Технологические особенности работы автомобильных газонаполнительных компрессорных станций

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Спрос на бензин и дизельное топливо непрерывно растет. Однако за последнее десятилетие в работе топливно-энергетического комплекса России произошли значительные негативные изменения, особенно в добыче жидких углеводородов, приведшие к резкому снижению их добычи и переработки. В связи с этим использование сжатого природного газа в качестве моторного топлива в России является одной из приоритетных задач настоящего и будущего.

Компримированный природный газ (КПГ) дешевле бензина и, кроме того, в процессе сгорания даёт меньше выбросов углеводородных газов (диоксида и оксида углерода), формальдегида и других токсичных веществ. За 1984-1994 гг. в России была создана широкая сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) для заправки автомобилей КПГ. В настоящее время в 126 городах России действует 189 АГНКС различной мощности (от 500 до 250 заправок автомобилей в сутки).

1. Краткие сведения о рассматриваемом объекте

Автомобильная газонаполнительная компрессорная станция (АГНКС) предназначена для заправки грузовых, легковых газобаллонных автомобилей и передвижных автогазозаправщиков, а также другой автотракторной техники сжатым до 19,62 МПа (200 кгс/см2) природным газом (метаном).

АГНКС рассчитана на заправку 40 автомобилей в сутки.

Технологическое оборудование АГНКС рассчитано на максимальную подачу природного газа 120 нм3/час, осуществляемую с помощью компрессорной установки типа 6ГШ1,6-2/1,1-320Г.

Расчетный расход газа для заправки одного автомобиля, составляет 60 нм3.

Время, необходимое для заправки одного автомобиля, при наличии аккумулятора газа составляет 17...25 мин

Номинальные условия на входе АГНКС:

- давление газа - от 0,3 до 1,2 МПа (от 3 до 12 кгс/см2) изб.;

- температура газа - от минус 5 до плюс 30°С.

Компрессорная установка приводится в действие от электродвигателя асинхронного АИР 225М4. 50Гц. 220/380В. 1М1081. мощностью 55 кВт.

На линии нагнетания компрессорной установки природный газ находится при:

- давлении до 25 МПа (250 кгс/см2);

- температуре от 30 до 45°С.

2. Состав АГНКС

АГНКС состоит из четырех отдельных блоков: блок-бокса технологического, блок-бокса оператора аккумулятора газа и колонки заправочной.

Блок-бокс технологический состоит из двух отсеков - отсек двигателя и отсек компрессора.

В отсеке двигателя размещены:

- электродвигатель ;

- аккумуляторы аварийного питания системы управления АГНКС;

- отопительный электроприбор ЭПО-15;

- система охлаждения компрессора с вентилятором ;

В отсеке компрессора размещены:

- компрессор;

- блок датчиков компрессора;

- вихревая труба;

- технологическая часть;

- система осушки газа;

- система аварийно-вытяжной вентиляции отсека компрессора.

В блок-боксе оператора размещены:

- пульт оператора ПО;

- шкаф распределительный ШР;

- щит релейно-диспетчерский компрессора ЩРД;

- блок реле компрессора с искробезопасным входом БР;

- конвектор отопительный газовый КОГ-5-01;

- рабочее место оператора.

Технологическая часть АГНКС состоит из

- технологической линии газа, включающей в себя систему осушки с вихревой трубой.

- линию заправки

- система охлаждения компрессора,

- система отопления

- системы автоматики компрессора

- система общестанционной автоматики и электрооборудования.

Технологическая линия газа - комплекс газопроводов и установленного на них оборудования, необходимый для получения сжатого природного газа, который предназначен для заправки автомобилей.

Система охлаждения компрессора - комплекс трубопроводов и оборудования, необходимый для циркуляции и охлаждения охлаждающей жидкости, которая предназначена для:

- охлаждения цилиндров компрессорной установки (КУ);

- охлаждения газа после каждой ступени сжатия КУ.

Система отопления предназначена для отопления помещений станции в холодное время года.

Устройство и работа технологической линии

Исходя из технологических операций по заправке автомобилей сжатым газом на АГНКС и для их подробного описания технологическая линия газа разделена на:

- линию всасывания компрессора;

- систему компримирования природного газа;

- систему осушки природного газа;

- линия заправки автомобилей сжатым газом;

- линия дренажа.

Линия всасывания компрессора

Природный газ из внешнего газопровода под давлением от 0,3 до 1,2 МПа (от 3 до 12 кгс/см2) изб., поступает на вход АГНКС, проходит через входной кран КЗО и поступает в узел очистки, состоящий из фильтра ФГН25-1-16.

Фильтр газовый низкого давления предназначен для очистки газа от капельной влаги и механических примесей. Отделение жидкости осуществляется за счет резкого изменения направления потока газа при ударе о стенку корпуса фильтра. Отделенная жидкость накапливается в нижней части корпуса фильтра и периодически сливается через сливной трубопровод в емкость Е для сбора конденсата.

В верхней части фильтра размещается собственно фильтр, имеющий сменный фильтрующий элемент. Продувка, промывка, либо замена засорившегося фильтро-элемента осуществляется через определенный промежуток времени, определяемый по перепаду давления по показаниям датчиков ДД1 и ДД1.1 (при отсутствии датчика ДД1 - по перепаду давления определяемому по показаниям манометра М1 и датчика ДД1.1). Кроме того, на линии всасывания установлен клапан предохранительный КП1 типа КПНО, 15... 0, 35-20/20 настраиваемый на давление срабатывания 0,17 кгс/см2.

Очищенный газ, через узел замера расхода ИР1 и кран электромагнитный КЭ1, поступает через кран К16 для питания конвектора отопительного блока оператора и через кран К32 в линию всасывания компрессора.

Узел замера расхода газа конструктивно состоит из корпуса, сужающего устройства (трубки Вентури), датчика температуры и датчиков давления.

В вихревой трубе газ разделяется на два потока - холодный и горячий. Холодный поток имеет температуру на 30°С ниже, а горячий на 50°С выше температуры газа на входе.

После вихревой трубы, из охлажденного газа с давлением 1,15 кгс/см2 абс.влага, содержащаяся в нем, выпадает в виде крупинок снега и попадая в расширитель снегоотделителя ОС типа ОС40-16 оседает в нижней части его корпуса.

После снегоотделителя холодный газ проходит через трубный пучок влагоотделителя ОВ1 и далее, будучи уже частично осушенным за счет выпадения снега, поступает на всасывания компрессора. Для контроля давления на всасывания компрессора установлен манометр М4 и датчик давления ДД4.

Часть горячего потока, выходящего из вихревой трубы, направляется через кран К35 в снегоотделитель для таяния снега и далее в линию всасывания компрессора. Другая часть горячего потока, пройдя через теплообменник ТО, также поступает в линию всасывания.

Система компримирования природного газа

Система компримирования природного газа состоит из компрессора , щита релейно-диспетчерского ЩРД блока датчиков БК и блока реле БР с искробезопасным входом

Компримирование природного газа компрессором осуществляется в пять ступеней. После каждой ступени газ направляется в холодильник. После охлаждения газ поступает на последующую ступень компримирования, а после конечного охлаждения газ направляется в систему осушки и далее в нагнетательный газопровод линии заправки

Система осушки природного газа

После компрессора газ высокого давления (до 250 кгс/см2) поступает в систему осушки газа, состоящую из двух последовательно включенных влагоотделителей ОВ2 типа ОВ12/12-320/320 и ОВ1 типа ОВ12/40-320/3, и далее через обратный клапан ОК7 и кран К22 в линию заправки. Отделенная жидкость и снег, скопившиеся в нижних частях корпусов снегоотделителя и влагоотделителей, после подогрева, периодически удаляются через ручные краны К17, К19 и К20 по линиям дренажа в емкость Е для сбора конденсата.

В случае недостаточной степени осушки газа в основной системе осушки (при высокой температуре газа на входе АГНКС), АГНКС имеет систему дополнительной осушки.

Система дополнительной осушки состоит из двух пар осушителей с силикагелем ОГС1 и ОГС2, работающих поочередно (пара на осушку вторая на регенерации). Газ после теплообменника третьей ступени компрессора поступает в осушитель, проходит через слой силикагеля где из него адсорбируется оставшаяся влага.

Регенерация силикагеля происходит за счет продувки осушителя нагретым до 130...140°С газом после второй ступени компрессора. В процессе регенерации осушителей, насыщенный влагой газ из линии нагнетания направляется в основную систему осушки и далее через кран, линию заправки, измеритель, распределитель клапанный, дроссель, клапан обратный ОК8, кран К24, вход АГНКС, кран КЗО, фильтр ФС, измеритель ИР1, кран электромагнитный КЭ1, кран К32, регулятор РД1, вихревая труба ВТ, снегоотделитель ОС, трубный пучок ОВ1, и вновь на вход компрессора. Во время регенерации заправка не производится.

Кроме того, предусмотрена периодическая оттайка трубных пучков влагоотделителей, по мере их обмерзания, путем закольцовывания компрессора через клапан распределительный РКЗ.

Аккумулятор газа

Аккумулятор газа предназначен для накопления запаса газа при работе компрессора во время отсутствия автомобилей, хранения запаса газа и обеспечения ускоренной заправки автомобиля за счет накопленного объема газа.

Аккумулятор представляет собой батарею из двадцати соединенных между собой баллонов емкостью по 50 литров каждый размещенных на единой раме. Аккумулятор трубопроводом соединяется с технологическим блок-боксом. Для аварийного сброса газа на аккумуляторе установлена отдельная свеча с краном.

Электрооборудование АГНКС

Комплекс электрооборудования включает в себя:

- систему автоматизации и электрооборудования блок-бокса технологического;

- систему автоматизации и электрооборудования блок-бокса оператора;

Блок-бокс технологический

В блок-боксе располагается следующее оборудование и аппаратура:

- извещатели пожарной сигнализации;

- датчики контроля концентрации метана;

- датчики температуры и давления (аналоговые и дискретные);

- электроприбор отопительный ЭПО-15;

- пульт управления электроприбором отопительным;

- эл. двигатели насоса, вентиляторов и привода компрессора;

- силовые и контрольные кабели;

- соединительные коробки контрольных и силовых кабелей СК-1, СК-2;

- осветительная аппаратура (рабочее и аварийное освещение);

- аккумуляторные батареи и зарядное устройство.

Блок-бокс оператора

В блок-боксе располагается следующее оборудование и аппаратура:

- извещатели пожарной сигнализации;

- пульт оператора;

- аппаратура сигнализации и управления компрессором (БУК и БР);

- шкаф распределительный;

- осветительная аппаратура (рабочее и аварийное

освещение);

- прибор приемно-контрольный охранно-пожарный "СИГНАЛ ВК-4"; .

- силовые и контрольные кабели;

- соединительная коробка контрольных кабелей СК-4;

- розетки (-220В) питания кассового аппарата, принтера, КОГ и бытовых приборов. Система молниезащиты и заземления

Работа электрооборудования

Все основные операции по управлению электрооборудованием (реле, клапанами и пр.) осуществляются с распределительного шкафа (ШР) и пульта оператора (ПО).

ШР состоит из двух, связанных цепями управления, частей, панели контроля и силовой панели.

На панели контроля расположены:

- блок сигнализации и питания комплекта контроля концентрации метана СТМ10;

- выключатель питания электроклапанов;

- выключатели питания: системы пожарной сигнализации (СПС), системы контроля загазованности (СКЗ), звуковой сигнализации (ЗС), схемы реле управления и сигнализации;

- переключатель режима управления электроклапанами;

- реле управления и сигнализации;

- предохранители;

- лампы контроля питания =24В и индикации режима управления электроклапанами;

- кнопки аварийной остановки АГНКС и отключения аварийной сигнализации;

- клемники подключения контрольных кабелей.

На силовой панели расположены:

- вводной автоматический выключатель подачи питания -380В на АГНКС;

- трансформаторы тока для подключения счетчика;

- счетчик электроэнергии, потребляемой АГНКС;

- автоматические выключатели питания электрооборудования АГНКС;

- пускатели автоматического управления силового оборудования и наружного освещения;

- реле контроля фазных напряжений ~ 380В после вводного автоматического выключателя;

- лампы контроля подачи напряжения на силовое электрооборудование;

- выключатель рабочего освещения в блок-боксе технологическом (б/б Т);

- выключатель аварийного освещения;

- клемники подключения силовых кабелей.

Пульт оператора

Пульт оператора предназначен для контроля и управления автоматической заправкой автомобилей и аккумулятора газа сжатым газом, учета потребляемого и отпущенного газа, контроль технологических параметров и автоматическое выполнение действий, обеспечивающих безопасность эксплуатации АГНКС и отображения информации о состоянии АГНКС на экране ЭВМ.

Пульт оператора выполнен в пылеводозащищенном исполнении. Пульт обеспечивается видом взрывозащиты: "Искробезопасная электрическая цепь".

Пульт оператора обеспечивает:

- контроль исходного состояния АГНКС;

- перевод АГНКС в режим готовности к заправке;

- выполнение заправки автомобилей и аккумулятора газа;

- автоматический перевод АГНКС в состояние "После заправки" и далее в режим готовности к заправке;

- контроль технологических параметров и автоматическое выполнение действий, обеспечивающих безопасность эксплуатации АГНКС;

- автоматическое выполнение технологических операций в аварийных ситуациях на АГНКС;

- учёт потребляемого газа и газа на заправку автомашин;

- визуализацию технологических процессов и режимов работы

Устройство пульта оператора АГНКС

ПО АГНКС представляет из себя металлический шкаф со встроенной промышленной ЭВМ с сенсорным экраном, в который введены кабели от датчиков и исполнительных устройств.

Внутри шкафа размещены внешние платы и в ЭВМ внутренние платы сбора и обработки сигналов от датчиков и исполнительных устройств, барьеры искробезопасности, блок стабилизации напряжения. Питание обеспечивается от сети 220 В при заземленном вводе.

Принцип действия Пульта оператора основан на сборе, обработке сигналов с датчиков о состоянии технологического процесса на АГНКС и передаче управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

Отслеживание состояние АГНКС и управление режимами работы АГНКС производится оператором с экрана ЭВМ несильным нажатием пальцем или неметаллической указкой (или курсором устройства "мышь") на нужную область экрана. На экране ПО поэтапно отображаются панели состояния, отражающие работу АГНКС: Три панели Исходное состояние, далее Подготовка к пуску и Заправка.

3. Заправка автомобилей

Общие правила заправки автомобилей

Заправка автотранспорта на АГНКС производится при наличии у водителя удостоверения на право вождения автомобиля, работающего на сжатом природном газе, и путевого листа с отметкой об исправности материальной части автомобиля (газобаллонная установка - стандартная часть автомобиля).

Въезд автотранспорта на заправку производится по разрешению наполнителя или по разрешению соответствующего светового сигнала.

На территории АГНКС водитель автотранспорта обязан соблюдать знаки дорожного движения. Скорость движения автотранспорта на АГНКС не должна превышать 5,0 км/час.

После остановки автотранспорта у газозаправочной стойки водитель обязан выключить двигатель, включить стояночный ручной тормоз, извлечь ключ из замка зажигания и покинуть кабину.

Запрещается заправка автомобиля сжатым газом при наличии утечки газа на газозаправочной стойке, а также на газобаллонной установке автомобиля.

Запрещается заправка автомобилей сжатым газом при наличии видимых механических повреждений (трещин, коррозии, изменения формы) газобаллонной установки, а также при неисправности заправочного вентиля.

При обнаружении утечки газа из газобаллонной установки автомобиля в момент его заправки необходимо принять меры, указанные в плане ликвидации аварий.

Ha АГНКС обязаны вести Журнал заправки автомобилей сжатым газом, в котором должны быть указаны: дата заправки, порядковый номер за сутки, номер автомобиля, количество отпущенного газа, а также подпись лица, производившего заправку.

Запрещается ремонт автомобилей и их газового оборудования на территории заправочной зоны.

Заправка автомобилей сжатым газом производится по месту оператором и водителем, работающим у газозаправочной стойки (Г3C).

В функции водителя входит:

- вставить заправочный шланг в заправочное устройство автомобиля и открыть кран на заправочной головке и заправочный вентиль на автомобиле;- по окончании заправки - закрыть кран и вентиль и извлечь заправочный шланг из заправочного устройства автомобиля.

- В функции оператора входит:

- подготовка и запуск в работу приводного двигателя, компрессора и технологической части АГНКС;

- пуск газа в заправляемый автомобиль;

- контроль параметров АГНКС в процессе заправки автомобилей;

- прекращение подачи газа в заправляемый автомобиль по окончании заправки и перевод компрессорной установки в режим заправки аккумулятора газа, либо байпасирование компрессора, либо его останов;

- учет времени работы ГДВС и компрессора и ведение формуляра АГНКС.

Штатная остановка АГНКС

При отсутствии заправляемых автомобилей или по окончанию работы остановить АГНКС, для чего:

1) В отсеке компрессорном:

- поочередным открытием кранов К15, К17, К19, К20 слить конденсат из фильтра-сепаратора, снегоотделителя и влагоотделителей в емкость сбора конденсата;

- на компрессоре плавно открыть вентиль разгрузки компрессора.2) В отсеке оператора:

закрыть программу управления АГНКС,

выбрав на экране пульта оператора вкладку "о программе" и указав кнопку "ВЫХОД". После завершения работы операционной системы на экране появится сообщение "Теперь питание компьютера можно отключить";

выключить питание компьютера отключением источника бесперебойного питания в распределительном шкафу;

отключить электропитание АГНКС рубильником в распределительном шкафу.

Действия оператора во внештатных ситуациях

Неисправность датчиков (давления, температуры) - на экране появляется надпись с указанием номера неисправного датчика. В этом случае перейти в ручной режим заправки, на шкафе распределительном переключатель режимов "Ручной/Автомат" перевести в положение "Ручной". Управление кранами производится вручную включением соответствующих тумблеров на ШР.

При работе АГНКС в автоматическом режиме включено ручное управление - на ПО появляется надпись "Ручное управление", программа блокируется. Закончить заправку в ручном режиме, по окончании заправки закрыть КЭ5 выключив тумблер 5 и открыть КЭ4 . Станцию привести в исходное состояние не выключая двигатель и компрессор, для чего:

- на ШР тумблеры привести в исходное состояние;

- на ПО нажать кнопку "ПУСК АГНКС" - открывается КЭ4, станция готова к работе в автоматическом режиме.

При появлении, при работе АГНКС, посторонних шумов, стуков и др. немедленно остановить АГНКС нажатием кнопки "Стоп двигатель", выяснить причину неисправности.

Заключение

компрессорный автомобильный газонаполнительный

Рассмотренная в работе станция является основным объектом в системе магистральных газопроводов, функцией которой является понижение давления газа в трубопроводе и его подготовка для потребителя. Современные ГРС - сложные, высокоавтоматизированные и энергоемкие объекты. Эксплуатация газопроводов может происходить при различных режимах, смена которых происходит при изменении вариантов включения в работу агрегатов. При этом возникает задача выбора наиболее целесообразных режимов, соответствующих оптимальной загрузке газопровода.

С развитием электронной вычислительной техники стало возможным автоматизированное управление. В настоящее время на объектах широко используются как отечественные системы автоматизации, так и зарубежные контрольно-измерительные приборы, системы автоматики и телемеханики.

Территория газораспределительной станции должна быть ограждена и оснащена охранной сигнализацией. Газораспределительная станция должна размещаться за пределами перспективной застройки населенного пункта согласно строительным нормам.

Обслуживание газораспределительной станции должно проводиться на основании «Правил технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов».

В большинстве случаев, станции КПГ были построены в середине 1970-х годов. В целом, срок эксплуатации российской газотранспортной системы приближается к полувеку: 14% газопроводов отработали более 33 лет и требуют немедленной замены, еще 20% приближаются к этому возрасту, 37% построены 10-20 лет назад и еще 29% моложе 10 лет.

Литература

1. ГОСТ 5542-2014. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. - М.: 2015. - 12с.

2. Кантюков Р.А. Компрессорные и газораспределительные станции. / Р.А. Кантюков, В.А. Максимов, М.Б. Хадиев - Казань: КГУ им. В.И. Ульянова-Ленина, 2005. - 204с.

3. Данилов А.А. Газораспределительные станции. / Данилов А.А., Петров А.И. - СПб. Недра, 1997. - 240с.

4. Гольянов А.И. Газовые сети и газохранилища: Учебник для вузов. /А.И. Гольянов - Уфа: ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография»», 2004. - 303с.

5. ГОСТ 21345-2005. Краны шаровые, конусные и цилиндрические на номинальное давление не более PN 250. Общие технические условия. - М.: 2008. - 16.

Размещено на Allbest.ru

...