CN114151732A - 天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法，干气密封装置包括：进气管路，所述进气管路的第一端用于与压缩机的第一密封气入口相连通；第一管路，所述第一管路的一端与所述进气管路的第二端相连通，所述第一管路的另一端与主气源相连通，所述第一管路设有第一开关阀和第一止回阀；第二管路，所述第二管路的一端与所述进气管路的第二端相连通，所述第二管路的另一端与备用气源相连通，所述第二管路设有第二开关阀和第二止回阀。本申请可以提升干气密封装置的安全性。

Description

天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法

技术领域

本申请属于气体压缩技术领域，具体涉及一种天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法。

背景技术

干气密封装置是天然气压缩领域比较常用的装置，此装置对天然气压缩过程的安全性、可靠性均影响重大，因此该系统的结构设计就显得尤为重要。通常，干气密封装置的主密封气与压缩机的工作介质相同或者相近，即主密封气可以是天然气。

考虑到主密封气存在失效的几率，因此为了提升干气密封装置的可靠性，可以增加备用气源，备用气源可以提供备用密封气，备用密封气可以是不同于天然气的气体，例如氮气。

然而，由于主密封气和备用密封气种类不同，因此，一旦主密封气和备用密封气出现反串问题，则容易出现爆炸等安全问题。举例来讲，由于备用密封气通常来源于非防爆区域，如果作为主密封气的天然气反串至非防爆区域，则容易出现泄漏而引发爆炸事故。故，上述干气密封装置存在安全性较低的问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法，能够解决干气密封装置的安全性较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种干气密封装置，其包括：

进气管路，所述进气管路的第一端用于与压缩机的第一密封气入口相连通；

第一管路，所述第一管路的一端与所述进气管路的第二端相连通，所述第一管路的另一端与主气源相连通，所述第一管路设有第一开关阀和第一止回阀；

第二管路，所述第二管路的一端与所述进气管路的第二端相连通，所述第二管路的另一端与备用气源相连通，所述第二管路设有第二开关阀和第二止回阀。

第二方面，本申请实施例提供了一种天然气压缩系统，其包括压缩机及上述干气密封装置，所述压缩机具有所述第一密封气入口。

第三方面，本申请实施例提供了一种干气密封装置的控制方法，应用于上述干气密封装置，其包括：

检测所述第一管路的主密封气压力和所述第二管路的备用密封气压力；

在所述主密封气压力大于或等于预设值，且所述主密封气压力大于所述备用密封气压力的情况下，控制所述第一开关阀处于打开状态，以使所述第一管路处于导通状态，并控制所述第二开关阀处于关闭状态，以使所述第二管路处于断开状态；

在所述主密封气压力小于所述预设值，且所述主密封气压力小于所述备用密封气压力的情况下，控制所述第二开关阀处于打开状态，以使所述第二管路处于导通状态。

本申请中，与主气源相连通的第一管路设有第一止回阀，与备用气源相连通的第二管路设有第二止回阀，第一止回阀可以防止第二管路中的备用密封气反串至第一管路，第二止回阀可以防止第一管路中的主密封气反串至第二管路。因此，本申请可以提升干气密封装置的安全性。

附图说明

图1为本申请实施例公开的天然气压缩系统的局部示意图；

图2为本申请实施例公开的干气密封装置的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

110-进气管路、120-第一管路、130-第一开关阀、140-第一止回阀、150-第二开关阀、160-第二止回阀、170-第一压力检测件、180-第二压力检测件、190-分离器、210-双联过滤器、221-第一球阀、222-第二球阀、223-第三球阀、224-针阀、225-截止阀、226-第四球阀、227-第五球阀、228-第六球阀、230-第一旁通管路、240-第二旁通管路、250-控制阀、260-流量计、270-第二管路、310-压缩本体、311-第一密封气入口、312-第二密封气入口、313-隔离气入口、314-第一密封气放空口、315-第二密封气放空口、320-转子。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的天然气压缩系统、干气密封装置及其控制方法进行详细地说明。

参考图1，本申请实施例公开一种干气密封装置，其包括进气管路110、第一管路120和第二管路270。

进气管路110用于向压缩机提供密封气，因此进气管路110的第一端用于与压缩机的第一密封气入口311相连通，从而使得密封气通过第一密封气入口311进入压缩机的待密封位置。需要说明的是，这里的密封气可以是主密封气，也可以是备用密封气。可选地，主密封气可以是天然气，备用密封气可以是氮气。

第一管路120用于将主气源中的主密封气导入进气管路110，第一管路120的一端与进气管路110的第二端相连通，第一管路120的另一端与主气源相连通，第一管路120设有第一开关阀130和第一止回阀140。第一开关阀130处于打开状态时，第一管路120处于导通状态，第一开关阀130处于关闭状态时，第一管路120处于断开状态。第一止回阀140只能允许气体从第一管路120与主气源相连的一端向第一管路120的另一端流动，而无法反向流动。可选地，第一开关阀130可以是手动阀，也可以是电动阀、气动阀等，第一开关阀130可以是球阀，第一止回阀140可以设置一个或多个，设置多个第一止回阀140可以更可靠地阻止气体反向流动。

第二管路270用于将备用气源中的备用密封气导入进气管路110，第二管路270的一端与进气管路110的第二端相连通，第二管路270的另一端与备用气源相连通，即第二管路270与第一管路120并联，第二管路270设有第二开关阀150和第二止回阀160。第二开关阀150处于打开状态时，第二管路270处于导通状态，第二开关阀150处于关闭状态时，第二管路270处于断开状态。第二止回阀160只能允许气体从第二管路270与备用气源相连的一端向第二管路270的另一端流动，而无法反向流动。可选地，第二开关阀150可以是手动阀，也可以是电动阀、气动阀等，第二开关阀150可以是球阀，第二止回阀160可以设置一个或多个，设置多个第二止回阀160可以更可靠地阻止气体反向流动。

本申请实施例中，与主气源相连通的第一管路120设有第一止回阀140，与备用气源相连通的第二管路270设有第二止回阀160，第一止回阀140可以防止第二管路270中的备用密封气反串至第一管路120，第二止回阀160可以防止第一管路120中的主密封气反串至第二管路270。因此，该实施例可以提升干气密封装置的安全性。

可选地：进气管路110可以设有分离器190，该分离器190可以去除密封气中的液滴，从而提升密封气的品质，分离器190的两侧可以分别设置第一球阀221和第二球阀222；进气管路110还可以设有双联过滤器210，该双联过滤器210可以去除密封气中的颗粒、杂质等，从而提升密封气的品质，进一步地，第二球阀222可以位于分离器190和双联过滤器210之间；进气管路110还可以设有流量计260，流量计260可以监测密封气的流量，流量计260的两侧可以分别设置第三球阀223和针阀224，该针阀224可以调节密封气的流量，进一步地，可以增加第一旁通管路230，第一旁通管路230与第三球阀223、流量计260和针阀224并联，该第一旁通管路230设有截止阀225，第一旁通管路230可以作为备用管路，截止阀225可以控制第一旁通管路230的通断状态，并且可以在第一旁通管路230处于导通状态时调节密封气的流量。

上述第一管路120和第二管路270的导通和断开与否可以由工作人员自行判断，但为了提升第一管路120和第二管路270的控制精度，可选地，第一管路120还设有第一压力检测件170，第一压力检测件170用于检测主密封气压力，第二管路270还设有第二压力检测件180，第二压力检测件180用于检测备用密封气压力。如此设置后，就可以通过第一压力检测件170所测得的主密封气压力和第二压力检测件180所测得的备用密封气压力精确控制第一管路120和第二管路270的状态，从而进一步改善干气密封装置的可靠性和安全性。

可选地，在主密封气压力大于或等于预设值，且主密封气压力大于备用密封气压力的情况下，第一开关阀130处于打开状态，以使第一管路120处于导通状态，第二开关阀150处于关闭状态，以使第二管路270处于断开状态。这里的预设值可以是满足密封要求时主密封气的压力值，该预设值可以是一个具体数值，也可以是数值范围，本申请实施例对此不作限制。当主密封气压力大于或等于预设值，且主密封气压力大于备用密封气压力时，就表示主密封气完全可以满足密封要求，此时不需要启用备用密封气，因而可以通过第一管路120向进气管路110供气，而第二管路270则不需要向进气管路110供气。此时，第二止回阀160和处于关闭状态的第二开关阀150可以更可靠地防止备用密封气反串至第一管路120。

可选地，在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，第二开关阀150处于打开状态，以使第二管路270处于导通状态。此情况下，主密封气压力不足以满足密封要求，因此可以使第二管路270导通，从而启用备用密封气。需要说明的是，在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，可以仅使第一管路120导通，也可以仅使第二管路270导通。

在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，第一开关阀130可以处于关闭状态，此时第一压力检测件170将无法继续监测主密封气压力，一旦主密封气压力恢复将无法第一时间启用主密封气，进而导致备用密封气长时间执行密封操作而过度地与压缩机的工作介质混合。因此，为了避免此种情况出现，在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，第一开关阀130处于打开状态，此时，第一止回阀140可以阻止备用密封气与主密封气混合，同时，由于备用密封气压力高于主密封气压力，因此主密封气不会与备用密封气混合，因此即使打开第一开关阀130也不会出现备用密封气和主密封气混合的情况，而第一开关阀130可以继续监测主密封气压力，从而可以在主密封气压力恢复时更快地切换至通过主密封气进行密封的工况。

在压缩机工作的过程中，可能会遇到压缩机故障、火灾等紧急状态，在紧急状态下，如果作为主密封气的天然气继续执行压缩机的密封操作，容易出现爆炸等问题。基于此，干气密封装置还包括控制装置，该控制装置用于在紧急状态下，控制第一开关阀130处于关闭状态，以使第一管路120处于断开状态。当出现紧急情况时，控制装置可以接收由用户发出或者系统自动生产的控制指令，从而控制第一开关阀130处于关闭状态，使得主密封气无法通入压缩机，进而提升天然气压缩系统的安全性。

进一步地，控制装置还用于在紧急状态下，控制第二开关阀150处于打开状态，以使第二管路270处于导通状态。即，当出现紧急情况时，控制装置可以接收由用户发出或者系统自动生产的控制指令，从而控制第二开关阀150处于打开状态，以使备用密封气可以继续执行压缩机的密封操作，该备用密封气不容易发生爆炸等危险情况，因此该实施例一方面可以保证压缩机的密封需求，另一方面可以降低在紧急状态下出现爆炸等事故的几率。

可选地，第二开关阀150的控制可以通过额外增加控制部件来实现，但是为了简化干气密封装置的结构，可以将第一压力检测件170与第二开关阀150通信相连，第一压力检测件170用于控制第二开关阀150处于打开状态或关闭状态。换言之，第一压力检测件170不仅可以检测主密封气压力，还可以根据主密封气压力的大小生成控制信号，该控制信号可以传输至第二开关阀150的执行器中，从而控制第二开关阀150的状态。另外，此实施例还可以使得第一压力检测件170更快速地响应，进而在较短的时间内改变第二开关阀150的状态，以实现备用密封气快速投入使用，以及快速切断备用密封气。

上述第一压力检测件170的具体类型可以灵活选择，可选地，第一压力检测件170为压力变送器，该压力变送器具有工作可靠、性能稳定、外围器件少、维护简单等优点。此外，由于第二压力检测件180可以仅单纯地检测备用密封气压力，因此可以将第二压力检测件180设置为压力表，以简化第二压力检测件180的结构，降低干气密封装置的成本。

为了更好地控制密封气的压力和流量，进气管路110还设有控制阀250，该控制阀250用于控制进气管路110的气压和流量。进一步地，控制阀250的两侧可以分别设置第四球阀226和第五球阀227，从而控制控制阀250两侧管路的状态。更进一步地，可以增加第二旁通管路240，第二旁通管路240与第四球阀226、控制阀250和第五球阀227并联，该第二旁通管路240设有第六球阀228，第二旁通管路240可以作为备用管路，该第六球阀228可以控制第二旁通管路240的通断状态。

本申请实施例还公开一种天然气压缩系统，其包括压缩机及上述任意实施例所述的干气密封装置，压缩机具有第一密封气入口311，干气密封装置的进气管路110的第一端可与该第一密封气入口311连通，进气管路110中的主密封气或备用密封气可以作为第一密封气通过该第一密封气入口311进入压缩机内。

此外，可选地，压缩机还具有第二密封气入口312、隔离气入口313、第一密封气放空口314和第二密封气放空口315，其中：通过第一密封气入口311进入压缩机的第一密封气可以采用骨架密封等密封方式，第一密封气可以通过第一密封气放空口314流出压缩机；第二密封气入口312用于导入第二密封气，该第二密封气可以是氮气，第二密封气可以通过第二密封气放空口315流出压缩机；隔离气用于导入隔离气，该隔离气同样可以是氮气。

需要说明的是，压缩机可以包括压缩本体310和转子320，压缩本体310的数量可以为一个、两个甚至更多个，转子320可以与压缩本体310相连，每个压缩本体310均可以设置前文所述的第二密封气入口312、隔离气入口313、第一密封气放空口314和第二密封气放空口315。

如图2所示，本申请实施例还公开一种干气密封装置的控制方法，该控制方法应用于上述任意实施例所述的干气密封装置，该控制方法包括：

S100、检测第一管路120的主密封气压力和第二管路270的备用密封气压力。

可选地，可以通过第一压力检测件170检测第一管路120的主密封气压力，通过第二压力检测件180检测第二管路270的备用密封气压力。通过对检测结果的分析处理即可确定执行下文所述的步骤S200或步骤S300。

S200、在主密封气压力大于或等于预设值，且主密封气压力大于备用密封气压力的情况下，控制第一开关阀130处于打开状态，以使第一管路120处于导通状态，并控制第二开关阀150处于关闭状态，以使第二管路270处于断开状态。

此时，由主密封气执行密封操作，备用密封气不工作。

S300、在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，控制第二开关阀150处于打开状态，以使第二管路270处于导通状态。

此时，由备用密封气执行密封操作，主密封气不工作。

由于第一止回阀140可以防止第二管路270中的备用密封气反串至第一管路120，第二止回阀160可以防止第一管路120中的主密封气反串至第二管路270，因此，干气密封装置的安全性更高。并且，上述控制方法可以根据主密封气压力和备用密封气压力更精确地控制第一管路120和第二管路270的状态，从而进一步提升干气密封装置的安全性。

进一步地，上述控制方法还包括：

S400、在主密封气压力小于预设值，且主密封气压力小于备用密封气压力的情况下，控制第一开关阀130处于打开状态。

即，当备用密封气工作时，第一管路120中仍然存在主密封气，以便于检测主密封气压力，从而可以在主密封气压力恢复时更快地切换至通过主密封气进行密封的状态。

可选地，上述控制方法还包括：

S500、在紧急状态下，控制第一开关阀130处于关闭状态，以使第一管路120处于断开状态，并控制第二开关阀150处于打开状态，以使第二管路270处于导通状态。

当出现紧急情况时，由于第一开关阀130处于关闭状态，因此主密封气无法通入压缩机，进而提升天然气压缩系统的安全性。并且，由于此时第二开关阀150处于打开状态，因此备用密封气可以继续执行压缩机的密封操作，一方面可以保证压缩机的密封需求，另一方面可以降低在紧急状态下出现爆炸等事故的几率。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (13)

1.一种干气密封装置，其特征在于，包括：

进气管路(110)，所述进气管路(110)的第一端用于与压缩机的第一密封气入口(311)相连通；

第一管路(120)，所述第一管路(120)的一端与所述进气管路(110)的第二端相连通，所述第一管路(120)的另一端与主气源相连通，所述第一管路(120)设有第一开关阀(130)和第一止回阀(140)；

第二管路(270)，所述第二管路(270)的一端与所述进气管路(110)的第二端相连通，所述第二管路(270)的另一端与备用气源相连通，所述第二管路(270)设有第二开关阀(150)和第二止回阀(160)。

2.根据权利要求1所述的干气密封装置，其特征在于，所述第一管路(120)还设有第一压力检测件(170)，所述第一压力检测件(170)用于检测主密封气压力；

所述第二管路(270)还设有第二压力检测件(180)，所述第二压力检测件(180)用于检测备用密封气压力。

3.根据权利要求2所述的干气密封装置，其特征在于，在所述主密封气压力大于或等于预设值，且所述主密封气压力大于所述备用密封气压力的情况下，所述第一开关阀(130)处于打开状态，以使所述第一管路(120)处于导通状态，所述第二开关阀(150)处于关闭状态，以使所述第二管路(270)处于断开状态；

在所述主密封气压力小于所述预设值，且所述主密封气压力小于所述备用密封气压力的情况下，所述第二开关阀(150)处于打开状态，以使所述第二管路(270)处于导通状态。

4.根据权利要求3所述的干气密封装置，其特征在于，在所述主密封气压力小于所述预设值，且所述主密封气压力小于所述备用密封气压力的情况下，所述第一开关阀(130)处于打开状态。

5.根据权利要求2所述的干气密封装置，其特征在于，所述干气密封装置还包括控制装置，所述控制装置用于在紧急状态下，控制所述第一开关阀(130)处于关闭状态，以使所述第一管路(120)处于断开状态。

6.根据权利要求5所述的干气密封装置，其特征在于，所述控制装置还用于在所述紧急状态下，控制所述第二开关阀(150)处于打开状态，以使所述第二管路(270)处于导通状态。

7.根据权利要求2所述的干气密封装置，其特征在于，所述第一压力检测件(170)与所述第二开关阀(150)通信相连，所述第一压力检测件(170)用于控制所述第二开关阀(150)处于打开状态或关闭状态。

8.根据权利要求7所述的干气密封装置，其特征在于，所述第一压力检测件(170)为压力变送器；和/或，所述第二压力检测件(180)为压力表。

9.根据权利要求1所述的干气密封装置，其特征在于，所述进气管路(110)设有控制阀(250)，所述控制阀(250)用于控制所述进气管路(110)的气压和流量。

10.一种天然气压缩系统，其特征在于，包括压缩机及权利要求1至9中任一项所述的干气密封装置，所述压缩机具有所述第一密封气入口(311)。

11.一种干气密封装置的控制方法，应用于权利要求1至9中任一项所述的干气密封装置，其特征在于，包括：

检测所述第一管路(120)的主密封气压力和所述第二管路(270)的备用密封气压力；

在所述主密封气压力大于或等于预设值，且所述主密封气压力大于所述备用密封气压力的情况下，控制所述第一开关阀(130)处于打开状态，以使所述第一管路(120)处于导通状态，并控制所述第二开关阀(150)处于关闭状态，以使所述第二管路(270)处于断开状态；

在所述主密封气压力小于所述预设值，且所述主密封气压力小于所述备用密封气压力的情况下，控制所述第二开关阀(150)处于打开状态，以使所述第二管路(270)处于导通状态。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在所述主密封气压力小于所述预设值，且所述主密封气压力小于所述备用密封气压力的情况下，控制所述第一开关阀(130)处于打开状态。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在紧急状态下，控制所述第一开关阀(130)处于关闭状态，以使所述第一管路(120)处于断开状态，并控制所述第二开关阀(150)处于打开状态，以使所述第二管路(270)处于导通状态。

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