RU2221156C1

RU2221156C1 - Method of oil cooling in oil system of gas transfer set and gas-oil heat exchanger for implementing the method

Info

Publication number: RU2221156C1
Application number: RU2002123821/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Бессонов; А.С. Малафеев; И.В. Коровин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пермский Научно-Исследовательский Технологический Институт"
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: gas transfer systems. SUBSTANCE: method is designed for cooling oil in oil system of gas transfer set provided with gas-oil heat exchanger with possibility of using natural gas transferred along pipeline as cooling medium and using as intermediate heat carrier water solution of substance neutral to oil and gas featuring low freezing temperature, for instance, water solution of ethylene glycol. Gas-oil heat exchanger for cooling of liquid forming fire-and explosion-hazard mixture with gases, for instance, oils, has first circuit made in form of plate channels for cooled medium and second circuit in form of tubular channels for gas, interconnected by intermediate circuit for neutral heat carrier. EFFECT: provision of simple and reliable method of oil cooling. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может найти применение в газотурбинных установках газоперекачивающих агрегатов. The invention relates to heat engineering and may find application in gas turbine installations of gas pumping units.

Известен способ охлаждения масла в трубчатых теплообменных аппаратах, в которых масло охлаждается путем обтекания радиатора с трубками, в которых протекает масло, потоком воздуха, создаваемого электровентиляторами (П.И. Бажан и др. Справочник по теплообменным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989, с. 60). Данный способ является ближайшим аналогом к заявляемому способу охлаждения масла. There is a method of cooling oil in tubular heat exchangers in which the oil is cooled by flowing around a radiator with tubes in which oil flows, air flow generated by electric fans (P.I. Bazhan and others. Reference book for heat exchangers. M .: Engineering, 1989, p. 60). This method is the closest analogue to the claimed method of cooling oil.

Известны рекуперативные охладители, содержащие, по крайней мере, одну секцию, состоящую из поверхности теплообмена и примыкающих к ней с противоположных сторон раздающего и собирающего коллекторов для одной из сред, имеющих соответственно рабочие патрубки для входа и выхода среды (Газовая промышленность, 1, 1985, с. 22-23). Recuperative coolers are known containing at least one section consisting of a heat exchange surface and adjacent to it from the opposite sides of the distributing and collecting manifolds for one of the media having, respectively, working nozzles for entering and leaving the medium (Gas Industry, 1, 1985, p. 22-23).

Однако в этом охладителе отсутствуют средства, обеспечивающие в условиях запуска при низких температурах окружающей среды гарантированный прогрев теплообменных секций, что на практике приводит к возникновению термических ударов, к значительному повышению сопротивления масляной полости и соответственно давления масла вследствие резкого его охлаждения при поступлении в холодные секции; в результате имеют место случаи разгерметизации секций и выхода их из строя. However, in this cooler there are no means providing guaranteed warm-up of the heat-exchange sections under starting conditions at low ambient temperatures, which in practice leads to thermal shocks, to a significant increase in the resistance of the oil cavity and, accordingly, the oil pressure due to its sharp cooling when it enters the cold sections; as a result, there are cases of depressurization of sections and their failure.

Задачей создания изобретения является разработка простого и надежного способа охлаждения масла в маслосистеме газоперекачивающего агрегата и конструкции газомаслянного теплообменника для его осуществления. The objective of the invention is to develop a simple and reliable method for cooling oil in the oil system of a gas pumping unit and the design of a gas-oil heat exchanger for its implementation.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в первом пункте формулы изобретения, таких как способ охлаждения масла в маслосистеме газоперекачивающего агрегата, и отличительных существенных признаков, таких как: в газомасляном теплообменнике газоперекачивающего агрегата в качестве охлаждающей среды используют перекачиваемый в магистрали природный газ, а в качестве промежуточного теплоносителя используют водный раствор нейтрального по отношению к маслу и газу вещества с низкой температурой замерзания, например водный раствор этиленгликоля. The problem is solved using the characteristics specified in the first paragraph of the claims, such as a method for cooling oil in the oil system of a gas pumping unit, and distinctive essential features, such as: in a gas-oil heat exchanger of a gas pumping unit, natural gas pumped into the mains is used as a cooling medium, and in as an intermediate heat carrier use an aqueous solution of a substance with a low freezing point that is neutral with respect to oil and gas, for example, water th ethylene glycol solution.

Это позволяет снизить эксплуатационные расходы агрегата, обеспечить безопасную эксплуатацию за счет предотвращения прямого (возможного) контакта газа с маслом. This allows you to reduce operating costs of the unit, to ensure safe operation by preventing direct (possible) contact of gas with oil.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во втором пункте формулы изобретения, таких как газомасляный теплообменник для охлаждения жидкости, образующей с газами пожаро- или взрывоопасную смесь, например масла, и отличительных существенных признаков, таких как: теплообменник содержит первый контур, выполненный в виде пластинчатых каналов для охлаждаемой среды, и второй контур, выполненный в виде трубчатых каналов для газа, соединенных между собой промежуточным контуром для нейтрального теплоносителя. The problem is solved using the characteristics indicated in the second paragraph of the claims, such as a gas-oil heat exchanger for cooling a liquid forming a flammable or explosive mixture with gases, such as oil, and distinctive essential features, such as: the heat exchanger contains a first circuit made in the form plate channels for the cooled medium, and a second circuit made in the form of tubular channels for gas, interconnected by an intermediate circuit for a neutral coolant.

Это позволяет повысить эксплуатационную надежность газоперекачивающего агрегата и устранить проблемы многократного запуска в условиях низких температур окружающей среды, эффективно использовать агрегаты в регионах с высокой температурой атмосферного воздуха. This makes it possible to increase the operational reliability of the gas pumping unit and to eliminate the problems of repeated start-up at low ambient temperatures, and to efficiently use the units in regions with high ambient air temperatures.

Указанные выше отличительные признаки (для способа и устройства) каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна". The above distinguishing features (for the method and device) individually and all together are aimed at solving the problem and are significant. The use of the proposed combination of significant distinguishing features in the prior art is not found, therefore, the proposed technical solution meets the patentability criterion of "novelty."

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения (для способа и устройства) критерию патентоспособности "изобретательский уровень". A single set of new essential features with common, well-known provides a solution to the problem, is not obvious to specialists in this field of technology and indicates the conformity of the claimed technical solution (for the method and device) to the patentability criterion of "inventive step".

Объединение двух технических решений в одну заявку связано с тем, что устройство предназначено для осуществления способа и решают одну и ту же задачу - повысить эксплуатационную надежность агрегатов и упростить процесс охлаждения масла за счет совокупности признаков как известных, так и новых. The combination of two technical solutions in one application is due to the fact that the device is designed to implement the method and solve the same problem - to increase the operational reliability of units and simplify the process of oil cooling due to a combination of both known and new features.

Настоящее изобретение конкретно иллюстрируется следующими примерами осуществления изобретения, которые иллюстрируют, но не ограничивают объем использования изобретения. The present invention is specifically illustrated by the following embodiments, which illustrate but do not limit the scope of use of the invention.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема газомасляного теплообменника ГПА, реализующая предлагаемый способ. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a gas-oil heat exchanger GPA that implements the proposed method.

Теплообменник содержит первый контур 1, выполненный в виде пластинчатых каналов для охлаждаемой среды - масла, и второй контур 2, выполненный в виде трубчатых каналов для газа, соединенных между собой промежуточным контуром 3 для нейтрального теплоносителя. Контур 3 снабжен насосом 4 для перекачивания промежуточного теплоносителя. The heat exchanger contains a first circuit 1, made in the form of plate channels for a cooled medium - oil, and a second circuit 2, made in the form of tubular channels for gas, interconnected by an intermediate circuit 3 for a neutral coolant. Circuit 3 is equipped with a pump 4 for pumping an intermediate coolant.

Первый, второй и промежуточный контур могут быть конструктивно выполнены, как описано в книге А.М. Бакластов. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользуемых установок. М.: Энергия, 1970. The first, second and intermediate circuit can be structurally performed, as described in the book A.M. Baclasts. Design, installation and operation of heat-using plants. M .: Energy, 1970.

Теплообменник работает следующим образом.(в том числе пример реализации способа). The heat exchanger operates as follows. (Including an example implementation of the method).

"Горячее масло" из системы смазки газоперекачивающего агрегата (ГПА) поступает на охлаждение до заданной температуры в пластинчатые каналы контура 1 газомасляного теплообменника, по которым с одной стороны протекает охлаждаемое масло, а с другой стороны - промежуточный теплоноситель - охлаждающая жидкость, например водный раствор этиленгликоля. Охлажденное масло из контура 1 теплообменника поступает в систему смазки ГПА, а нагретый промежуточный теплоноситель по контуру 3 насосом 4 подается во второй контур 2, представляющий собой трубчатые каналы, в которых проходит магистральный газ, например природный газ или конденсат, а трубчатые каналы омываются промежуточным теплоносителем, отдавая тепло газу. Нагретый газ используется для сжигания в энергетической установке, например газотурбинной, приводящей в движение нагнетатель транспортного газа. Таким образом, в газомасляном теплообменнике газоперекачивающего агрегата в качестве охлаждающей среды используют перекачиваемый в магистрали природный газ, а в качестве промежуточного теплоносителя используют водный раствор нейтрального по отношению к маслу и газу вещества с низкой температурой замерзания, например водный раствор этиленгликоля. (Вязкая бесцветная жидкость применяется в производстве полиуретанов, взрывчатых и душистых веществ. Сов. Энциклопед. словарь. М., 1982, с. 1573.)
Использование подогретого газа на сжигание в энергетической установке способствует повышению коэффициента полезного действия установки, что приводит к экономии газа-топлива.The "hot oil" from the lubrication system of the gas pumping unit (GPU) is fed to cooling to a predetermined temperature in the lamellar channels of circuit 1 of the gas-oil heat exchanger, through which the cooled oil flows on the one hand and, on the other hand, an intermediate coolant - coolant, for example, an aqueous solution of ethylene glycol . The cooled oil from the heat exchanger circuit 1 enters the GPU lubrication system, and the heated intermediate coolant along circuit 3 is pumped by pump 4 to the second circuit 2, which is tubular channels in which main gas, such as natural gas or condensate, passes and the tubular channels are washed by an intermediate coolant giving off heat to the gas. Heated gas is used for combustion in a power plant, such as a gas turbine, which drives a transport gas supercharger. Thus, in a gas-oil heat exchanger of a gas-pumping unit, natural gas pumped into the mains is used as a cooling medium, and an aqueous solution of a substance with a low freezing point neutral to oil and gas is used as an intermediate heat carrier, for example, an aqueous solution of ethylene glycol. (A viscous colorless liquid is used in the production of polyurethanes, explosives and fragrances. Sov. Encyclopedic. Dictionary. M., 1982, p. 1573.)
The use of heated gas for combustion in a power plant helps to increase the efficiency of the plant, which leads to savings in gas-fuel.

Использование сочетания трубчатых каналов с пластинчатыми каналами в теплообменнике повышает эффективность теплообмена и уменьшает потери давления теплоносителя в теплообменнике, повышает пропускную способность газомаслянного теплообменника. Using a combination of tubular channels with plate channels in the heat exchanger increases the efficiency of heat transfer and reduces the pressure loss of the heat carrier in the heat exchanger, increases the throughput of the gas-oil heat exchanger.

Claims

1. A method of cooling oil in the oil system of a gas-pumping unit, characterized in that in the gas-oil heat exchanger of the gas-pumping unit, natural gas pumped into the mains is used as a cooling medium, and an aqueous solution of a substance with a low freezing temperature neutral to oil and gas is used as an intermediate coolant for example, an aqueous solution of ethylene glycol.

2. Gas-oil heat exchanger for cooling a liquid forming a flammable or explosive mixture, such as oil, with gases, characterized in that it contains a first circuit made in the form of plate channels for a cooled medium and a second circuit made in the form of tubular channels for gas connected between themselves by an intermediate circuit for a neutral coolant.