2295

Газонаполнительная станция осуществляет следующий комплекс работ:

–прием и хранение сжиженного нефтяного газа;

–слив сжиженного нефтяного газа в резервуары хранилища станции;

–заправка автомобилей, работающих на сжиженном нефтяном газе, из заправочных колонок;

–слив тяжелых, неиспаряющихся осадков из баллонов, автомобильных цистерн, а также сжиженного газа из неисправных баллонов;

–фильтрация сжиженного нефтяного газа во время заправки автомобильных баллонов.

АГНС должна обеспечивать 2...3 - суточную потребность в сжиженном газе и располагаться на территории АТП (или вблизи него) на специально отведенной площадке с самостоятельным въездом и выездом.

На станции для перемещения ГСН по трубопроводам рекомендуется использовать насосы (вихревые, черпачковые и некоторые виды центробежных насосов типа 4Н-5х8с) и компрессоры типа АВ-75.

Хорошо зарекомендовали себя насосы на станции типа С-5/140, С-5/200. Эксплуатация таких насосов должна осуществляться по специальной производственной инструкции. Во время их работы необходимо следить за давлением на всасывающей и нагнетательных линиях по манометрам, за температурой электродвигателей, подшипников и торцевого уплотнения, за герметичностью торцевого уплотнения и фланцевых соединений с арматурой.

Существенным недостатком в работе насосов является быстрый износ рабочих колес (шестерен). Кроме того, при понижении давления на всасывающей линии происходит вскипание (парообразование) сжиженных газов, вызывающее срыв работы насосов. Для предотвращения вскипания газов необходимо поддерживать давление перед насосами выше, чем упругость паров сжиженного газа при данной температуре жидкости. Срыв работы может быть при большой производительности насосов, когда возрастают скорости движения жидкости в трубопроводе и соответственно увеличивается сопротивление, а также при малой производительности вследствие усиленного парообразования жидкости в насосе, вызванного резким повышением температуры из-за внутренних потерь.

Во избежание срыва работы при большой производительности насосов следует повышать давление на всасывающей линии за счет создания избыточного давления в резервуаре (на 1–2 кгс/см2 выше упругости паров перекачиваемого газа) нагнетанием паров

компрессором (при этом давление в резервуаре не должно превышать расчетное). При малой производительности срыв предотвращают путем частичного открытия задвижки на байпасе или установки сбросного клапана на всасывающую сторону при повышении давления выше рабочего. После остановки насоса или компрессора задвижки на всасывающей и нагнетательной линиях должны быть закрыты.

Газопроводы на газонаполнительной станции и запорная арматура. Повреждения и износ газопроводов и арматуры, фланцевых и резьбовых соединений в процессе эксплуатации могут привести к серьезным авариям, поэтому их надлежит содержать в полной исправности. Надежная, безаварийная работа должна обеспечиваться постоянным наблюдением за состоянием газопроводов и арматуры, своевременным проведением профилактических осмотров, планово-предупредитель-ных ремонтов и ревизий. Резьбовые и фланцевые соединения газопроводов и арматуры должны проверяться на плотность при рабочем давлении не реже 1 раза в месяц. Неисправные газопроводы и запорная арматура подлежат ремонту или замене. Разбирать и заменять арматуру, установленную на резервуарах и газопроводах, можно только после дегазации. После ремонта арматуру необходимо испытать. На каждый газопровод сжиженного газа заводят специальный паспорт, в котором фиксируют данные об осмотрах, ревизиях, ремонтах, замене отдельных частей и деталей газопроводов.

Особое внимание должно быть уделено правильной эксплуатации резинотканевых рукавов (гибких шлангов), применяемых для сливоналивных устройств. Путем визуального осмотра определяют их пригодность к дальнейшей эксплуатации. Нельзя допускать к эксплуатации рукава с переломами, трещинами, выбоинами, с нарушенной металлической оплеткой (спиралями) и другими повреждениями поверхности. Через каждые 3 мес. рукава должны подвергаться осмотру и гидравлическому испытанию на 1,25Р от рабочего давления, под которым они должны находиться не менее 1 мин, после чего давление постепенно снижают до рабочего. Те рукава, у которых при осмотре не обнаружено течи или «потения», а также падения давления по манометру при испытании, признаются годными. При удовлетворительных результатах гидравлического испытания, записываемых в специальный журнал, на каждом шланге масляной краской наносят надпись с указанием следующего срока испытания и каждому присваивают инвентарный номер.

Максимальное избыточное давление паровой фазы ГСН в технологическом оборудовании станции должно быть не более 1,0 МПа.

Резервуары для хранения сжиженных газов.

Ответственными за безопасную эксплуатацию всех сосудов, работающих под давлением, приказом по ГРС назначаются лица из числа ИТР, сдавшие экзамены по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» и «Правилам безопасности в газовом хозяйстве» Госгортехнадзора России. На резервуарный парк хранилища сжиженного газа составляют технологическую схему, в которой указывают расположение резервуаров, всех технологических трубопроводов и запорной арматуры. На каждый резервуар должен быть технический паспорт, составленный заводом-изготовите-лем, в который при эксплуатации заносят сведения о всех работах по ремонту и техническому освидетельствованию сосудов.

Заправка автомобилей ГСН должна осуществляться или из подземных резервуаров, или непосредственно из резервуара автоцистерны. Особое внимание в период заправки газом автомобиля необходимо уделять степени очистки сжиженных нефтяных газов.

7.5. Фильтрация газового топлива. Фильтры газа

Одним из требований, предъявляемых к сжиженному нефтяному газу, используемому в качестве топлива для автомобильных двигателей, является кондиционность (соответствие ГОСТу) по содержанию загрязнений.

Отказы, связанные с загрязнением сжиженного нефтяного газа в элементах газового оборудования, составляют более 40 % от их суммарного количества из-за отсутствия надежной фильтрации его окалины, ржавчины, сернистых соединений, смолистых веществ и других загрязнений.

Фильтрация газового топлива определяет ресурс и надежность как газобаллонной аппаратуры, так и цилиндропоршневой группы двигателя. В связи с важностью этого вопроса следует коротко ознакомиться с наиболее характерными загрязнителями сжиженного газа, выявленными исследователями в условиях эксплуатации автомобилей с использованием сжиженного газа Омского нефтезавода. На основании результатов исследований загрязнителей в сжиженном газе были предложены принципиально новые методы очистки жидкой фазы газа и конструкции газовых фильтров, выполненных как совмещенными с электромагнитными магистральными клапанами, так и автономными узлами.

7.5.1.Характеристика процесса накопления загрязнений в сжиженном нефтяном газе при эксплуатации автомобилей

Ресурс и надежность элементов газовой аппаратуры двигателя в период зимней эксплуатации во многом определяются степенью загрязненности используемого сжиженного нефтяного газа окалиной, ржавчиной, сернистыми соединениями, смолистыми веществами, маслом и влагой. Из-за интегрально-отрицательного воздействия этих загрязнений на ресурсосберегающую эксплуатацию газовой аппаратуры и двигателя значительно возрастают эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и ремонт, а также снижаются технико-экономические и санитарно-гигиенические преимущества перед двигателями, работающими на бензине.

Наиболее подвержены отказам из-за недостаточной чистоты сжиженного нефтяного газа газовый редуктор, дозирующее устройство и испаритель газовой аппаратуры двигателя. Отказы, связанные с загрязнением сжиженного нефтяного газа в элементах газовой аппаратуры, вследствие отсутствия надежной фильтрации его от окалины, ржавчины, сернистых соединений, смолистых веществ, масла и влаги, влекут за собой большие эксплуатационные затраты на их техническое обслуживание и ремонт. По этой причине потенциальный ресурс газового редуктора, дозирующего устройства, испарителя и самого двигателя в условиях эксплуатации используется неполностью. Отсюда следует, что совершенствование используемых средств фильтрации сжиженного нефтяного газа является существенным резервом в обеспечении ресурсосберегающей эксплуатации газовой аппаратуры и самого двигателя [6, c. 119-138].

В процессе зимней эксплуатации автомобилей в связи с наличием повышенных концентраций в сжиженном нефтяном газе сероводорода, влаги и других корродирующих соединений, оказывающих ускоряющее воздействие на поверхность газового баллона, стальных штуцеров магистрального фильтра-отстойника, испарителя, газового редуктора, происходит особенно интенсивное накопление окалины, ржавчины, различных механических загрязнений, сернистых соединений и смолистых веществ в газовых фильтрах, испарителе, газовом редукторе, дозирующем устройстве, увеличивающих сопротивление газовой магистрали. В результате этого снижаются давление и величина потока газа через газовый редуктор, вызывая неустойчивую работу двигателя.

Тщательная очистка сжиженного нефтяного газа от накапливающихся загрязнений необходима не только для снижения сопротивления в магистрали подачи газа, но и для того, чтобы

исключить возможность попадания частиц загрязнений в магистральный клапан, под клапаны газового редуктора, а также в двигатель, т.к. при этом нарушается работа газовой системы питания двигателя и увеличивается его износ.

Очистка всех фильтрующих элементов аппаратуры двигателей, использующих сжиженный нефтяной газ, осуществляется при ТО-1, проводимом для двигателей ЗИЛ-130 через 3000 км и для двигателей ЗМЗ-53 через 2500 км.

Недостаточная фильтрующая способность используемых стандартных газовых фильтров является одной из причин вынужденного резкого сокращения установленной периодичности их технического обслуживания, сопровождаемого увеличением эксплуатационных затрат.

Продолжительность качественной очистки сжиженного нефтяного газа в газовом фильтре с войлочными кольцами и сетчатым цилиндром, а также в сетчатом фильтре газового редуктора является незначительной, во многом зависящей от степени загрязненности используемого сжиженного нефтяного газа, в котором преобладают следы сероводорода Н2S. Стандартные газовые фильтры в процессе эксплуатации быстро забиваются, главным образом окалиной, ржавчиной, а также разъедаются и вымываются (особенно войлочные фильтрующие элементы). Это происходит вследствие того, что соединения серы оказывают воздействие на работу всей газовой аппаратуры.

Взаимодействуя с кислородом, сероводород выделяет серу

2Н2S+О2=2S+2H2O

и окислы серы

2H2S+3O2=2SO2+2H2O ,

которые, соединяясь с водой, образуют сернистую кислоту

SO2+H2O=H2SO3.

При этом также образуется серная кислота

2H2SO3+O2=2H2SO4 .

Сернистая кислота, воздействуя на омываемые железные элементы газовой аппаратуры, вызывает образование сернистого железа

H2SO3+Fe=FeSO3+H2 .

В присутствии воды интенсивно происходят окислительные процессы с образованием железной окалины

4Fe+3O2=2Fe2O3, 3Fe+2O2=Fe3O4(FeO+2Fe2+3O3)

и ржавчины

4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3 ,

которые выпадают в осадок, засоряя газовые фильтры и редуктор. Повышенная концентрация сероводорода H2S в сжиженном нефтяном газе существенно ускоряет коррозию поверхностей газовых баллонов, штуцеров, газовых фильтров, вентилей, элементов газового редуктора, испарителя и дополнительно увеличивает загрязнение газа окалиной, ржавчиной, которые резко снижают ресурсосберегающую эксплуатацию газовой аппаратуры. Особенно интенсивно происходит накопление окалины и ржавчины в сетчатом фильтре газового редуктора. Его латунная сетка и отверстия в патроне газового фильтра быстро забиваются, в результате чего уменьшается поступление газа в редуктор, снижается мощность двигателя и возникают перебои в его работе. Ржавчина, окалина и другие механические частицы загрязнителей, не задержанные газовым фильтром и сетчатым фильтром газового редуктора, попадают на рабочую поверхность клапанов и седел первой и второй ступеней газового редуктора,

вызывая нарушение их герметичности.

Сера, ее соединения приводят к образованию на поверхностях баллонов и газопроводов окалины и расслоений. При испарении и редуцировании газа часть серы выпадает в газовой аппаратуре и в виде соединений с водой образует жидкости, которые разъедают диафрагмы и резиновые уплотнения клапанов редуктора и выводят их из строя.

Смолистые и сернистые отложения вызывают сужение проходных каналов в деталях и узлах газовой аппаратуры.

Тяжелые углеводороды, содержащиеся в газе, при его редуцировании накапливаются в виде неиспарившегося осадка на диафрагмах газового редуктора, нарушая его работу.

Вода в сжиженном нефтяном газе при ее избыточном количестве и отрицательных температурах окружающего воздуха в виде осадка в газовой аппаратуре образует ледяные пробки и нарушает подачу газа в двигатель.

Наличие в жидкой фазе сжиженного нефтяного газа сернистой H2SO3 и серной H2SO4 кислот вызывает разрушение пакета войлочных колец газового фильтра, которое приводит к беспрепятственному проникновению смолистых веществ, сернистых соединений, масла и воды в полости испарителя сжиженного нефтяного газа и газового редуктора, оказывая на резиновые клапаны и диафрагмы отрицательное воздействие и увеличивая отложения на газовых каналах испарителя.

Латунный сетчатый цилиндр газового фильтра является фильтром первичной (грубой) очистки сжиженного нефтяного газа

от механических частиц, содержащихся в сжиженном нефтяном газе, заправленном в автомобильный баллон на газозаправочной станции, а также накапливающихся в нем в результате его корродирующего воздействия на поверхностях деталей и узлов газовой аппаратуры. Ввиду недостаточной фильтрующей поверхности латунного сетчатого цилиндра он быстро забивается, резко уменьшая поступление газа в газовый редуктор и двигатель. Это обстоятельство часто является причиной удаления фильтрующего газового фильтра.

Анализ работы стандартных фильтрующих элементов газовой аппаратуры двигателей, работающих на сжиженном нефтяном газе, показал малую продолжительность их необслуживаемой работы, частые разрушения войлочных колец газового фильтра, интенсивное засорение сетчатого фильтра газового редуктора.

Условия работы газовой аппаратуры, особенно при использовании сжиженного нефтяного газа, недостаточно хорошо очищенного на заводских установках, и при низких температурах окружающего воздуха, требуют разработки более рациональных конструкций газовых фильтров с применением:

-комплексного метода фильтрации сжиженного нефтяного газа, поверхностного (фетровый фильтрующий элемент) и силового (кольцевой постоянный магнитный фильтр) методов;

-улучшенного гравитационного отстаивания механических частиц загрязнений и воды в специально отведенных зонах отстоя газовых фильтров;

-коррозионно-стойких металлов для изготовления корпусов и отдельных элементов газовых фильтров, испарителя и арматуры газового баллона.

7.5.2.Способы улучшения очистки сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике

Выполненными в СибАДИ экспериментальными исследованиями и конструктивными разработками установлено, что улучшение очистки сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике рационально осуществлять комплексным методом:

-извлечением различных частиц загрязнений посредством силового воздействия на них магнитного поля постоянного магнита ловушки загрязнений;

-фильтрацией сжиженного нефтяного газа в объемном (фетровом) и сетчатом фильтрующих элементах методом просеивания;

-отделением крупных частиц загрязнений посредством силового воздействия на них гравитационного поля жидкой фазы

загрязнений определяет перспективу использования (наряду с традиционными) более рационального способа извлечения их из газа силовым воздействием магнитного поля постоянного магнита, не имеющего по своей эффективности альтернативы в обеспечении ресурсосберегающей эксплуатации газовой аппаратуры и самого двигателя.

Механизм отделения различных загрязнений от сжиженного нефтяного газа под воздействием магнитного поля постоянного магнита ловушки загрязнений представляет собой следующие процессы:

-силовое воздействие на сжиженный нефтяной газ, в результате которого даже самые мелкие частицы окалины и ржавчины улавливаются магнитной ловушкой;

-агломерация немагнитных частиц загрязнений вокруг частиц окалины и ржавчины под влиянием молекулярных сил и притягивание с ними к магнитной ловушке;

-коагуляция мелкодисперсных загрязнений под воздействием магнитного поля постоянного магнита ловушки с образованием шлама, который оседает в нижней части колпака магистрального фильтра-отстойника.

Фильтрация сжиженного нефтяного газа в объемном (фетровом) и сетчатом фильтрующих элементах.

Очистка сжиженного нефтяного газа от смолистых веществ, сернистых соединений, масла и микрокапель осуществляется в объемном фильтрующем элементе. Он выполнен в виде набора фетровых колец, установленных на металлическом перфорированном каркасе. На выходе отфильтрованного сжиженного нефтяного газа из фетрового элемента установлен элемент в виде полого цилиндра, задерживающий крупные частицы механических загрязнений, которые проникают через неплотности в фетровых кольцах. В фетровом фильтрующем элементе в радиальном направлении идет поток сжиженного нефтяного газа.

Плотность волокон в фетровом фильтрующем элементе и сжатие фетровых колец при установке их на перфорированном каркасе имеют определенные пределы, обеспечивающие заданный коэффициент отсева при сохранении потребной пропускной способности. Так, сжатие фетровых колец в зависимости от необходимой тонкости отсева выбирается в пределах 7…30 %, что соответствует тонкости отсева 12…30 мкм.

Объемный фетровый фильтрующий элемент магистрального фильтра-отстойника наибольшее

количество загрязнений задерживает во внешних слоях, поэтому радиальная толщина его колец выбрана с учетом участия в процессе очистки сжиженного нефтяного газа всего их объема.

Очистка сжиженного нефтяного газа в магистральном фильтре-отстойнике воздействием гравитационного поля его жидкой фазы. В магистральном фильтре-отстойнике у жидкой фазы сжиженного нефтяного газа гравитационное поле можно считать постоянным и напряженность его во всех точках постоянной и равной ускорению силы тяжести. Осаждение частиц загрязнений в гравитационном поле жидкой фазы сжиженного нефтяного газа происходит под действием собственной массы, подчиняется законам падения тел малого размера в среде, оказывающей сопротивление их осаждению.

В гравитационном поле жидкой фазы сжиженного нефтяного газа частица загрязнения вначале осаждается с ускорением. Когда сила сопротивления жидкой фазы приобретает величину, равную силе тяжести частицы загрязнения, т.е. Рс=Рт, скорость ее станет постоянной. Скорость осаждения частиц загрязнений в жидкой фазе сжиженного нефтяного газа пропорциональна квадрату диаметра частицы, разности плотностей частицы и жидкой фазы и обратно пропорциональна ее вязкости.

Крупные капли воды, поступающей с жидкой фазой сжиженного нефтяного газа в магистральный фильтр-отстойник, при изменении направления ее движения в нем отделяются и под действием гравитационного поля осаждаются в нижней части колпака фильтра-отстойника. Процесс отделения микрокапель воды от сжиженного нефтяного газа, поступающего в фетровый фильтрующий элемент магистрального фильтра-отстойника, осуществляется следующим образом: микрокапли воды, соприкасаясь с волокнами фетрового фильтрующего элемента, осаждаются на поверхности, где, сливаясь с другими микрокаплями, укрупняются и под действием силы тяжести в виде капель воды осаждаются в отстойник. Микрокапли воды, не успевшие укрупниться, при выходе из фетрового фильтрующего элемента не осаждаются в отстойник, а выносятся потоком жидкой фазы сжиженного нефтяного газа из магистрального фильтраотстойника в газовую магистраль.

Магнитная ловушка загрязнений, расположенная в магистральном фильтре-отстойнике ниже фетрового фильтрующего элемента, выполняет одновременно и функцию успокоителя отстоя, что способствует лучшему гравитационному отстаиванию механических частиц загрязнений, шлама и воды. Отстой загрязнений, накапливающихся в нижней части колпака магистрального фильтра-отстойника в результате очистки газа, удаляется через канал стяжного болта 3, в который ввернута

дополнительно спускная пробка 17, при отвертывании ее некоторое количество сжиженного нефтяного газа уходит в атмосферу (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Магистральный фильтротстойник сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой для двигателей грузовых автомобилей и автобусов:

1 и 5 – прокладки; 2 – колпак; 3 – стяжной болт; 4 – фетровый и сетчатый фильтрующие элементы; 6 – резьбовое отверстие для штуцера выхода газа; 7 – электромагнитный клапан; 8 – резьбовое отверстие для штуцера входа газа; 9 – перфорированный каркас;10 – сетчатый фильтрующий элемент; 11 – нижний полюсной стакан; 12 – верхний полюсной стакан; 13 – опорная втулка; 14 – кольцевой постоянный магнит; 15 – пружина; 16 – прокладка; 17 – спускная пробка

Спускная пробка 17 магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа, выполненная в виде ниппель-пробки, ввертываемой в

полый стяжной болт со стороны его головки, позволяет быстро и безопасно (так как исключает попадание струи сжиженного нефтяного газа на незащищенные поверхности тела водителя, а следовательно, исключает их обмораживание) осуществлять слив отстоя без вывертываниястяжного болта 3 иснятияколпака 2.

Удаление отстоя осуществляется стравливанием небольшого количества сжиженного нефтяного газа через канал, открывающийся при отвертыванииспускной ниппель-пробки 17. Ежедневный слив отстоя воды и загрязнений из магистрального фильтра-отстойника сжиженного нефтяного газа с магнитной ловушкой загрязнений путем отвертывания на 2...3 оборота спускной ниппель-пробки 17 является обязательным, так как чрезмерное накопление отстоя в колпаке 2 ускорит засорение фетрового и сетчатого фильтрующих элементов и нарушит нормальную работудвигателя.