EA017921B1

EA017921B1 - Способ и устройство для транспортировки сжатого газа

Info

Publication number: EA017921B1
Application number: EA201071383A
Authority: EA
Inventors: Эрнст Гуттар; Томас Хоймессер
Original assignee: Леоберсдорфер Машиненфабрик Гмбх Унд Ко.Кг
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2013-04-30
Also published as: AT506905A1; CN102046971B; EA201071383A1; EP2300713B1; AT506905B1; EP2300713A1; ATE555307T1; WO2009143547A1; CN102046971A; PL2300713T3

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для транспортировки сжатого газа по меньшей мере в два взаимоизолированных участка (6, 7) трубопровода, при этом газ сжимается и транспортируется в первый участок (6) трубопровода, затем производится соединение между двумя данными участками (6, 7) трубопровода так, что сжатый газ перетекает вследствие избыточного давления из первого участка (6) трубопровода во второй участок (7) трубопровода, а газ из первого участка (6) трубопровода затем сжимается и транспортируется во второй участок (7) трубопровода.

Description

Изобретение относится к способу транспортировки сжатого газа по меньшей мере в два взаимоизолированных участка трубопровода, а также к устройству для транспортировки сжатого газа по меньшей мере в два взаимоизолированных участка трубопровода, включающему по меньшей мере один компрессор, соединенный с каждым из участков трубопровода посредством каждой из газотранспортных линий, при этом в каждой из двух газотранспортных линий предусмотрен вентиль.

Для проверки герметичности трубчатых конструкций, в частности трубопроводов, отдельные участки испытываются давлением, т.е. участок трубопровода наполняется сжатым газом, после чего через заранее определенный промежуток времени определяется, поддерживается ли давление или произошло падение давления.

С этой целью до настоящего момента в первый участок трубопровода обычно вводился газ, в частности воздух, внутри него производилась проверка утечки, а газ, обычно сжатый до области высокого давления, т.е. при давлении примерно 100-150 бар, затем выпускался в атмосферу. То же самое делалось со вторым и последующими участками трубопровода. При этом, однако, невыгодно, что энергия, затраченная на сжатие воздуха, выделяется в атмосферу без использования при окончании проверки утечки.

Из ΌΕ 9316738 И1 известна специальная компрессорная установка, при помощи которой могут проверяться трубопроводы на их герметичность посредством испытания под давлением.

В \νϋ 2007/079514 А1 предложено, в другом контексте, а именно при ремонте трубопроводов природного газа, наполненных уже сжатым газом, снабдить обводную линию между предварительно изолированными участками трубопровода многоступенчатым нагнетательным поршневым компрессором для обеспечения возможности транспортировки газа из одного участка трубопровода в другой участок трубопровода.

В отличие от этого, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа и устройства изначально определенного типа, которые обеспечивают возможность энергосберегающего испытания под давлением участков трубопровода и, в частности, трубопроводов.

В соответствии с изобретением это достигается тем, что газ сжимается и транспортируется в первый участок трубопровода, затем между этими двумя участками трубопровода устанавливается соединение так, что сжатый газ, по причине избыточного давления, перетекает из первого участка трубопровода во второй участок трубопровода, а газ из первого участка трубопровода затем сжимается и транспортируется во второй участок трубопровода. Согласно способу изобретения первый участок трубопровода, таким образом, первоначально наполняется сжатым газом, и, после установления герметичности указанного участка трубопровода, этот газ используется для дополнительной проверки по меньшей мере одного следующего участка трубопровода, а не выпускается в атмосферу, как делалось до настоящего момента. С этой целью сначала может быть использовано избыточное давление газа, транспортированного в первый участок трубопровода, и только после установления, главным образом, одинакового уровня давления в данных двух участках трубопровода необходимо откачать газ, еще имеющийся в первом участке трубопровода, из этого участка трубопровода и ввести под давлением во второй участок трубопровода. Это принесет экономию энергоресурсов около 1:3 по отношению к известным до настоящего времени способам; похожим образом достигается экономия времени приблизительно в половину.

Для обеспечения особо энергосберегающего испытания под давлением данных двух участков трубопровода будет выгодно, чтобы газ сначала напрямую транспортировался в первый участок трубопровода в области низкого давления, а предварительно сжатый в области низкого давления газ затем подвергался по меньшей мере одному дополнительному сжатию в области высокого давления до того, как сжатый газ транспортируется в первый участок трубопровода.

При этом предпочтительно, чтобы сжатие газа в области низкого давления осуществлялось в диапазоне между 5 и 30 бар, в частности, главным образом, при 15 бар, и сжатие газа в области высокого давления осуществлялось в диапазоне между 70 и 150 бар, в частности, главным образом, при 100 бар. Само собой разумеется, что сжатие в области низкого давления и, в частности, сжатие в области высокого давления могут осуществляться за одну или несколько стадий (т.е. с использованием нескольких рабочих объемов). Таким образом, будет обеспечено энергосберегающее сжатие как в области низкого давления примерно 1:2, так и в области высокого давления, кроме того, дополнительно достигается уровень давления приблизительно 100 бар, являющийся обычным в газовых трубопроводах высокого давления.

Если после свободного перетекания газа из первого во второй участок трубопровода по-прежнему предварительно сжатый газ в первом участке трубопровода сначала транспортируется во второй участок трубопровода после сжатия под высоким давлением и после падения уровня давления газа в первом участке трубопровода для транспортировки газа во второй участок трубопровода газ сначала сжимается в области низкого давления перед его сжатием до высокого давления, то при этом произойдет особо энергосберегающее перемещение сжатого газа из первого участка трубопровода и наполнение, по меньшей мере, второго участка трубопровода. В основном перемещение может, таким образом, включать три этапа, при этом сначала обеспечивается свободное перетекание из-за разных уровней давления. После этого, т.е. после значительного выравнивания двух уровней давления в данных двух участках трубопровода, может сразу же осуществляться энергосберегающее сжатие высокого давления для транспортировки газа во второй участок трубопровода, поскольку уровень давления в первом участке трубопровода по

- 1 017921 прежнему повышен (например, около 50 бар). Только после того как становится более невозможным энергосберегающее сжатие высокого давления напрямую, т.е. только после заметного уменьшения уровня давления в первом участке трубопровода, газ (закачанный из атмосферы) сначала сжимается в области низкого давления, а затем в области высокого давления.

Устройство определенного изначально типа характеризуется тем, что газотранспортные линии соединены одна с другой посредством обводной линии, включающей вентиль. Посредством обеспечения включающей вентиль газотранспортной линии между компрессором и, по меньшей мере, каждым из двух участков трубопровода, а также включающей вентиль обводной линии, соединяющей данные газотранспортные линии, становится возможным выборочно, т.е. в зависимости от положений вентиля, сначала транспортировать газ в первый участок трубопровода, после чего вентили могут быть открыты так, чтобы обеспечить возможность свободного перетекания из первого во второй участок трубопровода, и, наконец, воздух, откачанный из первого участка трубопровода, может быть введен во второй участок трубопровода через дополнительную газотранспортную линию. А это, подобно ранее упомянутому способу, обеспечивает преимущества в отношении энергосберегающего испытания под давлением участков трубопровода, таким образом, эта ссылка сделана к предыдущему описанию во избежание повторений.

С целью обеспечения энергосберегающего испытания под давлением по меньшей мере двух участков трубопровода, кроме того, будет выгодно, если будет обеспечена по меньшей мере одна ступень низкого давления компрессора и одна ступень высокого давления компрессора, которые соединены одна с другой посредством компрессорной линии, включающей вентиль. В свою очередь, данные ступени низкого давления и высокого давления могут, опять же, проектироваться в виде нескольких ступеней. Таким образом, становится возможным, при условии, что по-прежнему имеется достаточное количество предварительно сжатого газа в первом участке трубопровода, попросту использовать ступень высокого давления компрессора и переключать на сжатие низкого давления и высокого давления после падения уровня давления в первом участке трубопровода. При этом газ может затягиваться из атмосферы или даже из первого участка трубопровода.

Для того чтобы первоначально обеспечить возможность транспортировки в первый участок трубопровода газа, предварительно сжатого в области низкого давления, в то же время выборочно предотвращая прямую подачу в первую газотранспортную линию газа, сжатого на ступени низкого давления, и, следовательно, транспортировать предварительно сжатый газ в ступень высокого давления, будет выгодно, если соединительная линия низкого давления, включающая вентиль, будет ответвляться между ступенью низкого давления компрессора и вентилем компрессорной линии, при этом соединительная линия низкого давления соединена с первой газотранспортной линией.

Если ступень высокого давления компрессора, на ее стороне выхода, соединена со второй газотранспортной линией посредством соединительной линии высокого давления, включающей вентиль, будет предотвращено (частичное) проникновение перетекающего газа в область выхода ступени высокого давления компрессора во время перетекания газа из первого во второй участок трубопровода.

В том что касается простоты конструкции привода ступеней низкого давления и высокого давления компрессора, будет выгодно, если ступени низкого давления и высокого давления компрессора будут включать общий узел привода, к которому подсоединяется каждая из ступеней компрессора посредством переключаемой муфты. Данная переключаемая муфта, таким образом, даст возможность выборочно активизировать ступени низкого давления и высокого давления компрессора. Само собой разумеется, что также возможно предусмотреть два отдельных узла привода для ступеней низкого давления и высокого давления компрессора.

Предпочтительно ступень низкого давления компрессора содержит компрессор винтового типа, а ступень высокого давления компрессора содержит одно- или многоступенчатый поршневой компрессор. Ступени компрессора как низкого давления, так и высокого давления могут, разумеется, также содержать компрессор любого другого типа. Таким образом, возможно, например, использование поршневого компрессора, включающего несколько цилиндров, так же как и другие нагнетательные компрессоры, компрессоры винтового типа, турбокомпрессоры или вакуумные компрессоры или подобные им, включающие несколько рабочих объемов.

В дальнейшем изобретение будет описано еще более подробно посредством предпочтительных иллюстративных вариантов осуществления, изображенных в прилагаемых графических материалах, при этом изобретение никоим образом не ограничивается ими. Подробно, в графическом материале:

фиг. 1 - схематически показывает принципиальную схему компрессорной установки, включающей два участка трубопровода и две ступени компрессора, имеющие общий узел привода, где вентили компрессорной установки переключены для транспортировки газа из ступени низкого давления в первый участок трубопровода;

фиг. 1а - принципиальная схема, схожая со схемой фиг. 1, однако с раздельными узлами приводов, предусмотренными для двух ступеней компрессора;

фиг. 2 - схематически показывает принципиальную схему, соответствующую схеме фиг. 1, однако со сжатием низкого давления и высокого давления, осуществляемым до транспортировки сжатого газа в первый участок трубопровода;

- 2 017921 фиг. 2а - принципиальная схема, соответствующая схеме на фиг. 2, однако с раздельными узлами привода, предусмотренными для ступеней компрессора;

фиг. 3 - схематически показывает принципиальную схему, соответствующую схемам фиг. 1 и 2, однако с газом, лишь свободно перетекающим из первого участка трубопровода во второй участок трубопровода;

фиг. 3 а - принципиальная схема, соответствующая схеме фиг. 3, однако с раздельными узлами приводов, предусмотренными для ступеней компрессора;

фиг. 4 - схематически показывает принципиальную схему, соответствующую схемам фиг. 1-3, где газ, предварительно сжатый в первом участке трубопровода, входит в ступень высокого давления компрессора и транспортируется во второй участок трубопровода после высокой степени сжатия;

фиг. 4а - принципиальная схема, соответствующая принципиальной схеме фиг. 4, однако с раздельными узлами приводов, предусмотренными для ступеней компрессора;

фиг. 5 - схематически показывает принципиальную схему, соответствующую схемам фиг. 1-4, где газ, транспортируемый во второй участок трубопровода, сначала сжимается в ступени низкого давления, а затем в ступени высокого давления;

фиг. 5а - принципиальная схема, соответствующая схеме фиг. 5, с раздельными узлами приводов, предусмотренными для ступеней компрессора.

Фиг. 1 и 1а показывают компрессор 1, включающий ступень 2 низкого давления и ступень 3 высокого давления. Компрессор 1 соединен с первым участком 6 трубопровода посредством первой газотранспортной линии 4 и со вторым участком 7 трубопровода посредством второй газотранспортной линии 5. Запорный вентиль 8 и 9 соответственно устанавливается в газотранспортных линиях 4 и 5 для обеспечения возможности выборочного контроля над притоком и оттоком газа через две газотранспортные линии 4 и 5 соответственно. Две газотранспортные линии 4, 5 соединены одна с другой обводной линией 10, таким же образом включающей запорный вентиль, т.е. обводной вентиль 11.

Две ступени компрессора, т.е. ступень 2 низкого давления компрессора и ступень 3 высокого давления компрессора, соединены одна с другой посредством компрессорной линии 12, в которой предусмотрен дополнительный запорный вентиль, т.е. компрессорный вентиль 13. В показанном иллюстративном варианте осуществления предусмотрен компрессор 2 винтового типа в качестве указанной ступени 2 низкого давления компрессора, и поршневой компрессор предусмотрен в качестве указанной ступени 3 высокого давления компрессора, при этом они имеют общий узел 14 привода в иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг. 1. Для обеспечения возможности выборочного соединения с узлом 14 привода ступени 2 низкого давления компрессора и ступени 3 высокого давления компрессора соответственно для каждой из них предусмотрена переключаемая муфта 15 и 16. В рабочем положении, показанном на фиг. 1, муфта 15 находится в соединенном состоянии, таким образом приводя в действие ступень 2 низкого давления посредством узла 14 привода; напротив, муфта 16 находится в разъединенном состоянии так, что ступень 3 высокого давления компрессора не работает.

Вместо общего узла 14 привода, включающего переключаемые муфты 15, 16, также могут предусматриваться отдельные узлы 14', 14 приводов для ступени 2 сжатия низкого давления и ступени 3 сжатия высокого давления (ср. с фиг. 1а); в рабочем положении, показанном на фиг. 1а, узел 14' привода действует, тогда как узел 14 привода не действует - аналогично фиг. 1.

В компрессорной линии 12 дополнительно предусмотрен обратный клапан 17, позволяющий течь только в направлении первого участка 6 трубопровода или ступени 3 высокого давления компрессора. Кроме того, соединительная линия 19 низкого давления ответвляется от компрессорной линии 12 между обратным клапаном 17 и вентилем 13 компрессорной линии, при этом указанная соединительная линия 19 низкого давления открывается в первую газотранспортную линию 4. Также соединительная линия 19 низкого давления включает запорный вентиль 20.

На своей стороне выхода ступень 3 высокого давления компрессора соединена со второй газотранспортной линией 5 посредством соединительной линии 21 высокого давления. В соединительной линии 21 высокого давления также предусмотрен запорный вентиль 22.

В рабочем положении, показанном на фиг. 1 и 1а, компрессор винтового типа, предусмотренный в качестве указанной ступени 2 высокого давления компрессора, приводится в действие узлом 14 или 14' привода соответственно так, что затягивается окружающий воздух, и воздух, сжатый в области низкого давления (т.е. до около 15 бар) напрямую транспортируется в первый участок 6 трубопровода посредством открытых вентилей 20, 8.

После того как в первом участке трубопровода был установлен уровень давления, достигаемый ступенью 2 низкого давления компрессора, запорные вентили 20, 13, 22 и 11 переключаются так, чтобы предварительно сжатый воздух пропускался через соединительную компрессорную линию 12 в поршневой компрессор, предусмотренный в качестве указанной ступени 3 высокого давления, где происходит сжатие высокого давления до около 100 бар (ср. с фиг. 2, 2а).

Запорные вентили 13, 22, 11 и 8 соответственно переключаются в их открытые положения, тогда как запорный вентиль 20 закрыт, как и запорный вентиль 9 во второй газотранспортной линии 5. Компрессор винтового типа, предусмотренный в качестве указанной ступени 2 низкого давления, таким об

- 3 017921 разом, затягивает воздух из атмосферы, который предварительно сжимается в компрессоре винтового типа и затем сильно сжимается в поршневом компрессоре ступени 3 высокого давления; после этого сжатый воздух транспортируется в первый участок 6 трубопровода.

Как только было произведено испытание под давлением первого участка 6 трубопровода, т.е. была закончена проверка герметичности первого участка 6 трубопровода, сильно сжатый воздух из первого участка 6 трубопровода перемещается во второй участок 7 трубопровода (ср. с фиг. 3, 3а).

Компрессор винтового типа в ступени 2 низкого давления и поршневой компрессор в ступени 3 высокого давления в этом случае отсоединяются от узла 14 привода, и узлы 14, 14', 14 приводов соответственно не действуют.

Для прямого перемещения сильно сжатого воздуха из первого участка 6 трубопровода вентили 8, 9 в газотранспортных линиях 4, 5, так же как и вентиль 11 в обводной линии 10, помещаются в их открытые положения; напротив, вентили 20 в соединительной линии 19 низкого давления, так же как и вентиль 22 в соединительной линии 21 высокого давления, находятся в их закрытых положениях. Это приводит к перетеканию сильно сжатого воздуха из участка 6 трубопровода, имеющего значительно более высокий уровень давления, во второй участок 7 трубопровода до тех пор, пока не установится, главным образом, одинаковый уровень давления, например около 50 бар, в данных двух участках 6, 7 трубопровода.

После того как было установлено одинаковое давление в участках 6, 7 трубопровода, запорный вентиль 11 в обводной линии 10 закрывается, как и вентиль 20 в соединительной линии 19 низкого давления, при этом вентиль 13 в компрессорной линии 12 и запорный вентиль 22 в соединительной линии 21 высокого давления открыты, как может быть видно из фиг. 4 и 4а, так что все еще предварительно сжатый газ, например до около 50 бар, в первом участке 6 трубопровода сильно сжимается в ступени 3 высокого давления компрессора, которая соединена с узлом 14 привода и узел 14 привода которой запущен, и затем транспортируется во второй участок 7 трубопровода посредством газотранспортной линии 5.

На этом этапе работы предварительное сжатие газа посредством ступени 2 низкого давления компрессора может, следовательно, быть исключено, а газ, все еще присутствующий в первом участке 6 трубопровода, с целью энергосбережения может быть далее использован для испытания под давлением второго участка 7 трубопровода.

После падения уровня давления в первом участке 6 трубопровода до такой степени, что становится более невозможным эффективное сжатие высокого давления только лишь посредством сжатия с помощью поршневого компрессора в ступени 3 высокого давления компрессора, окружающий воздух, наконец, затягивается посредством ступени 2 низкого давления компрессора, затем предварительно сжатый воздух сильно сжимается в ступени 3 высокого давления компрессора, и этот сильно сжатый воздух вводится при давлении от около 100 до 150 бар посредством соединительной линии 21 высокого давления, газотранспортной линии 5, во второй участок 7 трубопровода с целью испытания под давлением этого участка трубопровода. С этой целью вентиль 8 в газотранспортной линии 4 и вентиль 20 в соединительной линии 19 низкого давления закрываются, как видно из фиг. 5 и 5а, и компрессор винтового типа, предусмотренный в ступени 2 низкого давления компрессора, соединяется с узлом 14 привода, как и поршневой компрессор ступени 3 высокого давления компрессора (при этом оба узла 14', 14 приводов действуют; ср. с фиг. 5а).

Таким образом, возможно энергосберегающим образом осуществить испытание под давлением нескольких участков 6, 7 трубопровода. Само собой разумеется, что сжатый воздух, вводимый во второй участок 7 трубопровода, может, при желании, использоваться описанным ранее образом для испытания под давлением следующего участка трубопровода. Открытие или закрытие запорных вентилей 8, 9, 11, 13, 20, 22 может либо осуществляться вручную, либо может, впрочем, контролироваться автоматически. Единственным существенным в изобретении является то, что ранее описанный способ и ранее описанное устройство дают возможность осуществить испытание под давлением по меньшей мере двух участков трубопровода, в частности какого-либо трубопровода, более энергосберегающим образом, чем при использовании известных систем.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ испытания давлением по меньшей мере двух взаимоизолированных участков (6, 7) трубопровода, отличающийся тем, что включает следующие этапы, на которых газ сжимают и транспортируют в первый участок (6) трубопровода, после определения герметичности первого участка (6) трубопровода устанавливают соединение между двумя участками (6, 7) трубопровода так, что сжатый газ по причине избыточного давления перетекает из первого участка (6) трубопровода во второй участок (7) трубопровода, а после установления, главным образом, одинакового уровня давления в двух участках трубопровода изолируют друг от друга первый и второй участки, газ из первого участка (6) трубопровода сжимают и транспортируют во второй участок (7) трубопровода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ сначала транспортируют непосредственно в первый участок трубопровода (6) в области низкого давления и предварительно сжатый в области низкого давления газ затем подвергают по меньшей мере одному дальнейшему сжатию в области высокого давления до того, как данный сжатый газ транспортируют в первый участок (6) трубопровода.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сжатие газа в области низкого давления осуществляют в диапазоне между 5 и 30 бар, в частности, главным образом, при 15 бар, а сжатие газа в области высокого давления осуществляют в диапазоне между 70 и 150 бар, в частности, главным образом, при 100 бар.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что после свободного перетекания газа из первого во второй участок (7) трубопровода данный газ, все еще предварительно сжатый в первом участке (6) трубопровода, сначала транспортируют во второй участок (7) трубопровода после сжатия высокого давления и после падения уровня давления газа в первом участке (6) трубопровода для транспортировки газа во второй участок (7) трубопровода газ сначала сжимают в области низкого давления, по меньшей мере, до сжатия высокого давления.
5. Устройство для испытания давлением по меньшей мере двух взаимоизолированных участков (6, 7) трубопровода, включающее по меньшей мере один компрессор (1), соединенный с каждым из участков (6, 7) трубопровода посредством каждой из газотранспортных линий (4, 5), где каждая из двух газотранспортных линий (4, 5) включает запорный вентиль (8, 9), отличающееся тем, что газотранспортные линии (4, 5) соединены одна с другой посредством обводной линии (10), включающей запорный вентиль (11).
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что предусмотрены по меньшей мере одна ступень (2) низкого давления компрессора и одна ступень (3) высокого давления компрессора, которые соединены одна с другой посредством компрессорной линии (12), включающей вентиль (13).
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что соединительная линия (19) низкого давления, включающая вентиль (20), ответвляется между ступенью (2) низкого давления компрессора и вентилем (13) компрессорной линии, при этом соединительная линия (19) низкого давления соединена с первой газотранспортной линией (4).
8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что ступень (3) высокого давления компрессора на ее стороне выхода соединена со второй газотранспортной линией (5) посредством соединительной линии (21) высокого давления, включающей вентиль (22).
9. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что ступени (2, 3) низкого давления и высокого давления компрессора включают общий узел (14) привода, с которым соединена каждая из ступеней (2, 3) компрессора при помощи переключаемой муфты (15, 16).
10. Устройство по любому из пп.6-9, отличающееся тем, что ступень (2) низкого давления компрессора содержит компрессор винтового типа, а ступень (3) высокого давления компрессора содержит поршневой компрессор.