Патент на корисну модель № 83838 від 26.08.2008. Назва винаходу (корисної моделі) пристрій вибухозахисту вбудованого електрообладнання компресорної установки для транспортування вибухонебезпечних газів

Додатково:

Винахід належить до газової, нафтопереробної і хімічної промисловості, зокрема, до пристроїв вибухозахисту вбудованого  електрообладнання  компресорної  установки  для  транспортування  вибухонебезпечних  газів.

Пристрій  забезпечує  вибухозахист  вбудованого  електрообладнання  компресорної  установки  для транспортування вибухонебезпечних газів, що містить компресор з електромагнітними підшипниками і принаймні двоступеневими  газодинамічними  ущільненнями,  умонтовані  в  кожухи  привідний  двигун  і  привідну  муфту.  До складу  пристрою  входять:  система  подачі  захисного  газу  в  захисні  оболонки  електрообладнання,  що  містить пристрої для відбору захисного газу від джерела і для продування захисних оболонок, а також засоби для відбору захисного газу від компресора привідного двигуна і його охолоджування, при цьому на лінії подачі захисного газу система  забезпечена  розподільним  пристроєм  для  розв'язування  потоків  захисного  газу;  система  контрольно-вимірювальних приладів, яка включає датчики контролю різниці тиску захисного газу між захисними оболонками електрообладнання та двоступеневими  газодинамічними  ущільненнями,  датчики  контролю  витрати  або  тиску захисного газу на виходах із захисних оболонок електрообладнання. При цьому привідний двигун розміщений у захисному кожусі, на кожному з  електромагнітів  встановлений  датчик  температури, на привідній муфті встановлена втулка, а між втулкою і кожухом привідної  муфти  розташоване  ущільнювальне  кільце,  причому втулка  і  кільце  виконані  з  матеріалів, які  запобігають фрикційному іскроутворенню. Також,  пристрій  містить систему запобігання проникненню вибухонебезпечного газу в захисні оболонки електрообладнання через кожух привідного двигуна та кожух привідної  муфти.  Використання  винаходу  забезпечує  підвищення  ефективності вибухозахисту  вбудованого  електрообладнання  компресорної  установки  протягом  всього  робочого  циклу,  при цьому економиться електроенергія, затрачувана на привідний електродвигун компресора, що забезпечує забір і подачу захисного газу від джерела, розташованого за межами вибухонебезпечної зони.

1. Пристрій вибухозахисту  вбудованого  електрообладнання  компресорної установки для транспортування вибухонебезпечних газів, яка включає компресор з електромагнітними  підшипниками  і  принаймні  двоступеневими  газодинамічними ущільненнями,  привідний  двигун  і  вмонтовану  в  кожух  привідну  муфту,  до  складу якого входять захисні оболонки електрообладнання, система подачі захисного газу в захисні  оболонки  електрообладнання,  що  містить  пристрої  для  відбору  захисного газу від джерела, розташованого за межами вибухонебезпечної зони установки, і для продування захисних оболонок на режимах передпускового продування і всіх видів зупинок  компресорної  установки,  та  систему  контрольно-вимірювальних  приладів, підключену до системи автоматичного керування установки, який відрізняється тим, що

       - привідний двигун розміщений у захисному кожусі;

       - на кожному з електромагнітів встановлений датчик температури;

       -  на привідній муфті встановлена  втулка, а між втулкою і  кожухом  привідної муфти розташоване ущільнювальне кільце, причому втулка  і  кільце  виконані  з матеріалів, які запобігають фрикційному іскроутворенню;

       - система подачі захисного газу в захисні оболонки електрообладнання включає засоби  для  відбору  захисного  газу  від  компресора  привідного  двигуна  і охолоджування його перед продуванням захисних оболонок електрообладнання на робочих  режимах  установки,  а  на  лінії  подачі  захисного  газу  система  забезпечена розподільним пристроєм для розв'язування потоків захисного газу, що надходить від джерела  газу,  розташованого  за  межами  вибухонебезпечної  зони  установки,  і  від компресора привідного двигуна;

       - система контрольно-вимірювальних приладів включає датчики контролю різниці тиску  захисного газу між захисними оболонками  електрообладнання і двоступеневими газодинамічними ущільненнями,  датчики  контролю  витрати  або тиску захисного газу на виходах із захисних оболонок електрообладнання;

       -  містить  систему  запобігання  проникненню  вибухонебезпечного  газу в захисні оболонки електрообладнання через захисний кожух  привідного  двигуна  та  кожух привідної  муфти,  яка  виконана  у  вигляді  вентиляційної  системи  простору  під захисним кожухом привідного двигуна та кожухом привідної муфти.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що вентиляційна система включає принаймні один вентилятор для продування захисного кожуха привідного двигуна і дисковий елемент для вентиляції простору під кожухом привідної  муфти, причому кожух муфти містить перехідник з вбудованим лабіринтовим ущільненням і відкритим усмоктуючим патрубком.       
3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що засоби для відбору захисного газу від компресора  привідного  двигуна  і  охолоджування  його  перед продуванням захисних оболонок електрообладнання на робочих  режимах установки включають повітроохолоджувач, регулятор тиску,  датчики  тиску  і  температури,  трубопроводи подачі повітря.
4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розподільний пристрій на лінії подачі  захисного  газу  виконаний  у  вигляді  колектора-розподільника, забезпеченого двома зворотними  клапанами  з  протилежною  пропускною  спроможністю  по захисному газу і датчиком контролю тиску.
5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в кожусі муфти з одностороннім зазором відносно сталевої втулки, напресованої на  привідній  муфті,  встановлене бронзове ущільнювальне кільце.

Винахід відноситься до газової, нафтопереробної і хімічної  промисловості, зокрема, до пристроїв вибухозахисту вбудованого  електрообладнання компресорної установки для транспортування вибухонебезпечних газів.

Відомий  пристрій  вибухозахисту  вбудованого  електрообладнання  компресорної  установки  для транспортування  вибухонебезпечних  газів,  яка  включає  компресор  з  електромагнітними  підшипниками  та, принаймні, двоступеневими газодинамічними ущільненнями, привідний двигун, умонтовану в кожух привідну муфту, з видом вибухозахисту «заповнення або продування оболонки під надмірним тиском», до складу якого входять  захисні  оболонки  електрообладнання;  система  подачі  захисного  газу  в  захисні  оболонки електрообладнання, що містить пристрої для відбору захисного газу від джерела, розташованого за межами вибухонебезпечної  зони  установки,  і  для  продування  захисних  оболонок  на режимах передпускового продування і всіх  видів  зупинень  компресорної  установки;  систему  контрольно-вимірювальних приладів, підключену до системи автоматичного управління установки.

Виходячи з викладеного вище, основна технічна задача, на рішення якої націлений даний винахід, полягає в підвищенні надійності вибухозахисту  вбудованого електрообладнання компресорної установки для транспортування  вибухонебезпечних  газів,  а  значить,  і  в  підвищенні  надійності  компресорної  установки  в цілому.  Крім  того,  економиться  електроенергія,  затрачувана  на  привідний  електродвигун  компресора,  що забезпечує забір і подачу захисного газу від джерела, розташованого за межами вибухонебезпечної зони.

Вказана  технічна  задача  вирішується,  завдяки  створенню  пристрою  вибухозахисту  вбудованого електрообладнання  компресорної  установки  для  транспортування  вибухонебезпечних  газів,  що  містить компресор  з  електромагнітними  підшипниками  та,  принаймні,  двоступеневими  газодинамічними ущільненнями,  привідний  двигун,  умонтовану  в  кожух  привідну  муфту,  який,  як  і  відомий  з  рівня  техніки, включає  захисні  оболонки  електрообладнання;  систему  подачі  захисного  газу  в  захисні  оболонки електрообладнання, до складу якої входять пристрої для відбору захисного газу від джерела, розташованого за  межами  вибухонебезпечної  зони  установки,  і  для  продування  захисних  оболонок  на  режимах передпускового  продування  і  всіх  видів  зупинень  компресорної  установки,  і  систему  контрольно-вимірювальних приладів, підключену до системи автоматичного управління установки, але в якому, відповідно до винаходу,

- привідний двигун розміщений у захисному кожусі;

- на кожному з електромагнітів встановлений датчик температури;

-  на  привідній  муфті  розташована  втулка,  між  втулкою  і  кожухом  привідної  муфти  знаходиться ущільнювальне  кільце,  при  цьому  втулка  і  кільце виготовлені з матеріалів, які запобігають фрикційному іскроутворенню,  наприклад,  в  кожусі  муфти  з  одностороннім  зазором  відповідно  до  сталевої  втулки, напресованої на привідній муфті, може бути встановлене, наприклад, бронзове ущільнювальне кільце;

- система подачі захисного газу в захисні оболонки електрообладнання містить устаткування для відбору захисного газу від  компресора  привідного  двигуна  і  охолоджування  його  перед  продуванням  захисних оболонок електрообладнання на робочих режимах  установки, при цьому до складу вказаного устаткування можуть  входити  повітроохолоджувач,  регулятор  тиску,  датчики  тиску  і  температури,  трубопроводи  подачі повітря; на лінії подачі захисного газу система забезпечена розподільним пристроєм для розв'язування потоків захисного газу, що поступає від джерела газу, розташованого за межами вибухонебезпечної зони установки, і від  компресора  привідного  двигуна,  причому,  даний  пристрій  може  бути  виконаний  у  вигляді  колектора-розподільника,  забезпеченого  двома  зворотними  клапанами  з  протилежною  пропускною  спроможністю  по захисному газу і датчиком контролю тиску;

-  система  контрольно-вимірювальних  приладів  включає  датчики  контролю  різниці  тиску  між  захисними оболонками електрообладнання і другими ступенями газодинамічних  ущільнень, датчики контролю витрати або тиску, на виходах із захисних оболонок електрообладнання;

-  передбачена  система  запобігання  проникнення  вибухонебезпечного  газу в захисні оболонки електрообладнання через захисний кожух  привідного двигуна і кожух привідної муфти, виконана у вигляді вентиляційної системи простору під захисним кожухом привідного двигуна і кожухом привідної муфти; вказана система може включати, принаймні, один вентилятор для продування захисного кожуха привідного двигуна і дисковий  елемент  для  вентиляції  простору  під  кожухом  привідної  муфти,  причому,  кожух  муфти  містить перехідник з вбудованим лабіринтовим ущільненням і відкритим усмоктуючим патрубком.

Таким чином, технічна задача підвищення ефективності вибухозахисту вбудованого електрообладнання компресорної установки для  транспортування  вибухонебезпечного  газу,  а,  отже,  і  надійності  її  роботи вирішується,  завдяки  використанню  в  пристрої,  що  заявляється,  відмінних  від  прототипу  істотних  ознак, необхідних і достатніх для досягнення якісно нового технічного ефекту:

Наявність захисного кожуха привідного двигуна і системи запобігання проникнення вибухонебезпечного газу в захисні оболонки електрообладнання через захисний кожух привідного двигуна і кожух привідної муфти, яка  включає  пристрої  для  вентиляції  простору  під  захисним  кожухом  двигуна  і  кожухом  муфти,  наприклад, принаймні,  один  вентилятор  для  продування  захисного  кожуха  привідного  двигуна,  і  дисковий  елемент привідної муфти, кожух якої забезпечений перехідником з вбудованим лабіринтовим ущільненням і відкритим усмоктуючим  патрубком,  забезпечують  надмірний  тиск  під  захисним  кожухом  двигуна  і  кожухом  муфти, перешкоджаючий  проникненню  з  вибухонебезпечної  зони  вибухонебезпечного  газу.  У  разі  проникнення вибухонебезпечного  газу  під  захисний  кожух  привідного  двигуна  і  кожух  привідної  муфти,  продування захисного кожуха двигуна, принаймні, одним вентилятором і вентиляція простору під кожухом муфти, завдяки наявності  дискового  елемента  та  перехідника  з  вбудованим  лабіринтовим  ущільненням  і  відкритим усмоктуючим  патрубком,  різко  знижує  нижню  концентраційну  межу  запалювання  (НКМЗ),  оскільки  при вентилюванні вибухонебезпечний газ разом з повітрям викидається в атмосферу, що є однією з складових забезпечення надійного вибухозахисту.

Крім  того,  наявність,  наприклад,  запресованого  в  кожусі  муфти  бронзового  ущільнювального  кільця, розташованого  з  одностороннім  зазором  відносно  напресованої  на  муфті  сталевої  втулки,  виключає фрикційне  іскроутворення,  оскільки  втулка  і  кільце  виготовлені  з  матеріалів,  при  фрикційній  взаємодії  яких іскор не утворюється.

Наявність  системи  подачі  захисного  газу  (повітря)  в  захисні  оболонки  електрообладнання,  що  містить засоби  для  відбору  захисного  газу  від  компресора  привідного  двигуна  і  охолоджування  його  перед продуванням  захисних  оболонок  електрообладнання  на  робочих  режимах  установки,  зокрема, повітроохолоджувача,  датчиків  тиску  і  температури,  трубопроводів  подачі  повітря,  регулятора  тиску, колектора-розподільника  з  двома  зворотними  клапанами  з  протилежною  пропускною  спроможністю  по захисному газу і датчиком контролю тиску, істотно відрізняє пристрій, що заявляється, від прототипу і інших пристроїв  аналогічного  призначення,  відомих  з  рівня  техніки.  Перевага  полягає  в  тому,  що  згадана  вище система  (сумісно  з  системою  подачі  захисного  газу  в  захисні  оболонки  електрообладнання,  до  складу  якої входять пристрої для відбору захисного газу від джерела, розташованого за межами вибухонебезпечної зони установки, і для продування захисних оболонок на режимах передпускового продування і всіх видів зупинень компресорної  установки)  дозволяє  здійснити  комбіновану  подачу  захисного  газу  в  захисні  оболонки вбудованого  електрообладнання,  а  саме,  на  режимах  передпускового  продування  і  всіх  видів  зупинень компресорної установки забезпечити подачу захисного газу по відомій схемі, наприклад, від компресора або вентилятора,  що  обертається  спеціальним  електродвигуном,  із  забором  захисного  газу  за  межами вибухонебезпечної  зони,  а  на  робочих  режимах  компресорної  установки  виконати  подачу  попередньо охолодженого  у  повітроохолоджувачі  і  належним  чином  підготовленого  захисного  газу  -  від  компресора привідного  двигуна.  Звичайно,  захисний  газ  відбирається  від  компресора  привідного  двигуна  з  тиском,  що перевищує  його  номінальне  значення,  та  охолоджується  повітроохолоджувачем,  при  цьому  регулятором тиску,  встановленим  перед  колектором-розподільником,  і  дроселями,  встановленими  на  виходах  захисних оболонок,  забезпечуються  номінальні  значення  витрат  і  тиску  захисного  газу  в  захисних  оболонках  та трубопроводах, що його підводять і відводять. Наявність в колекторі-розподільнику двох саморегулювальних зворотних клапанів з протилежною пропускною спроможністю забезпечує розв'язку потоків захисного газу, що поступає  від  двох  джерел  -  спеціального  компресора  або  вентилятора,  розташованого  за  межами вибухонебезпечної  зони  установки,  і  від  компресора  привідного  двигуна,  -  а  також  виключає  різкі  зміни («провали») тиску в захисних оболонках при перемиканнях джерел захисного газу. При цьому перемикання джерел  захисного  газу  здійснюється  автоматично  по  сигналах  датчика  контролю  тиску  захисного  газу  в колекторі-розподільнику.

Таким  чином,  при  тривалій  роботі  компресора,  коли  можливе  утворення  вибухонебезпечної  суміші, здійснюється  надійний  вибухозахист  вбудованого  електрообладнання  протягом  всього  робочого  циклу,  при цьому  вентилятор  або  компресор  включаються  на  короткий  проміжок  часу  при  пусках  та  зупиненнях,  що набагато збільшує ресурс і надійність їх роботи, а, отже, і надійність вибухозахисту. Крім того, економиться електроенергія.

Наявність в системі контрольно-вимірювальних приладів датчиків контролю різниці тиску між захисними оболонками електрообладнання і другими ступенями  газодинамічних ущільнень, а також датчиків контролю витрати або тиску захисного газу на виходах із захисних оболонок електрообладнання, забезпечує можливість безперервного  вимірювання  значень  різниці  тиску,  витрати  або  тиску  і,  у  разі  зниження  цих  значень  до величин,  нижче  заданих,  можливість  зупинення  компресорної  установки  і  відключення  напруги  живлення електромагнітів, внаслідок чого усувається загроза проникнення вибухонебезпечного газу в захисні оболонки електрообладнання і забезпечується його надійний вибухозахист.

Установка  на  кожному  з  електромагнітів  датчика  температури  забезпечує  автоматичний  захист  ізоляції сполучних кабелів і проводів при недостатньому охолоджуванні електромагнітів захисним газом і перевищенні

встановлених  значень  температури,  завдяки  зупиненню  компресорної  установки  і  відключенню  живлення електромагнітів.

Наведені істотні відмітні ознаки є новими, оскільки в існуючому рівні техніки відсутнє технічне рішення, в якому  поставлена  технічна  задача  вирішувалася  б  за  рахунок  подібного  поєднання  аналогічних  ознак,  і відповідними критерію рівня винахідництва, оскільки заявлене поєднання істотних відмітних ознак відсутнє в технічних рішеннях існуючого рівня техніки, неочевидне для кваліфікованого фахівця в даній області техніки і є  необхідним  і  достатнім  для  досягнення  якісно  нового,  в  порівнянні  з  існуючим  рівнем  техніки,  технічного ефекту.