RU2813015C1 - Submersible cryogenic pump for regasification of cryogenic product (liquefied gas) - Google Patents
Submersible cryogenic pump for regasification of cryogenic product (liquefied gas) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813015C1 RU2813015C1 RU2023116943A RU2023116943A RU2813015C1 RU 2813015 C1 RU2813015 C1 RU 2813015C1 RU 2023116943 A RU2023116943 A RU 2023116943A RU 2023116943 A RU2023116943 A RU 2023116943A RU 2813015 C1 RU2813015 C1 RU 2813015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- lng
- cryogenic
- cooling
- housing
- Prior art date
Links
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
[0001] Настоящее решение относится к области криогенного машиностроения, в частности к конструкции криогенного поршневого насоса погружного типа, применяемого в составе газификационных установок для регазификации сжиженного природного газа (СПГ).[0001] This solution relates to the field of cryogenic engineering, in particular to the design of a cryogenic submersible piston pump used as part of gasification plants for the regasification of liquefied natural gas (LNG).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[0002] Известна конструкция криогенного поршневого насоса (RU 2736116 С1, 11.11.2020). В предложенной конструкции насоса содержится внутренний кожух криостата, содержащий цилиндрический опорный пояс. На нем установлен цилиндр с плунжером, разделяющие объем внутреннего кожуха криостата на всасывающую полость, в которой смонтированы входной фильтр и входной клапан и которая соединена с трубопроводом подачи криогенной жидкости и трубопроводом отвода паров, и нагнетательную полость, которая соединена с трубопроводом подачи криогенной жидкости потребителю и в которой на крышке криостата, выполненной с экранно-вакуумной изоляцией, смонтирован линейный асинхронный электродвигатель, работающий при криогенных температурах, шток которого шарнирно соединен с плунжером. В плунжере установлен нагнетательный клапан и выполнены каналы для прохода криогенной жидкости. В цилиндре соосно клапану выпуска установлен всасывающий клапан и упор с окнами для прохода криогенной жидкости. Между крышкой криостата и цилиндром размещен цилиндрический стакан с радиальным зазором относительно линейного асинхронного электродвигателя. В стакане и крышке криостата выполнены каналы для прохода криогенной жидкости в трубопровод подачи к потребителю. Герметичность нагнетательной полости относительно всасывающей полости, а также нагнетательной полости относительно внешней среды обеспечивается за счет усилия от крышки криостата, передаваемого на прокладки, установленные между опорным поясом и цилиндром, цилиндром и цилиндрическим стаканом, цилиндрическим стаканом и крышкой, а также уплотнения между внутренним кожухом криостата и крышкой криостата.[0002] The design of a cryogenic piston pump is known (RU 2736116 C1, 11.11.2020). The proposed pump design contains an internal cryostat casing containing a cylindrical support belt. A cylinder with a plunger is installed on it, dividing the volume of the internal casing of the cryostat into a suction cavity, in which the inlet filter and inlet valve are mounted and which is connected to the cryogenic liquid supply pipeline and the vapor removal pipeline, and the discharge cavity, which is connected to the cryogenic liquid supply pipeline to the consumer and in which a linear asynchronous electric motor operating at cryogenic temperatures is mounted on the cryostat cover, made with screen-vacuum insulation, the rod of which is pivotally connected to the plunger. The plunger has a discharge valve and channels for the passage of cryogenic liquid. A suction valve and a stop with windows for the passage of cryogenic liquid are installed in the cylinder coaxially with the exhaust valve. Between the cryostat cover and the cylinder there is a cylindrical glass with a radial gap relative to the linear asynchronous electric motor. The glass and lid of the cryostat have channels for the passage of cryogenic liquid into the supply pipeline to the consumer. The tightness of the discharge cavity relative to the suction cavity, as well as the discharge cavity relative to the external environment, is ensured due to the force from the cryostat cover transmitted to the gaskets installed between the support belt and the cylinder, the cylinder and the cylindrical glass, the cylindrical glass and the lid, as well as the seal between the internal casing of the cryostat and the cryostat cover.
[0003] Недостатком известного решения является вероятность избыточного нагрева корпуса насоса в ходе процесса перекачивания СПГ, что снижает эффективность его работы и может привести к выходу агрегата из строя.[0003] A disadvantage of the known solution is the likelihood of excessive heating of the pump housing during the process of pumping LNG, which reduces the efficiency of its operation and can lead to failure of the unit.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF INVENTION
[0004] Заявленное решение направлено на решение проблемы в части повышения эффективности работы криогенного насоса.[0004] The claimed solution is aimed at solving a problem in terms of increasing the efficiency of a cryogenic pump.
[0005] Техническим результатом является повышение эффективности работы криогенного насоса, за счет улучшения теплоотведения от рабочего контура насоса.[0005] The technical result is to increase the efficiency of the cryogenic pump by improving heat removal from the pump operating circuit.
[0006] В предпочтительном осуществлении заявленного решения предложен криогенный погружной насос плунжерного типа для перекачивания сжиженного природного газа (СПГ), содержащий корпус, размещенный в резервуаре с СПГ, внутри корпуса размещен шток, соединенный с плунжером, выполняющим возвратно-поступательные движения, при этом шток соединен с электродвигателем, входной патрубок, выходной патрубок, причем входной патрубок соединен с приемной камерой СПГ, в которой размещен конический фильтр, и корпус насоса содержит по меньшей мере две охладительные рубашки, между которыми выполнен охлаждающий контур, при этом каждая из охлаждающих рубашек содержит покрытие из политетрафторэтилена, и приемная камера содержит по меньшей мере два канала, в которых расположены дополнительные фильтры, через которые СПГ поступает в охлаждающий контур.[0006] In the preferred implementation of the claimed solution, a plunger-type cryogenic submersible pump for pumping liquefied natural gas (LNG) is proposed, containing a housing located in a tank with LNG, inside the housing there is a rod connected to a plunger that performs reciprocating movements, and the rod connected to the electric motor, an inlet pipe, an outlet pipe, wherein the inlet pipe is connected to the LNG receiving chamber in which a conical filter is located, and the pump housing contains at least two cooling jackets, between which a cooling circuit is made, and each of the cooling jackets contains a coating made of polytetrafluoroethylene, and the receiving chamber contains at least two channels in which additional filters are located through which the LNG enters the cooling circuit.
[0007] В одном из частных примерах осуществления охлаждающий контур содержит по меньшей мере две секции.[0007] In one particular embodiment, the cooling circuit contains at least two sections.
[0008] В другом частном примере осуществления секции содержат покрытие из политетрафторэтилена, толщина которого по меньшей мере в два раза превышает толщину покрытия охлаждающего контура, расположенного вне секций.[0008] In another particular embodiment, the sections contain a coating of polytetrafluoroethylene, the thickness of which is at least twice the thickness of the coating of the cooling circuit located outside the sections.
[0009] В другом частном примере осуществления дополнительные фильтры выполняются коническими.[0009] In another particular embodiment, the additional filters are made conical.
[0010] В другом частном примере осуществления вторая охлаждающая рубашка содержит по меньшей мере одну медную вставку.[0010] In another particular embodiment, the second cooling jacket contains at least one copper insert.
[0011] В другом частном примере осуществления насос дополнительно содержит патрубок отвода паров СПГ.[0011] In another particular embodiment, the pump further includes an LNG vapor exhaust pipe.
[0012] В другом частном примере осуществления насос содержит блок управления скоростью работы электродвигателя, соединенный с входным патрубком.[0012] In another particular embodiment, the pump includes a motor speed control unit connected to the inlet pipe.
[0013] В другом частном примере осуществления электродвигатель выполняется с переменной скоростью работы.[0013] In another particular embodiment, the electric motor is configured to operate at a variable speed.
[0014] Другие примеры осуществления и частные формы реализации представленного решения будут раскрыты в настоящих материалах заявке ниже.[0014] Other examples of implementation and particular forms of implementation of the presented solution will be disclosed in these application materials below.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0015] Фиг. 1 иллюстрирует общий вид насоса.[0015] FIG. 1 illustrates a general view of the pump.
[0016] Фиг. 2 иллюстрирует вид насоса в разрезе.[0016] FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of the pump.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0017] На Фиг. 1 представлен общий принцип размещения и работы криогенного погружного насоса. Насос содержит корпус (10), который размещается одним концом (холодный конец) в емкости или резервуаре (30), содержащей СПГ (31). Корпус (10) плунжерного (или поршневого) криогенного насоса выполняется как правило цилиндрической формы, внутри которого размешается плунжер (13) со штоком (12), приводимым в движение за счет электродвигателя (11), механически соединяемого со штоком (12), например посредством ременной передачи или иного типа пригодного соединения. Плунжер (13) совершает возвратно-поступательные движения, обеспечивая перекачивание СПГ внутри рабочего контура насоса, образованного по меньшей мере двумя корпусами рубашек охлаждения.[0017] In FIG. Figure 1 presents the general principle of placement and operation of a cryogenic submersible pump. The pump contains a housing (10), which is placed at one end (cold end) in a container or reservoir (30) containing LNG (31). The housing (10) of a plunger (or piston) cryogenic pump is usually cylindrical in shape, inside which there is a plunger (13) with a rod (12) driven by an electric motor (11) mechanically connected to the rod (12), for example by belt drive or other type of suitable connection. The plunger (13) makes reciprocating movements, ensuring the pumping of LNG inside the working circuit of the pump, formed by at least two cooling jacket housings.
[0018] На холодном конце насоса располагается входной патрубок (14), который соединяется с первой приемной камерой (17), в которую происходит забор СПГ. На корпусе насоса выполняется выходной патрубок (15) для перекачивания СПГ во внешнюю систему газификации. В приемной камере (17) располагается конический фильтр (18), обеспечивающий разделение частиц потока СПГ для последующего их попадания в рабочий контур насоса.[0018] At the cold end of the pump there is an inlet pipe (14), which connects to the first receiving chamber (17), into which LNG is taken. The pump body has an outlet pipe (15) for pumping LNG into an external gasification system. In the receiving chamber (17) there is a conical filter (18), which ensures the separation of particles of the LNG stream for their subsequent entry into the pump operating circuit.
[0019] Как показано на Фиг. 2, СПГ через входной патрубок (14) поступает в камеру (17), где происходит первичная фильтрация СПГ с помощью фильтра (18). Коническая форма фильтра (18) позволяет эффективно разделять твердые частицы перекачиваемого продукта, снижая тем самым возможные нежелательные вибрации, что также негативно влияет на нагрев насоса. Фильтр (18) может представлять собой сетчатый фильтр, имеющий показатель в 150 микрон. За фильтром (18) размещен клапан (181), обеспечивающий прохождение СПГ в рабочую камеру насоса (110), который работает на открытие/закрытие при возвратно-поступательном движении плунжера (13).[0019] As shown in FIG. 2, LNG through the inlet pipe (14) enters the chamber (17), where the primary filtration of LNG occurs using a filter (18). The conical shape of the filter (18) allows you to effectively separate solid particles of the pumped product, thereby reducing possible unwanted vibrations, which also negatively affects the heating of the pump. The filter (18) may be a mesh filter having a rating of 150 microns. Behind the filter (18) there is a valve (181), which ensures the passage of LNG into the working chamber of the pump (110), which operates to open/close with the reciprocating movement of the plunger (13).
[0020] Внутренний контур насоса образован совокупность проходных каналов, сформированных рубашками охлаждения (101, 102). При этом между охлаждающими рубашками (101, 102) сформирован охлаждающий контур (111), по которому осуществляется прохождение СПГ. Рабочая камера насоса (110) образована областью движения плунжера (13) внутри второй рубашки охлаждения (102). Элементы насоса выполняются, как правило, из высокопрочной стали с добавления никеля и меди. Чтобы обеспечить улучшенный процесс охлаждения рабочего контура насоса при перекачивании СПГ на поверхности рубашки охлаждения (101, 102) наносится слой покрытия из политетрафторэтилена (или Тефлон), который имеет высокие показателя теплопроводности и позволяет улучшить процесс отвода тепла.[0020] The internal circuit of the pump is formed by a set of passage channels formed by cooling jackets (101, 102). In this case, a cooling circuit (111) is formed between the cooling jackets (101, 102), through which the LNG passes. The working chamber of the pump (110) is formed by the area of movement of the plunger (13) inside the second cooling jacket (102). Pump elements are usually made of high-strength steel with the addition of nickel and copper. To ensure an improved cooling process for the pump operating circuit when pumping LNG, a layer of polytetrafluoroethylene (or Teflon) coating is applied to the surface of the cooling jacket (101, 102), which has high thermal conductivity and improves the heat removal process.
[0021] Также приемная камера (17) содержит два канала, в которых расположены дополнительные фильтры (182), через которые СПГ поступает в охлаждающий контур (111), что позволяет дополнительно провести процесс очистки перекачиваемого продукта и снизить попадание твердых частиц во внутренний контур. Фильтры (182) также как и фильтр (18) могут выполняться коническими.[0021] Also, the receiving chamber (17) contains two channels in which additional filters (182) are located, through which LNG enters the cooling circuit (111), which makes it possible to further purify the pumped product and reduce the ingress of solid particles into the internal circuit. Filters (182) as well as filter (18) can be made conical.
[0022] Дополнительно охлаждающий контур (111) может содержать две и более секций (112), которые выполняется в виде стенок, которые позволяют обеспечить незначительное замедление потока СПГ при его прохождении по контуру (111) и тем самым осуществить дополнительное охлаждение насоса за счет того, что секции (112) содержат покрытие из политетрафторэтилена, толщина которого по меньшей мере в два раза превышает толщину покрытия охлаждающего контура (111), расположенного вне секций (112).[0022] Additionally, the cooling circuit (111) may contain two or more sections (112), which are made in the form of walls, which allow for a slight slowdown in the flow of LNG as it passes through the circuit (111) and thereby provide additional cooling of the pump due to that the sections (112) contain a coating of polytetrafluoroethylene, the thickness of which is at least twice the thickness of the coating of the cooling circuit (111) located outside the sections (112).
[0023] В еще одном примере реализации охлаждающая рубашка (102) содержит по меньшей мере одну медную вставку (113). При этом вставки (113) могут размещаться как в произвольно точке рубашки (102), так и в области секций (112). Применение медных вставок (113) также позволяет дополнительно усилить теплоотвод от рабочего объема насоса.[0023] In yet another embodiment, the cooling jacket (102) includes at least one copper insert (113). In this case, the inserts (113) can be placed either at an arbitrary point of the shirt (102) or in the area of the sections (112). The use of copper inserts (113) also makes it possible to further enhance heat removal from the working volume of the pump.
[0024] В еще одном примере реализации насос дополнительно содержит патрубок (16) отвода паров СПГ, которые образуется от теплопритоков при прохождении СПГ камеры (17).[0024] In another example of implementation, the pump additionally contains a pipe (16) for removing LNG vapors, which are formed from heat inflows during the passage of the LNG chamber (17).
[0025] Насос также может содержать блок управления (19) скоростью работы электродвигателя (11), который соединен с входным патрубком (14). При этом двигатель (11), как правило, выполняется с переменной скоростью работы. Это позволяет снизить эффект кавитации, который возникает, когда давление в жидкости падает ниже давления паров жидкости при определенной температуре. В этот момент жидкость испаряется, образуя тем самым пузырьки пара. Эти пузырьки могут привести к потере заправки насоса или к сильной вибрации, излишнему нагреву и его повреждению.[0025] The pump may also include a control unit (19) for the speed of the electric motor (11), which is connected to the inlet pipe (14). In this case, the motor (11), as a rule, operates at a variable operating speed. This reduces the effect of cavitation, which occurs when the pressure in a liquid drops below the vapor pressure of the liquid at a certain temperature. At this point, the liquid evaporates, thereby forming vapor bubbles. These bubbles can cause the pump to lose prime or cause excessive vibration, excessive heat, and damage.
[0026] Блок управления (19) содержит датчик давления, который при фиксации его спада при работе насоса, формирует управляющий сигнал на электродвигатель (11) для снижения скорости его работы, тем самым позволяя снизить возможные вибрации и нагрев насоса до момента восстановления давления до нормального значения.[0026] The control unit (19) contains a pressure sensor, which, when detecting its decline during pump operation, generates a control signal to the electric motor (11) to reduce its operating speed, thereby reducing possible vibrations and heating of the pump until the pressure is restored to normal meanings.
[0027] Работа насоса осуществляется следующим образом.[0027] The pump operates as follows.
[0028] При возвратном движении плунжера (13) СПГ направляется по входному патрубку (14) в приемную камеру (17), далее в охлаждающий контур (111) через каналы с фильтрами (182). Далее СПГ попадает в рабочую камеру (110) через клапан (181). При поступательном движении плунжера (13) СПГ попадает через выпускной клапан (151) в выходной патрубок (15) и далее поступает во внешнюю систему газификации.[0028] When the plunger (13) moves back, LNG is directed through the inlet pipe (14) into the receiving chamber (17), then into the cooling circuit (111) through channels with filters (182). Next, the LNG enters the working chamber (110) through the valve (181). With the forward movement of the plunger (13), LNG enters through the outlet valve (151) into the outlet pipe (15) and then enters the external gasification system.
[0029] При использовании патрубка (16) для отвода паров СПГ в конструкции насоса, при поступлении СПГ в охлаждающий контур (111) Пары криогенной жидкости, образующиеся от теплопритоков, из контура (111) отводятся по патрубку (16).[0029] When using a pipe (16) to remove LNG vapors in the pump design, when LNG enters the cooling circuit (111), cryogenic liquid vapors generated from heat inflows from the circuit (111) are discharged through the pipe (16).
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813015C1 true RU2813015C1 (en) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU318726A1 (en) * | Ю. В. Син вский , В. Н. Зиновьев Московский ордена Ленина энергетический институт | PISTON PUMP | ||
| EP1030971B1 (en) * | 1997-11-07 | 2004-07-14 | Westport Research Inc. | Cryogenic pump |
| RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
| RU2736116C1 (en) * | 2020-06-08 | 2020-11-11 | Юрий Иванович Духанин | Piston pump |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU318726A1 (en) * | Ю. В. Син вский , В. Н. Зиновьев Московский ордена Ленина энергетический институт | PISTON PUMP | ||
| EP1030971B1 (en) * | 1997-11-07 | 2004-07-14 | Westport Research Inc. | Cryogenic pump |
| RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
| RU2736116C1 (en) * | 2020-06-08 | 2020-11-11 | Юрий Иванович Духанин | Piston pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5779451A (en) | Power efficient multi-stage twin screw pump | |
| RU2010142499A (en) | COMPRESSOR UNIT | |
| NO330192B1 (en) | Fluid Pump System. | |
| CN101660532B (en) | Water cooling system of multistage dry vacuum pump | |
| RU2813015C1 (en) | Submersible cryogenic pump for regasification of cryogenic product (liquefied gas) | |
| US7165949B2 (en) | Cavitation noise reduction system for a rotary screw vacuum pump | |
| RU219899U1 (en) | SUBMERSIBLE CRYO PUMP | |
| CN1251386C (en) | Device for recycling exhaust air and cooling fluid of condensator for evaporative cooling electric motor | |
| CN201265531Y (en) | Water cooling system of multi-stage dry vacuum pump | |
| RU2151913C1 (en) | Method and device for gas quasiisothermal compression and transfer | |
| CN101338750A (en) | Horizontal type rolling rotor compressor return air cooling structure | |
| WO2017154084A1 (en) | Rotating electric machine with shaft seal device | |
| CN207500115U (en) | Screw type water steam compression system | |
| NO342497B1 (en) | Fluid separator for a displacement machine and a method for separating lubricant and working fluid in a displacement machine | |
| CN210068447U (en) | A pump body of a negative pressure pump and a chemical anticorrosion negative pressure pump | |
| RU90505U1 (en) | GAS BOILER INSTALLATION OF A GAS COMPRESSOR STATION OF A MAIN GAS PIPELINE | |
| Berges et al. | Oil-free vacuum pumps of compact design | |
| RU2109168C1 (en) | Positive displacement hydraulic machine | |
| RU206861U1 (en) | CONSOLE PUMP CENTRIFUGAL | |
| RU2789952C1 (en) | Reciprocating engine closed-circuit liquid cooling system | |
| CN216269946U (en) | Valve device | |
| RU216478U1 (en) | SEALING MODULE FOR CENTRIFUGAL PUMP | |
| CN217873262U (en) | Oil-injection screw type vacuum pump | |
| SU344158A1 (en) | MEMBRANE HEATER | |
| RU2770352C2 (en) | Cryogenic pump |