RU2187038C1

RU2187038C1 - Automobile gas-filling compressor station

Info

Publication number: RU2187038C1
Application number: RU2001127629A
Authority: RU
Inventors: А.В. Ловцов; А.В. Наумейко; В.И. Дейнеженко; М.С. Гофман
Original assignee: Наумейко Валентина Михайловна
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: gas filling facilities. SUBSTANCE: automobile gas-filling compressor station is arranged parallel to gas distributing station with gas supply high- pressure pipe-line and outlet low-pressure gas pipeline. Suction line of multistage compressor is connected with high-pressure pipeline. Hydraulically driven compressor is furnished with oil pump with rotary pneumatic positive displacement motor. Motor inlet is coupled with high- pressure gas pipeline and its outlet is connected with low-pressure has pipeline. EFFECT: reduced energy consumption, improved reliability of gas filling station and simplified design of station. 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к газовой промышленности, в частности к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям (далее по тексту - АГНКС). The present invention relates to the gas industry, in particular to automobile gas-filling compressor stations (hereinafter - CNG filling stations).

Все более расширяющееся использование природного газа в качестве автомобильного топлива приводит к появлению новых типов АГНКС с улучшенными техническими и экономическими показателями. The increasingly expanding use of natural gas as automobile fuel leads to the emergence of new types of CNG filling stations with improved technical and economic indicators.

Известны типовые АГНКС, состоящие из блоков предварительной очистки, сжатия, включающего в свою очередь блоки компрессорных установок и системы охлаждения, осушки газа, хранения газа с блоками аккумуляторов и блок газозаправочных колонок (см., например, А.Х. Сафин и др. "Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции", ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Обзорная информация "Компрессорное машиностроение", серия ХМ-5, 1986 год, стр. 2-3). Недостатком АГНКС данного типа является сложность общей конструкции станции и значительная энергоемкость, поскольку внешний источник энергии необходим, прежде всего, для работы компрессора. Typical CNG filling stations are known, consisting of pre-cleaning and compression units, which in turn includes units of compressor units and a cooling system, gas dehydration, gas storage with battery units and a gas station (see, for example, A.Kh. Safin and others. " Automobile gas-filling compressor stations ", TsINTIHIMNEFTEMASH, Overview" Compressor engineering, XM-5 series, 1986, pp. 2-3). A disadvantage of CNG filling stations of this type is the complexity of the overall design of the station and significant energy consumption, since an external energy source is necessary, first of all, for the compressor to operate.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является АГНКС с параллельным подключением к газораспределительной станции (далее по тексту - ГРС). АГНКС при этом включает в себя трехступенчатый компрессор с приводом от двухцилиндрового двигателя двойного действия (см. , например, Патент СССР SU 1825401 A3, МКИ F 04 В 41/00, Бюл. 24, 30.06.93). Closest to the present invention is a CNG station with a parallel connection to a gas distribution station (hereinafter - GDS). In this case, the CNG filling station includes a three-stage compressor driven by a double-acting two-cylinder engine (see, for example, USSR Patent SU 1825401 A3, MKI F 04 B 41/00, Bull. 24, 30.06.93).

Недостатками АГНКС данной конструкции является недостаточная степень использования энергии, сложность используемого оборудования и ненадежность работы. The disadvantages of CNG filling stations of this design are the insufficient degree of energy use, the complexity of the equipment used and the unreliability of work.

Задача настоящего изобретения состоит в создании АГНКС нового типа. An object of the present invention is to provide a new type of CNG filling station.

Технический результат состоит в снижении затрат энергии, увеличении надежности АГНКС, упрощении ее конструкции и условий эксплуатации. The technical result consists in reducing energy costs, increasing the reliability of CNG filling stations, simplifying its design and operating conditions.

Указанный технический результат достигают за счет того, что в автомобильной газонаполнительной компрессорной станции, размещенной параллельно газораспределительной станции с подводящим газ трубопроводом высокого давления и отводящим - низкого давления и содержащей многоступенчатый компрессор, всасывающая линия которого соединена с газопроводом высокого давления, компрессор выполнен гидроприводным и снабжен реверсивным масляным насосом с ротационным пневматическим двигателем объемного действия, связанным на входе с газопроводом высокого давления, а на выхлопе - с газопроводом низкого давления. This technical result is achieved due to the fact that in an automobile gas-filling compressor station located parallel to a gas distribution station with a high-pressure gas supply and low-pressure exhaust gas pipe and containing a multi-stage compressor, the suction line of which is connected to the high-pressure gas pipeline, the compressor is hydraulically driven and equipped with a reversible oil pump with a rotary pneumatic volumetric engine connected at the inlet to the gas pipeline high pressure, and at the exhaust - with a low pressure gas pipeline.

Сущность настоящего изобретения состоит в следующем. The essence of the present invention is as follows.

Размещение АГНКС параллельно ГРС является частным случаем в сети газозаправочных станций. Известно, что при равном конечном давлении сжатия компрессоры для АГНКС тем проще, чем выше давление всасывания, поскольку это приводит к снижению общего отношения давлений и уменьшению количества ступеней сжатия. С увеличением начального давления снижается также и потребляемая мощность, что позволяет использовать одну и ту же базу компрессора для создания машин увеличенной производительности. Снижение потребляемой мощности равнозначно снижению энергетических затрат (см., например, А.Х. Сафин и др. "Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции", ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Обзорная информация "Компрессорное машиностроение", серия ХМ-5, 1986 год, стр. 4). Таким образом, подключение АГНКС к магистральным газопроводам в условиях максимального давления природного газа является наиболее перспективным и правильным и должно быть использовано при любой возможности подобного подключения. ГРС сооружают в конце каждого магистрального газопровода или отвода от него. Они предназначены для снижения давления газа и поддержания этого давления в заданных пределах. Снижение давления газа до сегодняшнего дня проводят при его редуцировании без использования значительного энергетического потенциала сжатого газа (см., например, "Эксплуатационнику магистральных газопроводов", Справочное пособие, М., Изд. "Недра", 1987 год, стр. 116-122). Размещение АГНКС в параллель с ГРС позволяет использовать энергию сжатого магистрального газа для сжатия природного газа с исходным давлением, равным давлению в магистрали, до давления, соответствующего требованиям, предъявляемым к газу, заправляемому в автомобильные баллоны. Это и предусмотрено в известном техническом решении. В известном решении при этом используют сложные устройства, позволяющие сжать часть исходного магистрального газа за счет энергии другой его части. Очевидна необходимость разделения общего потока газа, поступающего на ГРС, фактически на три потока: поток, направляемый на редуцирование, поскольку общий поток газа значительно превосходит потребный для собственно сжатия на АГНКС и для работы сжимающего компрессора, поток, направляемый на сжатие в компрессоре, и поток, направляемый для работы компрессора. В решении, приведенном выше, используют двухцилиндровый двигатель двойного действия для работы многоступенчатого компрессора. Отработанный газ, использованный для работы компрессора, направляют в линию газа низкого давления ГРС (в линию газа после редуцирования). Таким образом, снижение давления исходного газа до потребного на ГРС, в той его части, которая поступает для работы компрессора, проходит с полезным использованием энергии. The placement of CNG filling stations in parallel with the gas distribution station is a special case in a network of gas stations. It is known that at an equal final compression pressure, compressors for CNG filling stations are all the easier, the higher the suction pressure, since this leads to a decrease in the overall pressure ratio and a decrease in the number of compression stages. With an increase in the initial pressure, the power consumption also decreases, which makes it possible to use the same compressor base to create machines with increased productivity. Reducing power consumption is equivalent to lowering energy costs (see, for example, A.Kh. Safin et al. “Automotive gas-filling compressor stations”, TsINTIHIMNEFTEMASH, Overview “Compressor engineering, XM-5 series, 1986, p. 4). Thus, the connection of CNG filling stations to gas pipelines under conditions of maximum natural gas pressure is the most promising and correct and should be used whenever possible for such a connection. GDS is built at the end of each main gas pipeline or branch from it. They are designed to reduce gas pressure and maintain this pressure within specified limits. Until today, gas pressure is reduced when it is reduced without using the significant energy potential of compressed gas (see, for example, “To the Operator of Main Gas Pipelines,” Reference Manual, M., Nedra Publishing House, 1987, pp. 116-122) . Placing the CNG filling station in parallel with the gas distribution system allows using the energy of compressed main gas to compress natural gas with an initial pressure equal to the pressure in the main to a pressure that meets the requirements for gas refueling in automobile cylinders. This is provided in the well-known technical solution. In the known solution, complex devices are used in this case, which make it possible to compress a part of the initial main gas due to the energy of its other part. The need for separation of the total gas flow entering the gas distribution system into three flows is obvious: the flow directed to reduction, since the total gas flow significantly exceeds that required for compression at the CNG filling station and for the operation of the compression compressor, the flow directed to compression in the compressor and the flow sent to operate the compressor. In the solution above, a double-acting twin-cylinder engine is used to operate a multi-stage compressor. The exhaust gas used to operate the compressor is sent to the low-pressure gas line of the gas distribution system (to the gas line after reduction). Thus, the reduction of the pressure of the source gas to the required one on the GDS, in the part that is supplied for the compressor to work, takes place with the use of energy.

Газовые компрессоры с двухцилиндровыми пневматическими двигателями двойного действия не получили распространения из-за ряда присущих им недостатков, из которых основным является низкий коэффициент полезного действия, что связано с необходимостью постоянного превышения усилий на поршень со стороны рабочего газа над усилием на поршень со стороны сжимаемого газа. В настоящее время преимущественными для АГНКС признаются компрессоры с гидравлическим приводом, движение поршней в которых проходит с использованием масляного насоса. Вследствие незначительной массы деталей, движущихся возвратно-поступательно, пуск и остановка компрессоров подобного типа происходят очень быстро. Симметричность конструкции обуславливает полную уравновешенность сил инерции в компрессорных цилиндрах, что допускает установку машин без фундаментов. Эксплуатация гидроприводных компрессоров не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала (см. , например, А. Х. Сафин и др. "Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции", ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Обзорная информация "Компрессорное машиностроение", серия ХМ-5, 1986 год, стр.33-45). Gas compressors with double-acting double-cylinder pneumatic engines are not widespread due to a number of inherent disadvantages, the main one being the low efficiency, which is associated with the need for a constant increase in the force on the piston from the working gas over the force on the piston from the side of the compressible gas. At present, hydraulic driven compressors are recognized as predominant for CNG filling stations, the movement of the pistons in which is carried out using an oil pump. Due to the small mass of parts moving back and forth, starting and stopping compressors of this type occur very quickly. The symmetry of the design determines the complete balance of the inertia forces in the compressor cylinders, which allows the installation of machines without foundations. The operation of hydraulic drive compressors does not require the constant presence of maintenance personnel (see, for example, A. Kh. Safin et al. “Automobile gas-filling compressor stations”, TsINTIHIMNEFTEMASH, Overview “Compressor engineering, XM-5 series, 1986, p. 33 -45).

Представляется и технологически, и экономически целесообразным использовать энергию подводимого к ГРС газа и оснастить АГНКС, устанавливаемую в параллель с ГРС, гидроприводным компрессором с обычным масляным насосом, приводимым во вращение ротационным пневматическим двигателем объемного действия, например роторно-пластинчатым двигателем с эксцентричной установкой вала. It seems both technologically and economically feasible to use the energy of the gas supplied to the gas distribution system and equip the gas filling station installed in parallel with the gas distribution system with a hydraulic drive compressor with a conventional oil pump driven by a rotary volumetric pneumatic motor, for example, a rotary vane motor with an eccentric shaft installation.

Отработанный в двигателе природный газ с давлением, сниженным до уровня, обеспечиваемого собственно оборудованием ГРС при редуцировании, и газ, подвергнутый редуцированию, направляют в единый газопровод низкого давления ГРС. The natural gas spent in the engine with a pressure reduced to the level provided by the actual GDS equipment during reduction, and the gas subjected to reduction, are sent to a single low-pressure gas pipeline.

Использование подводимого к АГНКС газа с высоким давлением согласно указанному выше снижает потребную степень сжатия, а коэффициент полезного действия при использовании газа для вращения вала масляного насоса с последующим использованием масла для работы компрессора увеличивается не менее чем в два раза. The use of high-pressure gas supplied to CNG filling stations as described above reduces the required compression ratio, and the efficiency when using gas to rotate the shaft of the oil pump with subsequent use of oil to operate the compressor increases by at least two times.

Конструкция АГНКС по настоящему изобретению представлена схематически на чертеже. The design of the CNG filling stations of the present invention is shown schematically in the drawing.

Гидроприводной компрессор 1 на входе газа соединен с магистральным газопроводом высокого давления 2. На выходе газа из отдельных ступеней сжатия или после последней ступени гидроприводной компрессор 1 соединен с аккумуляторами сжатого газа 3. С газопроводом высокого давления 2 также соединены на входе ГРС 4 и ротационный пневматический двигатель объемного действия 5. ГРС 4 включает в себя редуцирующие устройства газа и соединена на выходе газа с газопроводом низкого давления 6. На выходе газа ротационный пневматический двигатель объемного действия 5 также соединен с газопроводом низкого давления 6. Вал ротационного пневматического двигателя объемного действия 5 соединен с валом масляного насоса 7. Масляный насос 7 связан на входе и выходе масла трубопроводами со сборником масла 8. The hydraulic drive compressor 1 at the gas inlet is connected to the main gas pipeline of high pressure 2. At the gas outlet from the individual compression stages or after the last stage, the hydraulic drive compressor 1 is connected to the accumulators of compressed gas 3. With the high-pressure gas pipeline 2 are also connected at the inlet of the gas distribution system 4 and a rotary air motor volumetric action 5. GDS 4 includes gas reducing devices and is connected at the gas outlet to a low pressure gas pipeline 6. At the gas outlet, a rotary volumetric pneumatic engine Step 5 is also connected to the low pressure gas pipeline 6. The shaft of a rotary volumetric pneumatic motor 5 is connected to the shaft of the oil pump 7. The oil pump 7 is connected at the inlet and outlet of the oil by pipelines to the oil collector 8.

Устройство по изобретению работает следующим образом. The device according to the invention works as follows.

Природный газ поступает по магистральному газопроводу высокого давления 2 к ГРС 4. Редуцирующие устройства ГРС 4 снижают давление исходного газа, который далее направляют в газопровод низкого давления 6. Из магистрального газопровода высокого давления 2 природный газ одновременно поступает в ротационный пневматический двигатель объемного действия 5, который приводит во вращение масляный насос 7. Отработанный в двигателе 5 газ далее направляют в газопровод низкого давления 6. В масляный насос 7 масло поступает из сборника масла 8 и далее с повышенным давлением - в ротационный гидроприводной компрессор 1. Совершив работу по повышению давления газа, масло возвращается в сборник 8. Из газопровода высокого давления 2 исходный природный газ направляют также в гидроприводной компрессор 1. Сжатый в компрессоре 1 газ с давлением, соответствующим потребному для заправки баллонов, поступает в аккумуляторы сжатого газа 3 и из них - в автомобильные баллоны. Natural gas flows through the high-pressure gas main 2 to the gas distribution system 4. The gas-pressure reduction devices 4 reduce the pressure of the source gas, which is then sent to the low-pressure gas pipeline 6. From the main gas pipeline 2, the natural gas simultaneously enters the rotary pneumatic engine of volume action 5, which drives the oil pump 7. The gas exhausted in the engine 5 is then sent to the low pressure gas pipeline 6. Oil flows to the oil pump 7 from the oil reservoir 8 and then through high pressure - to the rotary hydraulic compressor 1. Having completed work to increase the gas pressure, the oil is returned to the reservoir 8. From the high pressure gas pipeline 2, the source natural gas is also sent to the hydraulic compressor 1. Compressed gas 1 in the compressor with a pressure corresponding to that required for filling the cylinders , enters the compressed gas accumulators 3 and of them into automobile cylinders.

Таким образом, ротационный пневматический двигатель 5 по сути играет роль редуцирующего устройства, а ГРС 4 и ротационный пневматический двигатель 5 установлены по ходу газа параллельно. Thus, the rotary pneumatic engine 5 essentially plays the role of a reducing device, and the GDS 4 and the rotary pneumatic engine 5 are installed along the gas in parallel.

Известные по отдельности элементы устройства (гидроприводной компрессор, масляный насос с двигателем и ротационный пневматический двигатель объемного действия) связаны в настоящем изобретении таким образом, что все устройство приобретает новые свойства, обеспечивающие указанный выше технический результат. Separately known elements of the device (a hydraulic drive compressor, an oil pump with an engine and a rotary pneumatic volumetric action engine) are connected in the present invention in such a way that the entire device acquires new properties that provide the above technical result.

Claims

An automobile gas-filling compressor station located parallel to a gas distribution station with a high-pressure gas inlet and low-pressure outlet gas pipe and containing a multi-stage compressor, the suction line of which is connected to the high-pressure gas pipeline, characterized in that the compressor is hydraulically driven and equipped with an oil pump with a rotary volumetric pneumatic engine actions connected at the inlet to the high pressure gas pipeline and at the exhaust to the low gas pipeline oh pressure.