RU2098903C1 - Способ содержания кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение используется в устройствах и способах эксплуатации кабелей во всех отраслях для защиты внутренних пространств кабелей от влаги и химических веществ, в особенности, в электроэнергетике и связи. Сущность изобретения: в способе содержания кабелей под постоянным избыточным давлением, в котором подают в систему сжатый воздух, осушают его, управляют процессом, контролируя параметры воздуха давления во всех объемах, и обрабатывают остальную часть воздуха, во всех объемах поддерживают избыточное давление, при этом определенным образом подбирают параметры и время проведения операций способа. Способ реализуется определенным устройством. Изобретение повышает эксплуатационные показатели и уменьшаются суммарные затраты. 2 с.и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам эксплуатации кабелей и может быть использовано во всех отраслях для защиты внутренних пространств кабелей от влаги и химических веществ, в особенности в электроэнергетике и связи.

Известен способ содержания кабелей, включающий управление по значениям технологических параметров, периодическую подачу сжатого воздуха от автономного источника, отделение конденсированной фазы в последовательно расположенных ограниченных объемах и ее удаление, периодическое накопление сжатого воздуха в постоянном объеме, непрерывную осушку воздуха в объеме части адсорбента непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха до постоянного давления, контроль параметров осушенного воздуха и направление его в кабели, а также периодическое дросселирование остальной части осушенного воздуха для проведения термической регенерации части адсорбента.

Кроме того, известно устройство для его осуществления, содержащее компрессор с ресивером, реципиент, адсорберы, блок управления, управляющий манометр, блок контроля параметров воздуха, редуцирующие, дросселирующие, запорные, распределительные, сливные и стандартные органы, а также магистрали и связи управления [1]
Однако данные способ и устройство требуют больших затрат на проведение термической регенерации адсорбента.

Указанный недостаток в значительной степени устранен в способах и устройствах, построенных на принципах безнагревной регенерации адсорбента, особенно в способах и устройствах, использующих сразу весь адсорбент в целом (способы и устройства с одним адсорбером).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ содержания кабелей, имеющий управление по значениям технологических давлений, периодическую подачу сжатого воздуха от автономного источника, отделение конденсированной фазы в последовательно расположенных ограниченных объемах и ее удаление, периодическую осушку воздуха в объеме всего адсорбента, с последующем периодическим накоплением осушенного воздуха в постоянном объеме, непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха до постоянного давления, контроль параметров осушенного воздуха и направление его в кабели, а также периодическое дросселирование остальной части осушенного воздуха и направление ее противотоком для проведения регенерации всего адсорбента в период отсутствия подачи сжатого воздуха [2]
Наиболее близким устройством для содержания кабелей является устройство, имеющее компрессор с ресивером, охладитель, отделитель конденсированной фазы, адсорбер, реципиенты, блок управления, управляющий манометр, блоки контроля параметров воздуха, редуцирующие, дросселирующие, запорные, сливные и стандартные органы, а также магистрали и связи управления.

Экспериментально установлено, что указанные способ и устройство в реальных условиях работы кабельных систем (сравнительно малые расходы воздуха в сочетании с возможностью относительно большого их изменения, широкий диапазон изменения параметров окружающей среды, наличие большого числа субъективных факторов и т.п.) обладают низкими эксплуатационными показателями.

В частности, выявлены их низкая надежность и информативность, узкий диапазон реализации и регулирования способа, низкий ресурс непрерывной работы устройства, сильная зависимость от различного рода субъективных факторов и т.д. При этом имевшие место отказы, как правило, сопровождались непрогнозируемым снижением давления и влажности осушенного воздуха в кабельных системах, что в свою очередь вызывало увеличение затрат на обеспечение их бесперебойной работы. Для объектов длительной эксплуатации, к которым предъявляются повышенные требования по обеспечению их надежности, указанные обстоятельства имеют особое, исключительно важное значение.

Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является повышение их эксплуатационных показателей в сочетании с уменьшением суммарных затрат на обеспечение бесперебойной работы кабельных систем.

Указанный технический результат реализуется за счет того, что в способе, содержащем управление по значениям технологических давлений, периодическую подачу сжатого воздуха от автономного источника, отделение конденсированной фазы в последовательно расположенных ограниченных объемах и ее удаление, периодическую осушку воздуха в объеме всего адсорбента с последующим периодическим накоплением осушенного воздуха в постоянном объеме, непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха до постоянного давления, контроль параметров осушенного воздуха и направление его в кабели, а также периодическое дросселирование остальной части осушенного воздуха и направление ее противотоком для проведения регенерации всего адсорбента в период отсутствия подачи сжатого воздуха, во всех объемах непрерывно поддерживают избыточное давление, причем в объем всего адсорбента непрерывно производят подачу воздуха прямотоком и/или противотоком, при этом номинально, текущее максимальное исходное давление дросселирования, текущее начальное давление редуцирования, а также текущее давление основной части накопленного осушенного воздуха непрерывно поддерживают равными между собой, и одновременно пропорциональными либо равными текущему регистрируемого давлению управления, причем отделение конденсированной фазы в ограниченных объемах осуществляют периодически и/или непрерывно, а удаление конденсированной фазы из ограниченных объемов и контроль параметров осушенного воздуха производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно.

Кроме того, текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части накопленного воздуха, а также осушку воздуха производят при давлениях не ниже текущего регистрируемого давления управления.

Кроме того, накопление обеих частей осушенного воздуха производят одновременно, а также совместно.

Кроме того, накопленный воздух редуцируют и дросселируют из постоянного объема в одну и/или несколько ступеней, а также контроль влажности накопленного воздуха осуществляют в зонах его минимального расхода и/или максимального давления.

Кроме того, при накоплении, дросселировании и редуцировании сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно, а также после окончания подачи сжатого воздуха в первых, одном или нескольких ограниченных объемах поддерживают избыточное давление не ниже текущего регистрируемого давления управления, при этом их изолируют от остальных ограниченных объемов непосредственно перед окончанием подачи воздуха или одновременно с ним.

При этом непосредственно перед началом подачи сжатого воздуха или одновременно с ним сообщение между ограниченными объемами восстанавливают, а избыточное давление в первых из них снижают.

Кроме того, удаление конденсированной фазы по крайней мере из одного ограниченного объема осуществляют с запаздыванием по отношению к началу регенерации всего адсорбента.

Применительно к предлагаемому устройству указанный технический результат реализуется за счет того, что известное устройство, содержащее компрессор с ресивером, охладитель, отделитель конденсированной фазы, адсорбер, реципиенты, блок управления, управляющий манометр, блоки контроля параметров воздуха, редуцирующие, дросселирующие, запорные, сливные и стандартные органы, а также магистрали и связи управления, снабжено дросселирующим органом, установленным параллельно с запорным органом, перед входом в реципиенты, предназначенные для накопления основной части осушенного воздуха, при этом все реципиенты коллектированы и/или соединены между собой либо выполнены в виде единого хранилища.

Кроме того, дросселирующий и запорный органы, установленные параллельно, выполнены в едином корпусе преимущественно в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана механического типа, также внутренний объем реципиентов для накопления основной части осушенного воздуха или выход из них до редуцирующего органа соединен с пневматическим входом управляющего манометра.

Кроме того, реципиенты или выход из них соединены с пневматическим входом блока контроля влажности осушенного воздуха, при этом блок контроля установлен в отводной магистрали.

А также оно дополнительно снабжено управляемым отсечным запорно-дренажным органом, установленным перед дросселирующим органом до или после охладителя, при этом управляемый отсечной запорно-дренажный орган выполнен в виде трехходового клапана, преимущественно с электромагнитным исполнительным механизмом.

Кроме того, перед дросселирующим органом до адсорбера установлен многоступенчатый отделитель конденсированной фазы, при этом одна из ступеней отделителя конденсированной фазы выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия.

Причем в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент, при этом адсорбент, используемый в адсорбере, применяют до или после его полной отработки.

А также сливной орган отделителя конденсированной фазы, установленного перед дросселирующим органом до адсорбера, выполнен в виде отсечного механического обратного клапана, преимущественно с пружинным исполнительным механизмом.

Представленные изобретения входят в единую группу, так как объединены единым изобретательским замыслом. При этом они решают одни и те же задачи, используют единую методологию, применяют одинаковые подходы, неразрывно связаны между собой, причем предлагаемый способ в полном объеме реализуется в заявляемом устройстве, а предлагаемое устройство служит для оптимальной реализации заявляемого способа.

Сравнительный анализ предлагаемых технических решений с прототипами выявил в первых новые признаки.

Применительно к способу они заключаются в том, что во всех объемах непрерывно поддерживают избыточное давление, причем в объем всего адсорбента непрерывно производят подачу воздуха прямотоком и/или противотоком, при этом номинально, текущее максимальное исходное давление дросселирования, текущее начальное давление редуцирования, а также текущее давление основной части накопленного осушенного воздуха непрерывно поддерживают равными между собой, и одновременно пропорциональными либо равными текущему регистрируемого давлению управления, причем отделение конденсированной фазы в ограниченных объемах осуществляют периодически и/или непрерывно, а удаление конденсированной фазы из ограниченных объемов и контроль параметров осушенного воздуха производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно.

Кроме того, текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части накопленного воздуха, а также осушку воздуха производят при давлениях не ниже текущего регистрируемого давления управления.

Кроме того, накопление обеих частей осушенного воздуха производят одновременно, а также совместно.

Кроме того, накопленный воздух редуцируют и дросселируют из постоянного объема в одну и/или несколько ступеней, а также контроль влажности накопленного воздуха осуществляют в зонах минимального расхода и/или максимального давления.

Кроме того, при накоплении, дросселировании и редуцировании сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно, а также после окончания подачи сжатого воздуха в первых, одном или нескольких, ограниченных объемах поддерживают избыточное давление не ниже текущего регистрируемого давления управления, при этом их изолируют от остальных ограниченных объемов непосредственно перед окончанием подачи воздуха или одновременно в ним.

При этом непосредственно перед началом подачи сжатого воздуха или одновременно с ним сообщение между ограниченными объемами восстанавливают, а избыточное давление в первых из них снижают.

Кроме того, удаление конденсированной фазы по крайней мере из одного ограниченного объема осуществляют с запаздыванием по отношению к началу регенерации всего адсорбента.

Применительно к устройству оно снабжено дросселирующим органом, установленным параллельно с запорным органом перед входом в реципиенты, предназначенные для накопления основной части осушенного воздуха, при этом все реципиенты коллектированы и/или соединены между собой, либо выполнены в виде единого хранилища.

Кроме того, дросселирующий и запорный орган, установленные параллельно, выполненные в едином корпусе, преимущественно в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана механического типа, а также внутренний объем реципиентов для накопления основной части осушенного воздуха или выход из них до редуцирующего органа соединен с пневматическим входом управляющего манометра.

Кроме того, реципиенты или выход из них соединены с пневматическим входом блока контроля влажности осушенного воздуха, при этом блок контроля влажности осушенного воздуха установлен в отводной магистрали.

А также оно дополнительно снабжено управляемым отсечным запорно-дренажным органом, установленным перед дросселирующим органом до или после охлаждения, при этом управляемый отсечный запорно-дренажный орган выполнен в виде трехходового клапана, преимущественно с электромагнитными исполнительными механизмами.

Кроме того, перед дросселирующим органом до адсорбера установлен многоступенчатый отделитель конденсированной фазы, при этом одна из ступеней отделителя конденсированной фазы выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия.

Причем в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент, при этом применяют адсорбент, используемый в адсорбере, до или после его полной отработки.

А также сливной орган отделителя конденсированной фазы, установленного перед дросселирующим органом до адсорбера, выполнен в виде отсечного механического обратного клапана, преимущественно с пружинным исполнительным механизмом.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых способа и устройства критерию "новизна".

Проведенный анализ источников информации не выявил наличия в известных технических решениях признаков, перечисленных в перечисленной части формулы. При этом введение указанных признаков приводит к следующим новым техническим результатам.

Если во всех объемах непрерывно поддерживают избыточное давление, причем в объем всего адсорбента непрерывно производят подачу воздуха прямотоком и/или противотоком, при этом номинально, текущее максимальное исходное давление дросселирования, текущее начальное давление редуцирования, а также текущее давление основной части накопленного осушенного воздуха непрерывно поддерживают равным между собой, и одновременно пропорциональными либо равными текущему регистрируемому давлению управления, причем отделение конденсированной фазы в ограниченных объемах осуществляют периодически и/или непрерывно, а удаление конденсированной фазы из ограниченных объемов и контроль параметров осушенного воздуха производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно, то это существенно увеличивает комплексную эффективность и экономичность процесса осушки воздуха, а также уменьшает влияние субъективных факторов. Следует особо подчеркнуть, что эффективность и экономичность указанного процесса увеличивается как за счет оптимизации процессов адсорбции и регенерации сорбента на конечной стадии осушки, так и за счет повышения качества предварительной очистки и осушки воздуха. В частности, предлагаемые операции компенсируют переходные процессы повышают информативность, исключают поступление влаги и загрязнений в осушенный воздух извне, снижают вероятность их неконтролируемого распространения по объемам (уменьшение эквивалентных коэффициентов диффузии, продольных концентрационных напоров, вторичных фазовых переходов и т.п.), способствуют длительному сохранению рабочей структуры сорбента (снижение вероятности необратимой закупорки пор, уменьшение разрушения зерен и т.п.), расширяют диапазон регулирования (стабилизация расхода воздуха при регенерации противотоком и возможность контролируемого дозирования его количества не только по максимальному, но и по минимальному значению давления управления).

Дальнейшее увеличение диапазона регулирования способа и снижение затрат достигается тем, что текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части накопленного воздуха (стабилизация параметра управления, повышение точности дозировки воздуха, учет динамических потерь давления и т.п.).

Производство осушки воздуха при давлении не ниже текущего регистрируемого давления управления дополнительно снижает величину проскока влаги на начальной стадии процесса адсорбции, и при прочих равных условиях увеличивает качество регенерации сорбента (снижение влажности воздуха, подаваемого на регенерацию, уменьшение количества воздуха, подаваемого на регенерацию).

Одновременно накопление обеих частей осушенного воздуха позволяет исключить возможные различия во влагосодержаниях обеих частей воздуха, устраняет необходимость раздельного контроля его параметров, повышает точность дозировки воздуха, подаваемого на регенерацию и т.п.

Надежность повышается, диапазон регулирования увеличивается, а затраты снижаются, если накопление обеих частей осушенного воздуха производят совместно (уменьшение числа контролируемых параметров, снятие ограничений на объем воздуха, подаваемого на регенерацию и т.п.).

Когда осушенный воздух редуцируют и дросселируют из постоянного объема в одну и/или несколько ступеней, появляется возможность минимизации затрат воздуха в процессе регенерации адсорбента с учетом фактического расхода воздуха, направляемого в кабели, при этом исключаются многие субъективные факторы.

Перечисленные преимущества реализуются с большей надежностью и информативностью при меньших затратах, когда контроль влажности накопленного воздуха осуществляют в зонах его минимального расхода и/или максимального давления (снижение вероятности отказа, снижение потерь давления и т.п.).

В тех случаях когда при накоплении, дросселировании и редуцировании сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно, имеется полная взаимосвязь между перечисленными процессами, которая наиболее просто обеспечивает устойчивое управление и регулирование всем способом в целом.

Если после окончания подачи сжатого воздуха в первых, одном или нескольких ограниченных объемах поддерживают избыточное давление не ниже текущего регистрируемого давления управления, при этом их изолируют от остальных ограниченных объемов непосредственно перед окончанием подачи воздуха или одновременно с ним, то это позволяет сократить непроизводительные потери воздуха, обеспечивает устойчивое отделение конденсированной фазы на протяжении всего цикла работы, снижает затраты на регенерацию и дополнительно повышает эффективность и экономичность основных процессов (отделение конденсированной фазы как на стадии подачи воздуха, так и при ее отсутствии, практически без вторичных фазовых переходов, снижение непроизводительности потерь и т.п.). В свою очередь это позволяет использовать образовавшийся запас как на расширение диапазона регулирования, так и на повышение надежности.

При этом, когда непосредственно перед началом подачи сжатого воздуха или одновременно с ним сообщение между ограниченными объемами восстанавливают, а избыточное давление в первых из них снижают, происходит дополнительная компенсация переходных процессов, повышающая общую надежность (сглаживание пиковых нагрузок).

Удаление конденсированной фазы по крайней мере из одного ограниченного объема с запаздыванием по отношению к началу регенерации всего адсорбента позволяет улучшить параметры окружающей среды, увеличивает производительность источника по воздуху, снижает нагрузку на все ступени осушки и очистки воздуха (минимизация вторичного уноса конденсированной фазы). Указанные обстоятельства позволяют расширить диапазон регулирования способа и снизить затраты на поддержание параметров воздуха рабочей зоны.

Снабжение устройства дросселирующим органом, установленным параллельно с запорным органом, перед входом в реципиенты, предназначенные для накопления основной части осушенного воздуха, когда все реципиенты коллектированы и/или соединены между собой, либо выполнены в виде единого хранилища, позволяет увеличить ресурс непрерывной работы и пределы регулирования устройства, повысить его надежность, экономичность и информативность не только за счет проведения гарантированной и более полной регенерации адсорбции, но и за счет оптимизации проведения процессов сорбции, особенно на их начальной стадии.

Если дросселирующий и запорный органы, установленные параллельно, выполнены в едином корпусе, преимущественно в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана механического типа, то происходит существенное упрощение устройства, повышается его надежность и снижаются основные затраты (уменьшение единицы оборудования, разъемных соединений и магистралей, компенсация переходных процессов, автоматизация цикла и т.п.).

Соединение пневматического входа управляющего мономера с внутренним объемом реципиентов для накопления основной части осушенного воздуха или выходом из них до редуцирующего органа устраняет субъективные ошибки, позволяет повысить информативность работы, точность дозировки воздуха, снижает его производительные потери и упрощает конструкцию.

В этом случае, когда реципиенты или выход из них соединены с пневматическим выходом блока контроля влажности осушенного воздуха, появляется возможность устойчивого достоверного контроля параметров осушенного воздуха даже в самых неблагоприятных условиях эксплуатации (повышение температуры, увеличенные расходы, понижение давления).

Надежность работы устройства дополнительно повышается, когда блок контроля влажности осушенного воздуха установлен в отводной магистрали. При этом наряду со снижением потерь давления существенно снижается вероятность отказа блока и повышается ресурс его работы (уменьшение количества загрязнений).

Дополнительное оснащение устройства управляемым отсечным запорно-дренажным органом, установленным перед дросселирующим органом до или после охладителя, упрощает управление, повышает диапазон регулирования, а также эффективность осушки и очистки воздуха (автоматическая синхронизация процессов, увеличение длительности выделения дисперсной фазы, сокращение ее вторичного уноса, уменьшение потерь воздуха и т.п.).

Выполнение управляемого отсечного запорно-дренажного органа в виде трехходового клапана, преимущественно с электромагнитным исполнительным механизмом, позволяет одновременно с сокращением основных видов затрат существенно упростить конструкцию и управление всем устройством в целом.

Кроме того, установка многоступенчатого отделителя конденсированной фазы перед дросселирующим органом до адсорбера, причем когда одна из ступеней выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия, обеспечивает эффективное улавливание конденсированной фазы во всем диапазоне размеров ее частиц и повышает ресурс непрерывной работы устройства.

При этом эффективность осушки воздуха увеличивается, если в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент (повышение показателей процессов как на стадии адсорбции, так и на стадии регенерации).

Дальнейшее снижение затрат происходит, если в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент, используемый в адсорбере, до или после его полной отработки.

В том случае, когда сливной орган отделителя конденсированной фазы, установленного перед дросселирующим органом до адсорбера, выполнен в виде отсечного механического обратного клапана, преимущественно с пружинным исполнительным механизмом, открываются возможности оптимизации процессов сбора конденсированной фазы в окружающую среду. При этом снижается вторичный унос, повышается производительность устройства по воздуху и снижаются затраты, в том числе и на поддержание параметров воздуха рабочей среды.

Все вышесказанное позволяет констатировать, что заявляемые способ и устройство соответствуют критерию "изобретательский уровень".

Что касается соответствия заявляемого способа и устройства критерию "промышленная применимость", то здесь необходимо отметить, что наряду с заполнением внутрикабельных объемов гидрофобными веществами содержание кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха в настоящее время является основным и наиболее широко применимым методом защиты внутренних пространств кабелей от влаги и химических веществ. Кроме того, необходимо добавить, что заявляемые способ и устройство прошли промышленные испытания в условиях работы Московской городской телефонной сети (МГТС) и по сравнению с прототипом показали:
полное отсутствие в период испытаний (около 18 месяцев) отказов кабельных систем, вызванных чрезмерным попаданием влаги во внутрикабельное пространство;
среднее увеличение ресурса непрерывной работы более чем в 5 раз (с двух месяцев до года);
снижение расходования адсорбента более чем на 30%
увеличение производительности по осушенному воздуху на 25 50%
уменьшение влажности осушенного воздуха более чем на порядок;
устойчивую работу при снижении расхода сжатого воздуха до 30% от номинала;
сокращение времени выхода на рабочий режим более чем на порядок;
низкую интенсивность снижения качества осушенного воздуха и ее прогнозируемость;
сокращение основных и эксплуатационных затрат в среднем на 15 20%
Указанные обстоятельства констатируют, что в материалах заявки содержатся необходимые и достаточные сведения, доказывающие работоспособность заявляемой группы изобретений и возможность их воспроизведения.

Все, приведенное выше, позволяет создать вывод о соответствии заявляемого способа и устройства критерию "промышленная применимость".

На фиг. 1 3 схематично изображены наиболее характерные устройства для реализации способа содержания кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха.

Один из базовых вариантов исполнения устройства приведен на фиг. 1.

Компрессор 1 (автономный источник сжатого воздуха) и его ресивер 2 (первый ограниченный объем) через охладитель 3 (второй ограниченный объем) соединены с помощью магистрали с ходом "A" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 4, выполненного в виде трехходового клапана с электромагнитным исполнительным механизмом. Ход "C" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 4 через магистраль соединен с окружающей средой, а ход "B" с входом отделителя 5 конденсированной фазы, который выполнен двухступенчатым (третий и четвертый ограниченные объемы). Выход отделителя 5 через адсорбер 6 (образует объем всего адсорбента) соединен с дросселирующим органом 7, установленным параллельно с запорным органом 8. При этом дросселирующий и запорный органы 7 и 8 выполнены в едином корпусе в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана 9 механического типа и установлены перед входом в реципиенты 10 (постоянный объем), служащие для накопления основной части осушенного воздуха, которые выполнены в виде единого хранилища. Пневматический вход управляющего манометра 11 соединен непосредственно с выходом из реципиентов 10 до редуцирующего органа 12. Между редуцирующими органами 12 и 13 в отводной магистрали перед редуцирующим органом 14 установлен блок контроля влажности воздуха 15. Выход редуцирующего органа 13 через запорный орган 16 соединен с кабелями посредством магистралей и стандартных органов. Блок управления 17 через связи управления соединен с управляющим манометром 11, компрессором 1 и управляемым отсечным запорно-дренажным органом 4. Сливной орган 18 ресивера 2, запорного органа 16 и 19 имеют произвольное исполнение. Сливной орган 20 отделителя 5 установлен на его первой ступени и выполнен в виде отсеченного механического обратного клапана с пружинным исполнительным механизмом. Вторая ступень отделителя 5 выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия, заполненного адсорбентом, используемым в адсорбере 6, до его полной обработки. Стандартные органы (предохранительные клапана, фильтры механических загрязнений, показывающие манометры, распределительной статив и т. п.) условно не показаны. Связи управления условно показаны пунктиром.

На фиг. 2 представлен один из упрощенных вариантов исполнения устройства, рассчитанный на стандартные расходы воздуха, при использовании преимущественно безмаслянных компрессоров.

Компрессор 1 и его ресивер 2 через охладитель 3 соединены с входом одноступенчатого отделителя 4 конденсированной фазы, выход которого через адсорбер 5 соединен с дросселирующим органом 6, установленным параллельно с запорным органом 7. При этом дросселирующий и запорный органы 6 и 7 выполнены в едином корпусе в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана 8 механического типа и установлены перед входом в реципиенты 9, служащие для накопления основной части осушенного воздуха, выполненные в виде единого хранилища. Пневматический вход управляющего манометра 10 соединен непосредственно с выходом из реципиентов 9 до редуцирующего органа 11. Между редуцирующими органами 11 и 12 установлен блок контроля влажности воздуха 13. Выход редуцирующего органа 12 через запорный орган 14 соединен с кабелями посредством магистралей и стандартных органов. Блок управления 15 через связи управления соединен с управляющим манометром 10, компрессором 1 и сливным органом 16 отделителя 4. Сливной орган 17 ресивера 2 имеет произвольное исполнение. Стандартные органы (предохранительные клапаны, фильтры механических загрязнений, показывающие манометры, распределительный статив и т.п.) условно не показаны. Связи управления условно показаны пунктиром.

На фиг. 3 представлен один из вариантов исполнения устройства, рассчитанный на аварийные расходы воздуха и применение компрессоров любого типа в неблагоприятных условиях эксплуатации (повышенные температуры и унос масла, снижение эффективности определяющих процессов и т.п.)
Компрессор 1 и его ресивер 2 соединены с ходом "А" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 3, выполненного в виде трехходового клапана с электромагнитным исполнительным механизмом. Ход "С" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 4 через магистраль соединен с окружающей средой, а ход "В" через охладитель 4 с входом отделителя 5 конденсированной фазы, который выполнен двухступенчатым. Выход отделителя 5 через адсорбер 6 соединен с дросселирующими органами 7 и 8, установленными параллельно с запорными органами 9 и 10. При этом дросселирующие и запорный органы 7 и 9, а также 8 и 10 выполнены в единых корпусах в виде регулируемых дросселирующих обратных клапанов 11 и 12 механического типа и установлены перед входом в реципиенты 13, 14 и 15. Пневматический вход управляющего манометра 16 соединен с внутренним объемом реципиентов 14. На выходе из реципиентов 14 установлены редуцирующие органы 17 19. Реципиенты 13 и 14 соединены между собой и коллектированы с реципиентами 15 через блок контроля влажности воздуха 20, который установлен в отводной магистрали и через регулируемые дросселирующие обратные клапаны 10 и 11. Блок управления 21 через связи управления соединен с управляющим манометром 16, компрессором 1 и управляемым отсечным запорно-дренажным органом 3. При этом сливной орган 22 установлен на первой ступени отделителя 5 и выполнен в виде отсечного механического обратного клапана с пружинным исполнительным механизмом, а вторая ступень отделителя 5 выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия, заполненного адсорбентом, используемом в адсорбере 6, до его полной обработки. Сливной орган 23 ресивера 2 и запорный орган 24 имеют произвольное исполнение. Выход редуцирующего органа 19 через запорный орган 24 соединен с кабелями посредством магистрали и стандартных органов. Стандартные органы (предохранительные клапаны, фильтры механических загрязнений, показывающие манометры, распределительный статив и т.п.) условно не показаны. Связи управления условно показаны пунктиром.

Прочие виды исполнения устройства могут быть образованы комбинациями элементов, изображенных на фиг. 1 3, при условии их аналогичного выполнения и соблюдения предъявляемых к ним требований.

Способ реализуется следующим образом.

Пусть необходимо содержать кабели под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха P_о.в. 0,5 кг/см². При этом абсолютная влажность, при условиях t_н 20^oC, P_н 760 мм рт.ст. не должна превышать величины a 0,3 г/м³. Управление осуществляют в диапазоне давлений P_у 2 6 кг/см² по минимальному и максимальному значениям избыточного давления, регистрируемого управляющим манометром. Контроль параметров осушенного воздуха производят при известном давлении путем замера влажности и температуры. В качестве адсорбента используют силикагель марки КСМ. При выполнении условия P_у 2 кг/см² (фиг. 1.) управляющий манометр 11, пневматический вход которого соединен непосредственно с выходом из реципиентов 10 (текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части осушенного воздуха), через связи управления с помощью блока управления 17 включает компрессор 1, открывает ход "А" и закрывает ход "С" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 4, выполненного в виде трехходового клапана с электромагнитным исполнительным механизмом (исходное положение органа 4, при P_у > 2 кг/см²: ход "А" закрыт, ходы "В" и "С" открыты). При этом одновременно с подачей сжатого воздуха сообщение между ограниченными объемами (ресивер 2, охладитель 3 и отделитель 5) восстанавливают, давление и ресивере 2 и охладителе 3 снижается и повышается давление в двухступенчатом отделителе 5, вторая ступень которого выполнена в виде насыпного объемного действия, заполненного отработанным адсорбентом (силикагель), используемым в адсорбере 6. При этом сливной орган 20 первой ступени, выполненный в виде механического обратного клапана с пружинным исполнительным механизмом, закрывается (исходное положение органа 20 открыт). В последовательно расположенных ограниченных объемах ресивер 2, охладитель 3 и отделитель 5 - происходит отделение конденсированной фазы (капельная влага, масло и продукты его разложения, механические загрязнения и т.п.), после чего воздух прямо током подают в адсорбер 6. При этом сообщение воздуха между постоянным объемом 10 и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно через дросселирующий орган 7. После того как давление в адсорбере стане не ниже текущего давления управления, запорный орган 8 открывается. Далее производят осушку воздуха прямотоком в объеме всего адсорбента (адсорбер 6), а также одновременное и совместное накопление обеих частей осушенного воздуха в постоянном объеме, объединенном в единое целое (реципиенты 10). Осушку и накопление воздуха производят до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 6 кг/см². При этом осушку воздуха по-прежнему производят при давлениях не ниже текущего давления управления.

После выполнения условия P_у 6 кг/см² с управляющего манометра 11 в блок управления 17 поступает сигнал, происходит остановка компрессора 1, а отсечный запорно-дренажный орган 4 открывает ход "С" и закрывает ход "А". Тем самым осуществляют изоляцию первых двух ограниченных объемов (ресивер 2 и охладитель 3) одновременно с окончанием подачи воздуха. После окончания подачи воздуха в первых двух ограниченных объемах (ресивер 2 и охладитель 3) поддерживают избыточное давление не ниже текущего давления управления и осуществляют непрерывное выделение конденсированной фазы. Открытие хода "С" приводит к снижению давления в отделителе 5 и адсорбере 6. Одновременно с этим часть ранее осушенного воздуха из реципиентов 10, выполненных в виде единого хранилища (постоянный объем), через дросселирующий орган 7, установленный на входе в реципиенты 10, параллельно с запорным органом 8, и выполненные в едином корпусе в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана 9, противотоком подают в адсорбер 5. При этом запорный орган 8 закрывается. Производят процесс регенерации. После падения давления в первой ступени отделителя 4 открывается сливной орган 17 и происходит удаление конденсированной фазы с запаздывание по отношению к началу регенерации всего адсорбера. Причем удаление производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно в зависимости от режима работы сливного органа 18 ресивера 2. Регенерация продолжается до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 2 кг/см², после чего цикл работы повторяется. При этом необходимый объем воздуха, направляемого на регенерацию, устанавливают заранее при пуско-наладочных работах с помощью регулируемого дросселирующего обратного клапана 9.

Одновременно с описанными процессами производят непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха из реципиентов 10 до постоянного давления в несколько ступеней с помощью редуцирующих органов 12 14. Редуцированный осушенный воздух подают через запорный орган 16 на распределительный статив и далее в кабели для поддержания избыточного давления P_о.в. 0,5 кг/см².

Контроль параметров осушенного воздуха осуществляют периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно в зоне его минимального расхода с помощью блока 15, установленного в отводной магистрали перед редуцирующим органом 14 и запорным органом 19.

При выполнении условия P_у 2 кг/см² в одном из упрощенных вариантов исполнения устройства (фиг. 2) управляющий манометр 10, пневматический вход которого соединен непосредственно с выходом из реципиентов 9 (текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части осушенного воздуха), через связи управления с помощью блока управления 15 включает компрессор 1 и закрывает исходно открытый сливной орган 16 отделителя 4. Процесс регенерации прекращают. Происходит подача сжатого воздуха от автономного источника. При этом сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно через дросселирующий орган 6. После того как давление в адсорбере станет не ниже текущего давления управления, запорный орган 7 открывается. Далее производят осушку воздуха прямотоком в объеме всего адсорбента (адсорбер 5), а также одновременное и совместное накопление обеих частей осушенного воздуха в постоянном объеме, объединенном в единое целое (реципиенты 9). Осушку и накопление воздуха производят до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 6 кг/см². При этом осушку производят при давлениях не ниже текущего давления управления, а отделение конденсированной фазы периодически.

После выполнения условия P_у 6 кг/см² с управляющего манометра 10 в блок управления 15 поступает сигнал и происходит остановка компрессора 1 с одновременным открытием сливного органа 16. Подача сжатого воздуха от автономного источника прекращается и происходит удаление конденсированной фазы из одноступенчатого отделителя 4. В зависимости от режима работы сливного органа 17 удаление конденсированной фазы из ограниченных объемов производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно. Давление в ограниченных объемах снижается, запорный орган 7 закрывается, осушенный воздух через дросселирующий орган 6 направляют противотоком в адсорбер 5 и производят регенерацию всего адсорбера. При этом сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно через дросселирующий орган 6. Регенерацию продолжают до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 2 кг/см², после чего цикл работы повторяется. При этом необходимый объем воздуха, направляемого на регенерацию, устанавливают заранее при пусконаладочных работах с помощью регулируемого дросселирующего обратного клапана 8.

Одновременно с описанными процессами производят непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха из реципиентов 9 до постоянного давления в несколько ступеней с помощью редуцирующих органов 11 и 12.

Редуцированный осушенный воздух после контроля его качества в блоке контроля параметров воздуха 13 подают через запорный орган 14 на распределительный статив и далее в кабели для поддержания избыточного давления P_о.в. 0,5 кг/см².

В одном из вариантов, предназначенных для неблагоприятных условий эксплуатации (фиг. 3), при выполнении условий P_у кг/см² управляющий манометр 16, пневматический вход которого соединен непосредственно с внутренним объемом реципиентов 14 (текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части осушенного воздуха) через связи управления с помощью блока управления 21 включает компрессор 1, перед началом подачи воздуха открывает ход "А" и закрывает ход "С" управляемого отсечного запорно-дренажного органа 3, выполненного в виде трехходового клапана с электромагнитным исполнительным механизмом (исходное положение органа 3, при P_у > 2 кг/см²: ход "А" закрыт, ходы "В" и "С" открыты, орган установлен до охладителя 4). При этом перед началом подачи сжатого воздуха сообщение между ограниченными объемами (ресивер 2 и охладитель 4, отделитель 5) восстанавливают, давление в ресивере 2 снижается и повышается давление в охладителе 4 и двухступенчатом отделителе 5, вторая ступень которого выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия, заполненного отработанным адсорбентом (силикагель), используемым в адсорбере 6. При этом сливной орган 22 первой ступени, выполненный в виде механического обратного клапана с пружинным исполнительным механизмом, закрывается (исходное положение органа 22 открыт). В последовательно расположенных ограниченных объемах ресивер 2, охладитель 4 и влаго-маслоотделитель 5, производят отделение конденсированной фазы (капельная влага, масло и продукты его разложения, механические загрязнения и т.п.), после чего воздух прямотоком подают в адсорбер 6. При этом сообщение воздуха между постоянным объемом реципиенты 13 15 и объемом всего адсорбера адсорбер 6 поддерживают непрерывно через дросселирующие органы 7 и 8. Вначале открывают запорный орган 9, и начинается осушка воздуха прямотоком в объеме всего адсорбера (адсорбер 6). После того как давление в адсорбере стане не ниже текущего давления управления, открывается запорный орган 10. Производят накопление обеих частей осушенного воздуха в постоянном объеме, (коллектированные и соединенные реципиенты 13 14). Осушку и накопление воздуха производят до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 6 кг/см².

После выполнения условия P_у 6 кг/см² с управляющего манометра 16 в блок управления 21 поступает сигнал, отсечной запорно-дренажный орган 3 открывает ход "С" и закрывает ход "А", далее производят остановку компрессора 1. Тем самым осуществляют изоляцию первого органического объема (ресивер 2) непосредственно перед окончанием подачи воздуха. После окончания подачи воздуха, в первом ограниченном объеме (ресивер 2) поддерживают избыточное давление не ниже текущего давления управления и осуществляют непрерывное выделение конденсированной фазы. Открытие хода "С" приводит к снижению давления в охладителе 4, отделителе 5 и адсорбере 6. Одновременно с этим часть ранее осушенного воздуха из реципиентов 13 15 через дросселирующие органы 7 и 8, установленные параллельно с запорными органами 9 и 10 (выполнены в единых корпусах в виде регулируемых дросселирующих обратных клапанов 11 и 12) на входе в реципиенты 13 15, противотоком подают в адсорбер 6 (дросселирование в виде ступени). Производят процесс регенерации (запорные органы 9 и 10 закрыты). После падения давления в первой ступени отделения 5, открывают сливной орган 22 и происходит удаление конденсированной фазы с запаздыванием по отношению к началу регенерации всего адсорбента. Причем удаление производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно в зависимости от режима работы сливного органа 23 ресивера 2. Регенерацию продолжают до тех пор, пока не будет выполнено условие P_у 2 кг/см², после чего цикл работы повторяют. При этом необходимый объем воздуханаправляемого на регенерацию, устанавливают заранее при пуско-наладочных работах с помощью регулируемых дросселирующих обратных клапанов 11 и 12.

Одновременно с описанными процессами производят непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха из реципиентов 13 15 до постоянного давления в несколько ступеней с помощью редуцирующих органов 17 19. Редуцированный осушенный воздух подают через запорный орган 24 на распределительный статив и далее в кабели для поддержания избыточного давления P_о.в. 0,5 кг/см².

Контроль параметров осушенного воздуха осуществляют периодически и совместно в зоне его максимального давления с помощью блока 20, установленного между реципиентами 15 и 13, 14.

Независимо от индивидуальных особенностей устройств (фиг. 1 3) на протяжении всего цикла их работы во всех объемах непрерывно поддерживают избыточное давление, причем в объем всего адсорбента непрерывно производят подачу воздуха прямотоком и/или противотоком, при этом номинально, текущее максимальное исходное давление дросселирования, текущее начальное давление редуцирования, а также текущее давление основной части накопленного осушенного воздуха непрерывно поддерживают равными между собой и одновременно пропорциональными, либо равными текущему регистрируемому давлению управления, причем отделение конденсированной фазы в ограниченных объемах осуществляют периодически и/или непрерывно, а удаление конденсированной фазы из органических объемов и контроль параметров осушенного воздуха производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно.

Прочие виды реализации способа с помощью устройств, изображенных на фиг. 1 3, могут быть образованы комбинациями представленных технологических операций при условии их аналогичного проведения и соблюдения предъявляемых к ним требований.

При этом материалы заявки содержат достаточное количество сведений, раскрывающих возможность достижения усматриваемого технического результата с помощью предложенного способа и устройства, защищаемых в том виде и объеме, как они охарактеризованы в предложенной к рассмотрению формуле изобретения.

Claims (23)

1. Способ содержания кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха, включающий управление по значениям технологических давлений, периодическую подачу сжатого воздуха от автономного источника, отделение конденсированной фазы в последовательно расположенных ограниченных объемах и ее удаление, периодическую осушку воздуха в объеме всего адсорбента с последующим периодическим накоплением осушенного воздуха в постоянном объеме, непрерывное редуцирование основной части осушенного воздуха до постоянного давления, контроль параметров осушенного воздуха и направление его в кабели, а также периодическое дросселирование остальной части осушенного воздуха и направление ее противотоком для проведения регенерации всего адсорбента в период отсутствия подачи сжатого воздуха, отличающийся тем, что во всем объемах непрерывно поддерживают избыточное давление, причем в объем всего адсорбента непрерывно производят подачу воздуха прямотоком и/или противотоком, при этом текущее максимальное исходное давление дросселирования, текущее начальное давление редуцирования, а также текущее давление основной части накопленного осушенного воздуха непрерывно поддерживают равными между собой и одновременно пропорциональными либо равными текущему регистрируемому давлению управления, причем отделение конденсированной фазы в ограниченных объемах осуществляют периодически и/или непрерывно, а удаление конденсированной фазы из ограниченных объемов и контроль параметров осушенного воздуха производят периодически и/или непрерывно, совместно и/или раздельно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущее давление управления регистрируют в зоне минимального давления основной части накопленного воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осушку воздуха производят при давлениях не ниже текущего регистрируемого давления управления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что накопление обеих частей осушенного воздуха производят одновременно.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что накопление обеих частей осушенного воздуха производят совместно.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что накопленный воздух редуцируют и дросселируют из постоянного объема в одну и/или несколько ступеней.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что контроль влажности накопленного воздуха осуществляют в зонах его минимального расхода и/или максимального давления.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при накоплении, дросселировании и редуцировании сообщение воздуха между постоянным объемом и объемом всего адсорбента поддерживают непрерывно.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания подачи сжатого воздуха в первых, одном или нескольких, ограниченных объемах поддерживают избыточное давление не ниже текущего регистрируемого давления управления, при этом их изолируют от остальных ограниченных объемов непосредственно перед окончанием подачи воздуха или одновременно с ним.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что непосредственно перед началом подачи сжатого воздуха или одновременно с ним сообщение между ограниченными объемами восстанавливают, а избыточное давление в первых из них снижают.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление конденсированной фазы по крайней мере из одного ограниченного объема осуществляют с запаздыванием по отношению к началу регенерации всего адсорбента.

12. Устройство для содержания кабелей под постоянным избыточным давлением осушенного воздуха, содержащее компрессор с ресивером, охладитель, отделитель конденсированной фазы, адсорбер, реципиенты, блок управления, управляющий манометр, блоки контроля параметров воздуха, редуцирующие, дросселирующие, запорные, сливные и стандартные органы, а также магистрали и связи управления, отличающееся тем, что дросселирующий орган установлен параллельно с запорным органом перед входом в реципиенты, предназначенные для накопления основной части осушенного воздуха, при этом все реципиенты коллектированы и/или соединены между собой либо выполнены в виде единого хранилища.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дросселирующий и запорный органы, установленные параллельно, выполнены в едином корпусе преимущественно в виде регулируемого дросселирующего обратного клапана механического типа.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что внутренний объем реципиентов для накопления основной части осушенного воздуха или выход из них до редуцирующего органа соединен с пневматическим входом управляющего манометра.

15. Устройство по п.12, отличающееся тем, что реципиенты или выход из них соединены с пневматическим входом блока контроля влажности осушенного воздуха.

16. Устройство по пп.12 и 15, отличающееся тем, что блок контроля влажности осушенного воздуха установлен в отводной магистрали.

17. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено управляемым отсечным запорно-дренажным органом, установленным перед дросселирующим органом, до или после охладителя.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что управляемый отсечной запорно-дренажный орган выполнен в виде трехходового клапана преимущественно с электромагнитным исполнительным механизмом.

19. Устройство по п.12, отличающееся тем, что перед дросселирующим органом до адсорбера установлен многоступенчатый отделитель конденсированной фазы.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что одна из ступеней отделителя конденсированной фазы выполнена в виде насыпного фильтра объемного действия.

21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент.

22. Устройство по п. 21, отличающееся тем, что в качестве заполнителя насыпного фильтра применяют адсорбент, используемый в адсорбере, до или после его полной отработки.

23. Устройство по п.12, отличающееся тем, что сливной орган отделителя конденсированной фазы, установленного перед дросселирующим органом до адсорбера, выполнен в виде отсечного механического обратного клапана преимущественно с пружинным исполнительным механизмом.

Images