Устройство для регулирования расхода газа

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в химической, газовой и других областях промышленности для регулирования расхода газообразных сред. Техническим эффектом является повышение надежности работы путем обеспечения регулирования ограничения расхода в широком диапазоне. Устройство для регулирования расхода газа содержит подводящий трубопровод, регулирующий клапан с исполнительным механизмом, контрольный трубопровод, манометры и дросселлирующий элемент в виде критического сопла, пилоты и выходной трубопровод. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в химической, газовой и других областях промышленности для регулирования расхода газообразных сред.

Известны различные способы и устройства для регулирования расхода газа.

Так, по а.с. 1530912, кл. G 01 F 1/34 (БИ 47 от 23.12.89 г.) способ измерения расхода на газораспределительных станциях с помощью критического сопла реализуется схемой, содержащей регулятор давления, струевыпрямитель и критическое сопло. Поток газа проходит через регулятор, управляющим сигналом для которого является давление на выходе из критического сопла. Такое включение регулятора обеспечивает критическое истечение из сопла и стабилизацию на его выходе. Расход газа определяют по формуле с использованием величин температуры и давления по имеющимся в схеме термометру и манометру.

Положительный эффект этого изобретения заключается в повышении точности и расширении диапазона измерений.

Наиболее близким техническим решением является устройство для регулирования расхода газа по а.с. 1795424, кл. G 05 D 7/00 (БИ 6 от 15.02.93 г.). Это изобретение содержит регулирующий клапан с исполнительным механизмом, дроссельный элемент в виде критического сопла, регулятор давления, блок вычисления заданного значения давления газа, датчики температуры и давления до дросселирующего элемента.

Основным преимуществом данного устройства является повышение точности регулирования. Среди недостатков главным является то, что при уменьшении расхода на выходе ниже заданной величины в выходном трубопроводе начинает возрастать давление выше допустимого и может достичь величины, близкой к величине давления перед соплом. В результате может возникнуть аварийная ситуация.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы путем обеспечения регулирования ограничения расхода в широком диапазоне.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования расхода газа, содержащем регулирующий клапан с исполнительным механизмом, контрольный трубопровод с дросселирующим элементом в виде критического сопла и канал настройки на требуемый расход, канал настройки на требуемый расход выполнен в виде двух пилотов, управляющие камеры с клапанными элементами которых, соединены последовательно с исполнительным механизмом регулирующего клапана, а импульсный элемент первого пилота связан с трубопроводом до дросселирующего элемента, а второго пилота - после, кроме того, в него введены два манометра, включенные до и после дросселирующего элемента, и третий пилот, включенный параллельно первым двум между исполнительным механизмом регулирующего клапана и выходным трубопроводом после дросселирующего элемента.

Анализ отобранных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по устройствам для регулирования расхода газа по фондам универсальной научно-технической библиотеки г. Саратова, позволяет сделать выводы, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень.

Схема предлагаемого устройства для регулирования расхода газа вызвана практикой эксплуатации подобных устройств. Эта схема исключает недостаток, характерный для известных устройств, состоящий в том, что они обеспечивают подкачку давления при росте отбора среды на выходе, т.е. компенсируют увеличение отбора газа потребителям выше заданного уровня. Но если потребление газа уменьшается и достигает значений ниже заданного уровня, устройство не может исключить рост давления на выходе, что приводит к созданию аварийной ситуации. Введение же пилота в схему между исполнительным механизмом и дросселирующим элементом, выполняющего функции пневматического регулятора задания (ограничения) расхода и последовательного включенного второго пилота позволяет этот недостаток устранить. Третий пилот, включенный параллельно двум первым, выполняет роль пневматического регулятора, контролирующего минимально допустимое давление после дросселирующего элемента при расходах больше заданного.

Следовательно, предлагаемое устройство для регулирования расхода газа обладает промышленной полезностью.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена его схема.

Устройство для регулирования расхода газа содержит подводящий трубопровод 1, регулирующий клапан 2 с исполнительным механизмом 3, контрольный трубопровод 4, манометры 5 и 6, дросселирующий элемент 7 в виде критического сопла и пилоты 8, 9, 10, выходной трубопровод 11.

Устройство для регулирования расхода газа работает следующим образом.

Газ из подводящего трубопровода 1 подается на вход регулирующего клапана 2, где давление газа дросселируется до заданной величины, устанавливаемой регулировкой задатчика пилота 8, воздействующего на регулирующий клапан 2 через исполнительный механизм 3, и контролируется по манометру 5 (при дистанционном управлении вместо манометра устанавливается датчик давления с электрическим выходом и пилот с электрическим приводом задатчика). От регулирующего клапана 2 газ поступает в контрольный трубопровод 4 и далее - через дросселирующий элемент 7, выполненный в виде критического сопла - в выходной трубопровод 11, в котором регулировкой задатчика пилота 9, включенного последовательно в линию управления пилота 8, устанавливается требуемое рабочее давление, контролируемое по манометру 6.

Задатчик пилота 10 настраивается на поддержание минимального допустимого давления в выходном трубопроводе 11 для того, чтобы избежать аварий у потребителя при расходах газа, превышающих заданный, т.к. в этих случаях происходит падение давления в выходном трубопроде, а для потребителей газа недопустимо падение давления газа ниже минимальной величины. В этом случае регулирование (ограничение) расхода газа прекращается.

Расход газа при истечении через дросселирующий элемент 7 в виде критического сопла практически (с достаточной для устройства регулирования и ограничения расхода точностью) прямо пропорционален абсолютному давлению перед ним, что формулой выражается следующим образом: Q=P_a•К, (1) где К характеризует параметры критического сопла дросселирующего элемента P_a - абсолютное давление газа перед дросселирующим элементом.

Далее, зная расход на данный момент и давление перед дросселирующим элементом 7 по манометру 5, определяется величина К по формуле (2), К=Q/P_a. (2) Зная величину К, которая с достаточной точностью постоянна для конкретного устройства, по формуле Р_а=Q_зад/К. (3) определяют величину абсолютного давления перед дросселирующим элементом 7, необходимого для пропуска через него заданного расхода газа. Следует подчеркнуть, что основным условием для работы дросселирующего элемента 7 и проведения вычислений по формуле (3) является то, что соотношение величин давления до дросселирующего элемента 7 _и и в выходном трубопроводе 11 Р_в должно быть Р_и/Р_в≥1,2. (4) Таким образом, предлагаемое техническое решение, благодаря осуществлению регулирования ограничения расхода в широком диапазоне, надежно обеспечивает поддержание заданной величины давления перед дросселирующим элементом 7 без использования вычислительной техники.

Формула изобретения

Устройство для регулирования расхода газа, содержащее трубопровод, состоящий из последовательно соединенных подводящего, контрольного и выходного участков, расположенный между подводящим и контрольными участками трубопровода регулирующий клапан с исполнительным механизмом, дросселирующий элемент в виде критического сопла, установленного на контрольном участке трубопровода, канал настройки на требуемый расход, отличающееся тем, что канал настройки на требуемый расход выполнен в виде двух пилотов, управляющие камеры с клапанными элементами которых соединены последовательно с исполнительным механизмом регулирующего клапана, а импульсный элемент первого пилота связан с участком трубопровода до дросселирующего элемента, а второго пилота после, кроме того, в него введены два манометра, включенные до и после дросселирующего элемента, и третий пилот, включенный параллельно первым двум между исполнительным механизмом регулирующего клапана и выходным участком трубопровода после дросселирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1