Способ газообеспечения объекта с неравномерным потреблением хладагента и устройство для его осуществления

(51) НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У СВИДЕТЕЛЬ ВТО ъект ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1153 167, кл, Г 17 С 9/00, 1983,(54) СПОСОБ ГАЗООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТАС НЕРАВНОМЕРНЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ ХЛАДАГЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в криогенной технике.всистемах сжижения гелия. Изобретениепозволяет повысить надежность и снизить энергозатраты путем накопленияхладагента в газгольдере 12 до давления всасывания, а в ресивере 10 -до давления, равного 0,5-0,6 давления хладагента, подаваемого в об 5, подачи хладагента из ресивера 10 в газгольдер 12 периодически при повышении давления в ресивере 10 выше, чем 0,5-0,6 давления, подаваемого в объект, подачи хладагента в ресивер после блока 3 очистки при относительном давлении всасывания 1,15-1,2 и подачи из гальгольдера 12 на всасывание компрессора 1 импульсами при относительном давлении всасывания 1,05-1,1. Для этого устройство снабжают дополнительным регулятором 4 давления на кольцевом трубопроводе 6 после блока 3 очистки, газголь- дер 12 выполняют в виде жесткой емкости с управляемым клапаном 13, а ресивер 10 подключают и кольцевому трубопроводу 6 между блоком 3 очистки и дополнительным регулятором 4 давления, 2 с,п. ф-лы, 1 ил.Ю1305491 2ой чика 15 давления открывают управляемый клапан 13 и осуществляют подпитку кольцевого трубопровода 6 хладагентом из газгольдера 12 импульсами. После повышения давления газаво всасывающем трубопроводе до заданного значения датчик 15 и клапан13 отключаются. Значение относительного давления 1,05-1,1 позволяет вдопустимых пределах повысить массовую производительность компрессорадо 30 . Одновременно электроприводкомпрессора работает с допустимойнагрузкой. При снижении относительного давления ниже 1,05 снижаетсяэкономичность использования компресе сора, а длительная эксплуатация о- компрессора при относительном давлении всасывания более 1,1 приводит к еповышению межступенчатых давлений итемпературы перегрузкам электропривода,Изобретение относится к химическ промьппленности и может быть использовано в криогенной технике в систе мах сжижения гелия.Целью изобретения является повышение надежности и снижения энергозатрат.На чертеже изображена схема устройства.Сжатый в компрессоре 1 хладагент охлаждают в теплообменнике 2, очища ют от масла, примесей воздуха в бло ке 3 очистки и подают под избыточным давлением через регулятор 4 в охлажС даемый объект 5, из которого откачи вают по кольцевому трубопроводу 6 компрессором 1 и подают на повторно использование. К кольцевому трубопр воду 6 через управляемые клапаны 7 и 8 и обратный клапан 9 подключен р сивер 10, который одновременно соединен через регулятор 11 давления с газгольдером: 12, подключенным через управляемын клапан 13 к кольцевому трубопроводу 6, на котором установлены датчики 14 и 15 давления перед компрессором 1 и датчик 16 управления перед регулятором 4 давления. Датчик 14 давления соединен через управляемый клапан 17 с управляемым клапаном 7. Датчик 15 давления через промежуточные реле соединен с управляемым клапаном 13 и с датчиком 16 давления, а также с управляемым клапаном 8. 35 Способ осуществляется следующим образом.Хладагент, например, гелий, сжимают в компрессоре 1 да давления, 40 например, 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 2, очищают от примесей, например масла, азота, кислорода и др., в блоке 3 очистки и через дополнительный регулятор 4 давления, под держивающий давление после себя, подают в охлаждаемый объект 5 с постоянным давлением, где давление срабатывается, и хладагент по кольцевому трубопроводу 6 откачивают из объекта 5 компрессором 1. При изменении потребления хладагента в объекте 5, например увеличении, давление на всасывание в компрессоруменьшается, что может вызывать уменьшение массовой производительности компрессора 1, При значении давления, равном относительному давлению всасывания. 1,05-1,1, по сигналу от датТаким образом, обеспечивается эффективная массовая производительностькомпрессора и работа блока 3 очисткив стабильном расчетном режиме. Газгольдер 12 выполнен в виде жесткойемкости, находится под давлением выше давления всасывания, например0,5-0,7 МПа, не требуется маслянаясистема, загрязняющая хладагент,уменьшаются размеры хранилищ хладагента, исключается загрязнение хладагента подсосом атмосферного воздуха. Вслучае выброса из объекта 5 повышенного количества газообразного хладагента возрастает давление на всасывании компрессора 1, и при достижении относительного давления всасывания 1,15-1,2 по сигналу от датчика.14 давления открываются клапаны 17,7 и 8 и часть хладагента подается вресивер 10, Такое повышение давленияносит кратковременный характер и допускается условиями эксплуатацииэлектропривода. Эксплуатация электропривода при относительном давлениивыше 1,2 приводит к резкому увеличению тока в обмотках статора, снижению срока службы электродвигателя,повышению температуры газа на нагнетании,Так, например, отношение индикаторной мощности при относительном давлении всасывания 1, 15-1,2 к индикаторной мощности в номинальном режиме составит(" ) -1 Рвсгде И;, РвР - индикаторная мощность, давление всасывания и нагнетания в номинальном режиме соответственно,10П 1Рвв, Р - индикаторная мощ 1ность, давление всасывания и нагнетания при относительном давлении в коллекторе 1,15-1,2,Если 1 = 1,66 (показатель адиабаты для гелия), Рв = 0,1 МПа Р = 0,5 МПа, Р = О, 12 МПа, Р = 0,5 МПа, тоМ; И, 1,02,Следовательно, индикаторная мощность и соответственно сила тока в обмотке статора кратковременно увеличиваются на 27., что допустимо.Накопление хладагента в ресивере 10 осуществляют до давления, равного 0,5-0,6 давления хладагента, подаваемого в объект 5, пока не упадет от- З 0 носительное давление всасывания ниже 1,2. Накопление хладагента в ре- . сивере до указанного давления позволяет производить быструю .эвакуацию лишнего хладагента из кольцевого трубопровода 6 с критической скоростью истечения через клапана 7 и 8. Значение давления более 0,6 давления хладагента, подаваемого в объект, нарушает условия критического истечения, затрудняет расчет проходных сечений клапанов 7 и 8, требует установки дополнительной арматуры и увеличивает время .авакуации хлад- . агента из кольцевого трубопровода 6. Дополнительный регулятор 4 давления обеспечивает надежную работу объекта 5, который включает, например, турбодетандеры, требующие постоянного давления на входе и улучшает ра боту блока 3 очистки, а в накопители хладагента - ресивер 10 и газгольдер 12 поступает только чистый гаэ, что улучшает их обслуживание и эксплуатацию, 55Для обеспечения надежной подпитки контура циркуляции хладагента и снабжения объекта 5 газгольдер. 12 периодически подпитывают из ресиве 1305491 4ра 10 через регулятор 11 давленияпри повышении давления в ресивере 10выше 0,6 от давления хладагента, подаваемого в объект, При первоначаль 5 ном пуске или при ожижении хладагента подпитка газгольдера 12 осуществляется по линии 18 от стороннего источника, например из привозимых баллонов. При предлагаемых способе иустройстве нет необходимости установки специальных перекачивающих компрессоров и вакуумных насосов.П р и м е р. Хладагент гелий сжимают з винтовом маслозаполненномкомпрессоре 1 типа "Каскад 80/25"до давления 2,5 МПа, охлаждают в теплообменнике 2 до 308 К, очищают вблоке 3 очистки от остатков масла,азота, кислорода и др. и через регулятор 4 подают в объект 5.Компрессор "Каскад/25" имеетследующие рабочие параметры: производительность - 80 куб,м,/мин., давление всасывания - 0,103 МПа (давление газа на входе в компрессор),давление нагнетания - 2,5 МПа.На всасывающем коллекторе устанавливают датчик 15 давления, например электроконтактный монометр ЭКМ,нижнюю уставку датчика выставляют наотметке 1,05 хРв, = О, 108 МПа (по манометру 0,08 кг/см 2), а верхнюю уставку - 1, 15 хР = О, 118 МПа. Второйдатчик давления имеет только верхнююуставку на давление 1,2 хР =0,124 МПа(по манометру 0,24 кг/см).В установившемся теплом режимеработы системы газообеспечения массахладагента на входе и выходе иэкомпрессора 1 должна быть одинакова.В этом случае стрелка датчика 15 дав-,ления находится посередине уставокО, 108-0, 118 МПа. В технологическомцикле криогенного обеспечения приохлаждении системы и ожижении хладагента массовый расход газа во всасывающем коллекторе уменьшается исоответственно уменьшается давлениегаза. При уменьшении давления газаво всасывающем коллекторе ниже0,108 МПа стрелка датчика 15 контактирует с нижней уставкой, замыкаетсяэлектрическая цепь через промежуточное реле 19, открывается электромагнитный клапан 13, хладоагент из газгольдера 12 поступает во всасывающийколлектор и давление в нем возрастает, а при превышении давления5 130549 0,108 МПа контакт между стрелкой и уставкой размыкается и клапан 13 закрывается. Подпитка газом из газгольдера 12 во всасывающий коллектор происходит импульсами, так как с уве личением давления газа в коллекторе возрастает массовая производительность компрессора, что приводит к некоторому уменьшению давления газа в коллекторе и определяет последующую 10 подпитку до выравнивания массовых расходов на входе в компрессор 1 и поступающего газа во, всасывающий коллектор.15При продувке аппаратов, адсорберов, выброса хладагента или отепле-. нии системы массовый расход газа во всасывающем коллекторе увеличивает" ся, соответственно возрастает давление, а при превышении О, 118 МПа стрелка датчика 15 контактирует с . верхней уставкой, замыкается электрическая цепь, открывается клапан 8 и очищенный хладагент из прямого по" 25 тока поступает в ресивер 10, В результате этого, во всасывающем коллекторе уменьшается давление газа, размыкается контакт стрелки верхней уставки, закрывается клапан 8 и эвакуация хладагента прекращается. Если давление во всасывающем коллекторе продолжает расти, несмотря на эвакуацию хладоагента через клапан 8 в ресивер 10, и повышается более 0,124 МПа, то замыкаются контакты датчика 14, открывается электромагнитный клапан 17 управляющий газ поступает на клапан 7 и открывает его, По трубопроводу большого сечения очищенный хладоагент сбрасывается в ресивер 10. Для того, чтобы недопустить большого снижения давления в прямом потоке (до регулятора 4 давле" ния), например ниже 2,4 МПа, что 45 может привести к нарушению технологического процесса, установлен датчик 16, который при давлении 2,4 МПа разрывает электроцепь и выключает сис" тему эвакуации хладагента.5035 2, Устройство Рля газообеспечения обьекта в неравномерным потреблением хладагента, содержащее компрессор, блок очистки и охлаждаемый объект, соединенные кольцевым трубопроводом, газгольдер с клапаном и ресивер, соединенные между собой через регулятор давления и подключенные к кольцевому , трубопроводу, о т л и ч а ю щ е.е - с,я тем, что, с целью повьппения надежности и снижения энергозатрат, оно снабжено дополнительным регуляДля обеспечения максимальной скорости эвакуации хладагента давление в ресивере 10 не должно превышать 0,5-0,6 от рабочего давления нагнетания компрессора - Р, т.е, Р1,25-1,5 МПа, Для того, чтобы давление газа в ресивере не превышало 1,25-1,5 МПа, часть хладоагента пере 1 6пускается из ресивера 10 в газгольдер 12 через регулятор давления.Таким образом, хладоагент подводится и отводится из замкнутого контура под давлением вьппе атмосферного без затраты дополнительной энергии,Использование предлагаемых способа и устройства в сравнении в известными способами и устройствами позволяет повысить надежность системы, снизить энергоэатраты, регулировать производительность установки в зависимости от потребления, уменьшить габариты и массу системы, уста- навить простую автоматику. Формула изобретения 1. Способ газообеспечения объекта с неравномерным потреблениемхладагента, включающий подачу хладагента под избыточным давлением вохлаждаемый объект с последующей откачкой его из объекта, сжатием иочисткой, накопление хладагента вгазгольдере и ресивере, подачу егоиз ресивера в газгольдер и на всасывание компрессора при изменениипотребления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения надежности и снижения энергозатрат, накопление хладагента в газгольдереосуществляют до давления вьппе давления всасывания, а в ресивере - додавления, равного 0,5-0,6 давленияхладагента, подаваемого в объект,подают хладагент из ресивера в газгольдер периодически при превышенииуказанного давлений в ресивере, подачу хладагента в ресивер производятпосле очистки при относительном давлении всасывания 1,15-1,2, а подачуиз газгольдера на всасывание компрес.сора осуществляют импульсами приотносительном давлении всасывания1,05-1,1,1305491 Составитель Г.ОльшанскаяТехред Л. Олейник Корректор Л.Пилипенко Редактор А.Петров Заказ 1417(37 Тираж 453 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тором давления, установленным накольцевом трубопроводе после блокаочистки,. газгольдер выполнен в видежесткой емкости с управляемым клапаном, а ресивер подключен к кольцевому трубопроводу между блоком очистки и дополнительным регулятором давления.