Результат интеллектуальной деятельности: АВТОНОМНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС (ВАРИАНТЫ)

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.