RU190872U1

RU190872U1 - Oil cooler

Info

Publication number: RU190872U1
Application number: RU2019109961U
Authority: RU
Inventors: Руслан Мунирович Низамутдинов; Ильмир Ильдарович Хабибуллин; Руслан Газинурович Кадыров
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2019-07-16

Abstract

Полезная модель относится к аппаратам воздушного охлаждения масла (АВОМ), предназначенным для охлаждения масла, циркулирующего в системе смазки компрессорных установок и газоперекачивающих агрегатах в условиях низких температур Крайнего Севера. Полезная модель позволяет обеспечить равномерный прогрев охлаждающих секций маслоохладителя АВОМ, за счет повышения эффективности процесса внутренней рециркуляции как на стадии обеспечения предпусковых условий, так и в режиме работы АВОМ при низких температурах окружающего воздуха. АВОМ содержит маслоохладитель 2 с теплообменными секциями, осевые вентиляторы 3 с электроприводами, управляемые клапаны 5, 6 и канал рециркуляции 10, в котором установлен электронагреватель 9. Аппарат оснащен направляющей перегородкой, закрепленной между маслоохладителем и входным управляемым клапаном 5. В подводящем и отводящем коллекторах маслоохладителя установлены термоэлектрические нагреватели. 2 ил.The utility model relates to air-cooled oil coolers (ABOM) designed to cool the oil circulating in the lubrication system of compressor units and gas pumping units at low temperatures in the Far North. The utility model makes it possible to ensure uniform heating of the cooling sections of the AVOM oil cooler, by increasing the efficiency of the internal recirculation process, both at the stage of ensuring the starting conditions and in the operation mode of the AVOM at low ambient temperatures. The AVOM contains an oil cooler 2 with heat exchange sections, axial fans 3 with electric drives, controlled valves 5, 6 and a recirculation channel 10 in which an electric heater 9 is installed. installed thermoelectric heaters. 2 Il.

Description

Полезная модель относится к аппаратам воздушного охлаждения масла (АВОМ), предназначенным для охлаждения масла, циркулирующего в системе смазки компрессорных установок и газоперекачивающих агрегатах, в том числе в условиях низких температур Крайнего Севера.The utility model relates to air-cooled oil coolers (ABOM) designed to cool the oil circulating in the lubrication system of compressor units and gas pumping units, including at low temperatures in the Far North.

Известен аппарат воздушного охлаждения масла, содержащий горизонтально расположенную секцию теплообмена, снабженную поверхностями теплообмена с примыкающими к ним раздающим и собирающим коллекторами для масла, и связанный с ней вентиляторный блок для подачи на поверхности теплообмена охлаждающей среды, снабженный устройством управления скоростью вращения вентиляторов, поверхности теплообмена выполнены из оребренных труб и расположены над вентиляторным блоком, выполненным секционным и содержащим, разделенные перегородкой, две вертикальные секции, каждая из которых снабжена одним вентилятором, причем, одна из секций содержит вентилятор реверсивного вращения, а в межвентиляторном пространстве вентиляторного блока размещен подогреватель воздуха, сопряженный с отверстием, выполненным в межсекционной перегородке, с обеспечением возможности формирования внутренней системы рециркуляции воздуха (Патент РФ №155446 U1, опубл. 01.11.2013 г.).Known air cooler oil containing horizontally positioned heat exchange section, provided with heat exchange surfaces with adjacent distributing and collecting collectors for oil, and the associated fan unit for supplying cooling medium to the heat exchange surface, equipped with a fan speed control device, heat exchange surface of finned tubes and located above the fan unit, made sectional and containing, separated by a partition, two vertices tick sections, each of which is equipped with one fan, and one of the sections contains a reverse rotation fan, and an air heater is placed in the inter-fan space of the fan unit, coupled with a hole made in the intersectional partition, ensuring the formation of an internal air recirculation system (RF Patent No. 155446 U1, published on November 1, 2013).

Недостатком такого аппарата воздушного охлаждения масла является несовершенство системы контроля и управления, особенно, диагностических функций, результатом которого является факты обмерзания теплообменных секций с их последующей разгерметизацией при подаче в них нагретого масла.The disadvantage of such an air-cooled oil cooler is the imperfection of the monitoring and control system, especially diagnostic functions, which result in facts of freezing of the heat exchange sections with their subsequent depressurization when the heated oil is fed into them.

Известен аппарат воздушного охлаждения с рециркуляционным воздушным потоком, содержащий охладитель с теплообменными секциями с раздающими и собирающими коллекторами для масла или масловоздушной смеси, группу вентиляторов с электроприводами переменного тока, микропроцессорный регулятор, настроенный на требуемую температуру охлаждаемых масла или масловоздушной смеси, выходные заслонки вентиляторов и заслонки в канале рециркуляции, а также термопреобразователь сопротивления, настроенный на требуемую температуру поступающего в охладитель воздушного потока и связанный с помощью электрической связи с управляющим устройством, регулирующим частоту вращения двигателей группы нижних рециркуляционных вентиляторов, а также с регулирующими механизмами верхних и нижних воздушных клапанов охладителя, заслонок канала рециркуляции, выходных заслонок групп нижних и верхних вентиляторов (Патент РФ №2505736 С1, опубл. 23.05.2012 г.).Known air cooler with recirculated air flow, containing a cooler with heat exchange sections with dispensing and collecting manifolds for oil or oil-air mixture, a group of fans with AC electric drives, microprocessor-based regulator tuned to the required temperature of oil or air-cooled mixture cooled, output ventilators of fans and dampers in the recirculation channel, as well as a resistance thermocouple tuned to the required temperature of the incoming coolant air flow driver and connected via electric connection with a control device regulating the rotational speed of the motors of the lower recirculation fan group, as well as with the regulating mechanisms of the upper and lower air valves of the cooler, recirculation channel dampers, output flaps of the lower and upper fan groups (RF Patent No. 2505736 C1, published on 23 May 2012).

В известном устройстве для первой системы регулирования измеряют температуру охлаждаемых масла или масловоздушной смеси и с помощью электрической связи передают ее значение на микропроцессорный регулятор, изменяя частоту вращения рабочих колес группы нижних вентиляторов аппарата воздушного охлаждения. Для второй рециркуляционной системы регулирования измеряют температуру воздушного потока, поступающего на вход охладителя, изменяя по ее значениям, по необходимости, частоту вращения рабочих колес группы нижних рециркуляционных вентиляторов. При помощи регулирующих механизмов управляют верхними и нижними воздушными клапанами охладителя, заслонками канала рециркуляции, выходными заслонками групп нижних и верхних вентиляторов аппарата воздушного охлаждения.In the known device for the first control system, the temperature of the cooled oil or oil-air mixture is measured and its value is transmitted to the microprocessor controller by means of electrical coupling, changing the frequency of rotation of the impellers of the lower fan group of the air-cooling apparatus. For the second recirculation control system, the temperature of the air flow entering the inlet of the cooler is measured by changing, according to its values, the rotational speed of the impellers of the lower recirculation fan group. By means of regulating mechanisms, they control the upper and lower air valves of the cooler, the recirculation channel dampers, the output dampers of the groups of the lower and upper fans of the air cooler.

Основным недостатком данного устройства является малая эффективность процесса внутренней рециркуляции воздушного потока на стадии обеспечения предпусковых условий. В условиях низких температур окружающего воздуха верхние теплообменные секции не прогреваются достаточным образом, что приводит к увеличению длительности периода подготовки аппарата к работе.The main disadvantage of this device is the low efficiency of the process of internal recirculation of the air flow at the stage of ensuring pre-launch conditions. Under conditions of low ambient temperatures, the upper heat exchange sections do not warm up sufficiently, which leads to an increase in the duration of the preparation period of the apparatus for operation.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в обеспечении равномерного прогрева охлаждающих секций маслоохладителя АВОМ, за счет повышения эффективности процесса внутренней рециркуляции, как на стадии обеспечения предпусковых условий, так и в режиме работы АВОМ при низких температурах окружающего воздуха.The problem to which the proposed utility model is aimed at is to ensure uniform heating of the cooling sections of the AVOM oil cooler, by increasing the efficiency of the internal recirculation process, both at the stage of ensuring the pre-start conditions and in the operation mode of the AVOM at low ambient temperatures.

Технический результат, достигается тем, что аппарат воздушного охлаждения масла, содержащий маслоохладитель с теплообменными секциями, осевые вентиляторы с электроприводами, входной управляемый клапан и канал рециркуляции, снабжен электронагревателем, размещенным в канале рециркуляции, а также термоэлектрическими нагревателями (ТЭНами), установленными в подводящем и отводящем коллекторах маслоохладителя, при этом между маслоохладителем и входным управляемым клапаном установлена направляющая перегородка.The technical result is achieved by the fact that the air-cooled oil cooler, containing an oil cooler with heat exchange sections, axial fans with electric drives, an input controlled valve and a recirculation channel, is equipped with an electric heater placed in the recirculation channel, as well as with thermoelectric heaters (heaters) installed in the supply and An outlet cooler is located at the outlet of the oil cooler; a guide wall is installed between the oil cooler and the inlet controlled valve.

Установка электронагревателя в рециркуляционном канале позволяет осуществить разогрев маслоохладителя при запуске АВОМ в холодное время года во избежание разгерметизации и обмерзания охлаждающих секций.Installing an electric heater in the recirculation channel allows the oil cooler to warm up when the AVOM starts up during the cold season to avoid depressurization and freezing of the cooling sections.

Направляющая перегородка обеспечивает равномерное распределение потока воздуха на теплообменные секции маслоохладителя.The guide wall ensures an even distribution of air flow to the heat exchange sections of the oil cooler.

Установка ТЭНов во внутреннюю полость маслоохладителя обеспечивает прогрев масла при низких температурах окружающего воздуха, например, в условиях Крайнего Севера.The installation of heating elements in the internal cavity of the oil cooler provides for heating the oil at low ambient temperatures, for example, in the conditions of the Far North.

Все вышеперечисленные мероприятия позволяют исключить неравномерный нагрев секций и, как следствие, предотвратить возникновение значительных термических напряжений.All of the above activities can eliminate the uneven heating of the sections and, as a result, prevent the occurrence of significant thermal stresses.

Полезная модель поясняется графически, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого АВОМ, а на фиг. 2 показана схема рециркуляции воздуха в предлагаемом АВОМ.The utility model is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows the scheme of the proposed ABOM, and FIG. 2 shows the air recirculation scheme in the proposed ABOM.

Аппарат воздушного охлаждения масла содержит блок-контейнер 1, в котором расположен маслоохладитель 2 и два осевых вентилятора 3. К верхней части рамы маслоохладителя 2 прикреплена направляющая перегородка 4, другим своим концом закрепленная к входному воздушному управляемому двухсекционному клапану 5. Маслоохладитель 2 оснащен трубчатыми электронагревателями - ТЭНами 6 и 7, установленными в его подводящем и отводящем коллекторе. Регулирование расхода воздуха осуществляется за счет согласованной работы вентиляторов 3, оборудованных электродвигателями с преобразователями частоты, входного воздушного управляемого двухсекционного клапана 5 и выходного воздушного трехсекционного клапана 8, изменяющих положение створок клапана с помощью взрывозащищенных электроприводов. Внутренняя рециркуляция нагретого электронагревателем 9 воздуха осуществляется по рециркуляционному каналу 10 при закрытых клапанах 5 и 8 и одновременной работе вентиляторов 4.The oil cooler contains a container block 1, in which the oil cooler 2 and two axial fans 3 are located. A guide wall 4 is attached to the upper part of the frame of the oil cooler 2, with its other end fixed to the air inlet controlled two-section valve 5. The oil cooler 2 is equipped with tubular electric heaters - Tenami 6 and 7, installed in its inlet and outlet manifold. Air flow control is carried out by coordinated operation of fans 3 equipped with electric motors with frequency converters, air inlet controlled two-section valve 5 and output air three-section valve 8, changing the position of valve flaps using explosion-proof electric drives. Internal recirculation heated by the electric heater 9 air is carried out through the recirculation channel 10 with the valves 5 and 8 closed and the simultaneous operation of the fans 4.

АВОМ масла работает следующим образом.AVOM oil works as follows.

Нагретое масло, получившее тепло в системе смазки компрессорной установки поступает в маслоохладитель 2, где охлаждается. Работа осуществляется путем реализации режимов: «Разогрев», «Охлаждение» и «Охлаждение с рециркуляцией», обеспечиваемых системой автоматического управления (САУ).The heated oil that has received heat in the lubrication system of the compressor unit enters the oil cooler 2 where it is cooled. The work is carried out through the implementation of the following modes: “Warming up”, “Cooling” and “Cooling with recirculation” provided by the automatic control system (ACS).

Режим «Разогрев» обеспечивает нагрев маслоохладителя 2 и поддержание заданного значения температуры его стенок на стадии выполнения предпусковых условий при запуске АВОМ в холодное время года с целью исключения таких явлений как разгерметизация и обмерзание охлаждающих секций.The “Warm-up” mode provides heating of the oil cooler 2 and maintaining the setpoint temperature of its walls at the stage of fulfilling the pre-launch conditions when the AVOM starts up during the cold season in order to avoid such phenomena as depressurization and freezing of the cooling sections.

Режим «Охлаждение» - это режим поддержания текущей температуры масла на выходе АВОМ, который обеспечивается САУ путем выполнения алгоритма управления с постоянным контролем основного регулируемого параметра - температуры масла, измеряемой датчиком температуры, установленным в месте отбора на выходе аппарата.The “Cooling” mode is the mode of maintaining the current oil temperature at the AVOM outlet, which is provided by the ACS by executing a control algorithm with constant monitoring of the main regulated parameter — the oil temperature, measured by the temperature sensor installed at the sampling point at the apparatus outlet.

Режим «Охлаждение с рециркуляцией» - это режим работы, направленный на охлаждение, но при этом задействуются рециркуляционный канал 10 с клапаном 11 и канальный электронагреватель 9 при действии низких температур окружающего воздуха, с целью предотвращения застывания масла и обмерзания охлаждающих секций маслоохладителя 2.The “Cooling with recirculation” mode is an operation mode aimed at cooling, but the recirculation channel 10 with the valve 11 and the channel electric heater 9 are used at low ambient temperatures to prevent the oil cooler from freezing and freezing of the cooling sections of the oil cooler 2.

В режиме «Разогрев», в случае, если среднее значение температуры стенок маслоохладителя является ниже допустимого значения, подается команда на открытие клапана 11, открывающего вход в рециркуляционный канал 10, включение вентиляторов 3 и подачу питания на электронагреватель 9. Электронагреватель 9 обеспечивает разогрев АВОМ за счет принудительной конвекции, реализуемой методом внутренней рециркуляции воздуха во внутреннем пространстве АВОМ при работающих вентиляторах 3. Вентиляторы 3 создают вакуумметрическое разряжение на выходе из охлаждающих секций маслоохладителя 2, заставляя, тем самым, воздух двигаться по рециркуляционному каналу 10, по замкнутому кругу, протекая через внутренние каналы электронагревателя 9 и нагреваясь. Нагретый воздух, двигаясь по рециркуляционному каналу 10, достигает охлаждающих секций маслоохладителя 2 и, проходя через них, отдает им свое тепло. После выхода из охлаждающих секций, воздух вновь всасывается вентиляторами 3 и подается на электронагреватель 9. Процесс происходит непрерывно до тех пор, пока температура стенок маслоохладителя не поднимется до допустимого значения для подачи в него масла.In the “Reheat” mode, if the average temperature of the walls of the oil cooler is below the allowable value, a command is issued to open the valve 11, opening the entrance to the recirculation channel 10, turning on the fans 3 and supplying power to the electric heater 9. The electric heater 9 provides for the heating of the AVOM an account of forced convection realized by the method of internal air recirculation in the internal space of the AVOM with the fans running 3. The fans 3 create a vacuum discharge at the outlet from lazhdayuschih cooler sections 2, causing thereby move along the recirculation air channel 10, in a closed loop, flowing through the internal channels of the electric heater 9 and heating. The heated air, moving through the recirculation channel 10, reaches the cooling sections of the oil cooler 2 and, passing through them, gives them its heat. After exiting the cooling sections, the air is sucked in again by the fans 3 and is supplied to the electric heater 9. The process continues continuously until the temperature of the oil cooler walls rises to the permissible value for supplying oil to it.

Как только температура стенок маслоохладителя достигает допустимого значения, САУ подает команду на отключение электронагревателя 9, при этом вентиляторы 3 продолжают работать в течение времени, достаточного, чтобы остыли элементы электронагревателя и не сработал его термовыключатель, настроенный на предельное значение температуры, соответствующее его температурному классу. В момент, когда значение температуры стенок маслоохладителя становится ниже допустимого значения, САУ вновь подает команду на включение вентиляторов 3 и, затем подает питание на электронагреватель 9. Так осуществляется автоматический режим поддержания температуры маслоохладителя 2.As soon as the temperature of the oil cooler walls reaches the permissible value, the automatic control system issues a command to turn off the electric heater 9, while the fans 3 continue to operate for a time sufficient for the electric heater elements to cool down and the temperature switch set to the temperature limit corresponding to its temperature class does not work. At the moment when the temperature value of the walls of the oil cooler becomes lower than the allowable value, the ACS again issues a command to turn on the fans 3 and then supplies power to the electric heater 9. This is how the automatic mode of maintaining the temperature of the oil cooler 2 is performed.

Переход с режима «Разогрев» на основной рабочий режим «Охлаждение» происходит по сигналу САУ после того, как температура стенок маслоохладителя становится больше допустимого значения.The transition from the “Preheating” mode to the main “Cooling” operating mode occurs at the ACS signal after the temperature of the oil cooler walls becomes more than the permissible value.

Следует различать процесс разогрева «сухого» маслоохладителя (незаполненного маслом) и маслоохладителя, заполненного маслом. При разогреве маслоохладителя, заполненного маслом, обязательна организация стравливания избыточного давления, возникающего из-за теплового расширения теплоносителя (масла) в замкнутом пространстве секции.A distinction should be made between the process of heating a “dry” oil cooler (unfilled with oil) and an oil cooler filled with oil. When heating an oil cooler filled with oil, it is necessary to organize the release of overpressure resulting from thermal expansion of the heat carrier (oil) in the closed space of the section.

Нагретое масло поступает в маслосистему АВОМ по входному трубопроводу, далее, в охлаждающие секции маслоохладителя 2. Проходя через секции, масло охлаждается атмосферным воздухом, прокачиваемым через воздушные каналы секций осевыми вентиляторами 3. Охлаждающий воздух поступает в маслоохладитель по направляющей перегородке 3, которая позволяет образовать направляющий канал, и, тем самым, направить максимальное количество поступающего через клапан 5 воздуха на вход в маслоохладитель 2. Атмосферный воздух поступает через двухсекционный воздушный клапан 5, команда на открытие створок которого формируется САУ в зависимости от заданного значения температуры регулирования.The heated oil enters the AVOM oil system through the inlet pipe, then into the cooling sections of the oil cooler 2. Passing through the sections, the oil is cooled by atmospheric air pumped through the air channels of the sections by axial fans 3. channel, and, thereby, to direct the maximum amount of air entering through valve 5 to the inlet to the oil cooler 2. Atmospheric air enters through two sections into zdushny valve 5, the command for the opening which flaps formed ACS depending on the setpoint temperature control.

В осевых вентиляторах 3 установлены электродвигатели, регулирование оборотов которых осуществляется от преобразователей частоты, что позволяет плавно изменять скорость вращения вала электродвигателей, тем самым изменяя, количество оборотов рабочего колеса вентилятора и, следовательно, расход охлаждающего воздуха.In axial fans 3, electric motors are installed, the speed control of which is carried out from frequency converters, which allows you to smoothly change the speed of rotation of the shaft of the electric motors, thereby changing the number of revolutions of the fan impeller and, consequently, the flow rate of cooling air.

При работе АВОМ в холодное время года, в зоне действия низких температур, при возникновении условий застывания масла в каналах охлаждающих секций задействуется рециркуляционный канал, по которому осуществляется перенаправление теплого воздуха на вход секций маслоохладителя 2. Аппарат при этом фактически работает в режиме «Охлаждение с рециркуляцией».During ABOM operation in the cold season, in the zone of low temperatures, when conditions of oil hardening occur in the channels of the cooling sections, a recirculation channel is activated, through which the warm air is redirected to the inlet of the oil cooler sections 2. The device actually works in the “Recirculation cooling” mode. ".

Повысить эффективность работы маслоохладителя в режиме «Охлаждение с рециркуляцией» и исключить обмерзание секций позволяют термоэлектрические нагреватели (ТЭНы). Управление работой ТЭНов осуществляется САУ по сигналам с датчиков, измеряющих температуру в секциях маслоохладителя и на выходе из него, а также по перепаду давления. Включение ТЭНов возможно только для заполненного маслом маслоохладителя, контроль обеспечивается САУ. Режим «Охлаждение с рециркуляцией» может осуществляться при открытом клапане 11, как при полностью закрытых всех секций клапанов 5 и 8 и, так и при некоторых открытых секциях этих клапанов.To increase the efficiency of the oil cooler in the “Cooling with recirculation” mode and to prevent the sections from freezing, thermoelectric heaters (heating elements) allow. The operation of the heating elements is carried out by the ACS using signals from sensors that measure the temperature in the sections of the oil cooler and at the exit from it, as well as pressure drop. The inclusion of heating elements is possible only for oil-filled oil cooler, control is provided by ACS. Mode "Cooling with recirculation" can be carried out with the open valve 11, as with fully closed all sections of valves 5 and 8 and with some open sections of these valves.

Таким образом, полезная модель обеспечивает работу АВОМ в условиях низких температур в режиме «Охлаждение с рециркуляцией» и позволяет за короткое время осуществить прогрев секций маслоохладителя при предпусковом режиме, не допуская их обмерзания.Thus, the utility model ensures operation of the AVOM at low temperatures in the “Cooling with recirculation” mode and allows for a short time to warm up the oil cooler sections during the pre-start mode, preventing them from freezing.

Claims

An oil cooler containing an oil cooler with heat exchange sections, axial fans with electric drives, controlled valves and a recirculation channel, characterized in that the recirculation channel is equipped with an electric heater, and thermoelectric heaters are installed in the inlet and outlet collectors of the oil cooler, the input controlled valve is installed guide bulkhead.