Автоматический регулятор давления газа

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно к регуляторам для автоматического поддержания заданного давления транспортируемого газа. Может быть использовано на газораспределительных станциях, а также на компрессорных станциях в блоках подготовки топливного газа. Регулятор давления содержит корпус, входной и выходной патрубки, затвор, состоящий из жестко соединенных между собой конусообразной и цилиндрической частей, расположенных соосно с входным и выходным патрубками. Вершина конусообразной части расположена внутри камеры для дросселирования, представляющей собой полый цилиндр, левая часть которого выполнена в виде седла, а правая расположена в полости выходного фланца и посредством кольцевого элемента жестко соединена с корпусом. Цилиндрическая часть затвора расположена в камере для разгрузки затвора, которая представляет собой также полый цилиндр, левая часть которого имеет съемную заглушку, а правая - сальник, посредством трубок она жестко соединена с корпусом. Кроме того, внутри нее имеется жестко закрепленная гайка, которая с помощью резьбового соединения неподвижно соединена с затвором, на который петлей надета гибкая тяга, закрепленная в одной точке, а концы ее, пропущенные через трубки, соединены с мембранами мембранных приводов, закрепленных на корпусе. В подмембранные полости подведены выходные и задающее давления. Регулятор не подвержен загидрачиванию, в нем нет эрозионного износа корпуса и штока затвора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно к регуляторам давления газа. Может быть использовано в газовой промышленности, на газораспределительных станциях (ГРС), а также на компрессорных станциях (КС), в блоках подготовки топливного газа для автоматического поддержания выходного давления в заданных пределах.

Известны регуляторы давления газа: односедельные и двухседельные, прямого и непрямого действия, с мембранным и поршневым приводом, пружинным и пневматическим заданием выходного давления - как отечественного, так и зарубежного производства, (авт.св СССР N 384094, 1012213, 1314315).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор давления [4], содержащий корпус с входным и выходным патрубками, неподвижное седло, подвижный затвор, жестко соединенный с мембранным приводом. В подмембранные полости подведены выходное и задающее давления. Газ по входному патрубку проходит к отверстию, образованному между седлом и затвором, и далее через выходной патрубок поступает в выходную нитку ГРС. При изменении выходного давления в сторону увеличения или уменьшения затвор уменьшает или увеличивает отверстие соответственно.

Основными недостатками этого регулятора являются интенсивное загидрачивание при транспортировке неосушенного газа и эрозионный износ корпуса и штока затвора при транспортировке неочищенного газа, что в значительной степени связано с несовершенством конструкции регулятора.

Так, одной из причин интенсивного загидрачивания является наличие в корпусе регулятора зон, в которых происходит завихрение потока газа. Эрозионный износ корпуса и штока наблюдается в местах изменения направления потока газа. При этом механические включения, имеющие большую скорость, ударяются о стенку, вызывая ее износ. Все эти недостатки в значительной степени снижают надежность работы регулятора.

Для уменьшения загидрачивания производят подогрев регулятора или газа, поступающего на ГРС. Такой способ эффективен, но повышает пожароопасность и требует значительных материальных затрат.

Поскольку выпадение гидратов в месте редуцирования газа, а также эрозионный износ неизбежны, целью изобретения является уменьшение влияния этих явлений на работоспособность регулятора.

Заявляемое устройство имеет корпус, входной и выходной патрубки, затвор, состоящий из жестко соединенных между собой конусообразной и цилиндрической частей, расположенных соосно с входным патрубком, при этом вершина конусообразной части расположена внутри камеры для дросселирования, состоящей из полого цилиндра, левая часть которого выполнена в виде седла, а правая расположена в полости выходного патрубка и жестко соединена с корпусом посредством кольцевого элемента; цилиндрическая часть расположена в камере для разгрузки затвора, представляющей собой полый цилиндр, левая часть которого имеет съемную заглушку, а правая - сальник и посредством трубок жестко соединена с корпусом; кроме того, внутри нее имеется жестко закрепленная гайка, с помощью резьбового соединения подвижно соединенная с затвором, на который петлей надета гибкая тяга, жестко закрепленная в одной точке, а ее концы, пропущенные через трубки, соединены с мембранами мембранных приводов, закрепленных на корпусе, при этом в подмембранные полости подведены выходное и задающее давления.

Наличие в регуляторе камеры для дросселирования позволяет практически полностью исключить эрозионный износ корпуса и штока затвора. Вместе с тем наличие последней исключает возможность завихрения потока газа после редуцирования, которое способствует выпадению гидратов.

По мнению авторов, наличие в заявляемом регуляторе камеры для дросселирования и конусообразной части затвора удлиняет зону дросселирования, что позволяет уменьшить количество холода, выделяемое в непосредственной близости от седла, и полностью исключает остановку регулятора от загидрачивания.

Наличие винтовой подачи обеспечивает более плавную регулировку выходного давления.

На чертеже изображена схема заявленного регулятора, разрез.

Регулятор состоит из корпуса 1, входного 2 и выходного 3 патрубков, затвора, имеющего конусообразную 4 и цилиндрическую 5 части, жестко соединенные между собой, камеры 6 для дросселирования, левая часть которой выполнена в виде седла 7, а правая соединена с корпусом посредством кольцевого элемента 8, камеры 9 для разгрузки затвора, левая часть которой имеет съемную заглушку 10, а правая - сальник 11, причем патрубок 12 жестко соединяет камеру с наружным корпусом, а гайка 13, жестко закрепленная в камере, с помощью резьбового соединения подвижно соединена с цилиндрической частью затвора. Гибкая тяга 14 петлей надета на затвор, а ее концы соединены с мембранами 15 мембранных приводов 16.

В исходном состоянии мембраны 15 мембранных приводов 16 находятся в среднем положении. Между конусообразной частью затвора 4 и седлом 7 имеется зазор.

После подачи газа на вход регулятора и в подмембранные полости Р_зад мембрана верхнего привода начнет прогибаться вверх, увлекая за собой гибкую тягу, которая, в свою очередь, начнет проворачивать затвор в гайке 13, в результате чего зазор между конусообразной частью затвора еще больше увеличится. В это же время газ со входного патрубка через зазор и камеру дросселирования начнет поступать в выходную нитку ГРС. По мере увеличения этого движения он будет воздействовать на мембраны со стороны, противоположной Р_зад., в результате чего нижняя гибкая тяга начнет проворачивать затвор вправо, и зазор между затвором и седлом начнет уменьшаться.

Через некоторое время наступит динамическое равновесие, при котором количество газа, проходящее через щель между затвором и седлом, а также количество потребляемого газа будут равны, а Р_зад будет равным Р_вых.

Изменение расхода газа на выходе ГРС вызовет соответствующее изменение Р_вых., что приведет к перемещению затвора в сторону уменьшения или увеличения подачи газа.

Предложенный регулятор, изготовлен на Боярском полигоне ПО "Укргазпром". Корпус регулятора сварен из трубы категории В, диаметром 159х8, камера дросселирования из трубы 32х3, а разгрузки затвора - из трубы 57х4.

На цилиндрической части затвора нарезана трапецеидальная - трехзаходная резьба с шагом 20 мм. Мембранные приводы изготовлены из трубы диаметром 159х4. Рабочий ход затвора равен 35 мм. В настоящее время проводится испытание заявленного регулятора.

Формула изобретения

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА, содержащий корпус с входным и выходным патрубками и регулирующий орган в виде седла и затвора, отличающийся тем, что затвор состоит из жестко соединенных между собой конусообразной и цилиндрической частей, расположенных соосно с входным и выходным патрубками, вершине конусообразной части расположена внутри камеры для дросселирования, состоящей из первого полого цилиндра, один торец которого является седлом, а второй расположен в полости выходного патрубка и жестко соединен с корпусом посредством кольцевого элемента, цилиндрическая часть затвора расположение в камере разгрузки затвора, представляющей собой второй полый цилиндр со съемной заглушкой и сальником под цилиндрическую часть затвора, соединенный жестко посредством трубок с корпусом, в полости второго цилиндра жестко закреплена гайка, подвижно соединенная с затвором, на который намотана гибкая тяга, жестко закрепленная в одной точке, концы которой пропущены через трубки и соединены с мембранами мембранных приводов, закрепленных на корпусе, при этом камеры мембраных приводов снабжены каналами выходного давления и давления задания.

2.Регулятор по п.1, отличающийся тем, что петля гибкой тяги не цилиндрической части затвора находится в створе трубок.

3. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что полость камеры разгрузки затвора посредством трубок соединена с атмосферой.

4. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что гайка соединена с затвором с помощью резьбового соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1