SU1305491A1 - Способ газообеспечени объекта с неравномерным потреблением хладагента и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химической промышленности и может быть использовано в криогенной технике.в системах сжижени  гели . Изобретение позвол ет повысить надежность и снизить энергозатраты путем накоплени  хладагента в газгольдере 12 до давлени  всасывани , а в ресивере 10 - до давлени , равного 0,5-0,6 давлени  хладагента, подаваемого в объект 5, подачи хладагента из ресивера 10 в газгольдер 12 периодически при повышении давлени  в ресивере 10 выше , чем 0,5-0,6 давлени , подаваемого в объект, подачи хладагента в ресивер после блока 3 очистки при относительном давлении всасывани  1,15-1,2 и подачи из гальгольдера 12 на всасывание компрессора 1 импульсами при относительном давлении всасывани  1,05-1,1. Дл  этого устройство снабжают дополнительным регул тором 4 давлени  на кольцевом трубопроводе 6 после блока 3 очистки, газголь- дер 12 выполн ют в виде жесткой емкости с управл емым клапаном 13, а ресивер 10 подключают к кольцевому трубопроводу 6 между блоком 3 очистки и дополнительным регул тором 4 давлени . 2 с.п. ф-лы, 1 ил. 16 (Л 00 ел

Description

113

Изобретение относитс  к химической промьппленности и может быть использовано в криогенной технике в системах сжижени  гели .

Целью изобретени   вл етс  повы- шение надежности и снижени  энергозатрат .

На чертеже изображена схема устройства .

Сжатый в компрессоре 1 хладагент охлаждают в теплообменнике 2, очищают от масла, примесей воздуха в блоке 3 очистки и подают под избыточным давлением через регул тор 4 в охлажG

-

даемыи объект 5, из которого откачи-

вают по кольцевому трубопроводу 6 компрессором 1 и подают на повторное использование. К кольцевому трубопроводу 6 через управл емые клапаны 7 и 8 и обратньй клапан 9 подключен ре сивер 10, который одновременно соединен через регул тор 11 давлени  с газгольдером: 12,- подключенньм через управл емьш клапан 13 к кольцевому трубопроводу 6, на котором установлены датчики 14 и 15 давлени  перед компрессором 1 и датчик 16 управлени  перед регул тором 4 давлени . Датчик 14 давлени  соединен через управл емый клапан 17с управл емым клапаном 7. Датчик 15 давлени  через промежуточные реле соединен с управл емым клапаном 13 и с датчиком 16 давлени , а также с управл емым клапаном 8.

Способ осуществл етс  следзпощим образом.

Хладагент, например, гелий, сжимают в компрессоре 1 до давлени , например, 2,5 МПа, охлаждают в тепло обменнике 2, .очищают от примесей, например масла, азота, кислорода и др., в блоке 3 очистки и через допол нительньш регул тор 4 давлени , под- держивающий давление после себ , подают в охлаждаемый объект 5 с посто нным давлением, где давление срабатываетс , и хладагент по кольцевому трубопроводу 6 откачивают из объекта 5 компрессором -1. При изменении потреблени  хладагента в объекте 5, например увеличении, давление на всасывание в компрессор уменьшаетс , что может вызывать уменьше- ние массовой производительности компрессора 1, При значении давлени  равном относительному давлению всасывани . 1,05-1,1, по сигналу от дат

5

0

5

5

0 5 0

чика 15 давлени  открывают управл емьш клапан 13 и осуществл ют под- питку кольцевого трубопровода 6 хладагентом из газгольдера 12 импульсами . После повьшени  давлени  газа во всасывающем трубопроводе до заданного значени  датчик 15 и клапан 13 отключаютс . Значение относительного давлени  1,05-1,1 позвол ет в допустимых пределах повысить массовую производительность компрессора до 30%. Одновременно электропривод компрессора работает с допустимой нагрузкой. При снижении относительного давлени  ниже 1,05 снижаетс  экономичность использовани  компрессора , а длительна  эксплуатаци  компрессора при относительном давлении всасывани  более 1,1 приводит к повышению межступенчатых давлений и температуры, перегрузкам электропривода .

Таким образом, обеспечиваетс  эффективна  массова  производительность компрессора и работа блока 3 очистки в стабильном расчетном режиме. Газгольдер 12 выполнен в виде жесткой емкости, находитс  под давлением выше давлени  всасывани , например 0,5-0,7 МПа, не требуетс  масл на  система, загр зн юща  хладагент, уменьшаютс  размеры хранилищ хладагента , исключаетс  загр знение хладагента подсосом атмосферного воздуха, В случае выброса из объекта 5 повьшен- ного количества газообразного хладагента возрастает давление на всасывании компрессора 1, и при достижении относительного давлени  всасывани  1,15-1,2 по сигналу от датчика .14 давлени  открываютс  клапаны 17, 7 и 8 и часть хладагента подаетс  в ресивер 10. Такое повьш1ение давлени  носит кратковременный характер и допускаетс  услови ми эксплуатации электропривода. Эксплуатаци  электропривода при относительном давлении вьщге 1,2 приводит к резкому увеличению тока в обмотках статора, снижению срока службы электродвигател , повьшению температуры газа на нагнетании .

Так, например, отношение индикаторной мощности при относительном давлении всасьгоани  1,15-1,2 к индикаторной мощности в номинальном режиме составит

где N;, Pjj , PH - индикаторна  мощность , давление всасывани  и нагнетани  в номинальном режиме соответственно ,

, Pgj. , Pj - индикаторна  мощность , давление всасывани  и нагнетани  при относительном давлении в коллекторе 1,15-1,2.

Если k 1,66 (показатель адиаба- ты дл  гели ), Р 0,1 МПа. Рц 0,5 Ша, Р 0,12 МПа, Р); 0,5 МПа, то

N.

,02.

Следовательно, индикаторна  мощность и соответственно сила тока в обмотке статора кратковременно увели чиваютс  на 2%, что допустимо.

Накопление хладагента в ресивере 10 осуществл ют до давлени , равного 0,5-0,6 давлени  хладагента, подаваемого в объект 5, пока не упадет от- носительное давление всасывани  ниже 1,2. Накопление хладагента в ре- сивере до указанного давлени  позвол ет производить быструю .эвакуацию лишнего хладагента из кольцевого тру бопровода 6 с критической скоростью истечени  через клапана 7 и 8, Значение давлени  более 0,6 давлени  хладагента, подаваемого в объект, нарушает услови  критического истече НИН, затрудн ет расчет проходных сечений клапанов 7 и 8, трббует установки дополнительной арматуры и увеличивает врем  . авакуации хлад- .. агента из кольцевого трубопровода 6. Дополнительный регул тор 4 давлени  обеспечивает надежную работу объекта 5, который включает, например, турбодетандеры, требующие посто нного давлени  на входе и улучшает ра- боту блока 3 очистки, а в накопители хладагента - ресивер 10 и газгольдер 12 поступает только чистый газ, что улучшает их обслуживание и эксплуатацию .

Дл  обеспечени  надежной подпитки контура циркул ции хладагента и снабжени  объекта 5 газгольдер 12 периодически подпитьшают из ресиве10

,-

0

5

о , ц 5 0 5

ра 10 через регул тор 11 давлени  при повьшении давлени  в ресивере 10 Bbmie 0,6 от давлени  хладагента, подаваемого в объект. При первоначальном пуске или при ожижении хладагента подпитка газгольдера 12 осуществл етс  по линии 18 от стороннего источника , например из привозимых баллонов . При предлагаемых способе и устройстве нет необходимости установки специальных перекачивающих компрессоров и вакуумных насосов.

П р им е р. Хладагент гелий сжимают S винтовом маслозаполненном компрессоре 1 типа Каскад 80/25 до давлени  2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 2 до 308 К, очищают в блоке 3 очистки от остатков масла, азота, кислорода и др. и через регул тор 4 подают в объект 5.

Компрессор Каскад-80/25 имеет следующие рабочие параметры: производительность - 80 куб.м./мин., давление всасывани  - 0,103 МПа (давление газа на входе в компрессор), давление нагнетани  - 2,5 МПа.

На всасывающем коллекторе устанавливают датчик 15 давлени , например злектроконтактный монометр ЭКМ, нижнюю уставку датчика выставл ют на отметке 1,05хРд 0,108 МПа (по манометру 0,08 кг/см), а верхнюю уставку - 1, 0,118 МПа. Второй датчик давлени  имеет только верхнюю уставку на давление 1, 0,124 МПа

(по манометру 0,24 кг/см). I

В установившемс  теплом режиме

работы системы газообеспечени  масса хладагента на входе и выходе из компрессора 1 должна быть одинакова. В зтом случае стрелка датчика 15 дав-, лени  находитс  посередине уставок 0.108-0,118 МПа. В технологическом цикле криогенного обеспечени  при охлаждении системы и ожижении хладагента массовый расход газа во всасывающем коллекторе уменьшаетс  и соответственно уменьшаетс  давление газа. При уменьшении давлени  газа во всасывающем коллекторе ниже 0,108 МПа стрелка датчика 15 контактирует с нижней уставкой, замыкаетс  злекгри 1еска  цепь через промежуточное реле 19, открываетс  электромагнитный клапан 13, хладоагент из газгольдера 12 поступает во всасывакнций коллектор и давление в нем возрастает , а при превышении давлени 

0,108 МПа контакт между стрелкой и уставкой размыкаетс  и клапан 13 закрываетс . Подпитка газом из газгольдера 12 во всасывающий коллектор происходит импульсами, так как с уве личением давлени  газа в коллекторе возрастает массова  производительность компрессора, что приводит к некоторому уменьшению давлени  газа в коллекторе и определ ет последующую подпитку до выравнивани  массовых расходов на входе в компрессор 1 и поступакмцего газа во. всасывающий коллектор

При продувке аппаратов, адсорберов , выброса хладагента или отепле НИИ системы массовый расход газа во всасывающем коллекторе увеличиваетс , соответственно возрастает давление , а при превышении 0,118 МПа стрелка датчика 15 контактирует с верхней уставкой, замыкаетс  электрическа  цепь, открываетс  клапан 8 и очищенный хладагент из пр мого по- тока поступает в ресивер 10 В результате этого, во всасывающем коллекторе уменьшаетс  давление газа, размыкаетс  контакт стрелки верхней уставки, закрываетс  клапан 8 и эвакуаци  хладагента прекращаетс . Если давление во всасывающем коллекторе продолжает расти, несмотр  на эвакуацию хладоагента через клапан 8 в ресивер tO., и повьшаетс  более 0,12 МПа, то замыкаютс  контакты датчика 14, открываетс  электромагнитный клапан 17, управл ющий газ поступает на клапан 7 и открывает ег По трубопроводу большого сечени  очи щенный хладоагент сбрасываетс  в ресивер 10, Дл  того, чтобы недопус- тить большого снижени  давлени  в пр мом потоке (до регул тора 4 давлени ) „ например ниже 2,4 МПа, что может привести к нарущению технологического процесса, установлен датчик 16, который при давлении 2,4 МПа разрывает электроцепь и выключает систему эвакуации хладагента.

Дл  обеспечени  максимальной скорости эвакуации хладагента давление в ресивере 10 не должно превышать 0,5-0,6 от рабочего давлени  нагнетани  компрессора - Рц, т.е, Рр « 1,25-1,5 МПа, Дл  того, чтобы давление газа в ресивере не превышало 1,25-1,5 МПа, часть хладоагента переO

/5

5

,5 , . «

пускаетс  из ресивера 10 в газгольдер 12 через регул тор давлени .

Таким образом, хладоагент подводитс  и отводитс  из замкнутрго контура под давлением вьш1е атмосферного без затраты дополнительной энергии.

Использование предлагаемых способа и устройства в сравнении в известными способами и устройствами позвол ет повысить надежность системы , снизить энергозатраты, регулировать производительность установки в зависимости от потреблени , уменьшить габариты и массу системы, установить простую автоматику.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   0

   ,5 , . «

   30

   1 ,Способ газообеспечени  объекта с неравномерным потреблением хладагента, включающий подачу хладагента под избыточным давлением в охлаждаемый объект с последующей откачкой его из объекта, сжатием и очисткой, накопление хладагента в газгольдере и ресивере, подачу его из ресивера в газгольдер и на всасывание компрессора при изменении потреблени , отличающийс  тем, что, с целью повьштени  надежности и снижени  энергозатрат, накопление хладагента в газгольдере осуществл ют до давлени  вьш1е давлени  всасывани , а в ресивере - до

   35 давлени , равного 0,5-0,6 давлени  хладагента, подаваемого в объект, подают хладагент из ресивера в газгольдер периодически при превышении указанного давлений в ресивере, подачу хладагента в ресивер производ т после очистки при относительном давлении всасывани  1,15-1,2, а подачу из газгольдера на всасывание компрессора осуществл ют импульсами при относительном давлении всасывани  1,05-1,1.
2. 2.Устройство дл  газообеспечени  объекта в неравномерным потреблением

   rQ хладагента, содержащее компрессор, блок очистки и охлаждаемый объект, соединенные кольцевым трубопроводом, газгольдер с клапаном и ресивер, соединенные между собой через регул тор давлени  и подключенные к кольцевому трубопроводу, отличающе.е- с л тем, что, с целью повьштени  надежности и снижени  энергозатрат, оно снабжено дополнительным регул 55

   71305491 8

   тором давлени , установленным на ном, а ресивер подключен к кольцево- кольцевом трубопроводе после блока му трубопроводу между блоком очист- очистки, газгольдер выполнен в виде ки и дополнительным регул тором дав- жесткой емкости с управл емым клапа- лени .