SU1095012A1

SU1095012A1 - Compressed gas production system

Info

Publication number: SU1095012A1
Application number: SU823547625A
Authority: SU
Inventors: Павел Дмитриевич Бондаренко; Валерий Сергеевич Шарапов; Всеволод Николаевич Соловьев; Анатолий Степанович Касьянов; Михаил Яковлевич Косов; Митрофан Федорович Самусенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-1701
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-05-30

Abstract

СИСТЕМА ПРОИЗВОДСТВА (СЖАТОГО ГАЗА, содержаша многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными лини 1ми и баллон, вход которого через запорный орган св зан с выходом последней ступени компрессора , отличающа с тем, что, с целью сокрашени энергозатрат и повышени надежности компрессора, она дополнительно содержит сигнализаторы давлени и отсечные клапаны , установленные на нагнетательных лини х ступеней компрессора, трубопровод с зар дными клапанами, св занный с отсечными клапанами и запорным органом, и управл ющее устройство, входы которого соединены с выходами сигнализаторов давлени , а выходы - с приводом компрессора, отсечными и зар дными клапанами. (Л СЛPRODUCTION SYSTEM (COMPRESSED GAS, containing a multistage compressor with a drive and interstage discharge lines 1 and a cylinder, whose input through a shut-off element is connected with the output of the last stage of the compressor, it additionally contains pressure alarms and shut-off valves installed on the discharge lines of the compressor steps, a pipeline with charging valves connected to the shut-off valves and shut-off valve, and a control device, the inputs of which are connected to the outputs of the pressure sensors, and the outputs - to the compressor drive, shut-off and charging valves. (L SL

Description

Изобретение относитс к системам производства сжатого газа и может быть использовано при зар дке сжатым газом потребителей .The invention relates to systems for the production of compressed gas and can be used to charge consumers with compressed gas.

Известна система наддува сжатым газом , содержаща источник газа высокого давлени в виде ресивера, св занного с накопителем газа через магистрали с запорными органами 1.A known system of pressurized compressed gas, comprising a source of high-pressure gas in the form of a receiver, connected to a gas accumulator through lines to the locking bodies 1.

Недостатком системы вл ютс ее ограниченные энергетические возможности (ресиверы имеют конечный объем).The disadvantage of the system is its limited energy capabilities (receivers have a finite volume).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс система производства сжатого газа, содержаща многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными лини ми и баллон, вход которого через запорный орган св зан с выходом последней ступени компрессора 2.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a compressed gas production system comprising a multi-stage compressor with a drive and interstage discharge lines and a cylinder, the input of which through the shut-off element is connected with the output of the last stage of the compressor 2.

Данна система обеспечивает работу компрессора только на полной нагрузке даже при зар дке опорожненных ресиверов высокого рабочего давлени . А именно, все ступени компресскра, кроме последней, развивают максимальное давление нагнетани , довод его на последней ступени до значительного значени на прот жении всего времени зар дки сжатым газом баллона.This system ensures that the compressor operates only at full load, even when charging empty high-pressure receivers. Namely, all stages of the compressor, except for the last, develop the maximum pressure of injection, bringing it to the last stage to a significant value during the whole charge time of the cylinder with compressed gas.

В подавл ющем большинстве случаев требуетс зар дить сжатым газом бтллон высокого давлени с низким остаточным давлением (баллон выдал ранее сжатый газ потребител м ). Причем остаточное давление в баллоне может быть в дес тки раз. меньше давлени нагнетани последней ступени, использование которой дл нагнетани в первый момент нерационально, так как ступени высокого давлени интенсивно изнащиваютс , в них больще утечек сжатого газа в уплотнени х нагнетательных и всасывающих клапанов, а также в контактирующих поверхност х порщневых колец и цилиндра. Ввиду посто нной полной загрузки многоступенчатого компрессора в процессе зар дки баллонов, имеет место нерациональное использование энергии привода и производительности сжатого газа многоступенчатого компрессора.In the overwhelming majority of cases, it is required to charge a high-pressure btillon with a low residual pressure with a compressed gas (the balloon delivered the previously compressed gas to consumers). Moreover, the residual pressure in the cylinder can be ten times. less than the pressure of the last stage, the use of which for injection at the first moment is irrational, as the high pressure stages wear out intensively, they have more leakage of compressed gas in the seals of the injection and suction valves, as well as in the contacting surfaces of the piston rings and the cylinder. Due to the constant full load of the multi-stage compressor in the process of charging the cylinders, there is an irrational use of drive energy and the performance of the compressed gas of the multi-stage compressor.

Цель изобретени - сокращение энергозатрат и повыщение надежности компрессора .The purpose of the invention is to reduce energy consumption and increase compressor reliability.

Поставленна цель достигаетс тем, что система производства сжатого газа, содержаща многоступенчатый компрессор с приводом и межступенчатыми нагнетательными лини ми и баллон, вход которого через запорный орган св зан с выходом последней ступени компрессора, дополнительно содержит сигнализаторы давлени и отсечные клапаны , установленные на нагнетательных лини х ступеней компрессора, трубопровод с зар дными клапанами, св занный с отсечными клапанами и запорным органом, и управл ющее устройство, входы которого соединены с выходами сигнализаторов давлени .The goal is achieved by the fact that the compressed gas production system, containing a multi-stage compressor with an actuator and interstage discharge lines and a cylinder, whose inlet through the shut-off element is connected with the output of the last compressor stage, also contains pressure alarms and shut-off valves mounted on the discharge lines compressor stages, a pipeline with charging valves associated with shut-off valves and a shut-off valve, and a control device whose inputs are connected to the outlet mi pressure sensors.

а выходы - с приводом компрессора, отсечными и зар дными клапанами.and the outputs are with compressor drive, shut-off and charging valves.

На чертеже представлена система производства сжатого газа.The drawing shows the production system of compressed gas.

Система содержит многоступенчатый компрессор 1 с приводом 2 ступеней 3. Ступени 3 компрессора 1 соединены между собой нагнетательными лини ми 4, на каждой из которых последовательно по потоку газа установлены соответствующие сигнализаторы 5 давлени и отсечные клаптны 6. Входы последних сообщены с входами зар дных к.лапанов 7. Трубопровод 8 установлен параллельно магистрали 9, снабженной запорным органом 10, через который магистраль 9 св зана с баллоном 11 высокого давлени . Сигнализаторы 5 давлени , отсечные клапаны 6 и зар дные клапаны 7 св заны с управл ющим устройством 12.The system contains a multi-stage compressor 1 with a 2-stage drive 3. Stage 3 of the compressor 1 is interconnected by discharge lines 4, each of which has corresponding pressure indicators 5 and shut-off valves 6 sequentially downstream of the gas. Inputs of the latter are connected to charge inputs. The pipe 8 is installed parallel to the line 9 provided with a shut-off member 10 through which the line 9 is connected to the high-pressure cylinder 11. The pressure detectors 5, shut-off valves 6 and charging valves 7 are connected to the control device 12.

Система производства сжатого газа работает cлeдyюuj.им образом.The compressed gas production system operates in the following way.

В исходном положении в баллоне 11 (в общем случае) имеетс остаточное давление , все клапаны системы и компрессоры 1 закрыты, закрыт также запорный орган 10 и отсутствует подача энергии ступен м 3 от привода 2.In the initial position in the cylinder 11 (in general) there is a residual pressure, all valves of the system and compressors 1 are closed, the shut-off member 10 is also closed and there is no power supply to the m 3 steps from the actuator 2.

После получени команды на зар дку баллона 11 с неизвестным по величине остаточным давлением открываетс запорный орган 10. Управл ющее устройство 12 открывает отсечные клапаны 6 и включает в работу компрессор 1 подачей энергии от привода 2. В общем случае, газ из баллона 11 под остаточным давлением поступает в магистраль 9 к нагнетательному выходу последней ступени и в трубопровод 8 к выходам зар дных клаптнов 7.After receiving the command to charge the cylinder 11 with an unknown residual pressure, the shut-off member 10 opens. The control device 12 opens the shut-off valves 6 and starts the compressor 1 by applying power from the drive 2. In general, the gas from the cylinder 11 is under residual pressure enters the line 9 to the discharge outlet of the last stage and into the pipeline 8 to the outputs of the charging valves 7.

В установивщемс режиме работы многоступенчатого компрессора 1 управл ющее устройство 12 осуществл ет поиск первой пригодной по давлению нагнетани (при сравнении с величиной остаточного давлени ) ступени 3, временно способной обеспечить зар дку сжатым газом баллона 11. Дл этого управл ющее устройство 12 открывает зар дный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4, св зывающей выход нагнетательного клапана предпоследней ступени с входом всасывающего клапана последней ступени. Если сигнализатор 5 давлени данной нагнетательной линии 4 срабатывает, то управл ющее устройство 12 закрывает зар дный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 этой нагнетательной линии 4. Зар дка баллона в данном случае возможна только через магистраль 9 (с выхода последней ступени 3); предпоследнюю ступень 3 использовать в этих цел х невозможно и газ в баллон 11 поступает с выхода компрессора 1. Если сигнализатор 5 давлени данной нагнетательной линии 4 не срабатывает, то управл ющее устройство 12 закрывает зар дный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 упом нутой нагнетательной линии 4, закрывает отсечной клапан 6 и открывает зар дный клапан 7 нагнетательной линии, подающей газ на вход всасывающего клапана предпоследней ступени 3. Таким образом , производитс поиск сработавшего сигнализатора 5 давлени и дальше. Поиск управл юш ,им устройством 12 ведетс в направлении убывани по величине давлени нагнетани ступеней 3, т.е. от последней к первой ступени. Такой пор док обусловлен необходимостью предохранени сигнализаторов 5 давлени от значительных перегрузок по избыточному давлению. После обнаружени управл ющим устройством сработавшего сигнализатора 5 давлени конкретной нагнетательной линии 4 управл ющее устройство 12 закрывает зар дный клапан 7 и открывает отсечный клапан 6 этой нагнетательной линии 4. Одновременно управл ющее устройство 12 открывает зар дный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 последующей ступени 3. Например, управл ющее устройство 12 получило сигнал с нагнетательной линии второй ступени; это означает необходимость проведени (временно) заправки баллона газом от третьей ступени компрессора 1. Давление в нагнетательной линии 4 зар жающей баллон 11 ступени 3 постепенно увеличиваетс одновременно с ростом давлени в баллоне 1J по величине от остаточного до максимального давлени нагнетани ступени 3. При достижении в нагнетательной линии 4 зар жающей баллон 11 ступени 3 необходимого давлени срабатыает ее сигнализатор 5 давлени . Управл ющее устройство 12 по получении сигнала от сигнализатора 5 давлени закрывает зар дный клапан 7 и открывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 ступени 3, работавщей на зар дку баллона 11. Одновременно управл ющее устройство 12 открывает зар дный клапан 7 и закрывает отсечной клапан 6 нагнетательной линии 4 последующей ступени. С этого момента последующа ступень 3 зар жает баллон 11 сжатым газом от давлени , по величине равным максимальному давлению нагнетани предыдущей ступени, до максимального давлени нагнетани зар жающей баллон 11 ступени 3. В свою очередь ступень 3, котора до этого осуществл ла зар дку баллона 11, стала нагнетать газ на вход в ступень 3, зар жающую баллон И, т. е. произошло восстановление обычной нагнетательной схемы компрессора 1. Подобным образом осуществл етс включение в работу всех последующих ступеней 3 многоступенчатого компрессора 1, которые до этого работают вхолостую (разгружены по давлению). Зар дка баллона 11 завершаетс при достижении в нем необходимого (рабочего ) давлени ; управл ющее устройство 12 при этом прекращает подачу энергии на ступени компрессора 1 от привода 2, закрываетс задорный орган 10 и закрываютс все клапаны системы. Таким образом использование данной системы дл производства сжатого газа позвол ет создать облегченный режим работы многоступенчатому компрессору при зар дке баллонов с высоким рабочим давлением за счет частичного сокращени времени работы под нагрузкой ступеней высокого давлени , снизить потери газа в ступен х компрессора путем снижени утечек при сжатии газа за счет сокращени общего времени работы ступеней высокого давлени , сопровождающегос наибольшими утечками, снизить износ наиболее изнащиваемых ступенней высокого давлени за счет сокращени времени их нагруженной работы в общем времени работы (ресурсе) многоступенчатого компрессора , а также снизить затраты энергии на привод многоступенчатого компрессора с временно разгруженными ступен ми высокого давлени нагнетани .In the steady state mode of operation of the multi-stage compressor 1, the control device 12 searches for the first suitable discharge pressure (when compared with the residual pressure) of stage 3, which is temporarily able to charge the gas cylinder 11 with compressed gas. For this, the control device 12 opens the charging valve 7 and closes the shut-off valve 6 of the discharge line 4, which connects the outlet of the pressure valve of the penultimate stage to the inlet of the last stage suction valve. If the pressure indicator 5 of this discharge line 4 is activated, the control device 12 closes the charging valve 7 and opens the shut-off valve 6 of this discharge line 4. The cylinder charge in this case is possible only through line 9 (from the output of the last stage 3); the penultimate stage 3 cannot be used for these purposes and the gas in the cylinder 11 comes from the output of compressor 1. If the pressure alarm 5 of this discharge line 4 fails, the control device 12 closes the charging valve 7 and opens the shut-off valve 6 of the discharge line 4, closes the shut-off valve 6 and opens the charging valve 7 of the discharge line supplying gas to the inlet of the suction valve of the penultimate stage 3. Thus, a search is made for the activated pressure alarm 5 and further. The search is controlled by the device 12 by it in the direction of decreasing according to the magnitude of the discharge pressure of the stages 3, i.e. from the last to the first step. Such an order is caused by the necessity to protect the pressure alarms 5 from significant overloads due to excessive pressure. After the control device has detected the activated pressure indicator 5 of a particular discharge line 4, the control device 12 closes the charging valve 7 and opens the shut-off valve 6 of this discharge line 4. At the same time, the control device 12 opens the charge valve 7 and closes the shut-off valve 6 of the discharge line 4 the subsequent stage 3. For example, the control device 12 received a signal from the discharge line of the second stage; This means that it is necessary to temporarily refill the cylinder with gas from the third stage of compressor 1. The pressure in the discharge line 4 of the charging cylinder 11 stage 3 gradually increases simultaneously with an increase in pressure in the cylinder 1J in magnitude from the residual pressure to the maximum pressure of stage 3. When it reaches The pressure line 4 of the charging cylinder 11 of the stage 3 of the required pressure activates its pressure alarm 5. The control device 12, upon receipt of a signal from the pressure alarm 5, closes the charging valve 7 and opens the shut-off valve 6 of the discharge line 4 of the stage 3 operating on charging the cylinder 11. Simultaneously, the control device 12 opens the charging valve 7 and closes the shut-off valve 6 of the discharge valve line 4 of the following steps. From this point on, the subsequent stage 3 charges the cylinder 11 with a compressed gas from a pressure equal in magnitude to the maximum injection pressure of the previous stage to the maximum injection pressure of the charging cylinder 11 stage 3. In turn, stage 3, which previously charged the cylinder 11 , began to inject gas into the inlet of stage 3, charging the cylinder I, i.e., the usual injection circuit of compressor 1 was restored. In a similar way, all subsequent stages 3 of the multi-stage compressor were put into operation ra 1, which previously run idle (unloaded by pressure). The charge of the cylinder 11 is completed when the required (working) pressure is reached; In this case, the control device 12 stops the power supply at the compressor 1 stage from the drive 2, closes the retaining element 10 and closes all the valves of the system. Thus, using this system to produce compressed gas allows a lightweight multi-stage compressor to be created when charging high-pressure cylinders by partially reducing the load time of the high-pressure stages, reducing gas losses in the compressor steps by reducing gas leaks during compression. by reducing the total operating time of the high pressure stages, which is accompanied by the largest leaks, reduce wear on the most wear high pressure levels This is due to the reduction of their load time in the total operating time (resource) of a multi-stage compressor, as well as to reduce energy costs for driving a multi-stage compressor with temporarily unloaded high-pressure stages.

Claims

COMPRESSED GAS PRODUCTION SYSTEM, comprising a multi-stage compressor with a drive and interstage discharge lines and a cylinder, the inlet of which is connected through the shut-off element to the output of the last stage of the compressor, characterized in that, in order to reduce energy consumption and increase the reliability of the compressor, it additionally contains pressure alarms and shut-off valves installed on the discharge lines of the compressor stages, a pipeline with charging valves connected to shut-off valves and a shut-off element, and control -governing unit having inputs connected to the outputs of pressure sensors and outputs - to drive the compressor, and the charging shutoff valves.

SU „., 1095012