Изобретение касается устройства обнаружения утечки трубопровода, предназначенного для автоматического обнаружения наличия или отсутствия утечки газа на стороне ниже по потоку средства регулирования давления и подачи, которое обеспечено недалеко от отверстия подачи газа высокого давления, для регулирования давления газа, подаваемого от источника снабжения газа в систему трубопровода.
Предпосылки создания изобретения
Первое известное устройство обнаружения утечки трубопровода описывается со ссылкой на фиг. 7.
В показанном на фиг. 7 оборудовании подачи газа ссылочной позицией 151 обозначен газовый баллон, позицией 152 - регулятор давления, 153 - впускной клапан, 154 - газовый счетчик, 156 - газопровод, 157 - приборный клапан и 158 - газовый прибор. Для проверки наличия или отсутствия утечки газа этого прибора подачи газа к трубопроводу 156 подсоединяют датчик давления 159, такой например, как манометр, а впускной клапан 153 и приборный клапан закрывают при заполненном газом трубопроводе 156. В этом случае осуществляется проверка, упадет ли давление газа в трубопроводе 156. Если никакого падения давления не обнаруживается, то это соответствует отсутствию утечки газа в трубопроводе 156.
Второе известное устройство определения утечки трубопровода описано со ссылкой на фиг. 8.
На фиг. 8 изображено устройство обнаружения утечки трубопровода, как раскрыто в японской заявке на патент (рассмотренной) N 2-42185. Ссылочный позицией 156 обозначен трубопровод, позицией 160 - газовый счетчик для подачи сигнала скорости потока в зависимости от проходящего газового потока, 161 - схема проверки, предназначенная для вывода предупредительного сигнала в ответ на сигнал скорости течения от газового счетчика 160, а позицией 162 - сигнальное устройство, для извещения в соответствии с предупредительным сигналом от схемы проверки 161. Для обнаружения утечки в приборе подачи газа схема проверки 161 передает сигнал скорости потока ниже минимальной скорости потока газового прибора. Если сигнал скорости потока имеется на протяжении определенного периода времени, например, более 30 суток, это говорит о том, что имеется утечка, и выдается предупредительный сигнал.
Далее третье устройство обнаружения утечки трубопровода описывается со ссылкой на фиг.9.
На фиг. 9 показано устройство обнаружения утечки трубопровода, как раскрыто, например, в японской открытой публикации патента (нерассмотренной) N 4-93739. На фиг.9 ссылочной позицией 156 показан трубопровод, ссылочной позицией 163 - датчик давления, обеспеченный в трубопроводе 156, и позицией 164 - счетное средство. С помощью этих элементов производится оценка, имеется ли утечка газа в данном оборудовании подачи газа, когда датчик давления 163 обнаруживает повторяющееся наличие газа в заранее определенный период времени, а счетное средство 164 подсчитывает, что число превышений давления выше заранее заданного уровня не больше заранее определенного количества раз при нагревании свежим воздухом во время периода неиспользования газа.
Однако в показанной на фиг. 7 конструкции известного устройства для проверки утечки газа проверяющий должен подойти к местоположению оборудования подачи газа и проверить его посредством прекращения использования газа. Если пользователем газа является домовладелец и дом оказывается пустым в дневное время, то трудно устанавливать временной график проверки.
В случае показанного на фиг. 8 устройства для проверки утечки требуется примерно 30 суток, и более раннее обнаружение утечки газа невозможно.
В случае показанного на фиг. 9 известного устройства, если время неиспользования газа составляет такой маленький промежуток времени, как несколько минут, величина счета очень мала и утечку газа можно не обнаружить.
Настоящее изобретение разработано с целью преодоления описанных недостатков.
В соответствии с этим целью настоящего изобретения является обеспечить устройство обнаружения утечки трубопровода, способное осуществлять проверку утечки газа в течение короткого промежутка времени, не требуя присутствия проверяющего.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечить устройство обнаружения утечки трубопровода, способное обнаруживать случайное массовое высвобождение газа из-за повреждения трубопровода в результате землетрясения, удара, пожара или подобного происшествия, дополнительно к обнаружению утечки газа из-за коррозии газопроводных труб, трещин в резиновых трубках и тому подобное.
Раскрытие сущности изобретения
Для достижения вышеописанных и других целей в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода содержит источник газа высокого давления, газовый прибор, подсоединенный к упомянутому источнику газа высокого давления посредством трубопровода, средство выключения, смонтированное на упомянутом трубопроводе, для открывания и закрывания по выбору упомянутого трубопровода, средство обнаружения давления между упомянутым газовым прибором и упомянутым средством выключения для обнаружения давления газа в упомянутом трубопроводе и средство оценки утечки для оценки, что утечка газа происходит, когда газ не используется и когда обнаруживается падение давления на основании выходного сигнала средства обнаружения давления при открывании и закрывании упомянутого трубопровода упомянутым средством выключения.
Во втором варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода содержит источник газа высокого давления, имеющий отверстие подачи газа, и средство регулирования давления и подачи, смонтированное на трубопроводе, сообщающемся с упомянутым отверстием подачи газа упомянутого источника газа высокого давления. Средство регулирования давления и подачи начинает подачу газа, когда давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается до заранее определенного давления начала подачи, и прекращает подачу газа, когда давление газа в упомянутом трубопроводе увеличивается до давления прекращения подачи, выше упомянутого давления начала подачи. Устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство обнаружения давления для обнаружения давления газа внутри упомянутого трубопровода и средство измерения времени падения давления для вывода первой разности времени, в течение которой давление газа, обнаруженное упомянутым средством обнаружения давления, уменьшается от упомянутого давления прекращения подачи до упомянутого давления начала подачи после прекращения подачи газа, или уменьшается от первого заданного давления, установленного выше упомянутого давления прекращения подачи, до второго заданного давления, установленного выше упомянутого давления начала подачи. Устройство обнаружения утечки трубопровода содержит также первое средство запоминания времени оценки утечки для запоминания заранее определенного первого диапазона времени оценки, во время которого давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается от упомянутого давления прекращения подачи до упомянутого давления начала подачи, или уменьшается от упомянутого первого заданного давления до упомянутого второго заданного давления, когда происходит утечка газа из упомянутого трубопровода, и первое средство оценки утечки для оценки наличия утечки газа, когда упомянутая первая разность времени попадает в упомянутый первый диапазон времени оценки утечки.
В соответствии с этим вариантом устройства обнаружения утечки трубопровода средство регулирования давления и подачи для уменьшения величины сжатия газа до рабочего давления и подачи его к газовому прибору обеспечивается на трубопроводе, сообщающемся с упомянутым отверстием подачи газа упомянутого источника снабжения газа высокого давления. При отсутствии утечки газа средство регулирования давления и подачи начинает подачу газа, когда давление в трубопроводе уменьшается вследствие использования или утечки газа до заранее определенного давления начала подачи PK, как показано на оси ординат на фиг. 2. Средство регулирования давления и подачи поддерживает рабочее давление газа P3, уравновешенное потреблением газа Q1. Когда использование газа прекращается или когда количество подаваемого газа превышает величину QL газа утечки, средство регулирования давления и подачи прекращает подачу газа, когда давление в трубопроводе возрастает до давления прекращения подачи PP, устанавливаемого выше давления начала подачи PK. Это средство регулирования давления и подачи представляет собой устройство, которое требуется также и тогда, когда не используется устройство обнаружения утечки трубопровода. Кроме того, как показано скоростью потока Q на оси абсцисс на фиг. 2, предполагая, что скорость потока при начале и прекращении подачи газа представляют величины QK и QP, соответственно, определенная скорость потока QL меньше величин QK и QP представляет подлежащую определению величину утечки газа.
При наличии утечки газа, хотя газ и не используется, давление газа в трубопроводе, обнаруживаемое средством обнаружения давления, таково, как показано на фиг. 3. То есть, когда рабочее давление P3 газа, подаваемого от средства регулирования давления и подачи, и сбалансированного потреблением газа Q1, внезапно возрастает от момента времени T1 прекращения использования газа и достигает давления прекращения подачи PP в момент времени T2, подача газа от средства регулирования давления и подачи прекращается. После этого давление газа уменьшается до давления начала подачи PK, как показано отрезком (b) на фиг. 3, в зависимости от величины утечки газа. Когда давление газа уменьшается до давления начала подачи PK в момент времени T3, газ снова подается от средства регулирования давления и подачи, приводя к быстрому увеличению давления газа. После этого такие действия повторяются.
В соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг. 3, устанавливают первое заданное давление P1 несколько ниже давления прекращения подачи PP, а второе заданное давление P2 - несколько выше давления начала подачи PK. Причина такой установки первого заданного давления P1 и второго заданного давления P2 состоит в том, чтобы устранить действия переходного явления в моменты времени прекращения подачи или начала подачи средством регулирования давления и подачи. Если такие действия можно не принимать во внимание или они слишком маленькие, то можно осуществлять управление посредством использования давления прекращения подачи PP и давления начала подачи PK.
Первая разность моментов времени TX, во время которой давление газа в трубопроводе уменьшается от первого заданного давления P1 до второго заданного давления P2, изменяется в соответствии с количеством газа утечки. Первая разность моментов времени TX становится меньше, когда количество газа утечки оказывается большим, и больше, когда количество газа утечки оказывается меньшим.
Следовательно, после момента времени T2 прекращения подачи газа средство измерения времени падения давления измеряет и выдает первую временную разность TX. Вследствие того, что первое средство запоминания времени оценки утечки запоминает заранее определенный первый диапазон времени оценки утечки, в котором давление газа в трубопроводе уменьшается от первого заданного значения давления P1 до второго заданного значения давления P2, когда в трубопроводе происходит утечка газа, утечку газа можно обнаруживать автоматически посредством осуществления оценки первым средством оценки утечки наличия утечки, когда первая разность моментов времени TX попадает в пределы первого диапазона времени оценки утечки.
В третьем варианте настоящего изобретения устройство оценки утечки трубопровода содержит источник газа высокого давления, имеющий отверстие подачи газа, и средство регулирования давления и подачи, смонтированное на трубопроводе, сообщающемся с упомянутым отверстием подачи газа упомянутого источника газа высокого давления. Средство регулирования давления и подачи начинает подачу газа, когда давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается до заранее определенного давления начала подачи, и прекращает подачу газа, когда давление газа в упомянутом трубопроводе увеличивается до давления прекращения подачи, более высокого, чем упомянутое давление начала подачи. Устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство сигнализации выключения для подачи сигналов выключения, когда упомянутое средство регулирования давления и подачи начинает и прекращает подачу газа, средство измерения разности моментов времени выключения для измерения второй разности моментов времени между началом и прекращением подачи газа, второе средство запоминания времени оценки утеки для запоминания заранее определенного второго временного диапазона оценки утечки, в течение которого давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается от упомянутого давления прекращения подачи до упомянутого давления начала подачи, когда происходит утечка газа в упомянутом трубопроводе, и второе средство оценки утечки для оценки наличия утечки газа, когда упомянутая вторая разность моментов времени попадает в упомянутый второй диапазон времени оценки утечки.
Третий вариант настоящего изобретения отличается от второго варианта следующими положениями:
1) соответствующее третьему варианту настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода включает в себя средство сигнализации выключения для подачи сигналов выключения, когда средство регулирования давления и подачи начинает и прекращает подачу газа;
2) как показано на фиг. 3, в соответствии со вторым вариантом настоящего изобретения средство измерения времени падения давления измеряет и выдает после прекращения подачи газа первую разницу моментов времени TX, во время которой давление газа уменьшается от первого заданного давления P1 до второго заданного давления P2, при соответствии третьему варианту настоящего изобретения, средство измерения разности времени выключения измеряет вторую разность моментов времени между временем прекращения подачи газа и временем начала подачи газа на основании сигналов выключения средства сигнализации выключения. Тем самым конструкцию можно упростить, исключая действия переходного явления, как во втором варианте настоящего изобретения.
Первый, второй и третий варианты настоящего изобретения обладают действием проверки утечки газа в пределах очень короткого промежутка времени, не требуя присутствия проверяющего, когда газ не используется.
В четвертом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода содержит источник снабжения газом высокого давления, имеющий отверстие подачи газа, и средство регулирования давления и подачи, смонтированное на трубопроводе, сообщающемся с упомянутым отверстием подачи газа упомянутого источника снабжения газом высокого давления. Средство регулирования давления и подачи начинает подачу газа, когда давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается до заранее определенного уровня начала подачи, и прекращает подачу газа, когда давление газа в упомянутом трубопроводе увеличивается до давления прекращения подачи, выше упомянутого давления начала подачи. Устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство сигнализации выключения для подачи сигналов выключения, когда упомянутое средство регулирования давления и снабжения начинает и прекращает подачу газа, средство измерения подсчета выключений для измерения количества сигналов выключения в пределах конкретного времени, средство запоминания подсчета выключений для запоминания количества сигналов выключения в пределах упомянутого заданного времени, когда осуществляется утечка газа из упомянутого трубопровода, и третье средство оценки утечки для оценки наличия утечки, когда количество сигналов выключения, измеряемое упомянутым средством измерения подсчета выключений, превышает количество сигналов выключения, запомненных в упомянутом средстве запоминания подсчета выключений.
Хотя в третьем варианте настоящего изобретения используется вторая разность времени для оценки утечки посредством обнаружения сигналов выключения, выводимых от средства сигнализации выключения при прекращении подачи и начале подачи средством регулирования давления и подачи, в четвертой форме настоящего изобретения используется количество моментов времени выключения в пределах заданного времени с целью упрощения тем самым конструкции средства оценки утечки.
В этом варианте настоящего изобретения проверка утечки газа осуществляется с использованием упрощенной электронной схемы.
В пятом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство запоминания объема для запоминания объема внутри упомянутого трубопровода и первое, и второе средства вычисления времени оценки утеки для вычисления в случае осуществления утечки газа из упомянутого трубопровода первого диапазона времени оценки утечки, в течение которого давления газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается от упомянутого первого заданного давления до упомянутого второго заданного давления, или второго диапазона времени оценки, в течение которого давление газа внутри упомянутого трубопровода уменьшается от упомянутого давления прекращения подачи до упомянутого давления начала подачи на основании объема, запомненного в упомянутом средстве запоминания объема и количества газа утечки. Первое и второе средства вычисления времени оценки утечки посылают в упомянутое первое или второе средство запоминания времени оценки утечки информации, показывающие упомянутый первый или второй диапазон времени оценки утечки.
Благодаря такой конструкции устройство обнаружения утечки трубопровода имеет функцию соответственного определения первого или второго диапазона времени оценки утечки, и исключения ошибок из-за изменений с течением времени средства регулирования давления и подачи.
В шестом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство запоминания объема для запоминания объема внутри упомянутого трубопровода, и средство вычисления подсчета оценки утечки для вычисления в случае наличия утечки в упомянутом трубопроводе диапазона количества упомянутых сигналов выключения в пределах упомянутого заданного времени, на основании объема, запомненного в упомянутом средстве запоминания объема, и количества газа утечки. Средство вычисления подсчета оценки утечки посылает на упомянутое средство запоминания подсчета выключений информацию, показывающую упомянутый диапазон количества упомянутых сигналов выключения.
Благодаря такой конструкции устройство обнаружения утечки трубопровода осуществляет соответственное определение диапазона количества моментов времени выключения сигналов выключения в пределах определенного промежутка времени.
В седьмом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство обнаружения давления, для обнаружения давления газа внутри упомянутого трубопровода, и средство оценки неиспользования для посылки сигнала неиспользования газового прибора, когда давление газа внутри упомянутого трубопровода, выдаваемое упомянутым средством обнаружения давления после заданного второго заданного давления или давления начала подачи, превышает упомянутое давление начала подачи, в котором упомянутое первое, второе или третье средство оценки утечки оценивает наличие или отсутствие утечки газа, только когда задается упомянутый сигнал неиспользования газового прибора.
Этот вариант настоящего изобретения предназначен для предотвращения неправильной оценки, при которой использование газа обычно оценивается как утечка газа. При использовании газа давление газа в трубопроводе меньше, чем второе заданное давление P2 или давление начала подачи PK, и стабилизируется на рабочем давлении газа P3. В противоположность этому в случае утечки газа количество подаваемого газа больше количества газа утечки и, следовательно, давление газа в трубопроводе увеличивается.
В соответствии с этим средство оценки неиспользования может распознавать неиспользование газа из-за увеличения давления газа в трубопроводе и оценивает наличие утечки газа только в этот момент времени, предотвращая, таким образом, вышеописанную неправильную оценку.
В восьмом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство аварийной сигнализации для подачи сигнала тревоги, когда количество сигналов утечки, поступающих от упомянутого первого, второго или третьего средства оценки утечки, превышает заданное количество в пределах определенного периода средство предупреждения для подачи упомянутого сигнала тревоги посредством отображения, звуковой передачи либо проводной или беспроводной передачи и средство отключения газа, приводимое в действие упомянутым сигналом аварии.
Восьмой вариант настоящего изобретения предназначен для предотвращения неправильной оценки устройства обнаружения утечки трубопровода из-за временной случайной ошибки и несомненного предупреждения сигналом тревоги в случае утечки газа.
В девятом варианте настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит клапан предотвращения избыточного потока, смонтированный в упомянутом средстве регулирования давления и подачи в местоположении канала, соединяющего впускное отверстие стороны высокого давления и выпускное отверстие стороны низкого давления упомянутого средства регулирования давления и подачи. Клапан предотвращения избыточного потока сконструирован так, чтобы гарантировать безопасность в случае непредвиденной большой утечки газа из-за крупномасштабного разрушения системы трубопроводов вследствие землетрясения, ударов и так далее.
Благодаря такой конструкции, если произойдет разрушение системы трубопроводов из-за землетрясения, удара и тому подобного явления и освобождается огромный объем газа, превосходящий максимальное потребление потребляющим оборудованием пользователя, давление газа на стороне низкого давления сильно упадет ниже диапазона регулируемого давления. В результате этого клапан предотвращения избыточного потока закроет канал газа с целью предотвращения высвобождения большого объема газа.
Краткое описание чертежей
Вышеперечисленные и другие цели и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из последующего описания предпочтительных вариантов его осуществления совместно с прилагаемыми чертежами, на которых повсюду аналогичные детали обозначены аналогичными ссылочными позициями и на которых:
Фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстрирующую соответствующее первому варианту осуществления настоящего изобретения устройство обнаружения утечки трубопровода.
Фиг. 2 представляет график, иллюстрирующий работу средства регулирования давления и подачи, обеспеченного в показанном на фиг.1 устройстве обнаружения утечки трубопровода.
Фиг. 3 представляет график, иллюстрирующий пример действия обнаружения утечки газа в показанном на фиг.1 устройстве обнаружения утечки трубопровода.
Фиг.4 представляет график, иллюстрирующий другой пример действия обнаружения утечки газа в показанном на фиг.1 устройстве обнаружения утечки трубопровода.
Фиг. 5 представляет вид в вертикальном разрезе средства регулирования давления и подачи и средства сигнализации выключения, обеспечивающих в показанном на фиг.1 устройстве обнаружения утечки трубопровода.
Фиг. 6 представляет блок-схему, аналогичную показанной на фиг.1, но иллюстрирующую устройство обнаружения утечки трубопровода, соответствующее второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 представляет блок-схему, иллюстрирующую первое известное устройство обнаружения утечки трубопровода.
Фиг. 8 представляет блок-схему, иллюстрирующую второй вариант осуществления известного устройства обнаружения утечки трубопровода.
Фиг.9 представляет блок-схему, иллюстрирующую третье известное устройство обнаружения утечки трубопроводов.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 представлено оборудование подачи газа, снабженное устройством 5 обнаружения утечки трубопровода, соответствующее первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, оборудование подачи газа содержит баллон 1, содержащий газ под высоким давлением или ожиженный газ, средство 2 регулирования давления и подачи, смонтированное на трубопроводе 3, сообщающемся с каналом подачи газа из баллона 1, и газовый прибор 4, подсоединенный к выходному концу трубопровода 3. Как видно на фиг. 2, средство 2 регулирования давления и подачи начинает подачу газа, когда давление в трубопроводе 3 понижается до заранее определенного давления начала подачи PK вследствие использования газа или утечки газа, и прекращает подачу газа, когда давление в трубопроводе 3 повышается до давления прекращения подачи PP, установленного выше давления начала подачи PK, благодаря прекращению использования газа, или если скорость потока снабжаемого газа превышает величину газа утечки.
Устройство 5 обнаружения утечки трубопровода обычно содержит средство 2 регулирования давления и подачи, соединенное с ним средство 2a сигнализации выключения, средство 6 обнаружения давления для обнаружения давления газа в трубопроводе 3, средство 7 измерения времени падения давления и первое средство 8 запоминания времени оценки утечки.
Средство 7 измерения времени падения давления выдает первую временную разность TX, как показано на фиг. 3, показывающую разность времени между временем, когда давление, обнаруживаемое средством 6 обнаружения давления, показывает первое заданное давление P1, установленное ниже давления прекращения подачи PP, и когда давление, обнаруживаемое средство 6 обнаружения давления, уменьшается до второго заданного давления P2, установленного выше давления начала подачи PK после прекращения подачи газа. С другой стороны, первое средство 8 запоминания времени оценки утечки запоминает заранее определенный первый диапазон времени оценки утечки, в котором давление в трубопроводе 3 уменьшается от первого заданного давления P1 до второго заданного давления P2, когда происходит утечка газа в трубопроводе 3.
Вместо средства 7 измерения времени падения давления и первого средства 8 запоминания времени оценки утечки можно использовать средство измерения разности времени выключения (непоказанное) и второе средство 8 запоминания времени оценки утечки, соответственно. После прекращения подачи газа средство измерения разности времени выключения измеряет вторую разность времени от момента времени превращения подачи газа T2 до момента времени начала подачи газа T3 на основании сигнала выключения, поступающего со средства сигнализации выключения 2a. Второе средство 8 запоминания времени оценки утечки запоминает заранее определенный второй диапазон времени оценки утечки, в котором давление в трубопроводе 3 уменьшается от давления PP в момент времени прекращения подачи газа T2 до давления PK в момент времени начала подачи газа T3, когда происходит утечка газа из трубопровода.
В качестве альтернативы вместо средства 7 измерения времени падения давления и первого средства 8 запоминания времени оценки утечки можно использовать средство измерения подсчета выключений (непоказанное) и средство 8 запоминания подсчета выключений, соответственно. Средство измерения подсчета выключений измеряет количество выключений средством 2a сигнализации выключения в пределах определенного времени. С другой стороны, средство 8 запоминания подсчета выключения запоминает диапазон подсчета выключений, показывающий количество выключений средства 2a сигнализации выключений, появляющихся при начале подачи и прекращении подачи, когда давление в трубопроводе 3 падает.
Устройство 5 обнаружения утечки трубопровода содержит также первое средство 9 оценки утечки при оценке наличия утечки, когда первая разность времени, измеряемая средством 7 измерения времени падения давления, находится в пределах первого диапазона времени оценки утечки. Первое средство 9 оценки утечки можно заменить вторым средством 9 оценки утечки для оценки наличия утечки, когда вторая разность времени находится в пределах второго диапазона времени оценки утечки, или третьим средством 9 оценки утечки для оценки наличия утечки для оценки наличия утечки, когда подсчет выключений, измеряемый средством измерения подсчета выключений, находится в пределах диапазона оценки утечки средства 8 запоминания подсчета выключений.
Как показано на фиг. 5, средство 2 регулирования давления и подачи, обеспеченное средством 2a сигнализации выключения, имеет входное отверстие 51 стороны высокого давления, смонтированный на нем корпус 53 клапана, выпускное отверстие 54 стороны низкого давления и газовый канал, идущий от впускного отверстия 51 стороны высокого давления к выпускному отверстию 54 стороны низкого давления через зазор 52, определяемый вокруг корпуса 53 клапана. Выпускное отверстие 54 стороны низкого давления сообщается с нижней стороной диафрагмы 56 посредством напорной ведущей трубки 53. Для опускания вниз диафрагмы 56 предусмотрена пружина 57, а давление газа вызывает движение диафрагмой 56 корпуса 53 клапана вверх и вниз против усилия пружины 57. Стержень 58 прикреплен к корпусу 53 клапана или образован за одно целое с ним другим способом и имеет верхний конец, который перемещается средством 2a сигнализации выключения.
Благодаря такой конструкции, когда прекращается использование газа стороны низкого давления, давление стороны низкого давления увеличивается, толкая вверх диафрагму 56. В результате этого корпус 53 клапана закрывает зазор 52 и прекращает подачу газа со стороны высокого давления. В то же время стержень 58 перемещается вверх с целью замыкания контакта средства 2a сигнализации выключения, которое в свою очередь выдает сигнал прекращения подачи.
При использовании газа стороны низкого давления давление газа падает и уменьшается сила толкания диафрагмы 56 вверх. В результате этого диафрагма 56 вместе с корпусом 53 клапана перемещается вниз, и зазор 52 открывается для подачи газа. В это время стержень 58 перемещается вниз, замыкая контакт средства 2a сигнализации выключения, которое в свою очередь выдает сигнал начала подачи.
Здесь следует также отметить, что хотя в вышеприведенном варианте используется контакт выключения, можно также размыкать или замыкать контакт язычкового реле, используя магнит, прикрепленный к верхнему концу стержня 58. В качестве альтернативы можно светоизлучающий диод и фототранзистор объединить таким образом, чтобы стержень 58 мог открывать и закрывать прохождение света от светоизлучающего диода для включения фототранзистора.
Средство 2 регулирования давления и подачи имеет также клапан 59 предотвращения избыточного давления, который перемещается вместе со стержнем 58. Клапан 59 предотвращения избыточного потока расположен напротив седла 60 клапана, обеспечивающего в канале, проходящем между впускным отверстием 51 стороны высокого давления и выпускным отверстием 54 стороны низкого давления 54.
Клапан 59 предотвращения избыточного давления удерживается открытым во время нормального использования газа, но когда высвобождается большое количество газа, превышающее максимальное потребление оборудованием потребителя, вследствие разрушения газопровода из-за землетрясения, удара, пожара и тому подобного явления, давление газа на стороне низкого давления также значительно уменьшается за пределы диапазона регулируемого давления. В результате этого диаграмма 56 сильно перемещается и клапан 59 предотвращения избыточного давления прижимается к седлу 60, закрывая газовый канал, предотвращая тем самым освобождение газа.
Вышеприведенный вариант дополнительно описывается ниже для случая использования газа LP (жидкий пропан).
Баллон 1 заполняют газом LP, а испаряющийся газ LP имеет высокое давление, равное примерно 14,5 кг/см2 (142,2 • 104 Па). Средство 2 регулирования давления и подачи функционирует таким образом, чтобы регулировать давление до величины примерно 280 мм вод.ст. (2,75 103 • Па), подходящего для использования газа.
На фиг. 2 представлен график, иллюстрирующий взаимосвязь между давлением и скоростью потока на стороне низкого давления средства 2 регулирования давления и подачи.
На фиг. 2 ось ординат представляет давление P регулирования стороны низкого давления средства 2 регулирования давления и подачи, тогда как ось абсцисс представляет скорость Q потока газа. Когда газовый прибор 4 начинает использовать газ, давление на стороне низкого давления средства 2 регулирования давления и подачи падает, и внутренний клапан средства 2 регулирования давления и подачи открывается, чтобы вызвать течение газа. Давление в это время называется давлением начала подачи газа и выражается индексом PK. Скорость потока в начале подачи обозначается индексом QK. Давление газа уменьшается, когда скорость потока увеличивается, в соответствии с кривой (a1) и падает до давления P3, когда газовый прибор 4 потребляет газовый поток Q1. Когда использование газового прибора 4 прекращается, давление увеличивается в соответствии с кривой (a2) и поступление газа прекращается при давлении прекращения подачи PP. Скорость потока при прекращении подачи представляет QP.
Минимальная скорость потока (QP или QK) средства 2 регулирования давления и подачи устанавливается на скорость потока, превышающую QL, которая является опорной скоростью потока для оценки утечки газа из трубопровода 3.
Когда газовый прибор 4 не используется, давление в трубопроводе 3 удерживается на уровне PP, если не происходят ни утечка газа, ни температурное изменение. Однако, если в трубопроводе 3 происходит незначительная утечка, давление в трубопроводе 3 с течением времени уменьшается ниже PP. Когда давление уменьшается до уровня PK, средство 2 регулирования давления и подачи вызывает течение газа. Вследствие того, что скорость потока подаваемого в это время газа оказывается выше скорости потока QL незначительной утечки, давление газа в трубопроводе 3 увеличивается до давления прекращения подачи PP, приводя к прекращению подачи газа.
Этот режим показан на фиг. 3. На фиг. 3 ось ординат представляет давление P в трубопроводе 3, тогда как ось абсцисс представляет время T.
Кривая (b) показывает изменения давления газа. Хотя газ используется, внутри трубопровода 3 поддерживается давление P3, но когда использование прекращается в момент времени T1, давление газа в трубопроводе 3 резко увеличивается, и прекращает увеличение при давлении PP. Этот момент показан временем T2. Если в трубопроводе 3 имеется утечка, давление с течением времени медленно уменьшается. Когда давление уменьшается до уровня PK, газ снова подается и его давление начинает увеличиваться до уровня PP. После этого такие изменения давления повторяются.
В соответствии с нормами на оборудование для подачи газа LP (жидкий пропан) в баллонах для коммунально-бытового потребления давление окклюзии ограничивается ниже 360 мм вод. ст. (3,43 • 103 Па), а давление во время использования газа должно поддерживаться между 230 и 330 мм вод.ст. (2,25 • 103 - 3,24 • 103 Па). Когда устройство обнаружения утечки трубопровода используется соответствующее настоящему изобретению устройства обнаружения утечки трубопровода, чтобы давление прекращения подачи PP средства регулирования давления и подачи 2 составляет 340 мм вод.ст. (3,33 • 103 Па), а давление начала подачи PK составляет порядка 300 мм вод.ст. (2,94 • 103 Па).
На фиг. 3 P1 представляет первое заданное давление, а P2 представляет второе заданное давление. Время TX между точкой пересечения участка уменьшения кривой давления (b) с первым заданным давлением P1 и точкой пересечения M со вторым заданным давлением P2 представляет первую разность времени, подлежащую измерению средством 7 измерения времени падения давления, первое заданное давление P1 составляет примерно 325 - 335 мм вод.ст. (3,19 • 103 - 3,28 • 103 Па), ниже давления прекращения подачи PP, тогда как второе заданное давление P2 составляет примерно 300 - 320 мм вод.ст. (2,94 • 103 Па - 3,14 • 103 Па) между давлением начала подачи PK и давлением прекращения подачи PP. Предпочитают, чтобы разница между первым и вторым заданными давлениями составляла 10 - 30 мм вод.ст. (98 - 294 Па).
В этом варианте осуществления PP = 340 мм вод.ст. (3,33 • 103 Па), P1 = 330 мм вод. ст. (3,24 • 103 Па), P2 = 310 мм вод.ст. (3,04 • 103 Па), PK = 300 мм вод.ст. (2,94 • 103 Па) и P3 = 280 мм вод.ст. (2,75 • 103 Па).
Ниже описывается порядок обнаружения утечки в оборудовании газопровода с внутренним объемом 20 литров для случая оценки утечки со скоростью потока 3 литра в час.
Время, в течение которого давление газа в трубопроводе уменьшается от первого заданного давления P1 = 330 мм вод.ст. (3,24 • 103 Па) до второго заданного давления P2 = 310 мм вод.ст. (3,04 • 103 Па) составляет 7 секунд, при начале использования газа 500 килокалорий (2093,4 кДж), близком к наименьшему потреблению газа в газовом оборудовании для бытового использования. Если утечка составляет 3 литра в час, то это время равно 48 секунд. В случае неиспользования газа, когда окружающая температура равна примерно 20oC и падает со скоростью 10oC в час, это время составляет 400 секунд. В соответствии с этим первый диапазон времени оценки утечки определяется диапазоном от 15 до 200 секунд.
Ниже приводится описание работы модифицированного устройства обнаружения утечки. Время, в течение которого давление газа в трубопроводе уменьшается от давления прекращения подачи PP = 340 мм вод.ст. (3,33 • 103 Па) до давления начала подачи PK = 300 мм вод.ст. (2,94 • 103 Па), составляет 13,8 секунды, при начинании использования газа 500 килокалорий (2093,4 кДж), близком к наименьшему потреблению газа в газовом приборе для бытового использования. Если утечка составляет 3 литра в час, то это время занимает 96 секунд. В случае неиспользования газа при окружающей температуре 20oC и падении температуры на 10oC в час это время составляет 400 секунд. В соответствии с этим второй диапазон времени оценки определяется в пределах от 25 до 200 секунд.
Ниже описывается еще одна модификация оценки утечки. Когда давление газа в трубопроводе уменьшается от давления прекращения подачи PP = 340 мм вод. ст. (3,33 • 103 Па), до давления начала подачи PK = 300 мм вод.ст., количество раз выключения на 10 минут составляет один или два раза от начала или прекращения использования газового прибора для бытовых целей. Это составляет шесть раз при утечке со скоростью 3 литра в час. Оно равно одному разу, когда окружающая температура равна 20oC и падает на 10oC в час без использования газа. Принимая во внимание количество раз выключения, подлежащее запоминанию в средстве 8 запоминания подсчета выключений, эту величину устанавливают на пять раз или более в течение 10 минут.
Таким образом, заранее рассчитывают первый или второй диапазон времени оценки утечки, и его оператор может записывать в первое или второе средство запоминания времени оценки утечки. Можно также собрать схему как описано ниже.
Как показано на фиг. 1, устройство 5 обнаружения утечки трубопровода может дополнительно содержать средство 10 запоминания объема для запоминания объема в трубопроводе 3, и первое средство 11 вычисления времени оценки утечки для вычисления, если в трубопроводе 3 имеется утечка газа, первого диапазона времени оценки утечки, в котором давление газа уменьшается от первого заданного давления P1 до второго заданного давления P2, на основании второго объема и величины утечки, и посылки такой информации в первое средство 8 запоминания времени оценки утечки.
Первое средство 11 вычисления времени оценки утечки можно заменить вторым средством вычисления времени оценки утечки для вычисления, если в трубопроводе 3 происходит утечка газа, второго диапазона времени оценки утечки, в котором давление газа уменьшается от давления PP в момент времени прекращения подачи T2 до давления PK в момент времени начала подачи T3, на основании запомненного объема и величины утечки, и посылки такой информации на средство запоминания времени оценки утечки 8.
Благодаря такой конструкции, даже если давление начала подачи PK или давление прекращения подвода PP изменяется, когда с течением времени изменяется средство 2 регулирования давления и подачи, в соответствии с таким изменением изменяется также и критерий, а отсюда можно избежать погрешностей, которые до сих пор вызывали изменения средства 2 регулирования давления и подачи.
В этом варианте при объеме трубопровода, равном 30 литров, когда давление в момент времени прекращения подачи T2 изменяется от 340 мм вод.ст. (3,33 • 103 Па) до 330 мм вод.ст. (3,24 • 103 Па), а давление в момент времени начала подачи T3 остается на уровне 330 мм вод.ст. (2,94 • 103 Па), разность давления уменьшается от 40 мм вод.ст. (329 Па) до 30 мм вод.ст. (294 Па). В соответствии с этим в случае вычисления с использованием закона Бойля-Мариотта второе время оценки утечки сокращается с 96 до 72 секунд на 75%, когда скорость потока утечки составляет 3 литра в час. Таким образом, предпочитают, чтобы второй диапазон времени оценки утечки был сокращен на 75%.
Средство 10 запоминания объема предпочтительно обеспечивают функцией автоматического вычисления объема трубопровода посредством введения типа и длины трубопровода, используемого в оборудовании, в котором установлено соответствующее настоящему изобретению устройство обнаружения утечки трубопровода. Первое или второе средство 11 вычисления времени оценки утечки предпочтительно, конструируют таким образом, чтобы учитывать информацию об окружающей температуре и рассчитывать первый или второй диапазон времени оценки утечки с учетом такой информации о температуре.
Диапазон количества раз выключения сигналов выключения в подлежащее оценке в качестве утечки заданное время определяется, как описано выше, и его можно записать в средстве запоминания подсчета выключений утечки. Однако также, как описано выше, можно обеспечить средство запоминания объема и средство вычисления подсчета оценки утечки.
Соответствующее вышеупомянутому варианту устройство обнаружения утечки трубопровода имеет функцию предотвращения ошибочного действия, когда используется газ во время оценки утечки газа. Более конкретно, как видно из фиг. 1 - 3, после определенного времени T5 от момента, когда давление газа уменьшается до второго заданного давления P2 или давления начала подачи PK, когда давление в трубопроводе 3, выходящее из средства обнаружения давления 6, больше второго заданного давления P2 или давления начала подачи PK, средство 12 оценки неиспользования выдает сигнал неиспользования газового прибора. Кроме того, первое, второе или третье средство 9 оценки утечки имеет функцию оценки наличия или отсутствия утечки, если подается сигнал неиспользования газового прибора.
Благодаря такой конструкции во время использования газа давление в трубопроводе 3 стабилизируется на уровне рабочего давления газа P3, при котором уравновешиваются подача и потребление. В случае утечки газа из-за того, что количество подаваемого газа превышает количество утечки газа, давление в трубопроводе 3 неизбежно увеличивается. В соответствии с этим средство 12 оценки неиспользования может подтвердить неиспользование газа на основании увеличенного давления газа в трубопроводе. При установке времени оценки на основании информации о времени, поступающей со средства часов 13, на время после особого момента времени Ts от момента, когда давление газа уменьшается до второго заданного давления P2 или давления начала подачи PK, оказывается легко оценить неиспользование газа.
На фиг. 4 представлены различные кривые изменения давления газа, когда газ используется и его использование прекращается. Кривая (a) иллюстрирует изменение давления в трубопроводе 3 во время использования газа. Когда газ не используется, давление газа в трубопроводе 3 поддерживается на уровне давления прекращения подачи PP, если отсутствует утечка газа. Когда начинается использование газа, давление газа падает от давления прекращения подачи PP до первого заданного давления P1 и до второго заданного давления P2, а затем до давления начала подачи PK, при котором средство 2 регулирования давления и подачи начинает подавать газ. После этого газ непрерывно подается под рабочим давлением газа P3, при котором подача газа и потребление уравновешиваются.
Кривая (b) иллюстрирует изменения давления в трубопроводе 3 при наличии утечки газа, тогда как кривая (c) иллюстрирует изменения давления в трубопроводе 3 при изменении окружающей температуры, когда отсутствуют использование и утечка газа.
Кривая (d) иллюстрирует изменения давления в трубопроводе 3, когда уменьшается окружающая температура и когда отсутствует утечка газа. В соответствии с кривой (d), когда газ не используется, давление газа падает до первого заданного давления P1 в момент времени Td из-за понижения окружающей температуры. Когда начинается использование газа в момент времени Te, давление газа резко понижается до второго заданного значения P2. В этом случае из-за того, что разность времени Td и времени, когда давление газа падает до второго заданного давления P2, точно совпадает с временем оценки утечки Tx, производится неправильная оценка наличия утечки газа. Хотя это случается очень редко, такую неправильную оценку можно избежать, как упоминалось выше, посредством добавления средства 12 оценки неиспользования и посредством добавления к первому или второму средству 9 оценки утечки функции оценки наличия или отсутствия утечки, когда средство 12 оценки неиспользования выдает сигнал неиспользования газового прибора. В соответствии с такой конструкцией оценка использования газа осуществляется посредством измерения давления газа, например, непосредственно после определенного времени Ts от момента, когда давление газа уменьшается до второго заданного давления P2. В соответствии с кривой (b) давление газа превышает второе заданное давление P2, когда газ не используется, тогда как в соответствии с кривой (d) давление газа уменьшается до рабочего давления газа P3, когда газ используется. Поэтому можно оценить, что газ не используется, когда измеряемое вышеописанным способом давление газа оказывается больше второго заданного давления P2. Например, время Ts длится от 5 до 30 секунд.
Как показано на фиг. 1, устройство 5 обнаружения утечки трубопровода дополнительно содержит средство 14 аварийной сигнализации для подачи аварийного сигнала, когда количество раз вывода сигнала, показывающего наличие утечки, и выдаваемого с первого, второго или третьего средства 9 оценки утечки превышает заданное количество раз, в пределах определенного периода, и средство 15 предупреждения для отображения аварийного сигнала или передачи его посредством голосовой передачи, либо проводной или беспроводной передачи. Эти средства обеспечивают функцию предотвращения неправильной оценки, которая может в противном случае вызываться временными ошибочными действиями.
Предполагая, что определенный период длится от 1 до 7 суток, когда количество раз вывода сигнала, показывающего наличие утечки, и выдаваемого первым, вторым или третьим средством 9 оценки утечки, представляет один или два раза в пределах этого периода, сигнал тревоги со средства 14 аварийной сигнализации подтверждается как ошибочное действие. С другой стороны, когда происходит превышение трех раз, средство 14 аварийной сигнализации оценивает, что происходит незначительная утечка, и выдает аварийный сигнал. При подаче аварийного сигнала средство 15 предупреждения отображает аварийный сигнал или передает его посредством голосовой передачи либо проводной или беспроводной передачи. И наконец, отключается подача газа средством 16 отключения газа типа, например, соленоидного отсечного клапана или соленоидного клапана выключения, который срабатывает под действием аварийного сигнала, поступающего со средства 14 аварийной сигнализации.
Следует отметить, что хотя вышеописанный вариант средства регулирования давления представлен содержащим, как показано на фиг. 5, диафрагму 56, расположенную на эластичном элементе типа пружины 57, и корпус 53 клапана, удерживаемый этой диафрагмой 56 для срабатывания под действием давления газа, и представляет неразъемную конструкцию для управления регулированием давления газа и открыванием и закрыванием газового канала, средство регулирования давления может иметь конструкцию, как показано на фиг. 6, в которой работают совместно друг с другом простой регулятор давления 2A, обеспеченный на выпускной стороне баллона 1, и отдельное средство выключения 2B типа соленоидного клапана. В этом случае средство выключения 2B управляется таким образом, чтобы открываться и закрываться под действием выходного сигнала со средства 6 обнаружения давления. Таким образом, средство регулирования давления не ограничивается определенной конструкцией и может иметь любую другую конструкцию, когда работа ее такая же, как и в показанном на фиг. 5 варианте. Все такие модификации обычно называют средством регулирования давления.
Хотя настоящее изобретение полностью описано посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, здесь следует отметить, что специалистам в данной области техники очевидны различные изменения и модификации. Следовательно, если такие изменения и модификации в других отношениях не выходят за рамки сущности им объема настоящего изобретения, их можно считать включенными здесь.
Устройство обнаружения утечки трубопровода используется для автоматического обнаружения наличия или отсутствия утечки газа, подаваемого от источника снабжения газа в систему трубопровода. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, - способность осуществлять проверку утечки газа в течение которого промежутка времени без присутствия проверяющего. Устройство обнаружения утечки трубопровода включает в себя источник газа высокого давления, газовый прибор, соединенный с ним по трубопроводу, и средство выключения, смонтированное на трубопроводе для открывания и закрывания по выбору трубопровода. Между газовым прибором и средством выключения смонтировано средство обнаружения давления для обнаружения давления газа в трубопроводе. Обеспечено средство оценки утечки газа, когда он не используется и когда обнаруживается падение давления на основании выходного сигнала средства обнаружения давления, когда трубопровод открывается и закрывается средством выключения. 4 с. и 5 з.п.ф-лы, 9 ил.
| DE 3905054 С, 19.04.90 | |||
| DE 2916550 А, 25.10.79 | |||
| УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЖИДКОЙ СРЕДЫ ОТ РАСТВОРЕННЫХ ГАЗОВ | 2003 |
|
RU2248834C1 |
| JP 54140585 А, 31.10.79. | |||
