Клапанная система регулирования давления и способ управления работой регулятора давления без стравливания в атмосферу

Изобретение предназначено для управления работой регулирующего клапана 14. Нагруженная давлением система включает в себя узел управляющего клапана 12 и следящую систему управления 16, с которой соединена линия 22 подачи рабочей текучей среды (природного газа). Линия 32 управляющего давления соединяет систему управления 16 с узлом управляющего клапана. Выпускная линия 30 соединяет систему управления 16 с отводящей линией 20 для сброса избыточного давления в линии 32. Управляющий клапан выполнен с возможностью открытия при достижении управляющим давлением заданной уставки, при этом управляющее давление преодолевает усилие пружины управляющего клапана. Система управления 16 содержит электронный управляющий блок, функционально связанный с электромагнитными клапанами давления подачи и давления выпуска, а также с датчиком управляющего давления. Изобретение исключает загрязнение, потери текучей среды за счет отсутствия стравливания избыточного управляющего давления в атмосферу. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к способам и устройствам для управления работой регуляторов, в особенности к системам и способам работы предназначенных для регуляторов управляющих клапанов, регулирующая полость которых находится под давлением.

Уровень техники

Системы транспортировки текучей среды, содержащие регуляторы, часто снабжаются также управляющими клапанами для управления работой регуляторов. Текучая среда, используемая в управляющем клапане, зачастую является той же текучей средой, прохождение которой контролируется регулятором. Например, если текучая среда, управляемая регулятором, представляет собой природный газ, часть природного газа может быть отведена для использования в управляющем клапане с целью управления работой регулятора. Давление в полости управляющего клапана используется для регулирования уставки системы. Указанное давление должно быть снижено, когда требуется понижение значения уставки. Многие системы осуществляют это путем стравливания избыточной текучей среды в атмосферу. Однако стравливание может быть нежелательным в некоторых ситуациях, например когда для создания давления в полости управляющего клапана используется природный газ, ввиду возможных негативных последствий для окружающей среды, и/или дополнительного риска пожара, если стравливание текучей среды происходит в замкнутой области.

Раскрытие изобретения

Клапанная система регулирования давления, предназначенная для регулирующего клапана, включает в себя регулирующий клапан, соединяющий подводящую линию, транспортирующую текучую среду под входным давлением, с отводящей линией, транспортирующей текучую среду под выходным давлением поставки. Система также содержит узел сервораспределителя, узел управляющего клапана, линию подачи, соединенную с узлом сервораспределителя, передающую текучую среду под давлением подачи, и линию управляющего давления, соединяющую узел сервораспределителя с узлом управляющего клапана, передающую текучую среду под управляющим давлением. Предусмотрена выпускная линия, соединяющая узел сервораспределителя с отводящей линией, передающая текучую среду под давлением выпуска.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематически представлена клапанная система регулирования давления, предназначенная для регулирующего клапана, и

на фиг.2 схематически в увеличенном виде представлен узел сервораспределителя, который может использоваться в системе по фиг.1.

Осуществление изобретения

На фиг.1 представлена клапанная система регулирования давления, обозначенная в целом позицией 10, включающая в себя управляющий клапан 12, функционально связанный с регулирующим клапаном 14 и узлом 16 сервораспределителя. Узел 16 сервораспределителя может содержать доступный на рынке сервораспределитель, например сервораспределитель типа QB2T, производимый компанией Proportion-Air, Inc.

Главная подводящая линия 18 транспортирует поток текучей среды под давлением подачи к регулирующему клапану 14, а главная отводящая линия 20, которая отходит от регулирующего клапана 14, транспортирует текучую среду под выходным давлением поставки. Управляющая линия 22 подачи соединяет главную подводящую линию 18 с узлом 16 сервораспределителя.

Фильтровальный узел 24, который может быть снабжен средствами для отделения воды, соединен с управляющей линией 22 подачи и узлом 16 сервораспределителя посредством подающей серволинии 26. Управляющая линия 28 соединяет управляющий клапан 12 с главной отводящей линией 20, а также соединена с узлом 16 сервораспределителя посредством выпускной серволинии 30. Линия 32 управляющего давления соединяет узел 16 сервораспределителя с управляющим клапаном 12, а главная линия 34 давления в полости клапана соединяет управляющий клапан 12 с регулирующим клапаном 14. Между фильтровальным узлом 24 и главной линией 34 может быть предусмотрен нерегулируемый дроссель 35.

Как показано на фиг.2, узел 16 сервораспределителя содержит электронный управляющий блок 36, функционально связанный с электромагнитным клапаном 38 давления подачи, электромагнитным клапаном 40 давления выпуска и датчиком 42 управляющего давления. Каждый из электромагнитных клапанов 38, 40 может представлять собой двухходовый нормально закрытый электромагнитный клапан. Датчик 42 измеряет давление в линии 32 управляющего давления. Узел 16 сервораспределителя может быть снабжен кабелем 44 управления для получения внешних управляющих сигналов и питающим кабелем 46 для получения электроэнергии.

В процессе работы клапанная система 10 регулирования давления функционирует следующим образом. Управляющий клапан 12, который может быть выполнен в виде закрываемого посредством пружины устройства, используется для приведения в действие регулирующего клапана 14. Например, регулирующий клапан 14 может содержать мембрану 48, которая функционально связана с затвором 50 клапана, а управляющий клапан 12 используется для регулирования давления текучей среды в главной линии 34 давления в полости клапана.

Более конкретно, управляющий клапан 12 содержит пружину 52 управляющего клапана, которая окружает толкатель 54 управляющего клапана. Пружина 52 может быть отрегулирована на требуемую уставку. Пружина 52 сжата между неподвижным чашеобразным участком 56 управляющего клапана 12 и регулируемой стопорной гайкой 58, которая соединена резьбой с толкателем 54. Толкатель 54 прикреплен к мембране 60 управляющего клапана, а также к управляющему коленчатому рычагу 62. Первое колено 64 коленчатого рычага 62 шарнирно соединено с управляющим клапаном 12, а второе колено 66 коленчатого рычага 62 шарнирно соединено со штоком 68 управляющего клапана, несущим затвор 70 управляющего клапана.

При описанной конфигурации пружина 52 смещает направо толкатель 54 и мембрану 60, в ориентации по фиг.1, тем самым переводя затвор 70 в закрытое положение посредством управляющего коленчатого рычага 62 и штока 68. Если к мембране 60 прикладывается достаточное давление текучей среды, подаваемое через линию 32 управляющего давления, мембрана 60 смещает толкатель 54 налево, в ориентации по фиг.1, тем самым переводя затвор 70 в открытое положение посредством управляющего коленчатого рычага 62 и штока 68.

Давление текучей среды в линии 32 управляющего давления может быть отрегулировано для достижения требуемой уставки клапанной системы 10. Давление в линии 32 используется для преодоления усилия пружины управляющего клапана 12 и поэтому должно превышать давление текучей среды в каждой из следующих линий: главной отводящей линии 20, управляющей линии 28 и выпускной серволинии 30. Когда необходимо понизить уставку клапанной системы, избыточное давление в линии 32 управляющего давления сбрасывается путем открытия электромагнитного клапана 40 давления выпуска. Вместо выброса текучей среды в атмосферу, что нежелательно по причине потерь, загрязнения и т.п., особенно при использовании в качестве рабочей среды природного газа, она может быть направлена по ходу потока в главную отводящую линию 20 через выпускную серволинию 30.

Например, если управляющая уставка меньше нуля (вакуум), управляющее давление преодолевает усилие пружины для регулирования давления за клапаном на уровне положительного давления. Например, если уставка пружины составляет минус 5 фунтов на квадратный дюйм, а давление в полости клапана составляет 15 фунтов на квадратный дюйм, то управляющее давление на выходе будет равно 10 фунтов на квадратный дюйм.

Настоящее изобретение описано посредством конкретных примеров осуществления, которые приведены лишь в иллюстративных целях и не ограничивают рамки изобретения. Для специалиста очевидна возможность изменений раскрытых примеров осуществления, их дополнений или исключений, не выходящих за пределы сущности и рамки изобретения.

Например, в случае необходимости узел 16 сервораспределителя может быть скомбинирован с управляющим клапаном в завершенный узел.

1. Нагруженная давлением система управляющего клапана, предназначенная для регулирующего клапана, соединяющего подводящую линию, транспортирующую текучую среду под давлением подачи, с отводящей линией, транспортирующей текучую среду под выходным давлением, включающая в себя следящую систему управления, узел управляющего клапана, линию подачи, соединенную со следящей системой управления, передающую текучую среду под давлением подачи; линию управляющего давления, соединяющую следящую систему управления с узлом управляющего клапана, передающую текучую среду под управляющим давлением; и выпускную линию, соединяющую следящую систему управления с отводящей линией и передающую текучую среду под давлением выпуска из следящей системы управления в отводящую линию, причем управляющий клапан выполнен с возможностью открытия при достижении управляющим давлением заданной уставки, при этом управляющее давление преодолевает усилие пружины управляющего клапана.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что узел управляющего клапана выполнен в виде закрываемого пружиной устройства.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что следящая система управления содержит электронный управляющий блок, функционально связанный с электромагнитным клапаном давления подачи.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что электронный управляющий блок функционально связан с электромагнитным клапаном давления выпуска.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что электронный управляющий блок функционально связан с датчиком управляющего давления.

6. Нагруженная давлением система управляющего клапана, предназначенная для регулирующего клапана, соединяющего подводящую линию, транспортирующую текучую среду под давлением подачи, с отводящей линией, транспортирующей текучую среду под выходным давлением, и включающая в себя следящую систему управления, узел управляющего клапана, содержащий затвор управляющего клапана, перемещаемый между закрытым положением и открытым положением, мембрану управляющего клапана, функционально соединенную с затвором управляющего клапана и прикрепленную к толкателю управляющего клапана, и пружину управляющего клапана, выполненную с возможностью смещения указанного толкателя и указанной мембраны в таком направлении, что обеспечивается перемещение указанного затвора в закрытое положение; линию подачи, соединенную со следящей системой управления, передающую текучую среду под давлением подачи; линию управляющего давления, соединяющую следящую систему управления с узлом управляющего клапана, передающую текучую среду под управляющим давлением; и выпускную линию, соединяющую следящую систему управления с отводящей линией, передающую текучую среду под давлением выпуска, причем управляющий клапан, закрываемый указанной пружиной, выполнен с возможностью открытия при достижении управляющим давлением заданной уставки.

7. Нагруженная давлением система по п.6, отличающаяся тем, что узел управляющего клапана выполнен в виде закрываемого пружиной устройства.

8. Нагруженная давлением система по п.6, отличающаяся тем, что следящая система управления содержит электронный управляющий блок, функционально связанный с электромагнитным клапаном давления подачи.

9. Нагруженная давлением система по п.8, отличающаяся тем, что электронный управляющий блок функционально связан с электромагнитным клапаном давления выпуска.

10. Нагруженная давлением система по п.8, отличающаяся тем, что электронный управляющий блок функционально связан с датчиком управляющего давления.

11. Способ работы нагруженной давлением системы управляющего клапана, содержащей регулирующий клапан, соединяющий подводящую линию с отводящей линией, и узел управляющего клапана, в котором задают уставку; регулируют давление текучей среды, подаваемой к узлу управляющего клапана с возможностью достижения указанной уставки и преодоления усилия пружины управляющего клапана, закрываемого посредством указанной пружины; и отводят избыточное давление текучей среды от узла управляющего клапана в отводящую линию в случае регулирования давления текучей среды, подаваемой к узлу управляющего клапана, в сторону понижения.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что уставку задают путем обеспечения требуемой силы сжатия пружины управляющего клапана, соответствующей указанной уставке.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что требуемую силу сжатия обеспечивают путем регулирования регулируемой стопорной гайки, относящейся к узлу управляющего клапана.