RU2128803C1 - Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method - Google Patents
Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2128803C1 RU2128803C1 RU96106097A RU96106097A RU2128803C1 RU 2128803 C1 RU2128803 C1 RU 2128803C1 RU 96106097 A RU96106097 A RU 96106097A RU 96106097 A RU96106097 A RU 96106097A RU 2128803 C1 RU2128803 C1 RU 2128803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- tank
- pressure
- liquid
- tanks
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
- F17C2227/01—Propulsion of the fluid
- F17C2227/0192—Propulsion of the fluid by using a working fluid
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области промышленной реализации природного газа, а именно к способам подготовки газа с последующей его передачей под давлением в емкости потребителя и к подвижным газораспределительным устройствам, заправляемым от газовода низкого давления. The invention relates to the field of industrial sale of natural gas, and in particular to methods for preparing gas with its subsequent transfer under pressure to consumer tanks and to mobile gas distribution devices refueled from a low pressure gas duct.
Известен способ реализации природного газа ("Природный газ как моторное топливо на транспорте", Ф. Г. Гайнулин и др., "Недра", М., 1986 г., стр. 255), заключающийся в том, что предварительно осушенный и очищенный газ нагнетают в накопительную емкость, откуда производят дозированную подачу газа в емкости потребителя, а понижение давления в накопительной емкости компенсируют дополнительным нагнетанием в нее газа. A known method of selling natural gas ("Natural gas as a motor fuel in transport", F. G. Gainulin and others, "Nedra", M., 1986, p. 255), which consists in the fact that previously dried and refined gas is pumped into the storage tank, from which a metered supply of gas to the consumer’s tanks is produced, and the pressure decrease in the storage tank is compensated by additional gas injection into it.
Известный способ реализации газа является не эффективным, так как не позволяет передать весь накопленный в емкости газ потребителю по той причине, что минимальный уровень давления газа в накопительной емкости не может быть ниже давления в емкости потребителя, т.е. в накопительной емкости всегда будет остаток газа, масса которого тем больше, чем больше давления газа в полностью заправленной емкости потребителя. The known method of selling gas is not effective, since it does not allow transferring all the gas accumulated in the tank to the consumer because the minimum level of gas pressure in the storage tank cannot be lower than the pressure in the consumer’s tank, i.e. in the storage tank there will always be a gas residue, the mass of which is greater, the greater the gas pressure in a fully charged consumer tank.
Известен способ наполнения сосудов сжатым газом (PCT/RU92/00062, заявка, WO 92/20955), включающий этап подготовки газа, состоящий в том, что газ низкого давления, например, от природного источника сжимают в компримирующей емкости и нагнетают в накопительную емкость до достижения в ней заданного давления и этап передачи газа в емкости потребителя, на котором путем дозированного отбора газа из накопительной емкости производят заполнение емкостей потребителя, причем понижение давления в накопительной емкости компенсируют как дополнительным нагнетанием газа, так и закачкой в нее жидкости. A known method of filling vessels with compressed gas (PCT / RU92 / 00062, application, WO 92/20955), comprising the step of preparing a gas, which consists in the fact that low-pressure gas, for example, from a natural source, is compressed in a compression tank and pumped into a storage tank to the achievement of a predetermined pressure in it and the step of transferring gas to the consumer’s tanks, at which, by dosed sampling of gas from the storage tank, the consumer’s tanks are filled, and the decrease in pressure in the storage tank is compensated as additional eat gas, and pumping liquid into it.
В отличие от предыдущего аналога описанный способ более эффективен. Во-первых, он позволяет производить заправку газом емкостей потребителя при стабилизированном уровне давления в накопительной емкости, что уменьшает нагрузку на действующий в компримирующей емкости механизм сжатия газа и одновременно улучшает условия заполняемости газом емкостей потребителя. Во-вторых, он позволяет избежать образования остатка газа в накопительной емкости при передаче всего газа потребителю за счет полного вытеснения накопленного газа жидкостью. Unlike the previous analogue, the described method is more efficient. Firstly, it allows gas filling of consumer containers at a stable pressure level in the storage tank, which reduces the load on the gas compression mechanism operating in the compression tank and at the same time improves the gas filling conditions of consumer tanks. Secondly, it avoids the formation of a gas residue in the storage tank during the transfer of all gas to the consumer due to the complete displacement of the accumulated gas by the liquid.
Недостаток способа состоит в том, что сжатие газа в компримирующей емкости и закачка жидкости в накопительную емкость осуществляются от разных источников механической энергии при разных путях ее передачи рабочему телу. Это приводит к непроизводительным потерям накопленной рабочим телом энергии. Так, при сливе жидкости из накопительной емкости после полного вытеснения из нее газа в емкости потребителя напрасно теряется потенциальная энергия, накопленная жидкостью в процессе ее закачки в емкость. Также не используется внутренняя энергия газа, сжатого в компримирующей емкости при его нагнетании в накопительную емкость. Применение различных источников механической энергии для сжатия газа и закачке жидкости усложняет реализацию способа и предопределяет использование разных механизмов ее передачи, что обуславливает отмеченный выше недостаток способа. The disadvantage of this method is that the compression of the gas in the compression tank and the injection of liquid into the storage tank are carried out from different sources of mechanical energy with different ways of its transfer to the working fluid. This leads to unproductive losses of energy accumulated by the working fluid. So, when draining the liquid from the storage tank after the gas is completely displaced from it into the consumer's tank, the potential energy accumulated by the liquid during its pumping into the tank is lost in vain. Also, the internal energy of the gas compressed in the compression tank is not used when it is injected into the storage tank. The use of various sources of mechanical energy for gas compression and fluid injection complicates the implementation of the method and determines the use of different mechanisms for its transmission, which leads to the disadvantage of the method noted above.
Актуальным вопросом в технике промышленной реализации природного газа является доставка его потребителю. В настоящее время это осуществляется, например, с помощью передвижных автогазозаправщиков, представляющих собой транспортное средство, выполненное на базе грузового автомобиля с прицепом, с установленными на платформе прицепа емкостями для газа высокого давления, сообщенными газовой магистралью, подсоединенной к источнику низкого давления (Ю.И. Боксерман и др., "Перевод транспорта на газовое топливо", М., "Недра", 1988, стр. 143-145, 150-151, рис. 51). Указанное устройство позволяет осуществлять заправку газа в его емкости до высокого уровня давления от магистрали природного газа низкого давления, а также транспортировать газ потребителю. Однако такая заправка возможна только с помощью автогазонаполнительных компрессорных станций, позволяющих посредством дожимных компрессоров получить высокое давление в емкостях заправщика, превышающее давление в заправочной магистрали. An urgent issue in the technique of industrial sale of natural gas is its delivery to the consumer. Currently, this is carried out, for example, with the help of mobile gas tankers, which are a vehicle made on the basis of a truck with a trailer, with high-pressure gas tanks installed on the trailer platform, communicated by a gas main connected to a low-pressure source (Yu.I. Boxerman et al., “Transfer of transport to gas fuel”, M., “Nedra”, 1988, pp. 143-145, 150-151, Fig. 51). The specified device allows you to refuel the gas in its tank to a high pressure level from the low-pressure natural gas line, as well as transport gas to the consumer. However, such refueling is possible only with the help of gas filling compressor stations, which allow using booster compressors to obtain high pressure in the refueling tanks, exceeding the pressure in the refueling line.
Использование передвижного газозаправщика, доставляющего потребителю природный газ от автогазозаполнительных компрессорных станций, в силу их малочисленности, большой территориальной рассредоточенности и отсутствия на большей части заправочных станций дожимных компрессоров ограничивают применение существующих газозаправщиков и снижают их эффективность. The use of a mobile gas tanker delivering natural gas to the consumer from gas filling compressor stations, due to their small numbers, large territorial dispersion and the absence of booster compressors at most gas stations, limits the use of existing gas tanks and reduces their effectiveness.
Задачей изобретения является создание эффективного способа реализации природного газа, обеспечивающего снижение энергозатрат на этапах его подготовки и передачи газа в емкости потребителя. В задачу изобретения также входит такое усовершенствование конструкции передвижного газозаправщика, которое обеспечило бы ему автономность, т.е. способность, не прибегая к помощи автогазонаполнительных компрессорных станций, самозаправляться газом от источника низкого давления (газопровода) до получения в емкостях газозаправщика давления газа, превышающего, например, эксплуатационное давление в баках автомобилей, работающих на газовом топливе, что позволяло бы полностью передавать газ потребителю. The objective of the invention is to create an effective method for the sale of natural gas, which reduces energy consumption at the stages of its preparation and transmission of gas to consumer tanks. The objective of the invention also includes such an improvement in the design of a mobile gas tanker that would ensure its autonomy, i.e. the ability, without resorting to the help of gas filling compressor stations, to self-refuel with gas from a low pressure source (gas pipeline) until gas pressure in the gas tank is higher than, for example, the operating pressure in the tanks of vehicles powered by gas fuel, which would completely transfer gas to the consumer.
Указанная задача решается тем, что в известном способе реализации природного газа, включающем этапы подготовки газа и его передачи под давлением в емкости потребителя, когда на этапе подготовки газ подают под низким давлением в компримирующую емкость, где его сжимают и нагнетают в накопительную емкость, проводят осушку газа, а на этапе передачи газа в емкости потребителя контролируют давление в накопительной емкости, не допуская его уменьшения ниже минимального значения, для чего в накопительную емкость закачивают жидкость, согласно изобретению газ низкого давления одновременно подают во все емкости, сжатие газа в компримирующей емкости осуществляют путем закачки в нее жидкости, осуществляя этой операцией нагнетание газа в накопительную емкость, и если давление газа в ней не достигло заданного уровня, производят слив жидкости из компримирующей емкости и процесс подачи газа низкого давления и последующую закачку жидкости в компримирующую емкость продолжают, а этап передачи газа в емкости потребителя начинают по достижении заданного давления в накопительной емкости и прекращении нагнетания в нее газа. This problem is solved by the fact that in the known method of selling natural gas, which includes the steps of preparing the gas and transferring it under pressure to the consumer’s tanks, when at the preparation stage the gas is supplied under low pressure to a compression tank, where it is compressed and pumped into the storage tank, drying is carried out gas, and at the stage of gas transmission to the consumer’s tanks, the pressure in the storage tank is controlled, not allowing it to decrease below the minimum value, for which liquid is pumped into the storage tank, according to the low pressure gas is simultaneously supplied to all tanks, the gas is compressed in the compression tank by pumping liquid into it, by this operation pumping gas into the storage tank, and if the gas pressure in it has not reached a predetermined level, the liquid is drained from the compression tank and the process low-pressure gas supply and the subsequent injection of liquid into the compression tank is continued, and the stage of gas transmission to the consumer’s tanks is started upon reaching a predetermined pressure in the storage tank cease pumping gas into it.
Осушку газа целесообразно осуществлять в накопительной емкости посредством улавливания водяного пара, конденсирующегося в результате повышения давления газа, слоем предварительно налитой в емкость жидкости, имеющей плотность ниже плотности воды. It is advisable to dry the gas in a storage tank by trapping water vapor, which condenses as a result of the increase in gas pressure, with a layer of liquid previously poured into the tank having a density lower than the density of water.
В процессе передачи газа в емкость потребителя, по результатам контроля давления в накопительной емкости, жидкость в нее может подаваться из компримирующей емкости. In the process of transferring gas to the consumer’s tank, according to the results of monitoring the pressure in the storage tank, liquid can be supplied into it from the compression tank.
Одновременно могут использоваться несколько накопительных емкостей, и в этом случае при передаче газа в емкость потребителя, по результату контроля давления газа в системе накопительных емкостей, жидкость последовательно перекачивают в другие накопительные емкости. Several storage tanks can be used at the same time, and in this case, when transferring gas to the consumer’s tank, according to the result of monitoring the gas pressure in the storage tank system, the liquid is successively pumped to other storage tanks.
Для нагнетания газа в накопительные емкости могут использоваться две сообщенные между собой компримирующие емкости, при этом процесс накопления газа осуществляют за счет попеременой подачи из каждой компримирующей емкости газа, вытесняемого из этой емкости жидкостью, забираемой из другой компримирующей емкости. При этом процесс перекачивания жидкости из одной емкости в другую целесообразно выполнять, подавая жидкость из откачиваемой емкости на вход насоса и одновременно заполняя эту емкость газом низкого давления. Two pressurized containers connected to each other can be used to inject gas into the storage tanks, while the gas accumulation process is carried out by alternately supplying gas from each compression tank, which is displaced from this tank by liquid taken from another compression tank. In this case, it is advisable to carry out the process of pumping liquid from one tank to another by supplying liquid from the pumped tank to the pump inlet and at the same time filling this tank with low-pressure gas.
В процессе заполнения жидкостью любой из емкостей в случае недостижения жидкостью верхнего контролируемого уровня в эту емкость подают дополнительный объем жидкости. При этом верхний и нижний уровни жидкости в емкости устанавливают из условия, при котором отношение минимального объема газовой полости в емкости к объему между верхним и нижним уровнем жидкости составляло 1/20 - 1/25. In the process of filling with liquid of any of the containers in case the liquid does not reach the upper controlled level, an additional volume of liquid is supplied to this tank. In this case, the upper and lower liquid levels in the tank are established from the condition under which the ratio of the minimum volume of the gas cavity in the tank to the volume between the upper and lower liquid levels is 1/20 - 1/25.
В качестве рабочей жидкости может использоваться смазочное масло или его смесь с дизельным топливом вязкостью 20-200 ед. Задача изобретения решается также тем, что передвижной газозаправщик, содержащий платформу с установленными на ней емкостями для газа высокого давления, блок приема газа, блок раздачи, включающий редуктор и контрольно-измерительную аппаратуру, узлы подсоединения к источнику газа и потребителю, заправочный коллектор, соединенный с блоками приема и раздачи газа и с каждой из емкостей, согласно изобретению снабжен компрессором, включающим гидронасос и по меньшей мере одну из установленных на платформе емкостей высокого давления, выполняющую функцию компримирующей емкости, причем остальные емкости функционируют в качестве накопительных. Вход гидронасоса соединен с баком для рабочей жидкости, а выход связан напорной магистралью через гидрозамок и трубопровод с нижней частью каждой из емкостей, при этом гидрозамок связан сливной магистралью с входом гидронасоса, в сливной и напорной магистрали установлены гидроуправляемые дифференциальные клапаны, соединенные с общим гидрораспределителем с возможностью работы клапанов в противофазе, заправочный коллектор выполнен в виде газовой магистрали низкого давления и сообщен с верхней частью каждой из емкостей газоводами, перед которыми в проточном тракте коллектора установлены обратные клапаны, выход коллектора подсоединен к датчику давления контрольно-измерительной аппаратуры блока раздачи газа, в каждой емкости установлены датчики верхнего и нижнего уровня жидкости, поступающей из напорной магистрали, причем датчики посредством управляющего устройства электрически связаны с общим гидрораспределителем клапанов напорной и сливной магистралей, гидрораспределителем гидрозамка и гидронасосом компрессора с возможностью осуществления процесса попеременного нагнетания жидкости в компримирующую емкость и слива из нее жидкости на этапе подготовки газа и последующей подачи жидкости из компримирующей емкости в первую по ходу потока газа накопительную емкость и из нее в последующие емкости на этапе передачи газа в емкости потребителя и автоматического отключения гидронасоса при достижении необходимого давления в накопительных емкостях. As the working fluid can be used lubricating oil or its mixture with diesel fuel viscosity of 20-200 units. The objective of the invention is also solved by the fact that a mobile gas tanker containing a platform with high-pressure gas tanks installed on it, a gas receiving unit, a distribution unit including a gearbox and instrumentation, connection points to a gas source and a consumer, a filling manifold connected to according to the invention, it is equipped with a compressor for receiving and distributing gas and with each of the containers, including a hydraulic pump and at least one of the high pressure tanks installed on the platform, function of the compression tank, with the remaining tanks functioning as storage tanks. The inlet of the hydraulic pump is connected to the tank for the working fluid, and the outlet is connected by the pressure line through the hydraulic lock and the pipeline to the lower part of each tank, while the hydraulic lock is connected by the drain line to the inlet of the hydraulic pump, and the hydraulic and differential valves are installed in the drain and pressure lines connected to a common valve the ability to operate the valves in antiphase, the filling manifold is made in the form of a low-pressure gas line and is connected to the upper part of each of the containers by gas ducts, per for which check valves are installed in the manifold flow path, the collector output is connected to the pressure sensor of the control and measuring equipment of the gas distribution unit, in each tank there are sensors for the upper and lower liquid level coming from the pressure line, and the sensors are electrically connected to the common valve by means of a control device valves of pressure and drain lines, hydraulic lock of the hydraulic lock and compressor hydraulic pump with the possibility of carrying out the process across pumping liquid into the compression tank and draining liquid from it at the gas preparation stage and then supplying liquid from the compression tank to the first storage tank along the gas flow and into subsequent tanks at the stage of gas transfer to the consumer’s tanks and automatic shutdown of the hydraulic pump when the necessary pressure in storage tanks.
При использовании в компрессоре двух первых по ходу заправки газа емкостей в качестве компримирующих, параллельно заправочному коллектору должны быть подключены два газопровода, при этом один подключен на участке между обратным клапаном перед первой компримирующей емкостью и обратным клапаном за первой накопительной емкостью, а второй газопровод подключен между входом газа в коллектор и обратным клапаном перед второй компримирующей емкостью, причем коллектор между узлом подсоединения к нему первой емкости и обратным клапаном перед второй емкостью целесообразно снабдить запорным органом, при этом электрическая связь датчиков каждой из емкостей с гидрораспределителями клапанов и гидрозамков компрессора должна допускать возможность осуществления процесса попеременного нагнетания жидкости из одной компримирующей емкости в другую и обратно на этапе накопления газа и из компримирующей емкости в первую по ходу потока газа накопительную емкость и из нее в последующие емкости на этапе реализации газа. When using the first two tanks in the compressor as gas compressors in the course of gas refueling, two gas pipelines must be connected in parallel with the filling manifold, one of which is connected in the area between the non-return valve in front of the first compression tank and the non-return valve behind the first storage tank, and the second gas pipe is connected between the gas inlet to the manifold and the check valve in front of the second compression tank, and the collector between the node connecting it to the first tank and the check valve in front of it is advisable to equip it with a shutter body, while the electrical connection of the sensors of each of the containers with the valve control valves and compressor locks should allow the process of alternately pumping liquid from one compressing tank to another and vice versa at the stage of gas accumulation and from the compressing tank in the first flow direction gas storage capacity and from it to subsequent tanks at the stage of gas sales.
Гидронасос может быть связан с баком для рабочей жидкости впускным устройством, позволяющим при утечках в гидросистеме производить дозированную подачу жидкости на вход насоса, при этом впускное устройство может быть выполнено в виде обратного клапана с двумя входами, один из которых со стороны седла подсоединен к баку с рабочей жидкостью, а другой со стороны клапана подсоединен к сливной магистрали гидронасоса, при этом выход клапана соединен с входом гидронасоса. The hydraulic pump can be connected to the tank for the working fluid with an inlet device, which allows for a leaked fluid supply to the pump inlet for leaks in the hydraulic system, while the inlet device can be made in the form of a check valve with two inlets, one of which is connected to the tank from the saddle side with working fluid, and the other on the valve side is connected to the drain line of the hydraulic pump, while the valve outlet is connected to the inlet of the hydraulic pump.
Гидрозамок в гидравлической схеме газозаправщика может быть выполнен в виде обратного клапана принудительного открытия с электромагнитным гидрораспределителем. Запорный элемент клапана может быть образован штоком с поршнем на его конце, при этом надпоршневое пространство клапана должно быть сообщено с электромагнитным гидрораспределителем с возможностью подачи жидкости из трубопровода, соединяющего нижнюю часть емкости с гидрозамком. The hydraulic lock in the hydraulic circuit of the gas tanker can be made in the form of a check valve forcing opening with an electromagnetic valve. The locking element of the valve can be formed by a rod with a piston at its end, while the above-piston space of the valve must be communicated with an electromagnetic valve with the possibility of supplying fluid from the pipeline connecting the lower part of the tank with a hydraulic lock.
На выходе газовода, соединяющего заправочный коллектор с емкостью, целесообразно установить аварийный клапан, предотвращающий заброс жидкости в заправочный коллектор при несрабатывании датчика верхнего уровня жидкости в емкости, который может быть выполнен в виде поплавкового запорного элемента, перемещающегося под действием жидкости в закрепленных на крышке емкости направляющих с возможностью перекрытия проточной части газовода в случае превышения уровнем жидкости допустимого значения. It is advisable to install an emergency valve at the outlet of the gas duct connecting the refueling manifold to the reservoir, which prevents the liquid from being thrown into the refueling manifold when the upper liquid level sensor in the reservoir fails, which can be made in the form of a float locking element moving under the action of the fluid in the guides attached to the reservoir lid with the possibility of blocking the flow of the gas duct in case the liquid level exceeds the permissible value.
Датчик уровня жидкости в емкости может быть выполнен в виде поплавкового элемента с магнитом и установленной в емкости открытой с одного конца вертикальной трубки, внутри которой на заданной высоте закреплены электрические контакты с возможностью их срабатывания при воздействии магнитного поля поплавкового элемента. The liquid level sensor in the tank can be made in the form of a float element with a magnet and installed in the tank is a vertical tube open from one end, inside of which electrical contacts are fixed at a given height so that they can be triggered by the magnetic field of the float element.
Датчик давления контрольно-измерительной аппаратуры блока раздачи газа целесообразно выполнить в виде электроконтактного манометра с нижним уровнем давления 21 МПа и верхним уровнем в диапазоне 25-30 МПа. The pressure sensor of the control equipment of the gas distribution unit is expediently performed in the form of an electrical contact pressure gauge with a lower pressure level of 21 MPa and an upper level in the range of 25-30 MPa.
Все приведенные выше признаки являются существенными, так как каждый из них влияет на соответствующий технический результат, совокупность которых позволяет решить задачу изобретения. All the above signs are significant, since each of them affects the corresponding technical result, the combination of which allows to solve the problem of the invention.
Так, сжатие газа низкого давления сначала в компримирующей емкости, а затем его передавливание в накопительную емкость путем закачки в компримирующую емкость жидкости обеспечивает реализацию единого механизма передачи энергии на сжатие газа на этапе его подготовки и на стабилизацию давления газа в накопительных емкостях на этапе передачи газа в емкости потребителя не зависимо от расхода газа. Это создает предпосылки для последующего использования накопленной при осуществлении способа энергии рабочего тела, что позволяет снизить энергетические затраты. Такая технология, кроме того, позволяет осуществить почти изотермический процесс накопления газа, при котором его температура практически не превышает температуру окружающей среды, что позволяет отказаться от применения обычных при работе компрессоров средств охлаждения их рабочих узлов, что также способствует уменьшению энергозатрат на сжатие газа. Периодический слив жидкости из компримирующей емкости позволяет производить дозированную подачу газа в накопительную емкость и тем самым устанавливать "степень изотермичности" процесса. Кроме того, за счет снижения температуры газа при тех же объемах емкости и давления в ней, что и в известных способах подготовки газа к его реализации, возможно осуществить накопления большей массы газа. На уменьшение энергозатрат влияет также в значительной степени уменьшенная цикличность осуществляемого процесса, так как при таком накоплении газа в емкостях давление возрастает постепенно, что приводит к уменьшению потребляемой мощности. Thus, the compression of low-pressure gas first in a compression tank, and then its transfer to a storage tank by pumping a liquid into a compression tank, provides a single mechanism for transferring energy to compress gas at the stage of its preparation and to stabilize the gas pressure in the storage tanks at the stage of gas transfer to consumer capacity regardless of gas flow. This creates the prerequisites for the subsequent use of the energy of the working fluid accumulated during the implementation of the method, which reduces energy costs. This technology, in addition, allows for the almost isothermal process of gas accumulation, at which its temperature practically does not exceed the ambient temperature, which eliminates the use of cooling means of their working units that are common when compressors are running, which also helps to reduce the energy consumption for gas compression. Periodic discharge of liquid from the compression tank allows a metered supply of gas to the storage tank and thereby establish the "degree of isothermal" process. In addition, by reducing the temperature of the gas with the same volume of the tank and pressure in it as in the known methods of preparing gas for its implementation, it is possible to accumulate a larger mass of gas. The decrease in energy consumption is also affected by the significantly reduced cyclicity of the process, since with such an accumulation of gas in containers, the pressure increases gradually, which leads to a decrease in power consumption.
Осуществление осушки газа в накопительной емкости посредством улавливания водяного пара, слоем предварительно налитой в емкость жидкости с плотностью, меньшей плотности воды, позволяет не применять традиционных для этих целей абсорбирующих средств, что способствует как упрощению процесса, так и снижению затрат энергии. The implementation of the drying of gas in the storage tank by trapping water vapor, a layer of liquid pre-poured into the tank with a density lower than the density of water, allows not to use traditional absorbent means, which helps both simplify the process and reduce energy costs.
Перекачка жидкости в накопительную емкость из компримирующей емкости в процессе передачи газа потребителю позволяет использовать потенциальную энергию жидкости в компримирующей емкости для уменьшения энергозатрат на привод насоса. На этот показатель также влияет применение двух компримирующих емкостей, обеспечивающих возможность не сливать жидкость из одной емкости в бак, а сразу направлять жидкость на вход насоса для закачки ее во вторую компримирующую емкость, что одновременно делает процесс накопления газа непрерывным. Pumping liquid into the storage tank from the compression tank during gas transfer to the consumer allows the potential energy of the liquid in the compression tank to be used to reduce energy consumption for the pump drive. This indicator is also affected by the use of two compression tanks, which make it possible not to drain the liquid from one tank into the tank, but to direct the liquid to the pump inlet to pump it into the second compression tank, which simultaneously makes the gas storage process continuous.
Применение одновременно нескольких накопительных емкостей позволяет увеличить не только производительность процесса, но и наиболее близко подойти к режиму изотермического сжатия газа, что как отмечалось выше, способствует снижению энергозатрат. The use of several storage tanks at the same time allows to increase not only the productivity of the process, but also come closest to the regime of isothermal compression of gas, which, as noted above, helps to reduce energy consumption.
Контроль верхнего и нижнего уровня жидкости в любой из емкостей позволяет в случае утечки жидкости из гидравлической системы осуществить подачу в эту емкость дополнительного объема жидкости. The control of the upper and lower liquid levels in any of the tanks allows in case of fluid leakage from the hydraulic system to supply an additional volume of liquid to this tank.
Выбор верхнего и нижнего уровня жидкости в емкости из условия, при котором отношение минимального объема газовой полости в емкости к объему между верхним и нижним уровнем жидкости составляет 1/20 - 1/25, соответствует наибольшей производительности при одноступенчатом сжатии газа от 2.5 МПа до 32 МПа. The choice of the upper and lower liquid levels in the tank from the condition that the ratio of the minimum volume of the gas cavity in the tank to the volume between the upper and lower liquid levels is 1/20 - 1/25 corresponds to the highest performance with single-stage gas compression from 2.5 MPa to 32 MPa .
Выполнение передвижного газозаправщика с гидрокомпрессором в виде гидронасоса, и по меньшей мере одной компримирующей емкости позволяет реализовать заложенный в способе единый механизм передачи энергии на сжатие газа на этапе его подготовки и на стабилизацию давления газа в накопительных емкостях на этапе передачи газа в емкости потребителя. Соединение входа гидронасоса со сливной магистралью, содержащей гидрозамок, а выхода посредством напорной магистрали через гидрозамок - с нижней частью каждой из емкостей обеспечивает возможность направлять жидкость из одной емкости в другую, минуя бак, позволяя при этом регенерировать запасенную при закачке в емкость жидкости ее потенциальную энергию и энергию сжатого газа и снизить тем самым потребную мощность привода насоса для компримирования газа. The implementation of a mobile gas tanker with a hydraulic compressor in the form of a hydraulic pump, and at least one compressing tank allows implementing the unified mechanism for transferring energy to compress gas at the stage of its preparation and to stabilize the gas pressure in the storage tanks at the stage of gas transmission to the consumer’s tanks. The connection of the inlet of the hydraulic pump with a drain line containing a hydraulic lock, and the outlet through the pressure line through a hydraulic lock with the bottom of each tank provides the ability to direct fluid from one tank to another, bypassing the tank, while allowing it to regenerate its potential energy stored during pumping into the tank and energy of compressed gas and thereby reduce the required drive power of the pump for compressing gas.
Размещение в сливной и напорной магистрали гидроуправляемых дифференциальных клапанов, соединенных с общим гидрораспределителем с возможностью работы клапанов в противофазе позволяет надежно перекрывать соответствующую магистраль, не допуская замыкания их друг на друга и предотвращая тем самым сбой в работе устройства. При этом связь указанных клапанов через общий гидрораспределитель с установленными в емкостях датчиками верхнего и нижнего уровня жидкости, поступающей из напорной магистрали, позволяет в случае перелива жидкости перекрывать напорную магистраль и не допустить попадание жидкости в заправочный коллектор, что также повышает надежность работы гидравлической системы газозаправщика. The placement in the drain and pressure lines of hydraulically controlled differential valves connected to a common valve with the ability to operate the valves in antiphase allows you to reliably overlap the corresponding line, preventing them from closing to each other and thereby preventing a malfunction of the device. At the same time, the connection of these valves through a common valve with installed sensors for the upper and lower levels of the liquid coming from the pressure line allows in the event of a liquid overflow to block the pressure line and prevent liquid from entering the filling manifold, which also increases the reliability of the hydraulic system of the gas tanker.
Обеспечение связи гидронасоса с баком для рабочей жидкости через впускное устройство, выполненное в виде обратного клапана с двумя входами, один из которых подсоединен к баку с рабочей жидкостью, а другой - к сливной магистрали гидронасоса, при этом выход клапана соединен с входом гидронасоса, позволяет отделить сливную магистраль от бака, когда в ней имеет место повышенное давление, и соединить бак с входом насоса в случае разряжения в сливной магистрали. Providing communication of the hydraulic pump with the tank for the working fluid through the inlet device, made in the form of a check valve with two inlets, one of which is connected to the tank with the working fluid, and the other to the drain line of the hydraulic pump, while the valve outlet is connected to the inlet of the hydraulic pump, allows you to separate the drain line from the tank when there is high pressure in it, and connect the tank to the pump inlet in case of a vacuum in the drain line.
Установка на выходе газовода, соединяющего заправочный коллектор с емкостью, аварийного клапана в виде поплавкового запорного элемента, перемещающегося под действием жидкости, позволяет осуществить эффективную работу клапана по предотвращению заброса жидкости в заправочный коллектор при несрабатывании датчика верхнего уровня в емкости только на основе гидростатической силы и без применения датчиков с коммутационными системами, что существенно упрощает систему управления подготовки газа к реализации. The installation of an emergency valve in the form of a float locking element moving under the action of a liquid at the outlet of the gas duct connecting the filling manifold allows the valve to operate efficiently to prevent liquid from being thrown into the filling manifold when the upper level sensor in the reservoir fails to operate only on the basis of hydrostatic force and without the use of sensors with switching systems, which greatly simplifies the control system for the preparation of gas for sale.
Остальные признаки, для которых не приведено выше обоснование существенности, являются таковыми в силу их необходимости в конструкции для ее правильного функционирования. The remaining features, for which the substantiation of materiality is not given above, are such by virtue of their need for a design for its proper functioning.
Далее изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и чертежом, на котором изображена принципиальная схема передвижного автогазозаправщика, осуществляющего предложенный способ. The invention is further illustrated by specific examples of its implementation and the drawing, which shows a schematic diagram of a mobile gas tanker implementing the proposed method.
Способ реализации природного газа включает два основных этапа: этап подготовки газа и этап, на котором осуществляется передача газа под давлением в емкости потребителя. На первом этапе газ низкого давления от природного источника одновременно подают в систему сообщающихся между собой емкостей и далее по меньшей мере в одной из них (компримирующая емкость) газ сжимают, а в других (накопительные емкости) сжатый газ накапливают, повышая его давление до уровня, при котором газ должен быть передан потребителю. Сжатие газа в компримирующей емкости осуществляют путем закачки в нее жидкости, одновременно вытесняя газ в систему накопительных емкостей. Если давление газа в накопительных емкостях не достигло заданного уровня, производят слив жидкости из компримирующей емкости и одновременно заполняют ее газом низкого давления, далее вновь закачивают жидкость в компримирующую емкость и процесс нагнетания газа в накопительные емкости продолжают. The method of selling natural gas includes two main stages: the stage of gas preparation and the stage at which gas is transferred under pressure in the consumer’s tanks. At the first stage, low-pressure gas from a natural source is simultaneously supplied to a system of interconnected containers and then at least in one of them (compression tank) gas is compressed, and in the other (storage tanks), compressed gas is accumulated, increasing its pressure to a level at which gas must be transferred to the consumer. Compression of gas in the compression tank is carried out by pumping liquid into it, while displacing the gas into the storage tank system. If the gas pressure in the storage tanks has not reached a predetermined level, the liquid is drained from the compression tank and at the same time it is filled with low-pressure gas, then the liquid is again pumped into the compression tank and the gas injection process into the storage tanks is continued.
Нагнетание газа в накопительные емкости может осуществляться и за счет попеременной подачи в них газа из двух сообщенных между собой компримирующих емкостей в процессе попеременной перекачки жидкости из одной компримирующей емкости в другую. Операция перекачки жидкости из одной емкости в другую для вытеснения газа может применяться и на этапе передачи газа в емкости потребителя, т. е. многократно в течение всего процесса реализации газа, поэтому для использования потенциальной энергии, запасенной жидкостью, целесообразно процесс выполнять, подавая жидкость из откачиваемой емкости на вход насоса, а откачиваемую жидкость одновременно замещать газом низкого давления. The injection of gas into the storage tanks can also be carried out by alternately supplying gas to them from two pressurized containers connected to each other during the alternate pumping of liquid from one compressing tank to another. The operation of pumping liquid from one tank to another to displace gas can also be used at the stage of transferring gas to consumer tanks, i.e., repeatedly during the entire process of selling gas, therefore, to use the potential energy stored in the liquid, it is advisable to carry out the process by supplying liquid from pumped capacity at the inlet of the pump, and the pumped liquid at the same time replaced with low pressure gas.
Одновременно в каждой из накопительных емкостей происходит осушка газа. В проводимом процессе принцип осушки заключается в том, что в результате сжатия газа парциальное давление содержащегося в нем водяного пара достигает давления насыщения, что приводит к конденсации пара в виде жидкой фазы, которая оседает в конечном счете на дне емкости и улавливается слоем предварительно налитой в емкость жидкости, имеющей плотность ниже плотности воды. В качестве рабочей жидкости может использоваться смазочное масло или его смесь с дизельным топливом вязкостью 20-200 ед. At the same time, gas dehydration occurs in each of the storage tanks. In the ongoing process, the principle of drying consists in the fact that, as a result of gas compression, the partial pressure of the water vapor contained in it reaches the saturation pressure, which leads to condensation of the vapor in the form of a liquid phase, which ultimately settles at the bottom of the tank and is captured by a layer previously poured into the tank a liquid having a density below the density of water. As the working fluid can be used lubricating oil or its mixture with diesel fuel viscosity of 20-200 units.
После достижения в системе накопительных емкостей заданного уровня давления нагнетание в них газа прекращают и переходят ко второму этапу - передаче газа в емкости потребителя. Эту процедуру выполняют при стабилизированном в заданном диапазоне уровне давления в системе накопительных емкостей для чего в нее, по мере расхода газа, закачивают, например, из компримирующей емкости жидкость, которую последовательно перекачивают в каждую из накопительных емкостей и, сжимая газ, тем самым компенсируют падение давления в системе, вызванное расходом газа, передаваемого потребителю. After reaching a predetermined pressure level in the system of storage tanks, the gas injection in them is stopped and proceeds to the second stage - transfer of gas to the consumer’s tanks. This procedure is performed at a pressure level stabilized in a predetermined range in the system of storage tanks, for which, as the gas is consumed, liquid is pumped, for example, from a compression tank, which is subsequently pumped into each of the storage tanks and thereby compressing the gas, thereby compensating for the drop system pressure caused by the flow of gas transmitted to the consumer.
В процессе заполнения жидкостью любой из емкостей контролируют верхний и нижний уровни жидкости и в случае недостижения ею верхнего уровня, что может быть следствием утечки жидкости из гидросистемы, в емкость подают дополнительный объем жидкости. In the process of filling with liquid of any of the tanks, the upper and lower levels of the liquid are controlled, and if it does not reach the upper level, which may be a consequence of fluid leakage from the hydraulic system, an additional volume of liquid is supplied to the tank.
Как показали исследования, наиболее оптимальными для работы устройства, реализующего способ, являются величины указанных выше двух уровней, для которых отношение минимального объема газовой полости в емкости к объему между верхним и нижним уровнем жидкости составляет 1/20 - 1/25. В этом случае достигается требуемое в большей части случаев одноступенчатое сжатие газа в емкости от 2.5 до 32 МПа. Studies have shown that the most optimal for the operation of a device that implements the method are the values of the above two levels, for which the ratio of the minimum volume of the gas cavity in the tank to the volume between the upper and lower liquid levels is 1/20 - 1/25. In this case, the required, in most cases, one-stage compression of the gas in the tank from 2.5 to 32 MPa is achieved.
Устройство в виде передвижного газозаправщика, реализующее способ, описано ниже для случая двух компримирующих и двух накопительных емкостей. (см. чертеж)
Передвижной газозаправщик, содержит платформу с установленными на ней компримирующими 1,2 и накопительными 3,4 емкостями для газа высокого давления, заправочный коллектор 5, соединенный с блоками приема и раздачи газа и с каждой из емкостей) компрессор, включающий гидронасос 6 и две компримирующие емкости 1,2. Вход гидронасоса соединен с баком 7 для рабочей жидкости посредством впускного устройства 8, а выход связан напорной магистралью через гидрозамок 9 с нижней частью каждой из емкостей. В свою очередь гидрозамок связан сливной магистралью с впускным устройством 8 на входе гидронасоса 6. Гидрозамок, выполненный в виде обратного клапана принудительного открытия с электромагнитным гидрораспределителем 10, служит для автоматического открывания напорной магистрали при закачке жидкости и автоматического перекрытия сливной магистрали под давлением жидкости в емкости. В то же время, являясь клапаном принудительного открытия, гидрозамок препятствует несанкционированному открытию сливной магистрали. Запорный элемент 11 клапана гидрозамка образован штоком с поршнем, при этом надпоршневое пространство клапана сообщено с электромагнитным гидрораспределителем 10 с возможностью подачи жидкости из трубопровода, соединяющего нижнюю часть емкости, с гидрозамком 9.A device in the form of a mobile gas tanker that implements the method is described below for the case of two compressing and two storage tanks. (see drawing)
A mobile gas tanker contains a platform with compressing 1.2 and storage 3.4 tanks for high pressure gas installed on it, a filling manifold 5 connected to gas receiving and distribution units and from each tank) a compressor including a hydraulic pump 6 and two compression tanks 1,2. The inlet of the hydraulic pump is connected to the tank 7 for the working fluid by means of an inlet 8, and the outlet is connected by a pressure line through a hydraulic lock 9 to the lower part of each of the tanks. In turn, the hydraulic lock is connected by a drain line to the inlet device 8 at the inlet of the hydraulic pump 6. The hydraulic lock, made in the form of a forced opening check valve with an electromagnetic valve 10, serves to automatically open the pressure line when pumping liquid and automatically shut off the drain line under liquid pressure in the tank. At the same time, as a forced opening valve, a hydraulic lock prevents unauthorized opening of the drain line. The locking element 11 of the valve hydraulic lock is formed by a rod with a piston, while the above-piston space of the valve is communicated with an electromagnetic valve 10 with the possibility of supplying fluid from the pipeline connecting the lower part of the tank with a hydraulic lock 9.
В сливной и напорной магистралях гидрокомпрессора установлены гидроуправляемые дифференциальные клапаны 12, 13, соединенные с общим гидрораспределителем 14. In the drain and pressure lines of the hydraulic compressor are installed hydraulically controlled differential valves 12, 13 connected to a common valve 14.
Заправочный коллектор 5 выполнен в виде газовой магистрали низкого давления и сообщен с верхней частью каждой из емкостей газоводами 15, перед которыми в проточном тракте коллектора установлены обратные клапаны 16. Выход коллектора 5 подсоединен к датчику давления 17 контрольно- измерительной аппаратуры блока раздачи газа. Этот датчик выполнен в виде электроконтактного манометра с нижним уровнем давления 21 МПа и верхним уровнем в диапазоне 25-30 МПа. The filling manifold 5 is made in the form of a low-pressure gas line and is connected to the upper part of each of the containers by gas ducts 15, in front of which check valves 16 are installed in the flow path of the manifold 16. The output of the manifold 5 is connected to the pressure sensor 17 of the control and measuring equipment of the gas distribution unit. This sensor is made in the form of an electrical contact pressure gauge with a lower pressure level of 21 MPa and an upper level in the range of 25-30 MPa.
В каждой емкости 1-4 установлены датчики 18, 19 верхнего и нижнего уровня жидкости, поступающей из напорной магистрали гидронасоса 6. Датчики уровня посредством управляющего устройства 20 электрически связаны с общим гидрораспределителем 14 напорного 12 и сливного 13 клапанов, а также с гидрозамком 9 и гидронасосом 6 компрессора. Каждый из датчиков 18, 19 выполнен в виде поплавкового элемента с магнитом и установленной в емкости открытой с одного конца вертикальной трубки, внутри которой на заданной высоте закреплены электрические контакты с возможностью их срабатывания при воздействии магнитного поля поплавкового элемента. In each tank 1-4, sensors 18, 19 of the upper and lower levels of the fluid coming from the pressure line of the hydraulic pump 6 are installed. The level sensors, through the control device 20, are electrically connected with a common valve 14 of the pressure 12 and drain 13 valves, as well as with a hydraulic lock 9 and a hydraulic pump 6 compressors. Each of the sensors 18, 19 is made in the form of a float element with a magnet and installed in a container open from one end of a vertical tube, inside of which electrical contacts are fixed at a given height with the possibility of their operation when the magnetic field of the float element is exposed.
Для того, чтобы емкости 1,2 функционировали в качестве компримирующих и сжатый газ от каждой из этих емкостей отдельно нагнетался в накопительные емкости, параллельно заправочному коллектору 5 подключены два газопровода 21, 22, причем один подключен на участке AB между обратным клапаном 16 перед первой компримирующей емкостью 1 и обратным клапаном 16 за первой накопительной емкостью 3, а второй газопровод подключен на участке CD между входом газа в коллектор и обратным клапаном 16 перед второй компримирующей емкостью 2. Для того, чтобы в рассматриваемом случае не исключалась возможность использования одной емкости, например, 2 в качестве компримирующей, а всех остальных - в качестве накопительных, коллектор 5 на участке между точками A, D снабжен запорным органом 23, при открытии которого газ из компримирующей емкости 1 может поступать в емкость 2 и в последующие накопительные емкости 3, 4. In order for tanks 1,2 to function as compressors and compressed gas from each of these tanks to be separately pumped into storage tanks, two gas pipelines 21, 22 are connected in parallel to the filling manifold 5, and one is connected in section AB between the non-return valve 16 before the first compression 1 and a non-return valve 16 behind the first storage tank 3, and the second gas pipe is connected in the CD section between the gas inlet to the manifold and the non-return valve 16 before the second compression tank 2. In order to In this case, the possibility of using one tank, for example, 2 as a compressing one, and all the rest as accumulative ones, was not ruled out, the collector 5 in the area between points A, D is equipped with a shut-off element 23, when opening which gas from the compressing tank 1 can enter the tank 2 and subsequent storage tanks 3, 4.
Впускное устройство 8 на входе насоса 6, позволяет при утечках в гидросистеме производить дозированную подачу жидкости на вход насоса в зависимости от давления на выходе в сливной магистрали. Это устройство выполнено в виде обратного клапана с двумя входами и одним выходом, соединенным с входом гидронасоса. При этом вход клапана со стороны седла подсоединен к баку 7 с рабочей жидкостью, а со стороны клапана - к сливной магистрали гидронасоса 6. The inlet device 8 at the inlet of the pump 6, allows for leaks in the hydraulic system to produce a dosed fluid supply to the pump inlet, depending on the pressure at the outlet of the drain line. This device is made in the form of a check valve with two inputs and one output connected to the input of the hydraulic pump. In this case, the valve inlet from the seat side is connected to the tank 7 with the working fluid, and from the valve side to the drain line of the hydraulic pump 6.
Для предотвращения заброса жидкости в заправочный коллектор при несрабатывании датчика 18 верхнего уровня жидкости в емкостях 1-4 на выходе газовода 15, соединяющего заправочный коллектор 5 с емкостью, может быть установлен аварийный клапан 24. Клапан может быть выполнен в виде поплавкового запорного элемента, перемещающегося под действием жидкости в закрепленных на крышке емкости направляющих с возможностью перекрытия проточной части газовода в случае превышения уровнем жидкости допустимого значения. To prevent liquid from being thrown into the filling manifold when the upper liquid level sensor 18 does not work in tanks 1-4, an emergency valve 24 may be installed at the outlet of the gas duct 15 connecting the filling manifold 5 with a container. The valve may be made in the form of a float locking element moving under the action of the liquid in the guides fixed to the lid of the tank with the possibility of blocking the flow part of the gas duct in case the liquid level exceeds the permissible value.
Электрическая связь датчиков 18, 19 уровня жидкости в емкостях 1-4 с общим гидрораспределителем 14 клапанов напорной и сливной магистралей, гидрораспределителем 10 гидрозамка 9 и гидронасосом 6 компрессора, а также датчиков контрольно измерительной аппаратуры, в том числе и датчика 17 давления газа на блоке раздачи, с исполнительными устройствами осуществлена с помощью устройства 20 с программным управлением. Эта связь должна обеспечивать начало или прекращение какого-либо процесса в технологическом цикле реализации газа, а также выполнение всех операций этого способа, в частности, осуществление процесса попеременного нагнетания жидкости в компримирующую емкость и слива из нее жидкости на этапе подготовки газа, последующей подачи жидкости из компримирующей емкости в первую по ходу потока газа накопительную емкость и из нее в последующие емкости на этапе передачи газа в емкости потребителя, а также автоматического отключения гидронасоса при достижении необходимого давления в накопительных емкостях. The electrical connection of the liquid level sensors 18, 19 in tanks 1-4 with a common valve 14 of the pressure and drain lines, valve 10 of the hydraulic lock 9 and compressor 6 pump, as well as sensors of the control and measuring equipment, including the gas pressure sensor 17 at the distribution unit , with actuators implemented using device 20 with program control. This connection should ensure the beginning or termination of any process in the technological cycle of gas sales, as well as the implementation of all operations of this method, in particular, the process of alternately pumping liquid into a compression tank and draining liquid from it at the stage of gas preparation, followed by liquid supply from compressing capacity in the first upstream gas storage tank and from it to subsequent tanks at the stage of gas transmission to the consumer’s tanks, as well as automatic shutdown of the hydraulic pump and achieving the required pressure in the storage tanks.
Предлагаемый газозаправщик работает следующим образом. The proposed gas tanker works as follows.
При подключении установки к источнику газа низкого давления, газ через фильтр, поступает в заправочный коллектор 5 и, пройдя через обратные клапана 16 и газоводы 15 заполняет каждую из емкостей 1-4, в которые предварительно заливается жидкость до нижнего уровня, определяемого датчиком 19. При этом в первую компримирующую емкость 1 газ поступает по параллельному коллектору 5 участку CA газопровода и газоводу 15, а во вторую емкость 2 газ поступает по параллельному коллектору участку CD газопровода и по газоводу 15 этой емкости. When the unit is connected to a low-pressure gas source, the gas through the filter enters the filling manifold 5 and, passing through the check valves 16 and gas ducts 15, fills each of the containers 1-4, into which the liquid is preliminarily filled to the lower level detected by the gauge 19. When this, in the first compression tank 1, the gas enters through the parallel manifold 5 of the gas pipeline section CA and the gas duct 15, and in the second container 2, the gas enters through the parallel manifold section of the gas pipeline CD and through the gas duct 15 of this vessel.
Для запуска установки осуществляют заливку насоса и других элементов жидкостью. Для этого открывают вентиль на впускном устройстве 8 и жидкость под действием гидростатического давления заполняет насос 6 и другие элементы гидросистемы. To start the installation, the pump and other elements are filled with liquid. To do this, open the valve on the intake device 8 and the liquid under the action of hydrostatic pressure fills the pump 6 and other elements of the hydraulic system.
Включением насоса кнопкой на щите управляющего устройства 20 подают жидкость в емкость 1 через напорный клапан 12 и гидрозамок 9. Напорный клапан и гидрозамок при этом самооткрываются под напором жидкости и пропускают ее в первую компримирующую емкость 1. Одновременно с помощью магнитного гидрораспределителя 14 (сигнал на него поступает от управляющего устройства 20) закрывается сливной клапан 13, отсекающий сливную магистраль от поступления жидкости на вход насоса. При повышении уровня жидкости в емкости 1 газ из нее вытесняется и по параллельному заправочному коллектору 5 газопроводу AB нагнетается в накопительную емкость 3, а из нее в емкость 4. By turning on the pump, a button on the shield of the control device 20 feeds liquid into the tank 1 through the pressure valve 12 and the hydraulic lock 9. The pressure valve and the hydraulic lock in this case open themselves under the pressure of the liquid and pass it into the first compression tank 1. At the same time, using the magnetic control valve 14 (signal to it comes from the control device 20) the drain valve 13 is closed, which cuts off the drain line from the flow of fluid to the pump inlet. When the liquid level in the tank 1 rises, gas is displaced from it and through the parallel filling manifold 5, the gas pipeline AB is pumped into the storage tank 3, and from it into the tank 4.
При достижении жидкостью верхнего уровня срабатывает датчик 18 и через управляющее устройство 20 поступает команда на гидрораспределитель 10 гидрозамка и на гидрораспределитель 14 клапанов 12, 13. Срабатывание датчика 18 происходит при замыкании его электрических контактов под действием магнита, всплывающего на уровень расположения контактов посредством поплавкового элемента. When the liquid reaches the upper level, the sensor 18 is activated and a command is issued through the control device 20 to the hydraulic distributor 10 of the hydraulic lock and to the hydraulic distributor 14 of the valves 12, 13. The operation of the sensor 18 occurs when its electrical contacts are closed under the action of a magnet that pops up to the level of contact arrangement via the float element.
С помощью гидрораспределителя 10 жидкость под суммой гидростатического давления и сжатого газа в емкости 1 поступает в надпоршневое пространство гидрозамка 9 и, так как с другой стороны поршня (в напорной магистрали) давление значительно меньше, гидрозамок открывается и пропускает жидкость из емкости 1 в сливную магистраль, в которой под напором жидкости открывается клапан 13 и пропускает жидкость через впускное устройство 8 на вход насоса. Одновременно с открытием сливного клапана 12 по сигналу, поступающему с управляющего устройства 20 на гидрораспределитель 14, жидкость под давлением поступает в надпоршневое пространство напорного клапана 12 и закрывает его, отсекая тем самым напорную магистраль от поступления жидкости на выход насоса (так реализуется работа клапанов 12, 13 в противофазе). Поступающая в насос 6 жидкость на его выходе направляется в емкость 2, которая, кроме показанного на схеме гидрозамка, оборудована так же как и емкость 1 двумя дифференциальными клапанами (напорный и сливной, управляемые гидрораспределителем). В процессе понижения уровня жидкости в емкости 1 в ее полость из заправочного коллектора по участку CA и газоводу 15 поступает газ низкого давления. В то же время газ, заполнявший емкость 2, сжимается поступающей в эту емкость жидкостью и по заправочному коллектору 5 нагнетается в накопительные емкости 3, 4. После наполнения емкости 2 жидкостью при достижении ею верхнего уровня расположения датчика 18 на щит управляющего устройства 20 поступает сигнал, который преобразуется в команду для переключения гидрораспределителей 10, 14, что приводит к сливу жидкости из емкости 2 и закачке ее в емкость 1 как было изложено выше. По мере слива жидкости из емкости 2 в нее поступает газ низкого давления так же, как это имело место в начале процесса. Повторением последовательно циклов перекачки жидкости из одной емкости в другую и обратно с подпиткой системы жидкостью из бака 7 через впускное устройство 8 обеспечивается накопление газа высокого давления в емкостях 3, 4. При этом дополнительные порции жидкости на впускное устройство 8 из бака будут поступать только в том случае, когда система управления установки по падению давления на выходе сливной магистрали зафиксирует понижение верхнего уровня жидкости в емкости ниже установленного. Подача жидкости из бака в этом случае приведет к восстановлению необходимого уровня давления на входе насоса и оптимального режима его работы, при котором используется потенциальная энергия жидкости, заполняющей емкость и внутренняя энергия сжатого ею газа. Using the valve 10, the liquid under the sum of the hydrostatic pressure and the compressed gas in the tank 1 enters the over-piston space of the hydraulic lock 9 and, since the pressure on the other side of the piston (in the pressure line) is much lower, the hydraulic lock opens and passes the liquid from the tank 1 to the drain pipe, in which, under the pressure of the liquid, the valve 13 opens and passes the liquid through the inlet device 8 to the pump inlet. Simultaneously with the opening of the drain valve 12 according to the signal from the control device 20 to the control valve 14, liquid under pressure enters the supra-piston space of the pressure valve 12 and closes it, thereby cutting off the pressure line from the liquid supply to the pump outlet (this is how the valves 12, 13 in antiphase). The liquid entering the pump 6 is sent to a tank 2 at its outlet, which, in addition to the hydraulic lock shown in the diagram, is equipped as well as the tank 1 with two differential valves (pressure and drain valves controlled by a hydraulic distributor). In the process of lowering the liquid level in the tank 1, low-pressure gas enters into its cavity from the filling reservoir through section CA and gas duct 15. At the same time, the gas filling the tank 2 is compressed by the fluid entering the tank and is pumped through the filling manifold 5 into the storage tanks 3, 4. After filling the tank 2 with liquid, when it reaches the upper level of the sensor 18, a signal is sent to the shield of the control device 20, which is converted into a command to switch the control valves 10, 14, which leads to the discharge of fluid from the tank 2 and pumping it into the tank 1 as described above. As the liquid drains from the tank 2, low pressure gas enters into it in the same way as it did at the beginning of the process. By repeating sequentially cycles of pumping liquid from one tank to another and back with the system replenished with liquid from the tank 7 through the inlet 8, high pressure gas is accumulated in the tanks 3, 4. In this case, additional portions of the liquid to the inlet 8 from the tank will only come case when the control system of the installation by the pressure drop at the outlet of the drain line will record a decrease in the upper liquid level in the tank below the established one. In this case, the supply of liquid from the tank will restore the necessary pressure level at the pump inlet and its optimal operating mode, in which the potential energy of the liquid filling the tank and the internal energy of the gas compressed by it is used.
Если по каким-либо причинам не сработает датчик 18 верхнего уровня жидкости, то вступает в действие аварийный клапан 24. При этом под действием жидкости, уровень которой превышает допустимую высоту, поплавковый запорный элемент клапана перемещается в закрепленных на крышке емкости направляющих и перекрывает проточную часть газовода 15. If for some reason the sensor 18 of the upper liquid level does not work, then the emergency valve 24 activates. Moreover, under the action of a liquid whose level exceeds the permissible height, the float valve shut-off element moves in the guides fixed to the tank lid and blocks the gas duct passage fifteen.
При достижении заданного давления (20, 25, 32 МПа), что одновременно фиксируется и датчиком давления 17 контрольно-измерительной аппаратуры, процесс накопления газа в емкостях 3, 4 заканчивается и начинается процесс передачи газа в емкости потребителя. When the specified pressure is reached (20, 25, 32 MPa), which is simultaneously detected by the pressure sensor 17 of the control and measuring equipment, the process of gas accumulation in tanks 3, 4 ends and the process of transferring gas to consumer tanks begins.
При раздаче газа давление в накопительных емкостях понижается и когда оно опускается до уровня 21 МПа срабатывает нижний контакт ЭКМ 17 и на щит поступает сигнал, который преобразуется в команду, осуществляющую включение насоса 6, который начинает перекачку жидкости из одной из компримирующих емкостей (той, которая заполнена жидкостью) в первую по ходу газа накопительную емкость 3. При этом давление в остальных емкостях повышается. Если оно не достигло номинального уровня, программируемый логический блок щита управления 22 формирует команду на перекачку жидкости из емкости 3 в емкость 4. При достижении номинального давления на выходе газа срабатывает верхний контакт ЭКМ 17 и процесс компенсации давления газа в накопительных емкостях из-за расхода газа в емкости потребителя останавливается. Далее этот процесс может повторяться до полного вытеснения газа жидкостью при 20 МПа. When gas is distributed, the pressure in the storage tanks decreases and when it drops to the level of 21 MPa, the lower contact of the ECM 17 is activated and a signal is sent to the shield, which is converted into a command that turns on the pump 6, which starts pumping liquid from one of the compression tanks (the one filled with liquid) into the first storage tank 3 along the gas. In this case, the pressure in the remaining containers rises. If it does not reach the nominal level, the programmable logic block of the control panel 22 generates a command for pumping liquid from tank 3 to tank 4. When the nominal pressure at the gas outlet is reached, the upper contact of the ECM 17 and the process of compensating the gas pressure in the storage tanks due to gas flow in the consumer's capacity stops. Further, this process can be repeated until the gas is completely displaced by the liquid at 20 MPa.
Настоящее изобретение может быть использовано для заправки от природного источника газа отдельных транспортных средств, а также подвижных газораспределителей при отсутствии или малочисленности в регионе специализированных автогазонаполнительных компрессорных станций. При наличии в данной местности достаточного числа таких станций изобретение может быть с успехом применено в их технологическом процессе, что только повысит эффективность работы станций. The present invention can be used for refueling from a natural gas source of individual vehicles, as well as mobile gas distributors in the absence or small number of specialized auto-gas-filling compressor stations in the region. If there are a sufficient number of such stations in the area, the invention can be successfully applied in their technological process, which will only increase the efficiency of the stations.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106097A RU2128803C1 (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96106097A RU2128803C1 (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96106097A RU96106097A (en) | 1998-06-20 |
| RU2128803C1 true RU2128803C1 (en) | 1999-04-10 |
Family
ID=20178640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96106097A RU2128803C1 (en) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2128803C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA010697B1 (en) * | 2007-09-12 | 2008-10-30 | Алексей Сафронов | Method for compressing gaseous fuel for vehicles filling and dispensing device therefor |
| RU2487293C2 (en) * | 2011-09-06 | 2013-07-10 | Загир Агзамнурович Шарифуллин | Method of detecting leaks of oil product, water or other fluids at pipeline ruptures |
| RU2631954C2 (en) * | 2012-03-06 | 2017-09-29 | Дженерал Электрик Компани | Modular system to produce compressed natural gas |
| CN114295163A (en) * | 2020-12-31 | 2022-04-08 | 广东管辅能源科技有限公司 | Metering method and device for multiphase flow mixed transportation |
| US11454351B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-09-27 | Guangdong Guanfu Energy Technology Pte Ltd. | Multiphase flow mixed delivery method employing reciprocating driving performed by liquid in two chambers and device thereof |
| RU2781581C1 (en) * | 2018-10-31 | 2022-10-14 | Гуандун Гуаньфу Энерджи Текнолоджи Пте Лтд. | Method and apparatus for mixed delivery of a multiphase flow, involving reciprocating motion performed by liquid in two chambers |
-
1996
- 1996-03-28 RU RU96106097A patent/RU2128803C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Гайнулин Ф.Г. и др. Природный газ как моторное топливо на транспорте. - М.: Недра, 1986, с.255. 2. WO 92/20955, заявка, кл. F 17 C 5/06, 1992. 3. Боксерман Ю.И. и др. Перевод транспорта на газовое топливо. - М.: Недра, 1988, с.143 - 145, 150 - 151, рис.51. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA010697B1 (en) * | 2007-09-12 | 2008-10-30 | Алексей Сафронов | Method for compressing gaseous fuel for vehicles filling and dispensing device therefor |
| LT5584B (en) | 2007-09-12 | 2009-07-27 | Aleksejs Safronovs | Method and device to compress gaseos fuel for vehicles filling |
| US8899279B2 (en) | 2007-09-12 | 2014-12-02 | Hygen Sia | Method for compressing gaseous fuel for fuelling vehicle and device for implementation thereof |
| RU2487293C2 (en) * | 2011-09-06 | 2013-07-10 | Загир Агзамнурович Шарифуллин | Method of detecting leaks of oil product, water or other fluids at pipeline ruptures |
| RU2631954C2 (en) * | 2012-03-06 | 2017-09-29 | Дженерал Электрик Компани | Modular system to produce compressed natural gas |
| US11454351B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-09-27 | Guangdong Guanfu Energy Technology Pte Ltd. | Multiphase flow mixed delivery method employing reciprocating driving performed by liquid in two chambers and device thereof |
| RU2781581C1 (en) * | 2018-10-31 | 2022-10-14 | Гуандун Гуаньфу Энерджи Текнолоджи Пте Лтд. | Method and apparatus for mixed delivery of a multiphase flow, involving reciprocating motion performed by liquid in two chambers |
| CN114295163A (en) * | 2020-12-31 | 2022-04-08 | 广东管辅能源科技有限公司 | Metering method and device for multiphase flow mixed transportation |
| CN114295163B (en) * | 2020-12-31 | 2023-10-13 | 广东管辅能源科技有限公司 | Metering method and device for liquid volume in multiphase flow mixed transportation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6652243B2 (en) | Method and apparatus for filling a storage vessel with compressed gas | |
| KR101495943B1 (en) | Method for compressing gaseous fuel for fuelling vehicle and device for implementation thereof | |
| US5351726A (en) | System and method for compressing natural gas and for refueling motor vehicles | |
| US6663350B2 (en) | Self generating lift cryogenic pump for mobile LNG fuel supply system | |
| CN102865155B (en) | For reclaiming heat and the method and apparatus converting thereof into mechanical output | |
| CN103185200B (en) | Gas conveying system and gas conveying method | |
| RU2128803C1 (en) | Method of realization of natural gas and mobile gas charging unit for this method | |
| CN102265024A (en) | A fluid accumulator arrangement for an internal combustion engine | |
| CN110131073B (en) | Space propulsion system suitable for filling of large-capacity storage tank | |
| KR100722232B1 (en) | Liquid phase lpg injection fuel system for vehicle | |
| RU96106097A (en) | METHOD FOR IMPLEMENTING NATURAL GAS AND MOBILE GAS FILLER | |
| RU2065365C1 (en) | Movable gas filler | |
| CN113719754A (en) | Rocket liquid oxygen filling system and control method | |
| CN109469563B (en) | Water jet installation with at least two tanks | |
| RU2493477C2 (en) | Hydraulic system for compressed natural gas filling, and control method of gas filling | |
| CN206033208U (en) | Be suitable for civil aviation airport's diesel oil tank service truck | |
| WO1997036130A1 (en) | Method of exploiting natural gas and a mobile gas refuelling system | |
| RU21641U1 (en) | TANK CRYOGENIC FUEL ENGINE OF A VEHICLE OPERATING ON LIQUEFIED NATURAL GAS | |
| AU2019228707A1 (en) | Fuel supply system and assembly for injecting liquefied vapour under high pressure into a combustion chamber | |
| US2464802A (en) | Multiple tank fuel system with combined emergency and booster pump to maintain required discharge pressure | |
| CN219139239U (en) | Fuel supply system for internal combustion engine | |
| KR102686200B1 (en) | Fuel supply system and assembly for injecting liquefied vapor into the combustion chamber under high pressure | |
| JPH07133895A (en) | Natural gas charging device | |
| RU2093427C1 (en) | Pump system for supply of liquid to consumers, for example to engine making use of gas for driving second stage | |
| WO1999043941A2 (en) | Diesel pump fuel inlet metering using proportional control valve |