Интеллектуальный автоматический газоредуцирующий пункт

Изобретение относится к технике распределения природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам редуцирования газа, и может быть использовано для снабжения населенных пунктов, промышленных объектов и отдельных потребителей природным газом. Интеллектуальный автоматический редуцирующий пункт содержит параллельно включенные редуцирующие линии, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты, датчики давления и температуры, идентификатор доступа, датчик взлома, контроллер, блок передачи информации, расходомер, корректор, таймер, регистр минутных расходов газа, регистр часовых расходов газа, блок циклической памяти часовых расходов газа, регистр выборки требуемого часового расхода, корректор по метеопараметрам, блоки сравнения, задатчик срабатывания при отклонении от часовых расходов, блок памяти минутных расходов газа, регистр выборки минутного расхода, задатчик срабатывания при отклонении от минутных расходов. Техническим результатом является повышение надежности работы газоснабжения посредством контроля за расхождением прогнозного и фактического часовых и минутных расходов газа в реальном времени для обнаружения несанкционированного отбора газа, врезок или повреждений газопровода с передачей данных в диспетчерский пункт. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике распределения природного газа по трубопроводам, а именно к устройствам редуцирования газа, и может быть использовано для снабжения населенных пунктов, промышленных объектов и отдельных потребителей природным газом от распределительных газопроводов.

Известно устройство для распределения газа, содержащее отсечную, запорную арматуру, технологический фильтр, блок редуцирования, установленный на входном коллекторе высокого давления, включающий несколько ступеней редуцирования с последовательным расположением регуляторов давления (Патент RU 2088838 С1, кл. F17D 1/04, опубл. 27.08.1997).

Данное устройство не обеспечивает передачу оперативной информации в диспетчерскую при расхождении прогнозных и фактических расходов газа в реальном масштабе времени.

Известно устройство, содержащие параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан (Патент RU на полезную модель 68648 U1, кл. F17D 1/05, опубл. 27.11.2007).

Недостаток устройства состоит в отсутствии передачи технологических параметров и контроля за расхождением прогнозного и фактического часовых и минутных расходов газа в реальном времени, связанных с возможными несанкционированными отборами газа, врезками или повреждениями газопровода с передачей оперативной информации в диспетчерскую в для принятия мер по надежному газоснабжению.

Наиболее близким к заявляемому устройству является автоматический газоредуцирующий пункт, содержащий параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан, преобразователь, выход которого через блок стабилизации подключен к источнику автономного питания со встроенным аккумулятором питания, датчики давления и температуры в сети низкого давления, идентификатор доступа, соединенный с датчиком взлома и контроллером, к которому подключены выходы датчика давления, датчика температуры и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра, выход контроллера подключен к блоку передачи информации (Патент RU 2613772 С2, кл. F17D 1/05, опубл. 21.03.2017).

Недостаток состоит в том, что устройство не обеспечивает контроль за расхождением прогнозных и фактических часовых расходов газа в реальном времени, что отражает возможный несанкционированный отбор газа, а также контроль резкого возрастания минутных расходов газа, что характеризует возможную несанкционированную врезку или повреждение газопровода с передачей оперативной информации в диспетчерский пункт для принятия мер по надежному газоснабжению.

Техническим результатом является повышение надежности газоснабжения посредством интеллектуального контроля за расхождением прогнозных и фактических часовых расходов газа в реальном времени, что отражает возможный несанкционированный отбор газа, а также обеспечивающего фиксирование резкого возрастания минутных расходов газа, что характеризует возможную несанкционированную врезку или повреждение газопровода с передачей оперативной информации в диспетчерскую в реальном времени для принятия мер по надежному газоснабжению.

Для достижения технического результата в интеллектуальный автоматический газоредуцирующий пункт, содержащий параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан, преобразователь, выход которого через блок стабилизации подключен к источнику автономного питания со встроенным аккумулятором питания, датчики давления и температуры в сети низкого давления, идентификатор доступа, соединенный с датчиком взлома и контроллером, к которому подключены выходы датчика давления, датчика температуры и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра, выход контроллера подключен к блоку передачи информации, дополнительно введены расходомер, корректор, таймер, регистр минутных расходов газа, регистр часовых расходов газа, блок циклической памяти часовых расходов газа, регистр выборки требуемого часового расхода, корректор по метеопараметрам, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения, задатчик срабатывания при отклонении от часовых расходов, блок памяти минутных расходов газа, регистр выборки минутного расхода, задатчик срабатывания при отклонении от минутных расходов, причем преобразователь выполнен в виде солнечной батареи, расходомер и корректор последовательно включены в сеть низкого давления, выходы датчика давления и датчика температуры подключены ко входам корректора, выход которого подключен к входам регистров часовых и минутных расходов газа, выход регистра часовых расходов газа подключен к входу блока циклической памяти часовых расходов газа и первому входу первого блока сравнения, выход блока циклической памяти часовых расходов газа через регистр выборки требуемого часового расхода и корректор по метеопараметрам подключен ко второму входу первого блока сравнения, выход первого блока сравнения подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход второго блока сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от часовых расходов, выход регистра минутных расходов газа подключен к входу блока памяти минутных расходов газа и первому входу третьего блока сравнения, выход блока памяти минутных расходов газа через регистр выборки минутного расхода подключен к второму входу третьего блока сравнения, выход третьего блока сравнения подключен к первому входу четвертого блока сравнения, второй вход четвертого блока сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от минутных расходов, таймер подключен к управляющим входам регистров минутных и часовых расходов газа, блока циклической памяти часовых расходов газа и регистра выборки требуемого часового расхода, выходы блока циклической памяти часовых расходов газа, второго и четвертого блоков сравнения и корректора подключены к контроллеру, управляющие входы задатчиков срабатывания при отклонении от минутных и часовых расходов и корректора по метеопараметрам подключены к контроллеру.

Устройство поясняется чертежом, где на фигуре представлена структура интеллектуального автоматического газоредуцирующего пункта.

Устройство содержит две параллельные рабочие линии, одинаковые по производительности, каждая линия имеет фильтры 1, два последовательно установленных редуктора 2 давления и регулятора 3 давления второй ступени.

Элементы защиты от превышения давления расположены на отдельных участках редуцирующих линий. Между фильтром 1 и редуктором 2 расположен отсекатель 4, соединенный через дроссель 5 с выходом регулятора давления 2. Между регуляторами давления подключен предохранительный клапан 6. На выходе редуцирующих линий установлен сбросной клапан 7 для отвода в атмосферу излишнего количества газа через свечу 8. Для контроля давления на выходе редуцирующих линий подключен манометр 9.

На входе устройства установлен кран 10 и входной фильтр 11 со встроенным датчиком перепада давлений.

Идентификатор доступа 12 по линии связи соединен с датчиками взлома 13 и контроллером 14, к которому также подключены выходы датчика давления 15, датчика температуры 16 в сети низкого давления газа и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра 11.

Выход контроллера 14 подключен к блоку передачи информации 17, который через антенну 18 передает информацию о работе автоматического редуцирующего пункта на диспетчерский пункт газораспределительной организации.

Расходомер 19 и корректор 20 последовательно включены в сеть низкого давления.

Выходы датчика давления 15 и датчика температуры 16 подключены к входам корректора 20, выход которого подключен к входам регистров часовых 21 и минутных 22 расходов газа.

Выход регистра часовых 21 расходов газа подключен к входу блока циклической памяти 23 часовых расходов газа и первому входу первого блока 24 сравнения, выход блока циклической памяти 23 часовых расходов газа через регистр выборки 25 часового расхода и корректор по метеопараметрам 26 подключен ко второму входу первого блока 24 сравнения.

Выход первого блока 24 сравнения подключен к первому входу второго блока 27 сравнения, второй вход второго блока 27 сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от часовых 28 расходов.

Выход регистра минутных 22 расходов газа подключен к входу блока памяти минутных расходов 29 газа и первому входу третьего блока 30 сравнения, выход блока памяти минутных 29 расходов газа через регистр выборки 31 минутного расхода подключен к второму входу третьего блока 30 сравнения, выход третьего блока 30 сравнения подключен к первому входу четвертого блока 32 сравнения, второй вход четвертого блока 32 сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от минутных 33 расходов.

Таймер 34 подключен к управляющим входам регистров минутных 22 и часовых 21 расходов газа, блока циклической памяти 23 часовых расходов газа и регистра выборки 25 часового расхода.

Выходы блока циклической памяти 23 часовых расходов газа, второго 27 и четвертого 32 блоков сравнения и корректора 20 подключены к контроллеру 14. Управляющие входы задатчиков срабатывания при отклонении от минутных 33 и часовых 28 расходов и корректора по метеопараметрам 26 подключены к контроллеру 14.

Солнечная батарея 34 через блок стабилизации 35 подключена к источнику автономного питания 36 со встроенным аккумулятором питания.

Устройство работает следующим образом.

Газ высокого давления по трубопроводу через кран 10 и входной фильтр 11 со встроенным датчиком перепада давлений поступает на вход редуцирующих линий, причем редуцирование осуществляют одной линией, при этом вторая линия находится в резерве. Редуцирующая линия осуществляет снижение давления газа до заданного уровня.

В фильтре 1 газ подвергается очистке от механических примесей, проходит через отсекатель 4 и поступает к редуктору 2, где давление снижается до 6 кг/см². Далее газ поступает к регулятору 3, снижающему давление до заданного значения. Визуально давление можно контролировать по манометру 9. После регулятора давления 3 газ проходит в выходной трубопровод и поступает через расходомер 19 и корректор 20 потребителю.

Элементы защиты от превышения давления срабатывают при увеличении давления на отдельных участках редуцирующих линий. Отсекатель 4 контролирует давление газа на выходе редуцирующих линий через дроссель 5. При увеличении давления на выходе выше допустимого предела отсекатель 4 срабатывает и перекрывает проход газа в редуцирующую линию. Предохранительный клапан 6 контролирует давление газа на выходе редуктора 2. При увеличении давления выше допустимого предохранительный клапан 6 сбрасывает газ в импульсную линию отсекателя 4, который срабатывает и перекрывает поступление газа в неисправную редуцирующую линию. Сбросной клапан 7 срабатывает при превышении выходного давления газа и сбрасывает излишнее количество газа через свечу 8 в атмосферу при неисправной редуцирующей линии в случае отказа отсекателя 4, а также утечки газа при отключении редуцирующей линии.

Величина давления газа в сети низкого давления измеряется датчиком давления 15, температура измеряется датчиком температуры 16.

Для контроля санкционированного доступа к устройству применяется идентификатор доступа 12, представляющий собой считыватель электронной карты, в случае несанкционированного доступа к устройству срабатывает датчик взлома 13.

Контроллер 14 обеспечивает сбор сигналов с датчика давления 15, датчика температуры 16 в сети низкого давления газа, встроенного датчика перепада давлений входного фильтра 11, идентификатора доступа 12 и датчика взлома 13. Эти сигналы через блок передачи информации 17 с антенной 18 передаются на диспетчерский пункт газораспределительной организации для принятия оперативных мер по обеспечению надежного газоснабжения (на фигуре не показан).

Питание устройства производится от солнечной батареи 34 посредством блока стабилизации 35 и источника автономного питания 36 со встроенным аккумулятором питания.

Расходомер 19 и корректор 20 в сети подачи газа низкого давления потребителям обеспечивают измерение текущего расхода газа в реальном времени. Корректор 20 по сигналам от датчиков давления 15 и температуры 16 переводит расход газа к нормальным значениям.

Затем значение величины расхода газа подаются на регистры часовых 21 и минутных 22 расходов газа. Синхронизация работы регистров часовых 21 и минутных 22 расходов газа обеспечивается таймером 34. В результате в регистрах 21 и 22 формируются данные о часовых и минутных расходах газа соответственно.

Данные с выхода регистра часовых 21 расходов газа подаются на блок циклической памяти 23 часовых расходов газа, предназначенный для записи расхода газа по часам, дням недели, месяцам и за год в целом. В результате в блоке циклической памяти 23 часовых расходов газа хранятся значения часовых расходов газа по дням недели и месяцам в течение года.

По сигналу таймера 34 из блока циклической памяти 23 часовых расходов газа извлекается значение расхода газа, соответствующее текущему периоду и помещается в регистр выборки 25 часового расхода. Это значение корректируется корректором по метеопараметрам 26. Значение величины коррекции по метеопараметрам задается диспетчером в зависимости от внешней температуры, влажности и других метеорологических параметров и через блок передачи информации 17 и контроллер 14 передаются в корректор по метеопараметрам 26.

В результате формируется прогнозируемая величина часового расхода газа на основе зафиксированного расхода за ранее прошедший аналогичный период года с коррекцией по текущим метеопараметрам.

Прогнозируемая величина часового расхода газа сравнивается на первом 24 блоке сравнения с текущим значением часового расхода газа, поступающим от регистра часовых 21 расходов газа.

Разница между прогнозируемой и текущей величиной расхода газа подается на второй 27 блок сравнения, где сравнивается с допустимой величиной расхождения между прогнозируемым и текущим значениями, устанавливаемой задатчиком срабатывания при отклонении от часовых 28 расходов.

Если разница между прогнозируемой и текущей величиной расхода газа превышает установленное задатчиком срабатывания при отклонении от часовых 28 расходов, то второй 27 блок сравнения формирует сигнал, который через контроллер 14 и блок передачи информации 17 передается диспетчеру. Этот сигнал позволяет в реальном времени обеспечить интеллектуальный контроль за расхождением прогнозного и фактического часовых расходов газа, что соответствует возможному несанкционированному отбору газа.

Значение допустимой величиной расхождения между прогнозируемым и текущим значениями устанавливается диспетчером и через блок передачи информации 17 и контроллер 14 записывается в задатчик срабатывания при отклонении от часовых 28 расходов.

По сигналу таймера 34 данные из блока циклической памяти 23 часовых расходов газа периодически передаются через контроллер 14 и блок передачи информации 17 в диспетчерскую.

Данные с выхода регистра минутных 22 расходов газа подаются на блок памяти минутных расходов 29 газа и через регистр выборки 31 минутного расхода на третий блок 30 сравнения. В результате в регистре выборки 31 минутного расхода формируется сигнал, соответствующий расходу газа с задержкой на одну минуту. Это значение сравнивается с текущим значением расхода газа на третьем 30 блоке сравнения. Это обеспечивает фиксацию минутных бросков газа относительно друг друга.

Величина расхождения минутных бросков газа сравнивается на четвертом 32 блоке сравнения с допустимой величиной, устанавливаемой задатчиком срабатывания при отклонении от минутных 33 расходов.

Если разница между минутными бросками газа превышает значение, установленное задатчиком срабатывания при отклонении от минутных 33 расходов, то четвертый 32 блок сравнения формирует сигнал, который через контроллер 14 и блок передачи информации 17 передается диспетчеру.

Этот сигнал позволяет в реальном времени обеспечить контроль резкого возрастания минутных расходов газа, что характеризует возможную несанкционированную врезку или повреждение газопровода с передачей оперативной информации в диспетчерскую в реальном времени для принятия мер по надежному газоснабжению.

Значение допустимой величиной минутных расхождений расхода газа устанавливается диспетчером и через блок передачи информации 17 и контроллер 14 посредством записи в задатчик срабатывания при отклонении от минутных 33 расходов.

Такое техническое решение обеспечивает интеллектуальный контроль за расхождением прогнозного и фактического часовых расходов газа в реальном времени непосредственно в интеллектуальном автоматическом газоредуцирующем пункте, что отражает возможный несанкционированный отбор газа, а также обеспечивает контроль резкого возрастания минутных расходов газа, что характеризует возможную несанкционированную врезку или повреждение газопровода с передачей оперативной информации в диспетчерскую в реальном времени для принятия мер по надежному газоснабжению.

Интеллектуальный автоматический газоредуцирующий пункт, содержащий параллельно включенные редуцирующие линии, каждая из которых имеет фильтр, два последовательно установленных регулятора давления, элементы защиты от превышения давления и сбросной клапан, преобразователь, выход которого через блок стабилизации подключен к источнику автономного питания со встроенным аккумулятором питания, датчики давления и температуры в сети низкого давления, идентификатор доступа, соединенный с датчиком взлома и контроллером, к которому подключены выходы датчика давления, датчика температуры и встроенного датчика перепада давлений входного фильтра, выход контроллера подключен к блоку передачи информации, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены расходомер, корректор, таймер, регистр минутных расходов газа, регистр часовых расходов газа, блок циклической памяти часовых расходов газа, регистр выборки требуемого часового расхода, корректор по метеопараметрам, первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения, задатчик срабатывания при отклонении от часовых расходов, блок памяти минутных расходов газа, регистр выборки минутного расхода, задатчик срабатывания при отклонении от минутных расходов, причем преобразователь выполнен в виде солнечной батареи, расходомер и корректор последовательно включены в сеть низкого давления, выходы датчика давления и датчика температуры подключены ко входам корректора, выход которого подключен к входам регистров часовых и минутных расходов газа, выход регистра часовых расходов газа подключен к входу блока циклической памяти часовых расходов газа и первому входу первого блока сравнения, выход блока циклической памяти часовых расходов газа через регистр выборки требуемого часового расхода и корректор по метеопараметрам подключен ко второму входу первого блока сравнения, выход первого блока сравнения подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход второго блока сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от часовых расходов, выход регистра минутных расходов газа подключен к входу блока памяти минутных расходов газа и первому входу третьего блока сравнения, выход блока памяти минутных расходов газа через регистр выборки минутного расхода подключен к второму входу третьего блока сравнения, выход третьего блока сравнения подключен к первому входу четвертого блока сравнения, второй вход четвертого блока сравнения подключен к задатчику срабатывания при отклонении от минутных расходов, таймер подключен к управляющим входам регистров минутных и часовых расходов газа, блока циклической памяти часовых расходов газа и регистра выборки требуемого часового расхода, выходы блока циклической памяти часовых расходов газа, второго и четвертого блоков сравнения и корректора подключены к контроллеру, управляющие входы задатчиков срабатывания при отклонении от минутных и часовых расходов и корректора по метеопараметрам подключены к контроллеру.