. 81-89).

Устройство имеет невысокую надежность при расположении подогревателя газа и блока редуцирования в одном шкафу и большое время принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения ввиду отсутствия оперативной передачи информации о технологических параметрах работы устройства.

Известно устройство для распределения газа, содержащее отсечную, запорную арматуру, технологический фильтр, блок редуцирования, установленный на входном коллекторе высокого давления, включающий несколько ступеней редуцирования с последовательным расположением регуляторов давления (Патент RU 2088838 С1, кл. F17D 1/04, опубл. 27.08.1997).

Данное устройство также не обеспечено узлом подогрева газа, что снижает надежность газоснабжения и независимость функционирования устройства от погодных условий.

Наиболее близким к заявляемому устройству является автоматический газоредуцирующий пункт, содержащий закрепленные на общей раме блоки редуцирования и подогревателя газа в металлических шкафах, разделенных воздушным промежутком и соединенных герметичными воздуховодами, прикрепленными одним концом к металлическому плоскому коробу, блок редуцирования содержит параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан, подогреватель газа содержит теплообменник подогрева газа с газовой горелкой и дополнительный теплообменник, выполненный в виде металлического плоского короба, расположенного вдоль боковой стенки шкафа подогревателя газа (Патент RU на полезную модель 68648 U1, кл. F17D 1/05, опубл. 27.11.2007).

Недостаток устройства состоит в отсутствии передачи технологических параметров для принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения и зависимости функционирования устройства от погодных условий, что снижает надежность работы устройства.

Задача изобретения направлена на создание устройства автоматического газоредуцирующего пункта, обеспечивающего повышение надежности работы устройства посредством передачи технологических параметров и принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения, а также независимость функционирования устройства от погодных условий.

Техническим результатом является повышение надежности работы устройства посредством передачи технологических параметров и принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения, а также независимость функционирования устройства от погодных условий.

Для достижения технического результата в автоматический газоредуцирующий пункт, содержащий закрепленные на общей раме блоки редуцирования и подогревателя газа в металлических шкафах, разделенных воздушным промежутком и соединенных герметичными воздуховодами, прикрепленными одним концом к металлическому плоскому коробу, блок редуцирования содержит параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан, подогреватель газа содержит теплообменник подогрева газа с газовой горелкой и дополнительный теплообменник, выполненный в виде металлического плоского короба, расположенного вдоль боковой стенки шкафа подогревателя газа, дополнительно в шкафу блока подогревателя газа установлен термоэлектрический преобразователь, прикрепленный к дымовой трубе камеры сгорания, выход которого через первый блок стабилизации подключен к источнику автономного питания со встроенным аккумулятором резервного питания, в шкафу блока редуцирования дополнительно установлены последовательно соединенные фильтр, регулятор подачи газа, детандер с встроенным электрогенератором и второй блок стабилизации, подключенный к источнику автономного питания, управляющий вход регулятора подачи газа подключен к датчику давления в сети низкого давления, датчик температуры газа подключен к регулятору подачи газа на газовую горелку камеры сгорания, идентификатор доступа соединен с датчиками взлома и контроллером, к которому подключены выходы датчика давления, датчика температуры и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра, выход контроллера подключен к блоку передачи информации.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид автоматического газоредуцирующего пункта, на фиг. 2 представлена структурная схема блока редуцирования и блока подогревателя газа.

Автоматический газоредуцирующий пункт (фиг. 1) состоит из блока редуцирования 1 и подогревателя газа 2, закрепленных на общей раме 3 в двух металлических шкафах. Для достижения безопасности работы шкафы отделены друг от друга воздушным промежутком величиной 100 мм.

Шкафы имеют внутреннюю теплоизоляцию. В шкафу блока редуцирования (фиг. 2) расположены две параллельные рабочие линии, одинаковые по производительности, и линия детандера. Каждая линия имеет фильтры 4, два последовательно установленных редуктора 5 давления и регулятора 6 давления второй ступени.

Элементы защиты от превышения давления расположены на отдельных участках редуцирующих линий. Между фильтром и редуктором расположен отсекатель 7, соединенный через дроссель 11 с выходом регулятора давления 6. Между регуляторами давления подключен предохранительный клапан 8. На выходе редуцирующих линий установлен сбросной клапан 9 для отвода в атмосферу излишнего количества газа через свечу 10.

В шкафу подогревателя газа расположены камера сгорания 12 с газовой горелкой 13 и два теплообменника - теплообменник для подогрева газа 14 и теплообменник для подогрева воздуха 15. Камера сгорания 12 представляет собой прямоугольную замкнутую полость с дымовой трубой 16, выведенной из металлического шкафа. В камере сгорания 12 расположена газовая горелка 13. Для регулирования подачи газа и контроля пламени к газовой горелке 13 подключен электромагнитный клапан 17.

Теплообменник для подогрева газа 14 представляет собой отрезок трубопровода, расположенного вдоль одной из стенок металлического шкафа, а также вокруг дымовой трубы 16 камеры сгорания 12. Дополнительный теплообменник для нагрева воздуха 15 представляет собой плоский металлический короб в виде параллелепипеда. Этот теплообменник установлен между боковой стенкой шкафа подогревателя газа 2 и камерой сгорания 12.

Шкафы подогревателя газа 2 и блока редуцирования 1 соединены двумя воздуховодами 18. Один конец воздуховодов 18 герметично приварен к плоскому коробу дополнительного теплообменника 15 и выведен через отверстия в боковой стенке шкафа подогревателя газа. Другой конец воздуховодов 18 через отверстия в боковой стенке выведен в шкаф блока редуцирования 1.

На входе подогревателя газа установлен кран 19 и входной фильтр 20 со встроенным датчиком перепада давлений на для подачи редуцируемого газа в теплообменник 14.

На трубопроводах редуцирующих линий установлены краны и вентили для подключения линии и отдельных ее элементов, а также обслуживания этих линий. Для контроля давления на выходе редуцирующих линий подключен манометр 21.

В шкафу подогревателя газа 2 установлен термоэлектрический преобразователь 22, прикрепленный к дымовой трубе 16 камеры сгорания 12. Выход термоэлектрического преобразователя 22 через первый блок стабилизации 23 подключен к источнику автономного питания 24 со встроенным аккумулятором резервного питания.

Линия детандера представляет собой соединенные последовательно фильтр 4, регулятор подачи газа 25, детандер с встроенным электрогенератором 26 и второй блок стабилизации 27, подключенный к источнику автономного питания 24 со встроенным аккумулятором резервного питания. Управляющий вход регулятора подачи газа 25 подключен к датчику давления 28 в сети низкого давления.

Датчик температуры газа 29 в сети низкого давления газа подключен к регулятору подачи газа 30 на газовую горелку 13 камеры сгорания 12.

Идентификатор доступа 31 по линии связи соединен с датчиками взлома 32 и контроллером 33, к которому также подключены выходы датчика давления 28, датчика температуры 29 в сети низкого давления газа и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра 20.

Выход контроллера 33 подключен к блоку передачи информации 33, который через антенну 34 передает информацию о работе автоматического редуцирующего пункта на диспетчерский пункт газораспределительной организации.

Устройство работает следующим образом.

Газ высокого давления по трубопроводу подают в подогреватель газа 2, где осуществляется общий подогрев редуцируемого газа с целью исключения гидратообразования. Кран 19 на входе устройства открыт и газ через входной фильтр 20 со встроенным датчиком перепада давлений поступает в теплообменник 14, где происходит нагрев газа посредством газовой горелки 13, расположенной в камере сгорания 12. Питание газовой горелки 13 в камере сгорания 12 производится через электромагнитный клапан 17 и регулятор подачи газа 30, который изменяет величину расхода газа в зависимости от температуры газа в сети низкого давления, измеряемой датчиком температуры газа 29.

Продукты сгорания через дымовую трубу 16 выводятся в атмосферу. Нагретый газ поступает на вход редуцирующих линий, причем редуцирование осуществляют одной линией, при этом вторая линия находится в резерве. Редуцирующая линия осуществляет снижение давления газа до заданного уровня. В фильтре 4 газ подвергается очистке от механических примесей, проходит через отсекатель 7 и поступает к редуктору 5, где давление снижается до 6 кг/см². Далее газ поступает к регулятору 6, снижающему давление до заданного значения. Визуально давление можно контролировать по манометру 21. После регулятора давления 6 газ проходит в выходной трубопровод и поступает потребителю. Элементы защиты от превышения давления срабатывают при увеличении давления на отдельных участках редуцирующих линий. Отсекатель 7 контролирует давление газа на выходе редуцирующих линий через дроссель 11. При увеличении давления на выходе выше допустимого предела отсекатель 7 срабатывает и перекрывает проход газа в редуцирующую линию. Предохранительный клапан 8 контролирует давление газа на выходе редуктора 5. При увеличении давления выше допустимого предохранительный клапан 8 сбрасывает газ в импульсную линию отсекателя 7, который срабатывает и перекрывает поступление газа в неисправную редуцирующую линию. Сбросной клапан 9 срабатывает при превышении выходного давления газа и сбрасывает излишнее количество газа через свечу 10 в атмосферу при неисправной редуцирующей линии в случае отказа отсекателя 7, а также утечки газа при отключении редуцирующей линии.

Обогрев шкафа блока редуцирования 1 осуществляют от дополнительного теплообменника 15, расположенного в шкафу подогревателя газа 2. В металлическом коробе за счет высокой температуры в шкафу подогревателя газа 2 происходит нагрев воздуха до температуры порядка 80°С, поступающего по воздуховоду 18 в шкаф блока редуцирования 1. Холодный воздух из шкафа блока редуцирования 1 также по воздуховоду поступает в металлический короб дополнительного теплообменника 15, где нагревается. Таким образом, происходит воздухообмен охлажденного и нагретого воздуха в шкафу блока редуцирования и подогревателя газа, нагревая воздух в шкафу блока редуцирования до необходимого значения. При этом невозможно попадание газа при утечке из блока редуцирования 1 в камеру сгорания подогревателя газа 2, содержащую газовую горелку, что исключает взрывоопасную ситуацию.

Избыточное тепло в подогревателе газа 2 посредством термоэлектрического преобразователя 22 преобразуется в электрическое напряжение. Величина полученного напряжения стабилизируется на требуемом значении с помощью первого блока стабилизации 23. Полученное таким образом электрическое напряжение заряжает источник автономного питания 24 со встроенным аккумулятором резервного питания.

В качестве резервного питания используется избыточное давление газа, подаваемого через фильтр 4 и регулятор подачи газа 25 на детандер с встроенным электрогенератором 26. Полученное электрическое напряжение стабилизируется вторым блоком стабилизации 27 и используется для заряда источника автономного питания 24 со встроенным аккумулятором резервного питания. Величина давления газа в сети низкого давления измеряется датчиком давления 28, который через регулятор подачи газа 25 управляет потоком газа через детандер с встроенным электрогенератором 26.

Для контроля санкционированного доступа к устройству применяется идентификатор доступа 31, представляющий собой считыватель электронной карты, в случае несанкционированного доступа к устройству срабатывают датчики взлома 32.

Контроллер 33 обеспечивает сбор сигналов с датчика давления 28, датчика температуры 29 в сети низкого давления газа, встроенного датчика перепада давлений входного фильтра 20, идентификатора доступа 31 и датчиков взлома 32. Эти сигналы через блок передачи информации 34 с антенной 35 передаются на диспетчерский пункт газораспределительной организации для принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения. Применение питания элементов устройства от избыточного тепла посредством термоэлектрического преобразователя 22 и давления с помощью детандера с встроенным электрогенератором 26 обеспечивает независимость функционирования устройства от погодных условий.

Такое техническое решение обеспечивает повышение надежности работы устройства посредством передачи технологических параметров и принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения, а также независимость функционирования устройства от погодных условий.