CS246846B1 - Zapojení kompresorového soustrojí - Google Patents

Abstract

Zapojení kompresorového soustrojí použitelné zvláště pro plnění a vyprazdňování podzemního zásobníku plynu. Účelem vynálezu je intenzifikace vtláčení a odběru plynu, zvětšení rychlosti a množství plynu, zvýšení jeho tlaku v zásobníku při vtláčení a snížení tlaku při odběru na minimum. Uvedeného účelu se dosáhne sériovým zapojením proudového kompresoru za čerpací kompresor, objemový, osový nebo odstředivý, a spojením výstupu proudového kompresoru přes tlakový kompenzátor se vstupem čerpacího kompresoru. Vynálezu lze využít i v akumulačních plynových elektrárnách a v zemědělství ke skladování a expedici bioplynu.

Description

Vynález se týká zapojení kompresorového soustrojí, sestávajícího alespoň z jednoho čerpacího kompresoru, objemového, odstředivého nebo osového, jehož sací potrubí je spojeno s odběrovým objektem, např. tranzitním plynovodem a výtlačné potrubí přes chladič a filtr s hnacím potrubím alespoň jednoho proudového kompresoru, zapojeného přisávacím potrubím na odběrový objekt a výstupním potrubím na expediční objekt, např. plynový zásobník. Kompresorové soustrojí je použitelné zvláště pro plnění a vyprazdňování podzemního zásobníku plynu.

Specifickým jevem provozu podzemního plynového zásobníku je relativně velké tlakové rozpětí mezi jeho maximálním a minimálním zaplněním a časté tlakové a množstevní změny v průběhu denního i celoročního cyklu. Nadto provoz podzemního zásobníku plynu mnohdy vyžaduje vtlačit do zásobníku nebo z něho odebrat maximální množství plynu i na úkor ztráty účinnosti kompresorového soustrojí. Tlaková variabilita na sací i výtlačné straně kompresorového soustrojí a variabilní požadavky na odebírané a vtláčené množství plynu kladou vysoké požadavky na technické parametry kompas ořového soustrojí. Sestává-li kompresorové soustrojí pouze z objemových nebo odstředivých nebo osových kompre f

sorů, nejsou tyto stroje vzhledem ke své účinnostní charakteristice plně využité, není-li rozdíl mezi tlakem plynu v odběrovém objektu, tj. při skladování zpravidla v tranzitním plynovodu a při expedici v podzemním zásobníku, a mezi tlakem plynu v expedičním objektu, tj. při skladování v podzemním zásobníku a při expedici ve spotřebitelské síti, v relaci s účinnostní charakteristikou kompresorů. Neúplné využití přetlaku na výtlačné straně kompresorů, stejně jako jeho neúměrné zvyšování způsobuje zvý senou spotřebu energie v přepočtu na uskladněný nebo expedovaný měrný objem plynu, zvýšení vibrací, a tím i větší opotřebení po2

246 846 hyblivých součástí, nerovnoměrnou tepelnou zátěž apod. To vše snižuje životnost a spolehlivost kompresorového soustrojí.

v*

Je známé kompresorové soustrojí, jehož součástí je alespoň jeden čerpací kompresor, a to objemový, odstředivý nebo osový, na jehož výtlačné potrubí je zapojeno hnací potrubí proudového kompresoru. Kompresorové soustrojí s proudovým kompresorem částečně . odstraňuje některé z uvedených nevýhod. Umožňuje efektivnější využití přetlaku na výtlačné straně čerpacího kompresoru, např. objemového, v době, kdy v odběrovém objektu je tlak plynu přibližně stejný jako v expedičním objektu. Proudový kompresor plní funkci energeticky zcela ztrátového škrticího elementu a přitom zvyšuje množství expedovaného plynu. Tento příznivý efekt se však dostavuje přibližné jen v prvé pětině charakteristiky poměru stlačení čerpacího kompresoru. Známé kompresorové soustrojí není způsobilé funkce v nouzových podmínkách, tj. sání pod kritickou hodnotou vstupního tlaku čerpacího kompresoru a výtlak^o expedičního objektu, v němž tlak plynu je nad kritickou hodnotou výtlaku čerpacího kompresoru. Tyto nouzové podmínky nastávají při provozu podzemního plynového zásobníku ve vrcholných energetických špičkách.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení kompresorového soustrojí s čerpacím kompresorem a proudovým kompresorem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sací potrubí čerpacího kompresoru, opatřené prvým uzávěrem, je spojeno přes druhý uzávěr s tlakovým kompenzátorem zapojeným na expediční objekt přes vstup ní regulační ventil a výstupní potrubí, přitom za čerpacím kompresorem je z výtlačného potrubí před chladičem vyvedeno obtokové potrubí, ústící do hnacího potrubí proudového kompresoru.

Obsahuje-li kompresorové soustrojí více než jeden proudový kompresor je z hlediska jejich pracovního režimu výhodné, když hnací potrubí proudových kompresorů, zvláště proudových kompresorů rozdílných výkonů, jsou s obtokovými potrubími a výtlačnými potrubími čerpacích kompresorů spojena přes vyrovnávací tlakový kolektor.

Výhodou zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu je efektivní využití nadbytečného přetlaku na výstupu čerpacích kompresorů pro pohon proudových kompresorů, a tím ke zrychlení vtlá3

246 846 cení plynu do expedičního objektu. Zařazením tlakového kompenzátoru mezi výstupní potrubí proudových kompresorů a sací potrubí čerpacích kompresorů se dosáhne většího tlakového spádu než činí poměr stlačení čerpacích kompresorů. Aktivní uskladňovací objem podzemního zásobníku se zvětší. Obtoková potrubí, jimiž lze odpov jit z činnosti filtry a chladiče, umožňují tepelnou regulaci pracovního režimu kompresorů a tím zlepšení termodynamického procesu komprese. Vyrovnávací tlakový kolektor zajištuje konformní tlakové podmínky pro funkci proudových kompresorů a umožňuje měnit jejich kombinaci spojení s čerpacími kompresory podle množství a tlaku skladovaného nebo expedovaného plynu.

Konkrétní příklad zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je schéma zapojení jednoho čerpacího kompresoru s jedním proudovým kompresorem při skladování plynu a na obr. 2 je schéma dvojic kompresorů při vyprazdňování zásobníku.

Součástí zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu, obr. 1, je prvý čerpací kompresor 1_, připojený prvou sací přípojkou 2 na sací potrubí 18. V prvém výtlačném potrubí 6 prvého čerpacího kompresoru které je spojeno s prvým hnacím potrubím 35 prvého proudového kompresoru 12, je zařazen za sebou prvý chladič 8 a prvý filtr 10. Prvé výtlačné potrubí _6 je zdvojeno prvým obtokovým potrubím 31 s třetím uzávěrem 23. Z prvého hnacího potrubí 35 je vyvedeno třetí obtokové potrubí 33 se sedmým uzávěrem 27. ústící do výstupního potrubí 17 prvého proudového kompresoru 12. Výstupní potrubí 17. ústící do expedičního objektu 16. např. plynového zásobníku se zásobníkovými vrty 30. j^e spojeno přes vstupní regulační ventil 20 s tlakovým kompenzátorem 19. zapojeným prvým uzávěrem 21 na sací potrubí 18. Sací potrubí 18 je přes druhý uzávěr 22 zapojeno na odběrový objekt v tomto případě na tranzitní plynovod. Přes pátý uzávěr 25 je na odběrový objekt 2 zapojeno i prvé. přisávací potrubí^rvéhó proudového kompresoru 12.

V další variantě zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu, obr. 2, je odběrovým objektem 2 plynový zásobník a expedičním objektem 16 rozvodná spotřebitelská sít. 11a sací potrubí 18 je navíc zapojena druhá sací přípojka 4 druhého čerpacího kompresoru 2.. V druhém výtlačném potrubí χ je za sebou zařazen dru4

246 846 hý chladič 2 ^a druhý filtr 11. I druhé výtlačné potrubí 2 j^e zdvojeno druhým obtokovým potrubím 32 se čtvrtým uzávěrem 24. První a druhé výtlačné potrubí 6, 2» jakož i prvé a druhé obtokové potrubí 21» 32 ústí do vyrovnávacího tlakového kolektoru 29. na který je zapojeno první hnací potrubí 35 prvého proudového kompresoru 12 i druhé hnací potrubí 36 druhého proudového kompresoru 13. Analogicky k prvému proudovému kompresoru 12 je druhý proudový kompresor 13 spojen druhým přisávacím potrubím 15 přes šestý uzávěr 26 s odběrovým objektem 2· Čtvrtým obtokovým potrubím 34 s osmým uzávěrem 28 je druhé hnací potrubí 36 druhého proudového kompresoru 13 spojeno s výstupním potrubím 22·

Při uskladňování plynu, obr. 2» ^z odběrového objektu 5_t tranzitního plynovodu, do expedičního objektu 16. podzemního zásobníku plynu, je v prvé fázi vtláčení uzavřen prvý uzávěr 21, sedmý uzávěr 27 a vstupní regulační ventil 20. Otevřen je druhý uzávěr 22, třetí uzávěr 23 a pátý uzávěr 25. Prvý čerpací kompresor 2 nasává plyn z odběrového objektu 5 ^a vhání jej prvým obtokovým potrubím 31 do prvého proudového kompresoru 12. Prvý proudový kompresor 12 plní v úvodní fázi vtláčení, kdy v odběrovém objektu 2 ^{a v} expedičním objektu 16 je rovnost tlaků, funkci aktivního škrticího elementu, připravujícího prvému čerpacímu kompresoru 2 příznivé účinnostní podmínky a současně přisává prvým přisávacím potrubím 14 další plyn z odběrového objektu 2 ^a urychluje jeho skladování do expedičního objektu 16, do podzemního zásobníku plynu. Zhoršuje-li se termodynamický proces komprese, lze jej upravit uzavřením třetího uzávěru 23« Plyn vystupující z prvého čerpacího kompresoru 2 J^{e v} P^vém chladiči 8 ochlazován. Když se tlakový spád zvětší a prvý čerpací kompresor 2 pracuje v nadkritických podmínkách, otevře se vstupní regulační ventil 20 i prvý uzávěr 21 a tlakovým plynem z tlakového kompenzátoru 22 se tlakový spád upraví. V závěrečné fázi vtláčení plynu, kdy v expedičním objektu 16 je již značně vysoký tlak, se odpojí prvý proudový kompresor 12 otevřením sedmého uzávěru 27 a uzavřením pátého uzávěru 25.

Při expedici plynu, obr. 2, z odběrového objektu 2» podzemního zásobníku, do expedičního objektu 22» spotřebitelské sítě, je funkce kompresorového soustrojí podle vynálezu obdobná jako při uskladňování plynu, V alternativním zapojení dvou čerpacích

246 846 kompresorů 1, 1 ^a dvou proudových kompresorů 12, 13 ^se naskýtá větší množství regulačních stupňů. Vyrovnávací tlakový kolektor 29 umožňuje zařadit do funkce kterýkoliv z proudových kompresorů 12, 13, jejichž výkon je rozdílný. Je-li v expedičním objektu 16, tj. v rozvodné síti nízký tlak a požaduje-li se dodávka velkého množství plynu, uvedou se otevřením pátého uzávěru 25 a šestého uzávěru 26 a uzavřením sedmého uzávěru 27 a osmého uzávěru 28 do činnosti oba proudové kompresory 12. 13. Dodávka plynu do expedičního objektu 16 je maximální. Podle změn tlakového spádu se vyřadí z činnosti kterýkoliv z proudových kompresorů 12» 12» P°“ případě oba.

Zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu lze využít především u podzemních zásobníků topného plynu, dále v akumulačních elektrárnách ke skladování stlačeného vzduchu a v zemědělství ke skladování a expedici bioplynu.

Claims (2)

1/ Zapojení kompresorového soustrojí, sestávající alespoň z jednoho čerpacího kompresoru, objemového, odstředivého nebo osového, jehož sací potrubí je spojeno s odběrovým objektem, např. tranzitním plynovodem a výtlačné potrubí přes chladič a filtr s hnacím potrubím alespoň jednoho proudového kompresoru, zapojeného přisávacím potrubím na odběrový objekt a výstupním potrubím na expediční objekt, např. plynový zásobník, vyznačené tím, že sací potrubí /18/ čerpacího kompresoru /1, 2/, opatřené druhým uzávěrem /22/, je spojeno přes prvý uzávěr /21/ s tlakovým kompenzátorem /19/ zapojeným na expediční objekt /16/ přes vstupní regulační.ventil /20/ a výstupní potrubí /Yl/₉ přitom za čerpacím kompresorem /1, 2/ je z výtlačného potrubí /6,7/ před chladičem /8,9/ vyvedeno obtokové potrubí /31, 32/, ústící do hnacího potrubí /35,3 6/ proudového kompresoru /12, 13/.

2/ Zapojení kompresorového soustrojí podle bodu 1, vyznačené tím, že hnací potrubí/35,36/ proudových kompresorů /12, 13/, zvláště proudových kompresorů /12, 13/ rozdílných výkonů, jsou s obtokovými potrubími /31, 32/ a výtlačnými potrubími /6,7/ čerpacích kompresorů /1, 2/ spojena přes vyrovnávací tlakový kolektor /29/«