Пневматическое устройство управления расходом

 

ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТШЙСТВр УПРАШ1ЕЯ ИЯ РАСХОДОМ ПО авт. ев. 640271, о тли чающееся тем, что, с цел1 повшоения нал жностй , оно снабжено датчиком уровня с узлом сопло-заслонка, дополнительныi кш трехмембранным и двухмембраншм реле, дополнительнюш регулируеквфш дросселями и постоянным дросЬелем , через который канал питания соединен с соплом датчика уровня и с первой управляккчей камерой дополнительного т{ е 4ембранного р1вле, соединенной через первый дополаитель1шй регулируе шй даоссёль с второй управляющей камерой этого реле, проточная камера без яружишя основного двухмембранного реле оообцеиа с запрещающей камерой основного трехмембранного резсстловую камеру и нормально открытое сопло дополнительного трехмембранного реле, соеди ненное-также с нормально закрвтым сошюм этого реле, выход основного трехмембранногю реле связан через второй дополнительный регулнрушлшй ,-1 дроссель с управляюсцей кгтерой допрл нительного дву рлембранного реле, нор-1 мгшьио закр ьйгое сопло которого сообщено с датчиком Давления. F

ВО КУЯ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ь«

РЕСПУБЛИН

ГССУДМ СТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTlO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

«A« l« IC NO MV ЕВ «ЕЕТЕЕЬЕТ«У

3Щ) G 05 D 7/03

Е

° «Ь

° «ф

° °

61), 640271

21) 3297309/18-24 (22) 08. 06. 81 (46) 30.04.83 ° Бвл. В 16 (72) В. Г. Островский (71) Западно-Сибирский Филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института нефтяного машиностроения (53) 621-525(088.8) (54) (57). ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ по азт. св. 1 640271, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения надежности, оно снабжено датчиком уровня с узлом сопло-заслонка, донолнителъиыIмн трехиеибранным и двухиембранныи реле, двумя дополнительными регулируеьзяии дросселями и постоянным дросселем, через который канал питания соединен с соплом датчика уровня и с первой управляющей камерой дополннтелъного трехмембраниого реле, соединенной через первый дополнительный регулируемый дроссель с второй управляющей камерой этого реле, проточная камера без пружины основного двухмеибраниого реле сообщена c запрещающей камерой основного трехмеибранного -реле через сопловую камеру и нормалъно открытое садило дополнительного трехмзмбраннож реле, соеди венное также е нормально эакрмтым соплом этого реле, .выход основного трехмембранного реле связан через второй дополнительный регулируемый дроссель с управляющей камерой донол-Е нительного двухмембранного реле, нормально закрытое сопло которого сообщено с датчиком давления.

1015345

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано,в химической, газовой, нефтяной и других отраслях промышленности, 10 выполняется по заданной программе, а закрытие — по сигналу реле давления, реагирующего на возрастание дав20 отказе реле давления, оставляя запорный клапан открытым, при этом возможны большие потери технологического75 газа. Кроме того, устройство не позволяет контролировать уровень жидкости в конденсатосборнике, что может привести к переполнению конденсато сборника сепаратора, проскоку жидкости в магистральный газопровод и образованию в нем жидкостных и гидратных пробок. Это, в конечном результате, приводит к снижению пропускной способности магистрального газопровода и к поломке газовых компрессоров.

Укаэанные недостатки снижают надежность известного устройства.

Цель изобретения — повышение надежности устройства. 40

Поставленная цель достигается тем, 45

60 б5 в частности, для регулирования расхода жидкости иэ конденсатосборников на газоконденсатном промысле.

По основному авт. св. Р 640271 известно пневматическое устройство управления расходом, содержащее эапорный клапан, датчик давления, установленный на магистрали, дроссели, емкость., двухмембранные и трехмембранные реле с пружинами и канал питания. В этом устройстве открытие запорного клапана на дренажной линии ления в линии при смене жидкой фазы на газовую.

Однако известное устройство не обеспечивает окончание цикла при что пневматическое устройство управления расходом снабжено датчиком уровня с узлом сопло-заслонка, дополнительными трехмембранным и двухмембранным реле, двумя дополнительными регулируемыми дросселями и постоянным дросселем, через который канал питания соединен с соплом датчика уровня и с первой управляющей камерой дополнительного трехмембранного реле, соединенной через первый дополнительный регулируемый дроасель с второй управляющей камерой этого реле, проточная камера без пружины основного двухмембранного реле сообщена с запрещающей камерой основного трехмембранного реле через сопловую камеру и нормально открытое сопло дополнительного трехмембранного реле, соединенное также с нормально закрытым соплом этого реле, выход основного трехмембранного реле связан через второй дополнительный регулируемый дроссель с управляющей камерой дополнительного двухмембранного

15 реле, нормально закрытое сопло которого сообщено с датчиком давления.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит датчик уровня с узлом 1 сопло — заслонка, установленным на конденсатосборнике 2 сепаратора 3, дополнительное 4 и основное 5 трехмембранные реле, основное 6 и дополнительное 7 двухмембранные реле, запорный клапан 8 и датчик 9 давления,установленные надренажной линии 10, гидравлический дроссель 11, установленный на дренажной линии перед датчиком давления, и редуктор 12 давления воздуха. Канал питания через редуктор давления воздуха и через дополнительный постоянный дроссель 13 соединен с узлом 1 сопло — заслонка датчика уровня и с первой управляющей камерой дополнительного трехмембранного реле 4, соединенной через первый дополнительный регулируемый дроссель 14 с второй управляющей камерой этого хсе реле, Кроме того, канал питания соединен с нормально закрытым соплом основного двухмембранного реле 6, проточная камера без пружины которого соединена с нормально открытым соплом этого же реле и через регулируемый дроссель 15 с атмосферой и с запрещающей камерой основного трехмембранного реле 5 через сопловую камеру и нормально открытое сопло (верхнее на чертеже) дополнительного трехмембранного реле 4, соединенное также с нормально закрытым соплом этого же реле и пневмоемкость 16.

Кроме того, канал питания соединен с нормально открытым соплом основного трехмембранного реле 5 и через проточную камеру с нормально закрытым соплом этого же реле и с запорным клапаном 8, через постоянный дроссель 17 с датчиком 9 давления и через регулируемые,дроссели 18 и 19 с управляющими камерами основного двухмембранного реле 6 и дополнительного двухмембранного реле 7, нормально закрытое сопло которого соединено с разрешающей камерой основного трехмембранного реле 5 и с датчиком 9 давления через командную линию 20.

Задача автоматизации процесса отвода жидкостей из технологических аппаратов (в данном случае из конденсатосборника 2) газовых и газоконденсантных промыслов — одна из актуальных и сложных. Ее сложность обусловлена специфическими условиями эксплуатации устройств автоматики. так, образование кристаллогидратов, на чувствительных элементах регуляторов приводит к их отказам. Отказы системы регулирования могут быть связаны с плохой осушкой командного газа (воэВ первоначальный момент -включения сепаратора 3 в работу его конденсатосборник 2 пуст, а следовательно, газ с каплями жидкости заполняет конденсатосборник 2 и дренажную линию 10 до запорного клапана 8. Конденсатосборник 2 постепенно заполняется жидкостью, и между ним и запорным клапаном 8 в дренажной линии 10 образуется газовая пробка, на которую реагирует датчик 9 давления в первоначальный момент открытия запорного . клапана 8 (первый проскок газа).

Жидкость из конденсатосборника 2 удаляется до появления газа и дренажной линии 10, при этом происходит смена фаэ жидкость — газ с резким, повышением давления после гидравлического дросселя 11, на которое реагирует датчик .9 давления (второй проскок газа), закрывая запорный клапан 8. . При неплотном закрытии запорного клапана 8 газовая пробка не образуется и первый проскок газа в дренажную линию 10 не происходит, но это не " нарушает работу устройства.

Пневматическое питание подается через редуктор 12 давления воздуха к нормально закрытому соплу основного двухмембранного реле 6> через дополнительный постоянный дроссель 13. и дополнительный регулируемый дроссель 14 в управляющие камеры дополнительного трехмембранного реле 4, к нормально .закрытому узлу 1 сопло заслонка датчика уровня и через нор мально открытое сопло и проточную ка меру основного трехмембранного реле 5 к запорному клапану 8, который при этом откроется.

Давление воздуха нарастает как в командной линии 20 датчика 9 дарления, так и в управляющих камерах основного и дополнительного:двухмембранных реле 6 и 7.через регулируете дроосе ли 18 (основной) и 19 (дополнительный) соответственно. В случае выпуска газа (первый проскок газаj в дренажную линию 10 и срабатывания датчика 9 давления закрытие запорного клапана 8 не.происходит, что обусловлено задержкой на основном регулируе мом дросселе 18. По истечении времени задержки давление в управляющей каьере основного двухмембранцого реле 6 перебрасывает мембранный блок в другое крайнее положение, в результате чего давление питания поступает через проточные камеры реле 6 н 4 в пневмоемкость .16 и запрещающую камеру основного трехмейбраниого реле 5. Однако закрытие. запорного клапана. 8 не происходит 1 так как это давление не может преодолеть усилия пружины и усилия, развиваемого давлением воздуха в другой разрешающей камере основного трехмембранного реле 5, соединенной е з 1О153 духа), со значительным изменением газосодержания (плотности) отводимой жидкости при изменении температуры и давления в аппарате. На газовых промыслах газ через сепараторы (в .данном случае через сепаратор 3) идет 5 постоянно с определенным технологическим режимом (под которым понимаются температура, давление, расход газа через сепаратор, насыщенность га зового потока жидкостью). Поэтому )О жидкость поступает в конденсатосборник 2 сепаратора 3 в различных ко.— личествах к зависит от перечисленных выше факторов.

Ддя полного использования объема конденсатосборника 2 и снижения частоты срабатывания устройства на .дренажной линии 10 устанавливают датчик 9. давления, который реагирует на смену фаэ жидкость - газ. Кроме того, установка .датчика 9 давления повышаЕт точность срабатывания устройства и снижает потери газа в дренажную линию 10. Однако при выходе из строя датчик давления не обеспечивает окончание цикла работы устройства, оставляя эапорный клапан открытым, поэтому работа датчика давления дублируется временной программой с помощью узла (дроссель 19 и реле 7).

Вариант дублирования с установкой ЗО второго датчика параллельно первому повышает стоимость устройства. Появляется необходимость постоянного контроля за работой датчиков давления.и их переключение о. работающего на ре- 35 зервный при отказе- в работе одного из них. Кроме того, датчики находят-ся в работе в более жестких условиях, т.- е. установлены непосредственно у технологических аппаратов и контакти- 4() руют со средой, а элементы схемы устройства питаются хорошо очищенным командным газом (воздухом) и находятся в более лучших условиях эксплуатации, вследствие чего вероятность 45, выхода устройства иэ строя уменьшается.

Устройство работает следующим образом.

Пневматическое питание устройства может подаваться как,до включения. . технологической установки в работу, так и во время ее работы. В первом случае закрытие запорного кланана.8 происходит по истечении времени на которое настроен дополнительный регулируеыяй дроссель-19, так как.в

55 установке нет ни газа, ни жкдкасти, а следовательно, не работает датчик 9 давления 9. Во втором случае { установка включена в работу) закрытие запорного клапана 8 происходит от 60 датчика 9.давления, который срабатывает.при смене фаэ жидкость — гаэ.

Открытие запорного клапана 8 происходит одновременно с подачей пнев-, матического питания. 65

1015345.с нормально закрытыми соплами датчика 9 давления и дополнительного двух мембранного реле 7 и через основной постоянный дроссель 17 с линией питания запорного клапана 8.

Основной постоянный дроссель 17 служит для ограничения расхода воздуха в случае отказа клапанного устройстав датчика 9 давления, т. е. в случае, когда клапанное устройство датчика 9 давления постоянно открыто. 10

В таком состоянии устройство находится до второго выпуска газа в дренажную линию 10, т. е. до смены фаэ жидкость — газ, после чего давление в дренажной линии 10 резко по-. 15 вьааается и срабатывает датчик 9 давления, который соединяет разрешающую камеру основного трехмембранного реле 5 с атьюсфе,рой.

Давление в другой запрещающей камере этого же реле преодолевает уси.лие пружины и соединяет линию питания запорного клапана 8 через проточную камеру без пружины с атмосферой. За.порный клапан 8 закрывается. Прн этом давление в управляющей камере двухмембранного реле 6 уменьшается . до его срабатывания, соединяются ,запрещающая камера.трехмвмбранного реле 5, пневмоемкость 16 через про- 30 точную камеру дополнительного трвхмембранного реле 4 регулируемый дроссель 15 (основной) с атмосферой,. включается s работу временное устройство, собранное на пневматическом 35 звене регулируеьий дроссель 15 пневмоемкость 16.

После снижения давления в запрещающей камере основного трвхмвмбран-. ного реле 5 до величины его срабаты- 4g вания, давление питания подается на запорный клапан 8, который открывает.СЯ .

Цикл работы повторяется.

При отказе датчика 9 давления, 45 т. е. в первом случае (клапанное устройство датчика.9 давления не открыто и не сброшено давление с разрешающей камеры .основного трехмембранного реле 5), с задержкой по вре: мени, определяемой на дополнительном 5@ регулируемом дросселе 19, заполняется управляющая камера дополнительного двухмембранного реле 7 из линии пита, ния запорного клапана 8, вследствие чего происходит сброс давления из 55 разрешающей камеры основного трехмембранного реле 5 и соединение линии питания запорного клапана 8 с атиосферой через проточную камеру этого же реле. После закрытия запорного, 6О клапана 8 с задержкой по времени, определяемой рвгулируемям дроссе лем 18, разблокировывается двухмембранное реле..6, соединяя пнввмоемкость 16 и эайрешающую камеру основ- 65 ного трехмембранного реле 5 через регулируемый дроссель 15 с атмосферой.

Цикл работы повторяется.

Если датчик 9 давления отказал в работе и его клапанное устройство постоянно открыто, т. е. соединено с атмосферой (второй случай отказа), в разрешающей камере основного трехмембранного реле 5 во время работы запорного клапана 8 давление создаваться не будет, что приводит к частому срабатыванию запорного клапана 8.

Для устранения частого срабатывания запорного клапана 8 и полного опорожнения конденсатосборннка 2 сепаратора 3 необходимо основной регулирувьий дроссель 18 настроить на такую временную задержку, чтобы до полного опорожнения конденсатосборника 2 успело набраться давление в управляющей камере основного двухмембранного реле 6 до 0,8 кг/см, при котором реле 6 переключается, пода-. вая давление питания в запрещающую камеру основного трвхмембранного реле 5, которое переключается и за-. крывает эапорный клапан 8. Таким образом, время задержки на регулируеьюм дросселе 18 должно быть равно времени полного опорожнения конденса-. тосборника 2 минус 5-10 с. Следовательно, регулируемый дроссель 18 предотвращает срабатывание устройства, т. е. закрытие запорного клапа» на 8 в случае первого проскока газа и в: в случае выхода из строя датчика 9 давления, когда его клапанное устройство открыто.

Временная задержка на дополнительном регулируемом дросселе 19 должна быть равной времени опорожнения конденсатосборника 2 плюс 5-10 с, что дает возможность работать датчику 9 давления и включать в работу дополнительное двухмембранное реле 7 только в случае отказа датчика 9 давления, когда его эапорный клапан закрыт.

Двухмвмбранное дополнительное реле 7 идентично основному двухмембранному реле б и имееМ тот.же уровень срабатывания.

При резком повыаении уровня жид- кости s конденсатосборнике 2 сепаратора 3 s результате изменения технологического режима, срабатывает датчик уровня, соединяя с атьюсферой управляющие камеры дополнительного трехмембранного реле 4. В результате задержки сброса давления из одной управляющей камеры, определяемого регудируеьим дросселем 14 (дополнительным) реле переключается, соединяя пневмоемкость 16 и запрещающую камеру основного трехмембранного реле 5 с атмосферой. Основное трехмембранное реле 5 срабатывает, подавая пита1015345

- 3208/44 дписное атент", ул.Проектная,4 ние на запорный клапан 8, который открывается. Цикл работы повторяется.

При отказе в работе узла 1 сопло.заслонка датчика уровня устройство работает по временной программе, настраиваемой на пневматическом звене пневмоемкость 16 — регулируемый дроссель 15, так как мембранный блок дополнительного мембранного реле 4 всегда будет находиться в исходном положении, потому что давления в упрайлякщих камерах этого реле равны между собой.

Из .описанного выае следует, что при выходе иэ строя датчиков устройство продолжает работать по временной программе. Такое реэервщювание весьма важно и полезно на объектах газовой проьыаленности, где диитель« ное время (до 1/2 года и более). ие представляется возможньвл осуществить ремонт датчиков, установленных в аппаратах, при выходе их иэ строя, при этом каждый ремонт датчиков связан с болыаими потерями природного газа. Кроме того, при предлагаемой схеме устройства не нужен постояинйй контроль- за работой датчиков. Таким образом, предлагаемое устройстзо обладает высокой надежностьв работы.