Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа
Полезная модель относится к газоснабжению, в частности, к испарению сжиженного углеводородного газа (СУГ) и может быть использована в составе испарительных установок для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей. Задача - повышение уровня безопасности испарительного устройства СУГ и уменьшение капитальных вложений в обеспечение взрывозащиты двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора-термостата промежуточного теплоносителя и блока управления. Технический результат - обеспечение подачи сигнала на открытие рабочего ЭМК при расходах паровой фазы близких или равных нулю, а также исключение капитальных вложений во взрывонепроницаемую оболочку для электрических контактов и соединений двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора-термостата промежуточного теплоносителя и блока управления рабочего электромагнитного клапана (ЭМК). Известное испарительное устройство СУГ содержит сосуд, промежуточный теплоноситель, трубчатые электронагреватели (ТЭН), испарительный трубопроводный змеевик (ИТЗ) и пароперегревательный трубопроводный змеевик (ПТЗ), регулятор-термостат промежуточного теплоносителя (ПТ), рабочий ЭМК отключения подачи жидкой фазы, двухпозиционный датчик температуры (ДДТ) паровой фазы, взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН. Новым является то, что выходной участок ПТЗ с расположенным на нем ДДТ паровой фазы, заключен в сосуд с ПТ с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы; к выходному участку ПТЗ, с расположенным на нем ДДТ за пределами сосуда с ПТ присоединен сборник жидкой фазы, в который заключен датчик уровня жидкой фазы СУГ, с функцией подачи сигнала на закрытие, связанных с ним блока управления и предохранительно-запорного ЭМК при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально-допустимого, а электрические соединения регулятора-термостата ПТ, термопредохранителя, ДДТ, блок управления рабочего ЭМК и блок управления предохранительно-запорного ЭМК заключены во взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к газоснабжению, в частности, к испарению сжиженного углеводородного газа (СУГ) и может быть использована в составе испарительных установок СУГ для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей.
Известно испарительное устройство СУГ, содержащее: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем (ПТ) с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимся в нем трубчатым электронагревателем (ТЭН), испарительным трубопроводным змеевиком (ИТЗ), соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком (ПТЗ); взрывозащищенный регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; поплавковый клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на выходном участке ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН. [см. Курицын Б.Н., Усачев А.П., Семенов В.Г. Электрический испаритель сжиженного газа с промежуточным теплоносителем / Использование газа в народном хозяйстве. Выпуск 14. Сб. научи, трудов. - Саратов: изд-во Сара тун-та, 1979, С.129-135.].
Недостатком известного испарительного устройства СУГ является низкий уровень безопасности, заключающийся в попадании потока капель жидкой фазы в трубопровод паровой фазы, регулятор давления газа и газогорелочные устройства потребителей при превышении расхода СУГ выше номинального. Попадание потока капель жидкой фазы в газогорелочные устройства потребителей приводит к их интенсивному испарению, резкому повышению давления газа выше допустимого, отрыву пламени, дальнейшей утечке газа в помещение где установлены газогорелочные устройства, созданию взрывоопасной концентрации газа с воздухом помещения, а при внесении источника зажигания к взрыву.
Другим недостатком известного испарительного устройства СУГ является попадание в регулятор давления газа паровой фазы перегретой выше максимально-
допустимого значения температуры при неисправностях регулятора - термостата промежуточного теплоносителя, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является испарительное устройство СУГ, содержащее: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимися в нем трубчатыми электронагревателями, испарительным трубопроводным змеевиком, соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком; взрывозащищенный регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключения ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; рабочий электромагнитный клапан (ЭМК) отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ; взрывозащищенный двухпозиционный датчик температуры паровой фазы (ДДТ), расположенный на выходном участке ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы до минимально-допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения; взрывозащищенный блок управления (БУ) работой ЭМК; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН; электросоединительные провода от ДДТ к БУ; электросоединительные провода от БУ к ЭМК [см. стр.397-398. Стаскевич Н.Л., Вигдорчик Д.Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. - Л.: Недра, 1986. - 543 с.].
Недостатком известного испарительного устройства СУГ является низкий уровень безопасности работы испарительного устройства СУГ, заключающийся:
1) в отсутствии подачи сигнала на открытие рабочего ЭМК для холодного периода года, при расходах паровой фазы близких или равных нулю, например в ночной период времени, когда значения температуры паровой фазы становятся ниже ее минимально-допустимого значения за счет теплообмена с окружающим наружным воздухом, имеющим температуру ниже минимально- допустимого значения температуры паровой фазы. В этом случае не произойдет автоматическое открытие рабочего электромагнитного клапана при переходе на режим отбора паровой фазы поскольку для этого необходимо,
чтобы температура наружного воздуха повысилась выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы, а это условие не обеспечивается для холодного периода года;
2) в попадании жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при неисправностях связанных с протечкой жидкой фазы через запорный орган рабочего электромагнитного клапана в его закрытом состоянии;
3) в растрескивании и разгерметизации резиновых мембран и уплотнений регулятора давления газа и отключающих устройств, расположенных за пароперегревательным трубопроводным змеевиком, при попадании в них паровой фазы перегретой выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы при неисправностях двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше максимально-допустимого значения.
Другим недостатком известного испарительного устройства СУГ являются дополнительные капитальные вложения в обеспечение отдельной взрывозащиты двухпозиционного датчика температуры и блока управления работой ЭМК.
Задачей настоящей полезной модели является повышение уровня безопасности работы испарительного устройства СУГ и уменьшение дополнительных капитальных вложений в обеспечение взрывозащиты в виде взрывонепроницаемой оболочки для электрических контактов и соединений двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора - термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой рабочего ЭМК.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является: 1) обеспечение подачи сигнала на открытие рабочего ЭМК при расходах паровой фазы близких или равных нулю, особенно для холодного периода года; 2) исключение попадания жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при неисправностях связанных с протечкой жидкой фазы через запорный орган рабочего электромагнитного клапана в его закрытом состоянии; 3) исключение растрескивания и разгерметизации резиновых мембран и уплотнений регулятора давления газа и отключающих устройств, расположенных за пароперегревательным трубопроводным змеевиком, при неисправностях двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, связанных с нарушением его функции подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше максимально-допустимого значения; 4) исключение капитальных вложений во взрывонепроницаемую оболочку для электрических контактов и соединений
двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора - термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой ЭМК.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном испарительном устройстве СУГ, содержащим: сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, находящимися в нем трубчатыми электронагревателями, испарительным трубопроводным змеевиком, соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком; регулятор-термостат промежуточного теплоносителя с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключение ТЭН при достижении температуры ПТ до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; рабочий электромагнитный клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ; двухпозиционный датчик температуры паровой фазы, расположенный на выходном участке ПТЗ с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы до минимально-допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения; блок управления рабочего ЭМК; взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН; электросоединительные провода от ДДТ к БУ; электросоединительные провода от БУ к рабочему ЭМК, согласно полезной модели выходной участок ПТЗ, в месте расположения на нем двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, заключен в сосуд с промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы; к выходному участку ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем присоединен сборник жидкой фазы, в который заключен датчик уровня жидкой фазы СУГ, с функцией подачи сигнала на закрытие связанных с ним блока управления и предохранительно-запорного ЭМК при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально-допустимого значения; К участку ИТЗ до рабочего ЭМК по ходу движения жидкой фазы установлен предохранительно-запорный ЭМК с функцией на закрытие от собственного блока управления при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально-допустимого значения без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности обслуживающим персоналом; в промежуточный теплоноситель заключен термопредохранитель с функцией отключения подачи электроэнергии к ТЭН при повышении температуры ПТ выше максимально-допустимого
значения температуры паровой фазы СУГ; контакты и электрические соединения регулятора-термостата промежуточного теплоносителя, термопредохранителя, двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, блок управления рабочего ЭМК и блок управления предохранительно-запорного ЭМК заключены во взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена схема испарительного устройства СУГ. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - сосуд; 2 - промежуточный теплоноситель с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы; 3 - трубчатые электронагреватели; 4 - испарительный трубопроводный змеевик; 5 - пароперегревательный трубопроводный змеевик; 6 - регулятор-термостат промежуточного теплоносителя; 7 - рабочий электромагнитный клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе ИТЗ, 8 - двухпозиционный датчик температуры паровой фазы с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего ЭМК 7 при достижении температур паровой фазы до минимально- допустимого и до максимально-допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК 7 при достижении температур паровой фазы выше минимально-допустимого и ниже максимально- допустимого значения, 9 - блок управления рабочего ЭМК 7; 10 - взрывонепроницаемая оболочка; 11 - электросоединительные провода от ДДТ 8 к блоку управления 9 рабочим ЭМК 7; 12 - электросоединительные провода от блока управления 9 к рабочему ЭМК 7; 13 - выходной участок ПТЗ в месте расположения на нем двухпозиционного датчика 8 температуры паровой фазы; 14 - сборник жидкой фазы; 15 - датчик уровня жидкой фазы СУГ; 16 - предохранительно - запорный ЭМК с функцией на закрытие при достижении уровня жидкой фазы в сборнике 14 жидкой фазы до минимально-допустимого значения 
min; 17 - блок управления предохранительно-запорного ЭМК 16; 18 - термопредохранитель с функцией отключения подачи электроэнергии к ТЭН 3 при повышении температуры ПТ 2 выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ; 19 - электрические контакты и соединения регулятора - термостата 6 промежуточного теплоносителя 2; 20 - электрические контакты и соединения термопредохранителя 18; 21 - электрические контакты и соединения двухпозиционного датчика температуры 8 паровой фазы; 22-электросоединительные провода от датчика уровня 15 жидкой фазы СУГ к БУ 17 предохранительно-запорного ЭМК 16; 23 - электросоединительные провода от блока управления 17 к предохранительно - запорному ЭМК 16.
Испарительное устройство СУГ работает следующим образом.
Трубчатые электронагреватели 3 передают тепловую энергию через слой промежуточного теплоносителя 2 испарительному трубопроводному змеевику 4, где жидкая фаза СУГ испаряется. Образовавшаяся паровая фаза поступает в пароперегревательный трубопроводный змеевик 5, где перегревается в интервале температур: выше минимально-допустимого и ниже максимально-допустимого значения температур паровой фазы СУГ. Температура промежуточного теплоносителя при этом поддерживается в интервале температур выше минимально-допустимого, но ниже максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ с помощью - регулятора-термостата 6 промежуточного теплоносителя 2.
В случае, когда паропроизводительность испарительного устройства оказывается недостаточной, температура перегретой паровой фазы начинает снижаться, возникает опасность ее конденсации и попадания образовавшейся жидкой фазы в газопровод и газогорелочные устройства потребителя. При снижении температуры паровой фазы до минимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет закрытие рабочего электромагнитного клапана 7, расположенного на входе ИТЗ в испарительный трубопровод змеевика 4.
При неисправности рабочего электромагнитного клапана 7, когда он не закрывается при снижении температуры паровой фазы в ПТЗ до минимально-допустимого значения, жидкая фаза через испарительный трубопроводный змеевик 4 и пароперегревательный трубопроводный змеевик 5 попадает в сборник жидкой фазы 14, расположенный за пределами сосуда 1. При повышении в сборнике жидкой фазы 14 уровня жидкой фазы до минимально-допустимого min, заключенный в нем датчик уровня жидкой фазы 15, осуществляет подачу сигнала на блок управления 17. Блок управления 17 осуществляет подачу сигнала на закрытие связанного с ним предохранительно-запорного электромагнитного клапана 16. Электромагнитный предохранительно-запорный клапан 16 закрывается без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности обслуживающим персоналом и исключает, таким образом, попадание жидкой фазы в трубопровод паровой фазы и газогорелочные устройства потребителей при незакрывании рабочего электромагнитного клапана 7.
При увеличении температуры паровой фазы выше минимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет открытие рабочего электромагнитного клапана 7. Заключение участка ПТЗ 13, в месте расположения на нем двухпозиционного датчика температуры
паровой фазы 8, в сосуд 1 с промежуточным теплоносителем 2 с температурой выше минимально-допустимого значения температуры паровой фазы, обеспечивает подачу сигнала от двухпозиционного датчика 8 на открытие рабочего электромагнитного клапана 7 при расходах паровой фазы близких или равных нулю, например в ночной период времени, так как температура паровой фазы имеет значение выше ее минимально-допустимого значения за счет теплообмена с окружающим наружным воздухом.
В случае увеличения температуры промежуточного теплоносителя до максимально-допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, последняя может перегреться выше этого максимально-допустимого значения. При повышении температуры паровой фазы до максимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет закрытие рабочего электромагнитного клапана 7. При уменьшении температуры паровой фазы ниже максимально-допустимого значения двухпозиционный датчик температуры 8 подает сигнал на блок управления 9, который осуществляет открытие рабочего электромагнитного клапана 7 и подачу СУГ в ИТЗ.
При неисправности регулятора-термостата 6 промежуточного теплоносителя, заключающейся в неотключении подачи электроэнергии к трубчатым электронагревателям 3, дальнейшим повышении температуры промежуточного теплоносителя 2 выше максимально-допустимого значения температуры паровой фазы, термопредохранитель 18 осуществляет отключение подачи электроэнергии к ТЭНам 3 без возможности повторного автоматического включения подачи электроэнергии к ТЭНам 3 до момента выявления и устранения причин неисправности регулятора-термостата 6 обслуживающим персоналом.
Использование предлагаемых испарительных устройств СУГ в составе испарительных установок СУГ для газоснабжения зданий, промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей позволит значительно повысить уровень безопасности и снизить дополнительные капитальные вложения в обеспечение взрывозащиты двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, регулятора-термостата промежуточного теплоносителя и блока управления работой ЭМК.
Испарительное устройство сжиженного углеводородного газа (СУГ), содержащее сосуд, заполненный промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально допустимого значения, но ниже максимально допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, с находящимися в нем трубчатыми электронагревателями, испарительным трубопроводным змеевиком, соединенным с пароперегревательным трубопроводным змеевиком, регулятор-термостат промежуточного теплоносителя (ПТ) с функцией поддержания температуры ПТ выше минимально допустимого значения температуры паровой фазы СУГ и подачи сигнала на отключение трубчатого электронагревателя (ТЭН) при достижении температуры ПТ до максимально допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, рабочий электромагнитный клапан отключения подачи жидкой фазы, расположенный на входе испарительного трубопроводного змеевика (ИТЗ), двухпозиционный датчик температуры паровой фазы, расположенный на выходном участке пароперегревательного трубопроводного змеевика (ПТЗ) с функцией подачи сигнала на закрытие рабочего электромагнитного клапана (ЭМК) при достижении температур паровой фазы до минимально допустимого и до максимально допустимого значения и на открытие рабочего ЭМК при достижении температур паровой фазы выше минимально допустимого и ниже максимально допустимого значения, блок управления рабочего ЭМК, взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН, электросоединительные провода от взрывозащищенного двухпозиционного датчика температуры паровой фазы (ДДТ) к блоку управления (БУ) рабочего ЭМК, электросоединительные провода от БУ к рабочего ЭМК, отличающееся тем, что участок ПТЗ в месте расположения на нем двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, заключен в сосуд с промежуточным теплоносителем с температурой выше минимально допустимого значения температуры паровой фазы, к выходному участку ПТЗ за пределами сосуда с промежуточным теплоносителем присоединен сборник жидкой фазы, в который заключен датчик уровня жидкой фазы СУГ, с функцией подачи сигнала на закрытие связанных с ним блока управления и предохранительно-запорного ЭМК при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально допустимого значения, к участку ИТЗ до рабочего ЭМК по ходу движения жидкой фазы присоединен предохранительно-запорный ЭМК с функцией на закрытие от собственного блока управления при достижении уровня жидкой фазы в сборнике жидкой фазы до минимально допустимого значения без возможности повторного автоматического открытия до момента выявления и устранения причин неисправности обслуживающим персоналом, в промежуточный теплоноситель заключен термопредохранитель с функцией отключения подачи электроэнергии к ТЭН при повышении температуры ПТ выше максимально допустимого значения температуры паровой фазы СУГ, контакты и электрические соединения регулятора-термостата промежуточного теплоносителя, термопредохранителя, двухпозиционного датчика температуры паровой фазы, блок управления рабочего ЭМК и блок управления предохранительно-запорного ЭМК заключены во взрывонепроницаемую оболочку для электрических соединений ТЭН.
