RU152672U1

RU152672U1 - COMPRESSOR UNIT

Info

Publication number: RU152672U1
Application number: RU2014133948/06U
Authority: RU
Original assignee: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОММЕРЧЕСКАЯ ФИРМА "РЕГИОН" (ООО "ПКФ "Регион")
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2015-06-10

Abstract

Компрессорный агрегат, предназначенный для работы в составе пропановой холодильной установки, включающий объединенные в единую гидравлическую цепь два маслозаполненных винтовых компрессора с приводами, имеющими расчетные рабочие частоты вращения, фильтры, трубопроводы, ресиверы, конденсаторы, испарители, запорную и регулирующую арматуру и систему управления, отличающийся тем, что каждый винтовой компрессор оснащен средством регулирования производительности, а приводы выполнены в виде поршневых двигателей внутреннего сгорания, при этом900<n=n<1300,гдеn- расчетная рабочая частота вращения винтов компрессора,n- расчетная рабочая частота вращения привода компрессора.A compressor unit designed to operate as part of a propane refrigeration unit, including two oil-filled screw compressors with drives having rated operating speeds, filters, pipelines, receivers, condensers, evaporators, shut-off and control valves and a control system that are combined into a single hydraulic circuit the fact that each screw compressor is equipped with a means of regulating performance, and the drives are made in the form of piston internal combustion engines, with 900 <n = n <1300, where n is the calculated operating speed of the compressor screws, n is the estimated working speed of the compressor drive.

Description

Полезная модель относится к области холодильной компрессорной техники, в частности, к установкам низкотемпературной конденсации, с последующей сепарацией углеводородного газа, для его осушки перед его транспортом в трубопроводы, и дальнейшей переработкой продуктов конденсации на газоперерабатывающих заводах и других нефтехимических производствах.The utility model relates to the field of refrigeration compressor technology, in particular, to low-temperature condensation units, followed by the separation of hydrocarbon gas, for drying it before transporting it to pipelines, and further processing of condensation products at gas processing plants and other petrochemical plants.

Известен компрессорный агрегат на базе центробежного компрессора с приводом от газотурбинного двигателя для использования в установках подготовки газа деэтанизации на газоперерабатывающих производствах (http://www.niitk-kazan.ru/about/publikacii/2013.06%20Utilizacziya%20PNG.pdf).A known compressor unit based on a centrifugal compressor driven by a gas turbine engine for use in gas treatment plants for deethanization in gas processing plants (http://www.niitk-kazan.ru/about/publikacii/2013.06%20Utilizacziya%20PNG.pdf).

Компрессорный агрегат выполненный в виде законченных блоков полной заводской готовности, испытанных на предприятии-производителе, что позволяет исключить дополнительные нестыковки в процессе монтажа и пуско-наладки.The compressor unit made in the form of finished units of full factory readiness, tested at the manufacturing plant, which eliminates additional inconsistencies during installation and commissioning.

Работа установки происходит следующим образом: из испарительной системы пары рабочего агента проходят отделитель жидкости и всасываются первой ступенью компрессора. В компрессоре пары рабочего агента сжимаются до промежуточного давления, смешиваются с паром, идущим из промсосуда, и всасываются во вторую ступень компрессора. Во второй ступени пропан сжимается до давления конденсации и направляется в конденсаторы, где, отдавая тепло в окружающую среду, конденсируется и сливается в линейные ресиверы. Жидкий агент из ресивера поступает в трубное пространство промежуточного сосуда, где охлаждается за счет кипения части жидкости, подающейся в межтрубное пространство. Охлажденный пропан подается в испарители, где дросселируется и кипит, отбирая тепло у охлаждаемого продукта.The operation of the installation is as follows: from the evaporation system, the pairs of the working agent pass the liquid separator and are sucked up by the first stage of the compressor. In the compressor, the vapors of the working agent are compressed to an intermediate pressure, mixed with the steam coming from the industrial vessel, and are sucked into the second stage of the compressor. In the second stage, propane is compressed to a condensing pressure and sent to condensers, where, giving up heat to the environment, it condenses and merges into linear receivers. The liquid agent from the receiver enters the tube space of the intermediate vessel, where it is cooled by boiling part of the liquid that flows into the annulus. Chilled propane is fed to evaporators, where it is throttled and boils, taking heat from the cooled product.

К недостаткам известной конструкции следует отнести то, что эффективный диапазон регулирования центробежного компрессора невысок и находится в пределах от 70% до 100% производительности. Каждый пуск центробежного компрессора представляет собой огромную нагрузку на основные узлы компрессора, которые переносят многократную перегрузку, что приводит к уменьшению ресурса, поэтому они ориентированы на беспрерывную работу, в том числе и при отсутствии технологической нагрузки, и имеют ограничения по количеству стоп/пусков в год (не более 20/год).The disadvantages of the known design include the fact that the effective control range of the centrifugal compressor is low and ranges from 70% to 100% of the productivity. Each start-up of a centrifugal compressor represents a huge load on the main compressor components that transfer multiple overloads, which leads to a decrease in service life, therefore they are oriented to continuous operation, including in the absence of technological load, and have limitations on the number of stop / starts per year (no more than 20 / year).

Производительность компрессора регулируется при помощи изменения числа оборотов ротора, в результате чего происходит изменение характеристик компрессора. Принцип регулировки заключается в том, что обороты изменяют таким образом, чтобы рабочая точка постоянно лежала на требуемой прямой или кривой. Это также приводит к изменению в процессе регулирования потребляемой компрессором мощности. Этот способ обеспечивает диапазон регулирования параметров компрессора до границы помпажа. За этой границей потребляемая мощность далее не снижается.Compressor performance is controlled by changing the rotor speed, resulting in a change in compressor performance. The principle of adjustment is that the revolutions are changed so that the operating point constantly lies on the desired straight line or curve. This also leads to a change in the process of controlling the power consumption of the compressor. This method provides a range of control of compressor parameters to the surge margin. Beyond this boundary, power consumption does not decrease further.

Таким образом, применение центробежных компрессоров с газотурбинным двигателем целесообразно в регионах со стабильным температурным режимом, а в условиях с частыми и значительными температурными перепадами его применение становится неэффективным.Thus, the use of centrifugal compressors with a gas turbine engine is advisable in regions with a stable temperature regime, and in conditions with frequent and significant temperature differences, its use becomes ineffective.

Наиболее близким к предлагаемому - прототипом - является блочно-комплектный компрессорный агрегат на базе двух винтовых компрессоров фирмы «Йорк» с приводом от электродвигателя, предназначенный для использования в установках подготовки газа деэтанизации на газоперерабатывающих заводах и других нефтехимических производствах (Материалы XXV Всероссийского межотраслевого совещания «Проблемы утилизации попутного нефтяного газа и оптимальные направления его использования. Энергоэффективность», А.Н. Белошапка и др. «Подготовка газа на установке осушки Славянской УППГ», ОАО «НИПИгазпереработка», Краснодар, 2012, с.35).The closest to the proposed prototype is a block-complete compressor unit based on two screw compressors of the York company with an electric motor drive, intended for use in de-ethanization gas treatment plants at gas processing plants and other petrochemical plants (Materials of the XXV All-Russian Interindustry Meeting “Problems” utilization of associated petroleum gas and optimal directions for its use. Energy efficiency ", AN Beloshapka and others." Gas treatment anovke drying UPPG Slavic ", JSC" NIPIgaspererabotka ", Krasnodar, 2012, p.35).

К преимуществам прототипа следует отнести то, что:The advantages of the prototype should include the fact that:

- винтовые компрессоры не имеют ограничений по количеству пусков, и при недостатке или отсутствии технологической нагрузки могут быть остановлены, в то время как центробежные должны работать в холостом режиме;- screw compressors have no restrictions on the number of starts, and if there is a lack or absence of technological load, they can be stopped, while centrifugal ones must work in idle mode;

- винтовые компрессоры конструктивно намного проще центробежных и при одинаковой производительности имеют соответственно меньшую инвестиционную стоимость;- screw compressors are structurally much simpler than centrifugal ones and at the same performance have correspondingly lower investment cost;

- при использовании центробежного компрессора, в случае понижения расхода газа до величины меньшей, чем соответствующей границе устойчивой работы при данном значении степени повышения давления, компрессор начинает работать в нестабильном режиме, который приводит к развитию режима помпажа, являющегося очень опасным явлением для компрессора, защиту от помпажа обеспечивает антипомпажная регулировка при помощи автоматического перепуска определенной части сжимаемого газа с нагнетания обратно на всасывание;- when using a centrifugal compressor, if the gas flow decreases to a value less than the corresponding boundary of stable operation at a given value of the degree of pressure increase, the compressor starts to operate in an unstable mode, which leads to the development of a surge mode, which is a very dangerous phenomenon for the compressor, protection against the surge provides anti-surge adjustment by automatically transferring a certain part of the compressible gas from the discharge back to the suction;

- вследствие своей простоты и «отработанности» конструкции винтовые компрессоры нечувствительны к содержанию небольшого количества капельной влаги во всасываемом паре, имеют существенно более высокую надежность и продолжительность эксплуатации по сравнению с центробежными;- due to its simplicity and "refinement" of the design, screw compressors are insensitive to the content of a small amount of droplet moisture in the suction steam, have significantly higher reliability and service life compared to centrifugal ones;

- в отличие от центробежных винтовые компрессоры не требуют постоянного наблюдения за их работой, пригодны для организации круглосуточной работы, техническое их обслуживание практически сводится к своевременной периодической проверке и регламентному обслуживанию.- unlike centrifugal screw compressors do not require constant monitoring of their work, they are suitable for organizing round-the-clock operation, their maintenance practically comes down to timely periodic inspection and routine maintenance.

И, наконец, насосно-циркуляционная схема подачи жидкого пропана в приборы охлаждения с винтовыми компрессорами по сравнению с безнасосной схемой подачи жидкого пропана в приборы охлаждения с турбокомпрессорами имеет следующие основные преимущества:And, finally, the pump-circulation scheme for supplying liquid propane to cooling devices with screw compressors in comparison with the pump-free scheme for supplying liquid propane to cooling devices with turbocompressors has the following main advantages:

- неиспарившаяся в испарителях жидкость пропана повторно направляется в приборы охлаждения природного газа, в связи с чем не требуется дополнительный отделитель жидкости с выпаривателем и подачей горячего теплоносителя от стороннего источника;- propane liquid that does not evaporate in evaporators is re-sent to natural gas cooling devices, and therefore an additional liquid separator with an evaporator and supply of hot coolant from an external source is not required;

- меньшее количество регулируемых параметров;- fewer adjustable parameters;

- большая эффективность теплопередачи в испарителях;- high heat transfer efficiency in evaporators;

- большая устойчивость и надежность работы, в том числе при изменениях технологических нагрузок;- greater stability and reliability, including during changes in technological loads;

- регулирование производительности винтовых компрессоров может достигать диапазон от 10% до 100%.- regulation of the performance of screw compressors can reach a range from 10% to 100%.

- простота устройства и меньший объем технического обслуживания, несмотря на более развитую систему маслоснабжения и маслоотделения, по сравнению с агрегатами на центробежных компрессорах- simplicity of the device and less maintenance, in spite of a more developed oil supply and oil separation system, compared to units on centrifugal compressors

Вместе с тем прототип имеет существенный недостаток, а именно, в условиях газодобычи в отдаленных регионах, как правило, отсутствует доступ к недорогой сетевой электроэнергии, а использование автономных электрогенераторов промышленной мощности существенно усложняет конструкцию и удорожает как инвестиционную, так и эксплуатационную составляющие.However, the prototype has a significant drawback, namely, in gas production in remote regions, as a rule, there is no access to inexpensive network electricity, and the use of autonomous industrial power generators significantly complicates the design and increases the cost of both investment and operational components.

Целью полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей холодильного компрессорного агрегата при одновременном снижении инвестиционных и эксплуатационных затрат.The purpose of the utility model is to expand the operational capabilities of the refrigeration compressor unit while reducing investment and operating costs.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы при одновременном упрощении конструкции.The technical result of the utility model is to increase work efficiency while simplifying the design.

Указанный технический результат достигается тем, что в холодильном компрессорном агрегате, предназначенном для работы в составе пропановой холодильной установки, включающем объединенные в единую гидравлическую цепь два маслозаполненных винтовых компрессора с приводами, имеющими расчетные рабочие частоты вращения, фильтры, трубопроводы, ресиверы, конденсаторы, испарители, запорную и регулирующую арматуру и систему управления, каждый винтовой компрессор оснащен средством регулирования производительности, а приводы выполнены в виде поршневых двигателей внутреннего сгорания, при этомThe specified technical result is achieved by the fact that in a refrigeration compressor unit designed to operate as part of a propane refrigeration unit, including two oil-filled screw compressors combined with a single hydraulic circuit with drives having rated operating speeds, filters, pipelines, receivers, condensers, evaporators, shut-off and control valves and control system, each screw compressor is equipped with a means of capacity control, and the actuators are made in the form orshnevyh internal combustion engines, wherein

900<n_к=n_д<1300900 <n _k = n _d <1300

где:Where:

n_к - расчетная рабочая частота вращения винтов компрессора,n _to - the estimated operating speed of the compressor screws,

n_д - расчетная рабочая частота вращения привода компрессора.n _d - the calculated operating speed of the compressor drive.

Полезная модель поясняется иллюстрациями, где:The utility model is illustrated by illustrations, where:

- на Фиг. 1 представлена гидравлическая схема компрессорного агрегата в составе пропановой холодильной установки;- in FIG. 1 shows a hydraulic diagram of a compressor unit as part of a propane refrigeration unit;

- на Фиг.2 представлено устройство винтового компрессора, оснащенного средством регулирования производительности.- figure 2 presents the device of a screw compressor equipped with means for regulating performance.

Согласно представленной схеме (Фиг. 1) компрессорный агрегат в составе пропановой холодильной установки включает объединенные в единую гидравлическую систему 1 маслозаполненные основные винтовые компрессоры 2 с маслоотделителями 3 и маслоохладителями 4, конденсаторы воздушного охлаждения 5 (количество устанавливается по расчету), линейный ресивер 6, емкостной экономайзер 7, циркуляционный ресивер 8, циркуляционные насосы 9 (в данном исполнении два рабочих и один резервный), теплообменные испарители 10, 11 и 12 (в данном исполнении на разные нагрузки), выпариватели пропана из масла (ректификаторы) 13 (в данном исполнении два), вспомогательный компрессор 14 с конденсатором 15 воздушного охлаждения и маслоотделителем 16, заправочный насос 17 и дренажные ресиверы 18. Маслозаполненные основные винтовые компрессоры 2 оснащены приводами 19, вспомогательный компрессор 14 оснащен приводом 20. Гидравлическая система 1 оснащена функциональной (контрольно-измерительной, управляющей, исполнительной, аварийной и иной) арматурой 21. Пропановая холодильная установка также имеет систему управления (как правило, интегрированную в систему управления производственным циклом конкретного предприятия, не является предметом заявки, в материалах не представлена).According to the presented scheme (Fig. 1), the compressor unit as part of a propane refrigeration unit includes oil-filled main screw compressors 2 with oil separators 3 and oil coolers 4, air-cooled condensers 5 (quantity set according to calculation), linear receiver 6, capacitive, integrated into a single hydraulic system 1 economizer 7, circulation receiver 8, circulation pumps 9 (in this version, two workers and one standby), heat exchange evaporators 10, 11 and 12 (in this version for different loads hands), propane evaporators from oil (rectifiers) 13 (two in this version), auxiliary compressor 14 with air-cooled condenser 15 and oil separator 16, refueling pump 17 and drainage receivers 18. Oil-filled main screw compressors 2 are equipped with drives 19, auxiliary compressor 14 equipped with a drive 20. The hydraulic system 1 is equipped with functional (control, measuring, control, executive, emergency and other) valves 21. The propane refrigeration unit also has a control system (as the rule, integrated into the production cycle management system of a particular enterprise, is not the subject of an application, is not presented in the materials).

Винтовой компрессор 2 включает корпус 22, впускную 23 и выпускную 24 камеры, ведущий и ведомый винты 25 и средство регулирования производительности, выполненное в виде золотникового клапана 26.The screw compressor 2 includes a housing 22, an inlet 23 and an outlet 24 of the camera, the driving and driven screws 25 and the performance control means, made in the form of a slide valve 26.

Компрессорный агрегат в составе пропановой холодильной установки функционирует следующим образом.The compressor unit as part of a propane refrigeration unit operates as follows.

Испарители 10, 11 и 12 представляют собой высокоэффективные вертикальные теплообменники с набором спиралеобразных теплообменных элементов, выполненных из коррозионностойкой стали. Углеводородный газ в составе, количестве и давлении, определенными техническими параметрами, поступает в теплообменник и охлаждается до температуры 2°C. Охлаждение газа производится подачей в теплообменник жидкого пропана с температурой -10°C в расчетном количестве. Около 60% пропана испаряется при температуре -10°C отнимая тепло от газа, и образовавшаяся парожидкостная смесь сливается в циркуляционный ресивер 8. Регулирование температуры углеводородного газа на выходе из теплообменника осуществляется изменением подачи жидкого пропана в теплообменник в зависимости от температуры газа. Теплообменник оснащен запорно-регулирующей и предохранительной арматурой, приборами и средствами контроля, измерения и автоматики. Устройство и работа всех трех испарителей одинаковы. Различия заключаются в размерах и расчетных параметрах.Evaporators 10, 11 and 12 are high-performance vertical heat exchangers with a set of spiral-shaped heat-exchange elements made of stainless steel. Hydrocarbon gas in the composition, quantity and pressure, determined by technical parameters, enters the heat exchanger and is cooled to a temperature of 2 ° C. The gas is cooled by feeding liquid propane with a temperature of -10 ° C in the calculated amount to the heat exchanger. About 60% of propane evaporates at a temperature of -10 ° C, taking heat from the gas, and the resulting vapor-liquid mixture is discharged into the circulation receiver 8. The temperature of the hydrocarbon gas at the outlet of the heat exchanger is controlled by changing the flow of liquid propane to the heat exchanger depending on the gas temperature. The heat exchanger is equipped with shut-off and control and safety valves, devices and means of control, measurement and automation. The arrangement and operation of all three evaporators are the same. The differences are in size and design parameters.

Циркуляционный ресивер 8 предназначен для выполнения следующих основных функций:The circulation receiver 8 is designed to perform the following basic functions:

- отделение неиспарившегося в испарителях жидкого пропана от пара, всасываемого компрессорами 2;- separation of liquid propane not evaporated in evaporators from the steam sucked in by compressors 2;

- защита компрессоров 2 от попадания в них жидкого пропана;- protection of compressors 2 from liquid propane getting into them;

- сбор неиспарившегося в испарителях 10, 11 и 12 жидкого пропана;- collection of liquid propane not evaporated in evaporators 10, 11 and 12;

- насосная подача жидкого пропана в испарители 10, 11 и 12;- pump supply of liquid propane to evaporators 10, 11 and 12;

- возврат смазочного масла из испарительной системы в компрессоры 2.- return of lubricating oil from the evaporation system to the compressors 2.

В состав циркуляционного ресивера 8 (емкостной аппарат с запорно-регулирующей и предохранительной арматурой), входят: система подачи жидкого пропана в испарители 10, 11 и 12, система возврата смазочного масла из испарительной системы в компрессоры 2, приборы и средства контроля, измерения и автоматики.The composition of the circulation receiver 8 (a capacitive apparatus with shutoff-regulating and safety valves) includes: a system for supplying liquid propane to evaporators 10, 11 and 12, a system for returning lubricating oil from the evaporating system to compressors 2, instruments and means of monitoring, measurement and automation .

В нижней (жидкостной) зоне ресивера 8 находится жидкий пропан, в верхней (сепарационной) зоне - пары пропана. Жидкий пропан из нижней зоны ресивера 8 забирается циркуляционными насосами 9 и подается в испарители 10, 11 и 12. В них жидкий пропан частично испаряется и в виде парожидкостной смеси с температурой -10°C возвращается обратно в ресивер 8. Жидкая фаза пропана сливается в нижнюю зону ресивера 8, а паровая фаза, освобожденная от жидкости, отсасывается компрессорами 2. При этом уровень жидкости в ресивере 8 снижается. Контроль и регулирование уровня в ресивере 8 выполняет сигнализатор рабочего уровня, управляющий регулирующим клапаном подачи жидкого пропана из экономайзера 7 в ресивер 8. На вход регулирующего клапана подается жидкий пропан с расчетной температурой 10°C и давлением 6,4 бара, из паровой зоны производится отсос паров в компрессоры 2 до давления 3,4 бара, в регулирующем клапане происходит дросселирование пропана до температуры -10°C. Для защиты от переполнения ресивера 8 и попадания жидкости в компрессоры 2 устанавливаются сигнализатор предельно допустимого уровня жидкости, подающий предупредительные сигналы в систему управления (не показана) на панель оператора, и два сигнализатора аварийного уровня жидкости (действующие независимо один от другого), производящих автоматическую аварийную остановку обоих компрессоров 2 с подачей светового и звукового сигнала на панель оператора.In the lower (liquid) zone of the receiver 8 there is liquid propane, in the upper (separation) zone there are propane vapors. Liquid propane from the lower zone of receiver 8 is taken by circulation pumps 9 and fed to evaporators 10, 11 and 12. In them, liquid propane is partially vaporized and returned as a vapor-liquid mixture with a temperature of -10 ° C back to receiver 8. The liquid phase of propane is discharged to the lower the zone of the receiver 8, and the vapor phase, freed from the liquid, is sucked off by the compressors 2. In this case, the liquid level in the receiver 8 is reduced. The level 8 control in the receiver 8 is carried out by the operating level switch that controls the control valve for supplying liquid propane from the economizer 7 to the receiver 8. Liquid propane with a design temperature of 10 ° C and a pressure of 6.4 bar is supplied to the control valve inlet, a suction is carried out from the steam zone vapor to compressors 2 to a pressure of 3.4 bar; in the control valve, propane is throttled to a temperature of -10 ° C. To protect against overfilling of the receiver 8 and liquid ingress into the compressors 2, an indicator of the maximum permissible liquid level is installed, which sends warning signals to the control system (not shown) to the operator panel, and two emergency liquid level indicators (operating independently of one another) that produce an automatic emergency stop of both compressors 2 with the supply of light and sound signals to the operator panel.

Система подачи жидкого пропана в испарители 10, 11 и 12 включает три герметичных центробежных насоса 9, из которых два рабочих и один резервный, трубопровод подачи пропана в испарители 10, 11, 12 и запорно-регулирующую арматуру. Насосы 9 оборудуются фильтрами на всасывании и манометрами на всасывании и нагнетании. Защита насосов 9 обеспечивается дифференциальными сигнализаторами давления и диафрагмами минимального и максимального расхода. Для защиты подающего трубопровода от чрезмерного повышения давления при объемном расширении жидкого пропана на нем устанавливается предохранительный клапан со сбросом в ресивер 8.The system for supplying liquid propane to evaporators 10, 11 and 12 includes three hermetic centrifugal pumps 9, of which two are working and one standby, a propane supply pipe to evaporators 10, 11, 12 and shut-off and control valves. Pumps 9 are equipped with suction filters and manometers for suction and discharge. Protection of the pumps 9 is provided by differential pressure switches and diaphragms of minimum and maximum flow. To protect the supply pipe from excessive pressure increase during the volume expansion of liquid propane, a safety valve is installed on it with a discharge into the receiver 8.

Система возврата смазочного масла из испарительной системы в компрессоры 2 включает в себя кожухотрубный теплообменник - выпариватель 13, в который подается пропано-масляная смесь, отбираемая из напорного трубопровода подачи жидкого пропана в испарители 10, 11 и 12. В выпаривателе 13 смесь нагревается за счет теплопередачи от горячих паров пропана, отбираемых из нагнетательного трубопровода компрессоров 2. При этом жидкий пропан выпаривается из смеси. Двухфазная смесь, с температурой (25÷30)°C, состоящая из масла, освобожденного от пропана и сухих перегретых паров пропана, отводится во всасывающие трубопроводы работающих компрессоров 2.The system for returning lubricating oil from the evaporator system to the compressors 2 includes a shell-and-tube heat exchanger — an evaporator 13, into which a propane-oil mixture is taken, taken from the pressure line for supplying liquid propane to evaporators 10, 11, and 12. In the evaporator 13, the mixture is heated by heat transfer from hot propane vapors taken from the discharge pipe of compressors 2. In this case, liquid propane is evaporated from the mixture. A two-phase mixture, with a temperature of (25 ÷ 30) ° C, consisting of oil freed from propane and dry superheated propane vapor, is discharged into the suction pipes of operating compressors 2.

Каждый винтовой маслозаполненный компрессор 2 с приводом от газопоршневого двигателя 19 и, помимо собственно компрессора, включает маслоотделитель 3, маслоохладитель 4, систему автоматического управления и защиты, механические фильтры на линиях всасывания компрессора и экономайзерного порта, запорно-регулирующую и предохранительную арматуру, приборы и средства контроля, измерения и автоматики.Each screw oil-filled compressor 2 driven by a gas piston engine 19 and, in addition to the compressor itself, includes an oil separator 3, an oil cooler 4, an automatic control and protection system, mechanical filters on the compressor and economizer port suction lines, shut-off and control and safety valves, devices and tools control, measurement and automation.

Компрессор 2 всасывает пары пропана из циркуляционного ресивера 8 и экономайзера 7, сжимает их до давления конденсации и нагнетает их в маслоотделитель 3. Компрессор оборудован средством плавного регулирования производительности от 10 до 100%, выполненном в виде золотникового клапана 26. Расчетная частота вращения винтов 25 синхронизирована с частотой вращения привода и составляет 1000 об/мин. Такое решение позволяет исключить из конструкции передаточный механизм и соединить компрессор с приводом напрямую.Compressor 2 draws in propane vapors from the circulation receiver 8 and economizer 7, compresses them to condensing pressure and pumps them into the oil separator 3. The compressor is equipped with a means for smoothly controlling the capacity from 10 to 100%, made in the form of a spool valve 26. The calculated speed of the screws 25 is synchronized with a drive speed of 1000 rpm. This solution allows you to exclude the transmission mechanism from the design and connect the compressor to the drive directly.

Привод компрессора 2 осуществляется от газопоршневого двигателя 19 во взрывозащищенном исполнении мощностью 1879 кВт при частоте вращения 1000 об/мин. с турбонаддувом и промежуточным охлаждением надувочного воздуха, обеспечивающим работу компрессора 2 в длительном режиме.The compressor 2 is driven by a gas piston engine 19 in an explosion-proof version with a capacity of 1879 kW at a speed of 1000 rpm. with turbocharging and intermediate cooling of the charge air, which ensures the compressor 2 in continuous operation.

В маслоотделителе 3 пары пропана освобождаются от смазочного масла и подаются в конденсаторы 5. Маслоотделитель 3 имеет многоуровневую систему сепарации масла, состоящую из агломерата, демистера (туманоуловителя) и интегрированных коалесцентных маслосепарирующих элементов, обеспечивающих отделение масла от пропана до уровня 5 p.p.m. Отделенное от пропана масло подается в маслоохладитель 4.In the oil separator 3 pairs of propane are freed from the lubricating oil and fed to the condensers 5. Oil separator 3 has a multi-level oil separation system consisting of an agglomerate, a demister (mist eliminator) and integrated coalescent oil separating elements, which ensure oil separation from propane to a level of 5 p.p.m. Separated from propane oil is fed to the oil cooler 4.

В кожухотрубном маслоохладителе 4 термосифонного охлаждения масло охлаждается до рабочей температуры жидким пропаном, поступающим из линейного ресивера 6, и возвращающимся в конденсаторы 5.In a shell-and-tube oil cooler 4 for thermosiphon cooling, the oil is cooled to operating temperature by liquid propane coming from a linear receiver 6 and returning to the condensers 5.

Система управления установкой обеспечивает управление, автоматический пуск, регулирование производительности и защиту от опасных режимов работы. Контрольные значения могут быть выбраны по таким параметрам, как давление и температура всасывания, нагнетания и масла. Настройки меню позволяют контролировать экономайзер 7, впрыск жидкости, автоматический золотниковый клапан 26 объемной производительности.The plant control system provides control, automatic start-up, capacity control and protection against dangerous operating conditions. Reference values can be selected by parameters such as pressure and suction, discharge and oil temperatures. Menu settings allow you to control the economizer 7, fluid injection, automatic spool valve 26 volumetric performance.

Блок конденсаторов состоит из шести V-образных конденсаторов 5 воздушного охлаждения с запорно-регулирующей арматурой во взрывозащищенном исполнении. Регулирование производительности конденсаторов 5 производится плавным изменением скорости вращения собственных вентиляторов в зависимости от давления конденсации.The condenser unit consists of six V-shaped air-cooled condensers 5 with shut-off and control valves in explosion-proof design. The performance control of the capacitors 5 is made by smoothly changing the speed of rotation of their own fans depending on the condensation pressure.

Линейный, он же термосифонный, ресивер 6 по принципу действия представляет собой сосуд-уровнедержатель, в который сливается жидкий пропан из конденсаторов 5. Отбор и отвод жидкости из него в экономайзер 7 производится на определенной высоте от нижней образующей обечайки, а отбор жидкости на охлаждение масла - с нижней части ресивера 6. Вследствие этого в ресивере 6 постоянно наличествует определенный запас жидкого пропана, необходимый для приоритетного охлаждения смазочного масла компрессоров 2 при задержках слива жидкости из конденсаторов 5 и в случае экстренной остановки установки на время реакции защитной автоматики и персонала. Нагретый в маслоохладителях 4, и частично (или полностью) испарившийся пропан возвращается в конденсаторы 5. Побудительной силой, обеспечивающей движение пропана через маслоохладители 4, является разность гидростатического давления на входе и на выходе из маслоохладителей 4, обусловленная разностью плотности среды на входе и выходе из маслоохладителей 4 (принцип «термосифона»).The linear, also thermosiphon, receiver 6, by the principle of operation, is a level holder vessel into which liquid propane is drained from the condensers 5. The liquid is taken and removed to the economizer 7 at a certain height from the lower generatrix of the shell, and the liquid is taken to cool the oil - from the bottom of the receiver 6. As a result, the receiver 6 constantly has a certain supply of liquid propane necessary for priority cooling of the lubricating oil of compressors 2 during delays in the discharge of liquid from the condenser 5 and in the event of an emergency stop of the installation during the reaction of protective automation and personnel. Heated in oil coolers 4, and partially (or completely) evaporated propane is returned to the condensers 5. The motive force for propane to move through the oil coolers 4 is the difference in hydrostatic pressure at the inlet and outlet of the oil coolers 4, due to the difference in the density of the medium at the inlet and outlet of oil coolers 4 (the principle of "thermosiphon").

Линейный ресивер 6 представляет собой горизонтальный емкостной аппарат, оборудованный визуальным указателем уровня жидкого пропана, сигнализатором нижнего и верхнего его уровня, запорно-регулирующей и предохранительной арматурой. Предназначен для содержания определенного запаса жидкого пропана, необходимого для компенсации изменения количества пропана в установке при изменениях режима ее работы, объемного расширения пропана и компенсации небольших потерь пропана при проведении ремонтно-профилактических работ.Linear receiver 6 is a horizontal capacitive apparatus equipped with a visual indicator of the level of liquid propane, a signaling device of its lower and upper levels, shut-off and safety valves. Designed to contain a certain supply of liquid propane, necessary to compensate for changes in the amount of propane in the installation with changes in its operating mode, volume expansion of propane and compensation for small losses of propane during repair and maintenance work.

Экономайзер 7 предназначен для переохлаждения жидкого пропана на входе в регулирующий клапан подачи пропана в циркуляционный ресивер 8 и тем самым увеличения холодопроизводительности установки и представляет собой горизонтальный (вертикальный) емкостной аппарат, оборудованный визуальным указателем уровня жидкого пропана, сигнализаторами рабочего, предельно допустимого и аварийного уровней жидкости и запорно-регулирующей и предохранительной арматурой.The economizer 7 is designed for subcooling liquid propane at the inlet to the control valve for propane supply to the circulation receiver 8 and thereby increase the cooling capacity of the installation and is a horizontal (vertical) capacitive device equipped with a visual indicator of the level of liquid propane, and indicators of the working, maximum permissible and emergency liquid levels and shut-off and safety valves.

В экономайзер 7 подается жидкий пропан с расчетной температурой 47°C и давлением 16,3 бара из линейного ресивера 6 через регулирующий клапан, управляемый сигнализатором рабочего уровня жидкого пропана в сосуде, из паровой зоны сосуда производится отсос паров в экономайзерные порты компрессоров 2 до давления 6,4 бара, в регулирующем клапане происходит дросселирование пропана до температуры 10°C. Жидкий пропан сливается в нижнюю зону сосуда, контролируемую сигнализаторами рабочего, предельно допустимого и аварийного уровня, откуда отводится в циркуляционный ресивер 8. Сигнализатор предельно допустимого уровня, подает предупредительные световой и звуковой сигналы в систему управления на панель оператора, а два сигнализатора аварийного уровня (действующие независимо один от другого), производят автоматическую аварийную остановку обоих компрессоров 2 с подачей светового и звукового сигнала на панель оператора. Пары пропана отсасываются из верхней (сепарационной) зоны в экономайзерные порты компрессоров 2 через регуляторы давления «до себя», поддерживающие в экономайзере 7 давление 6,4 бара.Economizer 7 is supplied with liquid propane with a design temperature of 47 ° C and a pressure of 16.3 bar from a linear receiver 6 through a control valve controlled by an operating level indicator of liquid propane in the vessel, vapor is exhausted from the vessel’s vapor zone to the compressor economizer ports 2 to pressure 6 4 bar, propane is throttled to a temperature of 10 ° C in the control valve. Liquid propane is discharged into the lower zone of the vessel, controlled by signaling devices of the working, maximum permissible and emergency level, from where it is diverted to the circulation receiver 8. The maximum level alarm, sends warning light and sound signals to the control system to the operator panel, and two emergency level alarms (valid independently of one another), an automatic emergency stop of both compressors 2 is performed with the supply of a light and sound signal to the operator panel. Propane vapor is sucked from the upper (separation) zone to the economizer ports of the compressors 2 through pressure regulators "to themselves", supporting the economizer 7 pressure of 6.4 bar.

Дренажные ресиверы 18 предназначены для эвакуации из сосудов и аппаратов установки жидкого и парообразного пропана, хранения оперативного запаса жидкого пропана, заполнения и пополнения элементов установки пропаном, приема пропана из специализированных транспортных средств и слива в них жидкого пропана из установки.Drain receivers 18 are designed to evacuate liquid and vapor propane from vessels and apparatuses, store operational stock of liquid propane, fill and replenish plant elements with propane, receive propane from specialized vehicles and drain liquid propane from them.

Дренажные ресиверы 18 объемом по 18÷20 м каждый, оборудованные визуальными указателями и сигнализаторами минимального и максимального уровня жидкости, оснащены вспомогательной пропановой компрессорно-конденсаторной установкой во взрывозащищенном исполнении с маслоотделителем и конденсатором воздушного охлаждения, герметичным дозирующим насосом, фильтром-осушителем пропана, запорно-регулирующей и предохранительной арматурой, приборами и средствами контроля, измерения и автоматики.Drain receivers 18 with a volume of 18 ÷ 20 m each, equipped with visual indicators and signaling devices of the minimum and maximum liquid levels, are equipped with an auxiliary propane compressor-condenser unit in an explosion-proof version with an oil separator and air-cooled condenser, a hermetic metering pump, a propane filter-dryer, and a shut-off control and safety valves, instruments and means of control, measurement and automation.

При работе установки один из ресиверов 18 используется для хранения оперативного запаса жидкого пропана. Второй ресивер 18 используется в качестве дренажного, в нем содержится минимальное количество жидкого пропана и посредством работы вспомогательного компрессора 14 в нем создается пониженное давление пропана, достаточное для эвакуации пропана из основных сосудов циркуляционного ресивера 8.During operation of the installation, one of the receivers 18 is used to store the operational stock of liquid propane. The second receiver 18 is used as a drain, it contains the minimum amount of liquid propane and, through the operation of the auxiliary compressor 14, it creates a reduced propane pressure sufficient to evacuate propane from the main vessels of the circulation receiver 8.

Заправочный насос 17 используется для перекачивания жидкого пропана из одного дренажного ресивера 18 в другой, подачи жидкого пропана в линейный 6 и циркуляционный 8 ресиверы, приема пропана из специализированных транспортных средств и перекачивание в них жидкого пропана из дренажных ресиверов 18.The refueling pump 17 is used to pump liquid propane from one drain receiver 18 to another, supply liquid propane to linear 6 and circulation 8 receivers, receive propane from specialized vehicles and pump liquid propane into them from drain receivers 18.

Для осуществления сервисных и ремонтных работ (при текущем ремонте, авариях и т.п.) в установке предусмотрены функциональные системы:For the implementation of service and repair work (during current repairs, accidents, etc.), the installation includes functional systems:

- Заправка (Фиг. 1) - для рабочей и сервисной заправки/дозаправки установки хладагентом (пропаном);- Refueling (Fig. 1) - for operating and service refueling / refueling of the installation with refrigerant (propane);

- Аварийный слив (Фиг. 1) - для быстрого сбора и утилизации жидкого хладагента (пропана);- Emergency drain (Fig. 1) - for quick collection and disposal of liquid refrigerant (propane);

Подвод инертного газа (Фиг. 1) - для вытеснения из трубопроводов и емкостей установки хладагента (пропана) с целью безопасного осуществления ремонтных и иных работ;Inert gas supply (Fig. 1) - for displacing refrigerant (propane) from pipelines and tanks for the safe implementation of repair and other work;

На факел (Фиг. 1) - система, предназначенная для освобождения трубопроводов и емкостей установки от образующихся в них неутилизируемых остатков газовой смеси.On the torch (Fig. 1) - a system designed to free pipelines and tanks of the installation from the unused gas mixture formed in them.

Таким образом, вышеописанный компрессорный агрегат в составе пропановой холодильной установки обеспечивает требуемый температурный режим подготовки газа деэтанизации, поступающего из технологической цепочки в испарители 10, 11 и 12 по стрелке сверху и, после охлаждения, поступающего далее в технологическую цепочку по стрелке влево (Фиг. 1).Thus, the above-described compressor unit as part of a propane refrigeration unit provides the required temperature for the preparation of deethanization gas coming from the process chain to the evaporators 10, 11 and 12 in the direction from the top and, after cooling, then going into the process chain in the direction of the left arrow (Fig. 1 )

Данные расчетов эксплуатационных характеристик заявленного компрессорного агрегата в составе пропановой холодильной установки подтверждают его эффективность и сведены в Таблицу 1.The calculations of the operational characteristics of the claimed compressor unit as part of a propane refrigeration unit confirm its effectiveness and are summarized in Table 1.

При этом достигается устойчивая и безопасная работа компрессорного агрегата в составе пропановой холодильной установки в диапазоне 20-100% от номинальной производительности, допустимое число пусков в год не ограничено.At the same time, stable and safe operation of the compressor unit as part of a propane refrigeration unit in the range of 20-100% of the nominal capacity is achieved, the permissible number of starts per year is not limited.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - расширение эксплуатационных возможностей компрессорного агрегата в составе пропановой холодильной установки при одновременном снижении инвестиционных и эксплуатационных затрат - решена, и заявленный технический результат - повышение эффективности, в том числе при изменениях технологических нагрузок, при одновременном упрощении конструкции - достигнут.Based on the foregoing, we can conclude that the task of the utility model - expanding the operational capabilities of the compressor unit as part of a propane refrigeration unit while reducing investment and operating costs - is solved, and the claimed technical result is an increase in efficiency, including when changing technological loads , while simplifying the design - achieved.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области холодильной компрессорной техники, в частности, к установкам низкотемпературной конденсации, с последующей сепарацией углеводородного газа, для его осушки перед его транспортом в трубопроводы, и дальнейшей переработкой продуктов конденсации на газоперерабатывающих заводах и других нефтехимических производствах;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to the field of refrigeration compressor technology, in particular, to low-temperature condensation units, followed by hydrocarbon gas separation, for its drying before transporting it into pipelines, and further processing of condensation products at gas processing plants and other petrochemical industries;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the formula, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно:- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant, namely:

- для двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для работы с постоянной нагрузкой в длительном режиме, характерен диапазон эффективных частот вращения от 750 до 1300 об/мин. Для винтовых маслонаполненных компрессоров диапазон эффективных частот вращения составляет от 900 до 12000 об/мин. Таким образом, приемлемый как для двигателя, так и для компрессора диапазон составляет от 900 до 1300 об/мин. Следовательно, данный количественный признак необходим для обеспечения эффективной работы компрессорного агрегата;- for internal combustion engines designed to operate with a constant load in continuous operation, a range of effective rotational speeds from 750 to 1300 rpm is characteristic. For screw oil-filled compressors, the effective speed range is from 900 to 12,000 rpm. Thus, the range acceptable for both the engine and the compressor is from 900 to 1300 rpm. Therefore, this quantitative characteristic is necessary to ensure the effective operation of the compressor unit;

- использование заявленного диапазона в компрессорном агрегате позволяет исключить из его конструкции сложный и дорогостоящий мультипликатор (редуктор), как это имеет место в прототипе, а соединить компрессор с приводом напрямую. Следовательно, данный количественный признак необходим для обеспечения упрощения конструкции компрессорного агрегата.- the use of the claimed range in the compressor unit allows you to exclude from its design a complex and expensive multiplier (gear), as is the case in the prototype, and connect the compressor to the drive directly. Therefore, this quantitative characteristic is necessary to simplify the design of the compressor unit.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the criteria of patentability "novelty" and "industrial applicability" under applicable law.

Claims

A compressor unit designed to operate as part of a propane refrigeration unit, including two oil-filled screw compressors with drives having rated operating speeds, filters, pipelines, receivers, condensers, evaporators, shut-off and control valves and a control system that are combined into a single hydraulic circuit the fact that each screw compressor is equipped with a means of regulating performance, and the drives are made in the form of piston internal combustion engines, with this

900 <n _k = n _d <1300,

Where

n _to - the estimated operating speed of the compressor screws,

n _d - the calculated operating speed of the compressor drive.