CN102620529A - 一种适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于高温环境的多功能天然气长输管道真空干燥机组，包括前级液环真空泵、与前级真空泵通过管道连接的中间气冷罗茨真空泵、与中间气冷罗茨真空泵通过管道连接的主罗茨真空泵、控制主罗茨真空泵变频启动的变频器、撬装底座、自动控制电控柜及各泵体间连接管道，主罗茨真空泵配置变频器，通过变频器对电机频率的调节实现机组的变抽速，通过气冷罗茨真空泵的提前启动实现机组的高温环境作业。本发明通过提供一种适用于高温环境的多功能天然气长输管道真空干燥机组，将天然气管道内压力抽至水的饱和蒸汽压，管道内水沸腾蒸发成气体被机组抽出，达到干燥天然气管道的目的，干燥可靠性高、不留死角、效果好、环保性能好，适应性强。

Description

一种适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组

技术领域：

本发明属于机械领域，涉及一种管道真空干燥，尤其是高温环境下的长输管道真空干燥。

背景技术：

长输管道作为天然气运输的重要载体，投产前必须进行水压试验，而后进行管道干燥，否则残留水造成加速管道腐蚀、管道冰堵、形成天然气水合物堵塞管道和阀门等危害。

目前国内天然气管道干燥方法以干燥剂法和干空气干燥法为主，已有的真空干燥方法和装置亦不太成熟，无法满足复杂环境下的抽气需要。

如图1所示，天然气管道1内放置多个清管器2，两个清管器2之间夹带一定体积的干燥剂(吸收性很强的醇类物质)3，两段干燥剂3之间以及干燥剂3与高压天然气4之间用氮气5隔开，在高压天然气4的推动下，清管器2夹着干燥剂3和氮气5沿着天然气管道1前进，干燥剂3吸收管道内液态水，形成一定的干燥剂浓度梯度，天然气管道1内壁最终附着一层干燥剂薄膜，干燥剂薄膜内浓度大于一定值即可保证天然气管道1中不会形成水合物，达到干燥的目的，此为干燥剂干燥法。

国内最为常用的天然气管道干燥方法是干空气干燥法，如图2所示，空压机6将空气压缩成为高压空气，经干燥机7干燥成为高压干空气，高压干空气引入已装好多个泡沫清管器8的天然气管道，多个泡沫清管器组成清管列车，控制阀室9实时检测压力表10读数，当高压干空气压力达到一定值时，控制阀室9发出发射清管列车指令，通过清管列车中泡沫清管器8的机械效应和吸收作用，逐渐减少天然气管道内残留水，清管列车按上述方式多次发射后，降低空压机6压比，从干燥机7中引入天然气管道的低压干空气对管道进行低压吹扫，进一步干燥天然气管道，最终达到较好的天然气管道干燥效果。

如图3所示，两端封堵的管道13的一端通入管道13内的密闭抽气管14，由真空泵组15对管道13进行抽气，当管道13内压力达到管道平均温度下水的饱和蒸汽压时，从管道13另一端由通入管道13内的密闭管注入适量的由气源11经干空气发生器12产生的干空气，并继续抽真空知道管道13抽气端压力达到要求露点时为止，此为目前为止国内管道干燥行业所用到的真空干燥。

上述干燥剂干燥法的缺点是：如图1所示，清管器2要求有很好的密封性和耐磨性，否则干燥剂3的消耗量较大且干燥效果差。此外，干燥剂3为醇类物质，部分干燥用醇类(如甲醇)，有剧毒、易燃、易爆、污染严重，现场操作难度大、风险高。最后干燥剂3与管道1内壁环氧涂层长期接触，可使涂层变软或降解，造成管道1破坏。

上述干空气干燥法的缺点是：如图2所示，对于大口径天然气管道，干燥所需要的气量大，需要多台空压机6并联使用，设备费用高，占地面积大，燃油消耗量巨大，此外国内干空气干燥天然气管道多聘请国外施工队伍，国内施工队伍施工经验严重不足。

上述不成熟真空干燥法的缺点是：如图3所示，在野外作业高温环境下真空泵组15难以顺利开启，此外，干空气通入管道13内，相当于进行了干空气干燥，并非完全的真空干燥方式，具有干空气干燥的缺点，并且通入干空气干燥后，必须用氮气置换，否则无法投产使用。由此，施工变得更为复杂，施工成本亦会提高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种抽气速率可变，适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组。

本发明为达到上述目的而采用的技术方案是提出一种抽气速率可变，适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，包括前级液环真空泵、中间气冷罗茨真空泵、主罗茨真空泵、变频器、撬装底座、自动控制电控柜以及各泵体之间连接管道，其中主罗茨真空泵与变频器连接，变频器将主罗茨真空泵电机频率调到额定频率，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽气速率，适用于管径大于500mm的管道干燥；变频器将主罗茨真空泵频率调到额定频率的一半，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽速的一半，适用于管径小于500mm的管道干燥。

在上述适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，中间气冷罗茨真空泵在较低真空度下即可正常开启，解决了在高于40℃高温环境下水的饱和蒸汽压很高，前级液环真空泵无法将管道压力抽至普通中间真空泵启动压力，导致普通中间真空泵无法开启的问题，气冷罗茨真空泵的提前启动亦可大大减少前级液环真空泵预抽真空时间。

在上述适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，前级液环真空泵和中间气冷罗茨真空泵之间装有止回阀和防液体倒灌充气阀，防止液环泵内液体倒灌进入气冷罗茨真空泵。

与现有的天然气管道干燥方式相比，本发明通过提供一种抽气速率可变，适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，将天然气管道内压力抽至水的饱和蒸汽压，使管道内液态水沸腾蒸发成为水蒸气被机组抽出，达到真空法干燥天然气管道的目的，并且机组抽气速率可变，大抽速适用于大管径的管道，小抽速适用于小管径的管道，干燥可靠性高、不留死角、效果好并且环保性能好，适应性强。

附图说明：

图1是目前使用的干燥剂干燥法装置示意图。

图2是目前使用的干空气干燥法装置示意图。

图3是目前使用的真空干燥法装置示意图。

图4是本发明一实施例的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组装置示意图。

图5是本发明一实施例的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组自动控制电控柜面板示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

一种适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，包括前级液环真空泵、与前级真空泵通过管道连接的中间气冷罗茨真空泵、与中间气冷罗茨真空泵通过管道连接的主罗茨真空泵、控制主罗茨真空泵变频启动的变频器、撬装底座、自动控制电控柜；

所述前级液环真空泵、中间气冷罗茨真空泵、主罗茨真空泵、变频器、自动控制电控柜，集成于所述撬装底座上；

所述机组与待干燥天然气管道通过进气管道连接，所述自动控制电控柜控制所述前级液环真空泵开启；

所述自动控制电控柜控制所述中间气冷罗茨真空泵开启，将天然气管道内气压抽到一定真空度，

最后，所述自动控制电控柜控制所述主罗茨真空泵在变频器作用下变频启动，将天然气管道内气压抽到液态水饱和蒸汽压，液态水蒸发，以气体形式被所述机组抽出管道并排出，达到真空干燥法干燥天然气管道的目的。

所述气冷罗茨真空泵在较低真空度下提前启动。

所述主罗茨真空泵连接变频器变速启动。

所述自动控制要求方式可采用自动控制和手动控制实现。

所述前级液环真空泵、中间气冷罗茨真空泵、主罗茨真空泵、变频器依次布置于所述撬装底座上，泵体空间上多层次叠加。

所述前级液环真空泵和中间气冷罗茨真空泵之间安装止回阀和防液体倒灌充气阀。

所述变频器将主罗茨真空泵电机频率调到额定频率，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽气速率，所述变频器将主罗茨真空泵频率调到额定频率的一半，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽速的一半。

图4中，示出按照本发明一实施例的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组示意图。其中管道13通过总进气管16与主罗茨真空泵17连接，主罗茨真空泵17配用电机18连接变频器19，主罗茨真空泵17排气口与气冷罗茨真空泵20进气口采用管道连接，气冷罗茨真空泵20排气口与液环泵21进气口采用管道连接，此外气冷罗茨真空泵20排气口与液环泵21进气口之间安装止回阀22和防液体倒灌充气阀23，上述连接管道均装有波纹管补偿器24，液环泵21排气口接排气室25。冷却水箱26内冷却水由循环水泵27经冷却水管路泵送至主罗茨真空泵17、气冷罗茨真空泵20的配用换热器28、液环泵21的进水口，主罗茨真空泵17、气冷罗茨真空泵20的配用换热器28、液环泵21的排水口通过冷却水管路连接至冷却水箱26，进水口前端冷却水管路均安装流量调节阀29。露点仪30、压力传感器31、变频器19、气冷罗茨真空泵20配用电机32、液环泵21配用电机33、循环水泵27配用电机34均用电线连接至自动控制电控柜35。

图5示出本发明一实施例的天然气长输管道和站场管道真空干燥机组自动控制电控柜面板示意图，将所述机组接上电源并连接好控制电路电线。

手动档启动实施方式：

将待干燥天燃气管道13连接到总进气管16上，将冷却水引入循环水泵27，打开流量调节阀29，将手动/自动选择旋钮36a打到手动档，根据抽气需要在自动控制电控柜35面板上将变频器选档旋钮36b打到“满载”档或“半载”档，按下循环水泵启/停按钮36c，循环水增压泵27启动，冷却水正常循环，按下前级液环泵启/停按钮36d，前级液环真空泵21启动，开始对天然气管道抽气，压力传感器31将压力信号传输进入自动控制电控柜35并在控制柜面板上压力显示屏36e上显示，待压力下降到一定数值，按下中间气冷罗茨真空泵启/停按钮36f，中间级气冷罗茨真空泵20启动，由于其启动压力较高，可提前启动，即所述中间气冷罗茨真空泵提前启动，压力显示屏36e显示压力值下降到一定数值，按下主罗茨真空泵启/停按钮36g，主罗茨真空泵17启动，至此，所有真空泵开启，所述机组正常对天然气管道抽气，压力显示屏36e显示值降低到水的饱和蒸汽压时，待干燥管道内液态水沸腾蒸发，经过一段时间抽气后，水蒸气被抽出天然气管道，压力显示屏36e压力示值低于验收压力，自动控制电控柜上露点显示屏36h，接收并显示来自安装在待干燥管道上露点仪30露点值，待露点显示示值低于验收露点时，即表明待干燥管道已达验收标准，此时，依次再弹出主罗茨真空泵启/停按钮36g、中间气冷罗茨真空泵启/停按钮36f、前级液环泵启/停按钮36d，相应泵体依次停止工作，干燥完成。

自动挡实施方式：

将待干燥天燃气管道13连接到总进气管16上，将冷却水引入循环水泵27，打开流量调节阀29，根据抽气需要在自动控制电控柜35面板上将变频器选档旋钮36b打到“满载”档或“半载”档，按下自动启动按钮36i，前级液环真空泵21，中间气冷罗茨真空泵20，主罗茨真空泵17依照程序员预先设定的PLC程序依次启动，机组正常对天然气管道抽气，待达到程序员用PLC程序预先设定的压力、露点条件后，自动停止指示灯36j高亮，按照程序员预先设定的PLC程序，主罗茨真空泵17、中间气冷罗茨真空泵20、前级液环真空泵21依次停止工作，干燥完成。

紧急停车实施方式：

所述适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组工作过程中出现故障，自动控制电控柜35面板上故障报警灯36k高亮，在自动控制电控柜35面板上按下急停按钮361，防液体倒灌充气阀23自动打开，破坏前级液环泵21进气口高真空状态，防止液体倒灌进入气冷罗茨真空泵20，所有真空泵电机立即断电，真空泵停止工作。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，

包括前级液环真空泵、与前级液环真空泵通过管道连接的中间气冷罗茨真空泵、与中间气冷罗茨真空泵通过管道连接的主罗茨真空泵、控制主罗茨真空泵变频启动的变频器、撬装底座和自动控制电控柜；

其特征在于：

所述前级液环真空泵、中间气冷罗茨真空泵、主罗茨真空泵、变频器和自动控制电控柜集成于撬装底座上；

所述机组与待干燥天然气管道通过进气管道连接，所述自动控制电控柜控制所述前级液环真空泵开启；

所述自动控制电控柜控制中间气冷罗茨真空泵开启；

所述自动控制电控柜控制所述主罗茨真空泵在变频器作用下变频启动，并将天然气管道内气压抽到液态水饱和蒸汽压，液态水蒸发并以气体形式被机组抽出管道并排出。

2.如权利要求1所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述气冷罗茨真空泵在较低真空度下提前启动，使之适用于常温环境或者适用于40℃以上高温环境。

3.如权利要求1所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述主罗茨真空泵连接变频器变速启动。

4.如权利要求1所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述控制采用自动控制或者手动控制。

5.如权利要求1所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述前级液环真空泵、中间气冷罗茨真空泵、主罗茨真空泵、变频器依次布置于撬装底座上，泵体在空间上多层次叠加。

6.如权利要求1所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述前级液环真空泵和中间气冷罗茨真空泵之间安装止回阀和防液体倒灌充气阀。

7.如权利要求3所述的适用于高温环境的变频式天然气长输管道真空干燥机组，其特征在于，所述变频器将主罗茨真空泵电机频率调到额定频率，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽气速率，所述变频器将主罗茨真空泵频率调到额定频率的一半，机组最大抽气速率为主罗茨真空泵额定抽速的一半。

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