способ транспорта газа по магистральному газопроводу

Формула изобретения

Способ транспорта газа по магистральному газопроводу, заключающийся в охлаждении потока сжатого газа по всей трассе газопровода с помощью тепловых насосов, установленных на всех компрессорных станциях в начале каждого линейного участка магистрального газопровода, отличающийся тем, что процесс охлаждения газа круглогодично автоматически регулируют дросселированием потока хладагента в тепловом насосе с помощью управляющего устройства в зависимости от разности текущих значений температур трубы и грунта на глубине укладки соответствующего участка магистрального газопровода и тем самым минимизируют температурные деформации газопровода и повышают его эксплуатационную надежность.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергосберегающим технологиям транспорта газа и может быть использовано при создании автоматизированной системы управления технологическим процессом магистрального газопровода.

Известен способ транспорта газа в охлажденном состоянии по магистральному газопроводу, при котором поток сжатого газа на выходе компрессорной станции охлаждается с помощью аппаратов воздушного охлаждения (АВО) [1].

Недостатком такого способа является то, что АВО, используемые для охлаждения потока сжатого газа, не позволяют круглогодично охлаждать трубу газопровода до температуры грунта на глубине ее укладки и, как следствие, не исключает возникновения в ней температурных деформаций. Кроме того, все тепло, отбираемое от потока газа, рассеивается в окружающую среду.

Известен также способ транспорта газообразных продуктов с температурой ниже температуры окружающей среды, который реализуется с помощью системы, содержащей тепловые насосы на каждой компрессорной станции магистрального газопровода [2]. Однако охлаждение газообразных продуктов в этой системе до температуры ниже окружающей среды может приводить к недоохлаждению или к переохлаждению трубопровода относительно грунта на глубине его укладки и вызывать температурные деформации труб газопровода.

Технический результат изобретения - повышение эксплуатационной надежности магистрального газопровода и энергосбережения.

Это достигается тем, что поток сжатого газа на выходе всех компрессорных станций в начале каждого линейного участка магистрального газопровода охлаждается с помощью тепловых насосов, производительность которых автоматически регулируется из условия поддержания температуры трубы газопровода равной температуре грунта на глубине ее укладки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ транспорта газа по магистральному газопроводу отличается от известного тем, что процесс охлаждения газа круглогодично автоматически регулируют дросселированием потока хладагента в тепловом насосе с помощью управляющего устройства в зависимости от разности текущих значений температур трубы и грунта на глубине укладки соответствующего участка магистрального газопровода и, тем самым минимизируют температурные деформации газопровода и повышают его эксплуатационную надежность, а тепло, отобранное от потока газа с помощью тепловых насосов, термодинамические характеристики которых лучше чем у холодильных машин, полностью утилизируют.

На фиг. представлена структурная схема, поясняющая предлагаемый способ транспорта газа по магистральному газопроводу на примере одного из его участков.

На схеме показаны компрессорная станция КС и линейная часть Г магистрального газопровода, между которыми установлен тепловой насос ТН, а также приемники тепловой энергии ПТЭ. Тепловой насос ТН содержит: испаритель 1, по трубному пространству которого проходит поток сжатого газа (теплоотдатчик); контур циркуляции хладагента, состоящий из компрессора 2, приводимого двигателем М, вход которого соединен с межтрубным пространством испарителя 1, а выход - с межтрубным пространством конденсатора 3, хладопровода 4, регулирующего вентиля 5, приводимого в действие исполнительным механизмом 6.

Трубное пространство конденсатора 3 теплового насоса, по которому циркулирует теплоприемник, отбирающий тепло от хладагента, соединено теплопроводом 7 с потребителями тепловой энергии ПТЭ.

После теплового насоса ТН в начале линейного участка газопровода установлен датчик температуры трубы ДТ1, а в грунте на глубине укладки трубопровода за пределами зоны его теплового поля установлен датчик температуры ДТ2, выходы которых соединены с управляющим устройством УУ. Выход устройства УУ подключен к исполнительному механизму 6, воздействие которого направлено на регулирующий вентиль 5.

Сжатый на компрессорной станции КС газ повышенной температуры поступает в трубное пространство испарителя 1 теплового насоса ТН и далее - в линейную часть Г магистрального газопровода. В межтрубное пространство испарителя 1 подается хладагент, который под действием температуры газа (теплоотдатчика) вскипает, а его пары отсасываются компрессором 2, благодаря чему в испарителе 1 постоянно поддерживается низкое давление и, следовательно, низкая температура. Сжатые компрессором 2 пары хладагента нагнетаются по хладопроводу 4 в межтрубное пространство конденсатора 3, где охлаждаются теплоприемником, циркулирующим по его трубному пространству и теплопроводу 7, в результате чего конденсируются. Из конденсатора 3 жидкий хладагент, пройдя регулирующий вентиль 5, поступает в испаритель 1, затем рабочий цикл повторяется.

Датчиком ДТ1 измеряется температура трубы газапровода, а датчиком ДТ2 - температура грунта, сигнал последнего является уставкой для управляющего устройства УУ. В случаях, когда температура трубы газопровода отличается от температуры грунта (уставки), т.е. имеется рассогласование, устройство УУ формирует сигнал управления для регулирования расхода хладагента через испаритель 1 теплового насоса ТН (путем дросселирования вентилем 5 потока хладагента), тем самым изменяется производительность теплового насоса.

Использование предлагаемого способа транспорта газа по магистральному газопроводу обеспечивает по сравнению с существующими способами круглогодичное автоматическое выравнивание температуры трубы газопровода с температурой грунта на глубине заложения трубопровода, и тем самым практически полностью устраняет температурные деформации трубопровода и разрушения его противокоррозионной изоляции, в результате чего повышается эксплуатационная надежность магистрального газопровода. Отбираемое от потока газа тепло в полном объеме утилизируется для теплофикационных нужд компрессорных станций и близрасположенных к ним объектов инфраструктуры.