CS246846B1

CS246846B1 - Connection of the compressor assembly

Info

Publication number: CS246846B1
Application number: CS494683A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Tikovsky
Original assignee: Lubomir Tikovsky
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1986-11-13

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.Compressor set connection especially useful for filling and emptying underground gas storage facility. Purpose of the invention is the intensification of injection a gas consumption, increase in speed and quantity gas, increasing its pressure in the reservoir for injection and withdrawal pressure to a minimum. This purpose is achieved serial connection of the current compressor for compressor, volumetric, axial or centrifugal, and output connection current compressor through pressure compensator with pump compressor inlet. The invention can also be used in storage power plants and agriculture for storage and dispatch of biogas.

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.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a compressor assembly comprising at least one pumping compressor, volumetric, centrifugal or axial, the suction line of which is connected to a sampling object, eg a transit pipeline and a discharge line through a cooler and filter with a drive line of at least one jet compressor connected piping to the sampling object and output piping to the dispatching object, eg gas storage. The compressor set is particularly useful for filling and emptying the underground gas storage.

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 fA specific phenomenon of underground gas storage is the relatively large pressure range between its maximum and minimum filling and frequent pressure and quantity changes during the daily and year-round cycle. In addition, the operation of an underground gas storage often requires injecting or withdrawing the maximum amount of gas from the gas storage, even at the expense of the efficiency of the compressor package. The pressure variability on the suction and discharge side of the compressor set and the variable requirements for the withdrawn and injected amount of gas put high demands on the technical parameters of the compass of the turbine set. If the compressor set consists only of volumetric or centrifugal or axial compressors 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 po2Due to their efficiency characteristics, these machines are not fully utilized unless there is a difference between the gas pressure in the offtake facility, ie during storage usually in the transit pipeline and when shipped in an underground container, and between the gas pressure in the shipping facility, ie storage in an underground storage tank and on delivery in the consumer network, in relation to the efficiency characteristics of the compressors. Incomplete utilization of overpressure on the discharge side of the compressors, as well as its excessive increase, results in increased energy consumption in terms of stored or shipped specific gas volume, increased vibration and thus greater wear and tear.

246 846 hyblivých součástí, nerovnoměrnou tepelnou zátěž apod. To vše snižuje životnost a spolehlivost kompresorového soustrojí.246 846 movable parts, uneven heat load, etc. All this reduces the service life and reliability of the compressor package.

v*in*

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.It is known to have a compressor assembly comprising at least one pumping compressor, namely a volumetric, centrifugal or axial pump, on whose discharge line a jet compressor drive line is connected. Compressor set with jet compressor partly. eliminates some of these disadvantages. It allows more efficient use of overpressure on the discharge side of the pumping compressor, eg volumetric, at a time when the gas pressure in the sampling object is approximately the same as in the dispatching object. The jet compressor fulfills the function of a completely loss-making throttle element while increasing the quantity of gas dispensed. This beneficial effect, however, occurs only in the first fifth of the characteristic of the compression ratio of the pump compressor. The known compressor package is not capable of functioning under emergency conditions, i.e. suction below the critical value of the inlet pressure of the pumping compressor and the displacement of the dispatching object in which the gas pressure is above the critical value of the displacement of the pumping compressor. These emergency conditions occur when operating the underground gas storage facility at peak energy peaks.

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.The disadvantage of the above mentioned disadvantages is eliminated by the connection of the compressor set with the pump compressor and the jet compressor according to the invention, which consists in that the suction piping of the pump compressor provided with the first shutter is connected via a second shutter to a pressure compensator connected to the expedition A bypass pipe extends downstream of the condenser downstream of the pump compressor and flows into the drive pipe of the jet compressor.

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.If the compressor package comprises more than one jet compressor, it is advantageous from the standpoint of their operating mode that the drive lines of the jet compressors, especially jet compressors of different capacities, are connected to the bypass lines and discharge lines of the pump compressors via a pressure equalizing collector.

Výhodou zapojení kompresorového soustrojí podle vynálezu je efektivní využití nadbytečného přetlaku na výstupu čerpacích kompresorů pro pohon proudových kompresorů, a tím ke zrychlení vtlá3The advantage of the connection of the compressor package according to the invention is the effective utilization of excess pressure at the outlet of the pumping compressors to drive the jet compressors and thus to accelerate the pressure.

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.246 846 value gas into the dispatch facility. By including a pressure compensator between the outlet compressor lines of the jet compressors and the suction line of the pump compressors, a pressure drop greater than the compression ratio of the pump compressors is achieved. The active storage volume of the underground storage tank increases. The bypass pipes, which can be operated by filters and coolers, allow thermal regulation of the operating mode of the compressors and thus improve the thermodynamic compression process. The pressure equalization collector ensures conforming pressure conditions for the operation of jet compressors and allows to vary their combination with the pump compressors according to the quantity and pressure of the stored or dispatched gas.

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.A specific example of a compressor set according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic diagram of a single pumping compressor with a single-flow compressor in gas storage, and Fig. 2 is a diagram of pairs of compressors when emptying a container.

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.The compressor assembly according to the invention, FIG. 1, comprises a first pump compressor 7 connected by a first suction connection 2 to a suction line 18. In the first discharge line 6 of the first pump compressor which is connected to the first drive line 35 of the first jet compressor 12, the first condenser 8 and the first filter 10. The first discharge line 6 is doubled by a first bypass line 31 with a third closure 23. A third bypass line 33 with a seventh closure 27 extends from the first drive line 35 and opens into the outlet line 17 of the first jet compressor 12 . the output line 17 leading to a dispatch facility 16th e.g. gas reservoir with reservoir drilling 30th ^e j connected through the inlet control valve 20 with pressure compensator 19th first shutter 21 connected to the suction line 18. suction line 18 through the second shutter 22 connected to the sampling object in this case to the trans gas pipeline. Despite the fifth closure 25, the first object is connected to the sampling object 2. the suction line of the twin jet compressor 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 dru4In a further embodiment of the compressor package according to the invention, FIG. 2, the sampling object 2 is a gas container and the shipping object 16 is a consumer distribution network. 11a, the second suction port 4 of the second pumping compressor 2 is connected in addition to the suction line 18.

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 22·246 846 nd radiator 2 ^and the second filter 11. Even with the second discharge pipe 2 ^e j doubled second bypass line 32 with the fourth cap 24. The first and second discharge pipes 6, 2 »and the first and second bypass pipes 21» 32 opens into the pressure compensating collector 29 to which the first drive line 35 of the first jet compressor 12 and the second drive line 36 of the second jet compressor 13 are connected. Analogous to the first jet compressor 12, the second jet compressor 13 is connected by a second suction line 15 via a sixth closure 26 to the collection object 2. By means of the fourth bypass line 34 with the eighth closure 28, the second drive line 36 of the second jet compressor 13 is connected to the outlet line 22 '.

Při uskladňování plynu, obr. 2» ^z odběrového objektu 5_ttranzitního 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 ^aurychluje 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.When storing the gas, Fig. 2, ^from the gas transfer object 5 _{t of the} transit gas pipeline to the underground gas storage expedition object 16, the first shutter 21, the seventh shutter 27 and the inlet control valve 20 are closed in the first phase of injection. the third cap 23 and the fifth cap 25. The first pump compressor 2 sucks gas from the sampling object 5 ^and blows it through the first bypass line 31 into the first jet compressor 12. The first jet compressor 12 fills in the initial phase of injection when in the sampling object 2 ^{and in the} shipping 16 is a pressure equalization function of the active throttle element providing favorable efficiency conditions to the first pumping compressor 2 and at the same time sucking additional gas from the take-off object 2 through the first suction line 14 ^and accelerating its storage into the dispatching object 16, the underground gas storage. Deteriorating thermodynamic process of compression can be adjusted by closing the third shutter 23 «The gas exiting the first compressor pump 2 J P ^ ^ev VEM condenser 8 cooled. When the pressure drop increases and the first pump compressor 2 operates in supercritical conditions, the inlet control valve 20 and the first shutter 21 are opened and the pressure drop is adjusted by the pressure gas from the pressure compensator 22. In the final stage of gas injection, when there is already a high pressure in the expedition object 16, the first jet compressor 12 is disconnected by opening the seventh cap 27 and closing the fifth cap 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 čerpacíchWhen dispatching the gas, Fig. 2, from the gas storage object 2 »of the underground storage, to the gas distribution object 22» of the consumer network, the function of the compressor package according to the invention is similar to gas storage.

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.246846 compressors 1, 1 ^and two power compressors 12, 13 ^emerges plurality of regulatory steps. The pressure equalization collector 29 makes it possible to put into operation any of the compressors 12, 13 whose power is different. If there is low pressure in the dispatching object 16, i.e. in the distribution network, and if a large amount of gas is required, both jet compressors 12 will be activated by opening the fifth shutter 25 and the sixth shutter 26 and closing the seventh shutter 27 and the eighth shutter 28 13. Supply of gas to the dispatch facility 16 is maximum. Depending on the pressure drop, any of the 12 12 12 P P ° proud compressors can be disabled either.

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.The connection of the compressor package according to the invention can be used especially in underground gas storage tanks, in storage power stations for storage of compressed air and in agriculture for storage and dispatch of biogas.

Claims

1 / Connection of a compressor set consisting of at least one pumping compressor, volumetric, centrifugal or axial, whose suction line is connected to a sampling object, eg a transit pipeline and a discharge line through a cooler and a filter with a drive line of at least one jet compressor connected by a suction line to a sampling object and an outlet conduit to a shipping object, eg a gas container, characterized in that the suction line (18) of the pump compressor (1, 2) provided with a second closure (22) is connected to a pressure compensator via the first closure (21) (19) connected to the dispatching object (16) via the inlet control valve (20) and the outlet pipe (Yl / ₉₎ behind the pump compressor (1, 2) is from the discharge pipe (6,7) upstream of the cooler (8,9) a bypass line (31, 32) leading to the drive line (35.3 6) of the jet compressor (12, 13).

2 / Compressor set according to claim 1, characterized in that the drive lines (35, 36) of the jet compressors (12, 13), in particular the jet compressors (12, 13) of different powers, are with bypass lines (31, 32) and discharge lines. piping / 6,7 / pumping compressors / 1/2 / connected via pressure equalization collector / 29 / «