RU2376173C1

RU2376173C1 - Locomotive adsorption plant

Info

Publication number: RU2376173C1
Application number: RU2008135801/11A
Authority: RU
Inventors: Юлий Николаевич Головач (RU); Юлий Николаевич Головач; Иван Васильевич Скогорев (RU); Иван Васильевич Скогорев; Владимир Дмитриевич Гончаренко (RU); Владимир Дмитриевич Гончаренко
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2009-12-20

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: locomotive adsorption plant comprises control unit and electrically driven compressor operated in intermittent mode with its motor controlled by pressure relay It comprises also check valve, heat exchanger and two parallel compressed air drying Every parallel adsorber is furnished with inlet shut-off valve, blow-down valve fitted in its bottom part and outlet check valves Further, it includes regeneration air line with throttle running parallel to adsorber outlets, feed line with air manifold and bridging line with shut-off valves Regeneration air line has two normally open on-off valves, controlled electromagnetic gate and additional throttle Additional regeneration air line is connected, parallel to aforesaid said regeneration air line and via shut-off valves and throttles, to every outlet of adsorbers.

EFFECT: reduced operating costs in production of compressed dehumidified air

1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сжатым воздухом пневматических сетей подвижного состава железнодорожного транспорта.The invention relates to railway transport and relates to systems for supplying compressed air to pneumatic networks of rolling stock of railway transport.

Известна адсорбционная установка, содержащая источник влажного сжатого воздуха, соединенные между собой трубопроводами два параллельных адсорбера, блок управления, дроссельные устройства, установленные на линии подачи сухого воздуха на регенерацию, обратные клапаны и распределительное устройство для переключения потоков сжатого воздуха, магистраль потребителя, клапаны продувки (патент РФ №2071814, ⁶ В01D 53/26, 1993 г.).A known adsorption installation containing a source of moist compressed air, interconnected by pipelines two parallel adsorbers, a control unit, throttle devices installed on the dry air supply line for regeneration, check valves and a switchgear for switching compressed air flows, a consumer line, purge valves ( RF patent No. 2071814, ⁶ B01D 53/26, 1993).

Недостатком этой установки является следующее. Перед переключением адсорберов на противоположные режимы из магистрали потребителя адсорберы заполняются до равновесного давления. После переключения адсорбер, в котором по алгоритму действия установки должна происходить регенерация адсорбента, разряжается с большой скоростью в атмосферу, вызывая интенсивный износ адсорбента. Кроме того, этот расход является непроизводительным и ухудшает экономические показатели осушки воздуха.The disadvantage of this setup is the following. Before switching the adsorbers to the opposite modes from the consumer line, the adsorbers are filled to equilibrium pressure. After switching, the adsorber, in which, according to the algorithm of the installation, regeneration of the adsorbent should occur, is discharged at high speed into the atmosphere, causing intense wear of the adsorbent. In addition, this expense is unproductive and affects the economic performance of air drying.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления установкой, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, и приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подсоединенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником (патент №2304534, В60Т 13/26, МПК⁶ В60Т 17/02, 2007, БЮЛ. №23).The closest technical solution, selected as a prototype, is an adsorption installation for railway transport, containing the installation control unit, a compressor designed to operate in intermittent mode, and a drive motor controlled by a pressure switch, a check valve, a heat exchanger, two parallel connected in series adsorber for drying compressed air, each of which is equipped with a shut-off valve at the inlet, a purge valve at the bottom and a check valve on Exit parallel outputs of the adsorber regeneration air manifold with a throttle, a shunt line with razobschitelnymi cranes nutritional pipe of air collectors (patent №2304534, V60T 13/26, 17/02 IPC ⁶ V60T, 2007, Bull. №23).

Недостатком прототипа, как и рассмотренного выше аналога, является повышенный износ адсорбента вследствие разрядки в атмосферу находящегося под давлением адсорбера перед предстоящим в нем процессом регенерации и непроизводительный расход сжатого воздуха. Эти обстоятельства снижают надежность установки и экономичность производства сухого сжатого воздуха.The disadvantage of the prototype, as well as the analogue discussed above, is the increased wear of the adsorbent due to the discharge of the pressurized adsorber in the atmosphere before the upcoming regeneration process in it and the unproductive consumption of compressed air. These circumstances reduce the reliability of the installation and the cost-effectiveness of dry compressed air production.

Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности установки и экономичности производства осушенного сжатого воздуха.The objective of the invention is to increase the efficiency, reliability of the installation and the efficiency of the production of dried compressed air.

Поставленная задача решается тем, что адсорбционная установка для железнодорожного транспорта, содержащая блок управления, компрессор, предназначенный для работы в повторно-кратковременном режиме, с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, последовательно подключенные обратный клапан, теплообменник, два параллельных адсорбера для осушки сжатого воздуха, каждый из которых оснащен отсечным клапаном на входе, клапаном продувки в нижней части и обратным клапаном на выходе, параллельную выходам из адсорберов магистраль регенерационного воздуха с дросселем, шунтирующую магистраль с разобщительными кранами, питательную магистраль с воздухосборником, выполнена таким образом, что магистраль регенерационного воздуха снабжена перепускным клапаном, а параллельно ей к выходу из питательной магистрали через отсечные клапаны и дроссели из адсорбера подключена дополнительная магистраль регенерационного воздуха.The problem is solved in that the adsorption installation for railway transport, comprising a control unit, a compressor designed to operate in intermittent operation, with a drive motor controlled by a pressure switch, a check valve, a heat exchanger, two parallel adsorbers for drying compressed air, connected in series, each of which is equipped with a shut-off valve at the inlet, a purge valve at the bottom and a check valve at the outlet, parallel to the exits from the adsorbers generation air with a throttle, a shunt line with disconnecting valves, a supply line with an air collector, is designed in such a way that the regeneration air line is equipped with a bypass valve, and an additional regeneration air line is connected to the outlet of the supply line through shut-off valves and chokes from the adsorber.

В предложенной адсорбционной установке во время работы компрессора в одном из адсорберов происходит осушка сжатого воздуха, в другом адсорбере клапан продувки хоть открыт, но регенерация адсорбента не осуществляется, так как перепускной клапан закрыт. При остановке компрессора перепускной клапан открывается, воздух из теплообменника продолжает осушаться в первом адсорбере и через дроссель и перепускной клапан поступает во второй адсорбер, регенерирует в нем адсорбент и отводится в атмосферу. После снижения в питательной магистрали давления, несколько большего нижней уставки реле давления, блок управления закрывает клапан продувки, прекращая регенерацию, а открывает отсечной клапан дополнительной магистрали и через дроссель отрегенерированный адсорбер наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали до равновесного с ней давления. При последующем запуске компрессора и переключения адсорберов на противоположные режимы скорость заполнения осушающего адсорбера не выше рабочей, что уменьшает износ адсорбента и увеличивает эффективность и долговечность адсорбционной установки в целом. Кроме того, к этому моменту на участке от компрессора до адсорбера и в самом адсорбере избыточного давления нет, в то время как в прототипе этот объем заполнен сжатым воздухом, который перед регенерацией должен быть отведен в атмосферу, то есть быть безвозвратно потерянным. Это в прототипе повышает себестоимость производства сухого воздуха и увеличивает эксплутационные расходы.In the proposed adsorption unit, during operation of the compressor, compressed air is dried in one of the adsorbers, while the purge valve is open in the other adsorber, but the adsorbent is not regenerated, because the bypass valve is closed. When the compressor stops, the bypass valve opens, the air from the heat exchanger continues to be dried in the first adsorber and through the throttle and bypass valve enters the second adsorber, regenerates the adsorbent in it and is vented to the atmosphere. After the pressure in the supply line is reduced, the lower pressure switch is set slightly lower, the control unit closes the purge valve, stopping the regeneration, opens the shut-off valve of the additional line and through the throttle the regenerated adsorber is filled with compressed air from the supply line to the pressure equilibrium with it. The next time the compressor is started and the adsorbers are switched to the opposite modes, the filling rate of the drying adsorber is not higher than the working one, which reduces the wear of the adsorbent and increases the efficiency and durability of the adsorption unit as a whole. In addition, at this point in the section from the compressor to the adsorber and in the adsorber itself there is no excess pressure, while in the prototype this volume is filled with compressed air, which must be taken into the atmosphere before regeneration, that is, be irretrievably lost. This prototype increases the cost of production of dry air and increases operating costs.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электропневматическая схема адсорбционной установки для железнодорожного транспорта.The invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic electro-pneumatic diagram of an adsorption unit for railway transport.

Установка содержит компрессор 1 с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, подключенные последовательно компрессору обратный клапан 4, теплообменник 5, два параллельных адсорбера 6 и 7, каждый из которых оснащен отсечным клапаном 8 и 9 на входе, клапаном продувки 10 и 11 в нижней части и обратным клапаном 12 и 13 на выходе, параллельную выходам из адсорберов 6 и 7 магистраль 14 регенерационного воздуха с перепускным клапаном 15 и дросселем 16, питательную магистраль 17 с воздухосборником 18. Параллельно магистрали 14 к питательной магистрали 17 через отсечные клапаны 19 и 20 и дроссели 21 и 22 к выходам из каждого адсорбера 6 и 7 подключена дополнительная магистраль 23 и 24. Электропневматические клапаны 8-11, 15, 19 и 20 снабжены электромагнитными вентилями 25-31, получающими команды от блока 32 управления установкой. Установка оборудована аварийной шунтирующей магистралью 33 с разобщительными кранами 34 и 35.The installation comprises a compressor 1 with a drive motor 2 controlled by a pressure switch 3, a check valve 4 connected in series to the compressor, a heat exchanger 5, two parallel adsorbers 6 and 7, each of which is equipped with a shut-off valve 8 and 9 at the inlet, a purge valve 10 and 11 at the bottom parts and a check valve 12 and 13 at the outlet, parallel to the exits from the adsorbers 6 and 7, the regeneration air line 14 with the bypass valve 15 and the throttle 16, the supply line 17 with an air collector 18. Parallel to the line 14 to the supply trawls 17 through shut-off valves 19 and 20 and throttles 21 and 22 to the outputs of each adsorber 6 and 7 connected an additional line 23 and 24. The electro-pneumatic valves 8-11, 15, 19 and 20 are equipped with electromagnetic valves 25-31, receiving commands from the block 32 installation controls. The installation is equipped with an emergency shunt line 33 with uncoupling cranes 34 and 35.

Адсорбционная установка работает следующим образом.The adsorption installation operates as follows.

При первоначальном запуске компрессора 1 или при его запуске при минимальном рабочем давлении в питательной магистрали 17 одновременно с его включением по команде блока 32 управления установкой через обратный клапан 4, теплообменник 5 и, например, нормально-открытый отсечной клапан 8 воздух поступает в адсорбер 6, осушается там в слое адсорбента и через обратный клапан 12 наполняет питательную магистраль 17, воздухосборник 18 и по мере необходимости используется потребителем. Одновременно с включением компрессора 1 по сигналу блока 32 управления установкой закрывается нормально-открытый отсечной клапан 9 второго адсорбера 7 и открывается его нормально-закрытый клапан продувки 11. Вследствие этого адсорбер 7 сообщается с атмосферой, но регенерация в нем адсорбента не происходит, т.к. нормально-закрытые отсечные клапаны 19 и 20 и перепускной клапан 15 закрыты. При достижении в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, электродвигатель 2 и компрессор 1 останавливаются. По команде блока 32 управления получает питание электромагнитный вентиль 29 и перепускной клапан 15 открывается, отсечной клапан 8 по-прежнему остается открытым, а клапан продувки 10 - закрытым. Воздух, находящийся в теплообменнике 5, продолжает осушаться в адсорбере 6 и через дроссель 16 и перепускной клапан 15 и магистраль 14 поступает в адсорбер 7, регенерирует в нем адсорбент и отводится через открытый клапан продувки 11 в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего нижней уставки реле давления 3, блок 32 управления закрывает клапан продувки 11 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 7, а открывает отсечной клапан 20 дополнительной магистрали 24. Теперь через клапан 20, дроссель 22 и магистраль 24 отрегенерированный адсорбер 7 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления. При падении в магистрали 17 давления сжатого воздуха до нижней уставки реле давления 3, оно срабатывает, включается электродвигатель 2 и запускается компрессор 1. Одновременно по команде блока 32 управления закрываются клапаны 8, 20 и 11 (клапаны 19 и 15 по-прежнему закрыты) и открывается клапан продувки 10, сообщая адсорбер 6 с атмосферой, тем самым подготавливая его к предстоящей регенерации в нем адсорбента. При этом потерь воздуха нет, поскольку он был весь израсходован на регенерацию адсорбента в адсорбере 7. Нет и дополнительного износа адсорбента, связанного с процессом опорожнения адсорбера. С запуском компрессора 1 сжатый воздух теперь поступает на осушку через клапан 9 в адсорбер 7, уже находящийся под рабочим давлением. Режим наполнения адсорберов с противодавлением исключает дополнительные динамические нагрузки на адсорбент, увеличивая его срок службы и большую эффективность. В дальнейшем сухой сжатый воздух из адсорбера 7 через обратный клапан 13 проходит в питательную магистраль 17 и воздухосборник 18 для использования потребителем. При достижении в них максимального рабочего давления реле давления 3 останавливает электродвигатель 2 и компрессор 1. По команде блока 32 управления открывается перепускной клапан 15. Воздух из теплообменника 5 продолжает осушаться в адсорбере 7 и через клапан 15 и дроссель 16 проходит в адсорбер 6, регенерирует в нем адсорбент и через клапан продувки 10 отводится в атмосферу. После достижения в питательной магистрали 17 и воздухосборнике 18 давления, несколько большего минимального рабочего, блок управления 32 закрывает клапан продувки 10 и перепускной клапан 15, прекращая регенерацию в адсорбере 6, а открывает отсечной клапан 19 дополнительной магистрали 23. Теперь через клапан 19, дроссель 21 и магистраль 23 отрегенерированый адсорбер 6 за оставшееся время до запуска компрессора 1 наполняется сжатым воздухом из питательной магистрали 17 до равновесного с ней давления.At the initial start-up of the compressor 1 or at its start-up with a minimum working pressure in the supply line 17 at the same time as it is turned on, by the command of the installation control unit 32 through the check valve 4, the heat exchanger 5 and, for example, the normally open shut-off valve 8, air enters the adsorber 6, it is dried there in the adsorbent layer and through the check valve 12 it fills the supply line 17, the air collector 18 and is used by the consumer as necessary. Simultaneously with the compressor 1 being turned on, at the signal of the installation control unit 32, the normally open shut-off valve 9 of the second adsorber 7 closes and its normally-closed purge valve 11 opens. As a result, the adsorber 7 communicates with the atmosphere, but the adsorbent does not regenerate in it, because . normally closed shut-off valves 19 and 20 and bypass valve 15 are closed. When the maximum working pressure is reached in the supply line 17 and the air collector 18, the pressure switch 3 is activated, the electric motor 2 and the compressor 1 are stopped. At the command of the control unit 32, the solenoid valve 29 is powered and the bypass valve 15 is opened, the shut-off valve 8 is still open, and the purge valve 10 is closed. The air in the heat exchanger 5 continues to be dried in the adsorber 6 and through the choke 16 and the bypass valve 15 and the line 14 enters the adsorber 7, regenerates the adsorbent in it and is discharged through the open purge valve 11 into the atmosphere. After the pressure in the supply line 17 and the air collector 18 reaches a slightly larger lower set point for the pressure switch 3, the control unit 32 closes the purge valve 11 and the bypass valve 15, stopping regeneration in the adsorber 7, and opens the shut-off valve 20 of the additional line 24. Now through the valve 20 , throttle 22 and line 24, the regenerated adsorber 7 for the remaining time before starting the compressor 1 is filled with compressed air from the supply line 17 to the pressure equilibrium with it. When the compressed air pressure drops to the lower setting of pressure switch 3 in the line 17, it activates, the electric motor 2 is turned on and compressor 1 starts. At the same time, valves 8, 20 and 11 are closed by the command of control unit 32 (valves 19 and 15 are still closed) and the purge valve 10 opens, communicating the adsorber 6 with the atmosphere, thereby preparing it for the forthcoming regeneration of the adsorbent in it. At the same time, there is no loss of air, since it was completely used up for regeneration of the adsorbent in the adsorber 7. There is no additional wear of the adsorbent associated with the process of emptying the adsorber. With the start of compressor 1, compressed air now flows for drying through valve 9 into adsorber 7, which is already under operating pressure. The backfill adsorbers filling mode excludes additional dynamic loads on the adsorbent, increasing its service life and greater efficiency. Subsequently, dry compressed air from the adsorber 7 through the check valve 13 passes into the feed line 17 and the air collector 18 for use by the consumer. When the maximum operating pressure is reached in them, the pressure switch 3 stops the electric motor 2 and compressor 1. By the command of the control unit 32, the bypass valve 15 opens. The air from the heat exchanger 5 continues to be dried in the adsorber 7 and passes through the valve 15 and the throttle 16 to the adsorber 6, regenerates in it adsorbent and through the purge valve 10 is discharged into the atmosphere. After reaching a slightly larger minimum working pressure in the supply line 17 and the air collector 18, the control unit 32 closes the purge valve 10 and the bypass valve 15, stopping regeneration in the adsorber 6, and opens the shut-off valve 19 of the additional line 23. Now through the valve 19, the throttle 21 and line 23, the regenerated adsorber 6 for the remaining time before the start of the compressor 1 is filled with compressed air from the supply line 17 to a pressure equilibrium with it.

В дальнейшем циклы работы компрессора и адсорбционной установки повторяются по описанному алгоритму.In the future, the cycles of the compressor and adsorption unit are repeated according to the described algorithm.

Предлагаемая адсорбционная установка для железнодорожного транспорта более эффективная, надежная и экономичная, т.к. предварительное уравнивание давлений в питательной магистрали и адсорбере перед включением его в режим осушки сжатого воздуха снижает динамические нагрузки на адсорбент, а использование воздуха в теплообменнике и адсорбере для регенерации адсорбента в другом адсорбере сокращает непроизводительные расходы сжатого воздуха.The proposed adsorption installation for railway transport is more efficient, reliable and economical, because preliminary equalization of pressures in the supply line and adsorber before switching it into compressed air drying reduces the dynamic loads on the adsorbent, and the use of air in the heat exchanger and adsorber to regenerate the adsorbent in another adsorber reduces the overhead of compressed air.

Claims

An adsorption installation for railway transport, comprising an installation control unit, a compressor designed to operate in intermittent operation, with a drive motor controlled by a pressure switch, serially connected non-return valve, heat exchanger, two parallel adsorbers for drying compressed air, each of which is equipped with a shut-off inlet valve, purge valve in the lower part and non-return valve in the outlet, parallel to the exits from the adsorbers by a shunt, a shunt line with disconnecting valves, a supply line with an air collector, characterized in that the regeneration air line is equipped with a bypass valve, and in parallel with it, an additional regeneration air line is connected to the outlet of each adsorber through shut-off valves and chokes.