197107. lajstromszámú szabadalom • Berendezés gáznyomásszabályozóknál és más hasonló szerkezeti elemeknél a hőmérsékletcsökkenés okozta instabilitás kiküszöbölésére
1 197 107 2 A jelen találmány tárgya olyan berendezés, amely alkalmas arra, hogy gázellátási rendszerekben alkalmazott nyomásszabályzók, mintavevő szelepek, és más hasonló berendezések esetében a nyomásesés következtében előálló hőmérsékletcsökkenés által okozott működési instabilitást kiküszöbölje, illetve annak hatását jelentősen csökkentse, mikrohullámú energiaforrás felhasználásával. Gázellátási rendszerekben, elsősorban a gázszolgáltatás rendszereiben különböző nyomású hálózatrészek csatlakoznak egymáshoz. A nagynyomású (60—120 bar) távvezetékekből középnyomású hálózatrészek ágaznak ki legtöbbször 6 bar nyomással, és ezekhez 0,03 bar nyomású, ún. „szolgáltatási hálózatok” vannak kapcsolva. A csatlakozási pontokon alkalmazott gáznyomásszabályzók, de a rendszerben alkalmazott egyéb hasonló rendeltetésű szerkezeti elemek (pl. mintavevő szelepek, stb.) rendszerint jelentős (legtöbbször változtatható) keresztmetszetszűkület alkalmazásával hozzák létre a kívánt nyomásesést. A nyomás csökkenése szükségképpen a gáz hőmérsékletének a csökkenésével jár, ami adott határfeltételek között (a gáz viszonylag alacsony hőmérséklete, szükségszerűen jelenlévő vfzpáratartalma, stb.) a gáznyomásszabáíyzó működésében működési zavarokat, instabilitásokat okoz. Meg kell jegyeznünk, hogy ez a hőmérsékletcsökkenés távolról sem olyan mértékű, mint amilyen mértékű csökkenés a gázok állapotegyenleteiből számítható lenne, mert a jelentős keresztmetszetszűkületen a gázok sebessége igen jelentősen megnő, és a nagy sebességből adódó súrlódási hő a dekompresszióból adódó hőveszteséget bizonyos mértékben kompenzálja. Intézetünk (jogelődjénél végzett) kísérletsorozatai szerint általában 1 'C/bar tényleges hőmérsékletcsökkenéssel kell számolni. Ez a hőmérsékletcsökkenés is jelentős azonban ahhoz, hogy — különösen alacsonyabb hőmérsékletek esetében — a nyomásszabályzó szerkezetében jégképződéssel, a nyomásszabályzó „lefagyásával”, és ezen keresztül az üzemmenetben fellépő instabilitásokkal, üzemzavarokkal kelljen számolnunk, illetve ezek elhárítására megfelelő intézkedéseket kelljen tennünk. Ennek az intézkedésnek a jelenleg leggyakrabban alkalmazott módja az, hogy a gáz teljes tömegének hőmérsékletét jelentős energia befektetésével, közvetett úton rendszeresen emeljük. Ezeknek az ún. „gázmelegftő kazánoknak” az alkalmazása hosszú távvezetékeken minden körülmények között szükséges. A gázokban jelenlévő vízgőzök (párák) a távvezeték mentén a külső hőmérséklet hatására is kondenzálódhatnak, ami a vezeték működésében üzemzavarokat okozhat. Ezért alacsony külső hőmérsékletek mellett a távvezetékek üzemeltetéséhez mindenféleképpen szükség van arra, hogy bizonyos távolságokon elhelyezzünk egy-egy olyan szerkezeti elemet, amely a szállított gáz egy részének felhasználásával melegvizet állít elő, és ezen melegvíz hőtartalmával — azon keresztülvezetett hőcserélő útján — emeli a gáz teljes mennyiségének hőmérsékletét. Ezek a kazánok azonban csak akkor üzemelnek, s mikor azt a külső hőmérséklet (az évszak) szükségessé teszi, és teljesítményük lényegesen kisebb, rrnt amilyen mértékű ilyen melegítésre egy jelentős nyomáskülönbséget áthidaló nagyteljesítményű nyomáscsökkentő előtt szükségünk van. Példaszerűen egy távvezetékben a hosszmenti hőmérsékletcsökkenés kompenzálására 15—20 *C-aI kell 30—40 km-enként emelni a gáz hőmérsékletét, viszont egy 60/6 bar-os nyomáscsökkentő előtt szükséges hőmérsékletemelés az 55—60°C-t is elérheti. Az ilyen célból alkalmazott kazánok üzemeltetési ideje nem azonos a hosszmenti hőveszteségek miatt alkalmazott kazánokéval, ezeket a készülékeket jóformán a külső hőmérséklettől függetlenül egész év során üzemben kell tartanunk, ha nem is egyforma intenzitással. Ennek következtében a lehűlés okozta instabilitás ilyen módon történő kiküszöbölése számottevő energiafogyasztással jár. Ennek felismerése következtében történtek már kísérletek arra nézve, hogy a problémát a nyomáscsökkentő berendezés fűtésének útján oldják meg. így például elektromagnetikus működtetésű gáznyomás-, és egyben hőmérsékletszabályzót ismertet a DE-PS 27 44 779 sz. szabadalmi leírás, amelyben a szükséges hőenergiát hagyományos (ellenállásos) villamos fűtéssel oldják meg, (G 05 D 16/02). Hasonló feladatra felhasználható adott esetben a DE-AS 70 39 143 és az ennek megfelelő H-889 sz. HU szabadalmi leírás, amely termosztáttal vezérelhető gázszelepet Ismertet, az itt alkalmazott megoldás azonban nyitva hagyja a hőenergiaforrás kérdését. E két ismertetett megoldás közös hátránya, hogy igen gazdaságtalan a hőfelhasználása, mert ha nem is az átáramló gáz teljes tömegét, de az alkalmazott szerkezet nagy fémtömegeit melegíti fel, és ez ugyancsak jelentős hőenergiát igényel. Ugyanakkor ismertté váltak azok a hőfejlesztő berendezések, amelyek erre a célra mikrohullámú energiát használnak fel. A mikrohullámú energia gazdaságos felhasználására a geijesztett tér, mint üregrezonátor önlengési frekvenciáját alkalmazni javasolja a DE-AS 28 56 654, villamosán vezető térben történő alkalmazás problémáját oldja meg a DE-AS 30 10 088 sz., hengeres térben történő alkalmazására ad iránymutatást a PCT (SE 80) 00340 sz. szabadalmi leírások. Mindezek ismeretében vetődik fel a lehetősége annak, hogy a gáznyomásszabályzók és más hasonló készülékek hőmérsékletcsökkenésből eredő instabilitásának kiküszöbölésére mikrohullámú energiát alkalmazzunk. A jelen találmány olyan berendezést ismertet, amely az említett instabilitások elhárítására nem az átbocsátott gáz egész tömegét, hanem kizárólag a jégképződés veszélyének kitett szerkezeti elemeket kívánja hevíteni, mégpedig mindenkor csak a szükséges mértékben, mikrohullámú energia felhasználásával. A találmány abból a felismerésből indul ki, hogy a mikrohullám hatásának kitett anyagok közül nem minden anyag melegszik fel, hanem egyrészt azok 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
