РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ - ОГРАНИЧИТЕЛЬ РАСХОДА ГАЗА Российский патент 2000 года по МПК G05D16/10 G05D7/00 

Изобретение относится к области гидропневмоавтоматики и может быть использовано для регулирования давления и ограничения расхода природного газа на выходе газораспределительных станций (далее ГРС).

Известен регулятор давления газа непрямого действия осевого типа (см. авторское свидетельство СССР N 1171761 кл. G 05 D 16/10, 1985 г.), содержащий полости входа и выхода, цилиндрический корпус с внутренней перегородкой, коаксиально расположенный относительно полости выхода газа, регулирующий орган в виде подвижного поршневого клапана, поджатого возрастной пружиной относительно перегородки, и чувствительного элемента в виде поршня, перемещающегося между перегородкой и задней крышкой корпуса, взаимно расположенных таким образом, что последовательно за клапаном образуют разгрузочную полость, полости управляющего и выходного давлений, при этом подвижные клапан и поршень связаны между собой соосным с корпусом штоком. Указанный регулятор надежен, малошумен в работе, компактен по конструкции, но используемый как самостоятельное устройство решает только одну задачу - поддерживает давление газа "за собой", т.е. в низконапорной магистрали, на выходе ГРС, вне зависимости от величины газопотребления. В этой достаточно типичной ситуации не учитывается одно серьезное обстоятельство, а именно: вне возрастающий эрозионный износ газопроводов, связанный с постоянным ростом газопотребления, снижает надежность и долговечность всей газопроводной системы. В связи с этим, исходя из конкретных условий (сроки эксплуатации, техническое состояние газопроводов и т.п.), кроме задачи поддержания давления в низконапорной магистрали на выходе конкретной ГРС возникает необходимость и ограничения величины газопотребления.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является устройство для регулирования расхода газа (см. авторское свидетельство СССР N 1795424, кл. G 05 D 7/00, от 12.06.90 г.), содержащее со стороны входа газа регулятор давления непрямого действия, выход которого соединен со входом дросселирующего элемента, выполненного в виде сопла Вентури и установленного на трубопроводе за регулятором. Пилотное устройство управления исполнительным механизмом регулятора снабжено блоком вычисления значения давления газа перед соплом, соответствующего поступающей информации о величине заданного расхода [прототип].

Недостатком известного технического решения является практическая невозможность его использования на ГРС, работающих, как правило, в условиях переменного газопотребления, при постоянном выходном давлении, так как изменение газопотребления требует постоянного изменения настройки регулятора расхода.

Целью предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно: совмещение поддержания давления с возможностью ограничения расхода газа на уровне, установленного потребителю, при сохранении надежности и компактности конструкции устройства в целом.

Поставленная цель достигается тем, что вход сопла Вентури непосредственно соединен с выходом регулятора давления непрямого действия осевого типа, а выход сопла Вентури - со входом дополнительного, аналогичного регулятора давления, при этом регуляторы и сопло установлены соосно относительно друг друга. На фиг. 1 показан общий вид одного из типоразмеров регулятора давления - ограничителя расхода газа (в дальнейшем по тексту сокращенно - "регулятор-ограничитель") с пилотными устройствами, на расход газа до 50000 м³/ч. На фиг. 2 схематично показан общий вид регулятора-ограничителя. Регулятор-ограничитель содержит со стороны входа (1) газа первый (2) регулятор давления осевого типа, исполнительный механизм которого расположен в цилиндрическом корпусе (3), коаксиально расположенном относительно цилиндрической полости выхода (4) газа. К выходному фланцу (5) наружного корпуса (6) первого регулятора пристыкован цилиндрический корпус переходника (7) с размещенным внутри его съемным соплом Вентури (8) с укороченным диффузором. Непосредственно к выходному фланцу (9) переходника пристыкован второй (10), аналогичный первому (2), регулятор давления непрямого действия осевого типа, к выходному фланцу (11) которого присоединена низконапорная магистраль потребления. При этом цилиндрические корпуса регуляторов (2, 10) и сопло (8) строго соосны относительно друг друга. И первый и второй регуляторы снабжены автономными унифицированными пилотными устройствами одного типоразмера, работающими с использованием энергии входного давления газа и состоящими из редуктора (12) и усилителя (13). Для обеспечения настройки режимных параметров регулятора-ограничителя каждое пилотное устройство снабжено манометрами (14, 15, 16), показывающими последовательно входное давление (14), давление питания (15) пневмоусилителя, управляющее давление (16), при этом, как правило, манометр, показывающий давление обратной связи для второго (10) регулятора (давление в низконапорной магистрали), не является принадлежностью регулирующих устройств. Пилотное устройство первого (2) регулятора дополнительно снабжено манометром (17), показывающим давление обратной связи, т.е. давление на входе в сопло Вентури (8). Пилотное устройство второго (10) регулятора снабжено аналогичными показывающими манометрами под теми же позициями (14, 15, 16) на фиг.2.

Регулятор-ограничитель работает следующим образом.

В исходном положении на вход (1) подан природный газ из высокопарного магистрального газопровода, к выходному фланцу (11) пристыкована низконапорная магистраль потребления. На вход редукторов (12) подан газ из высоконапорного магистрального газопровода.

В соответствии с максимальным расходом газа, согласованного с потребителем, и учитывая величину давления, поддерживаемого в низконапорной магистрали, заранее выбирается типоразмер сменного сопла Вентури (8) и назначается давление перед ним, величина которого устанавливается редуктором (12) и пневмоусилителем (13) первого (2) регулятора, при этом контроль давлений отслеживается по показаниям манометров (14, 15, 16, 17). Аналогичным образом, используя пилотное устройство второго (10) регулятора, настраивается величина давления в низконапорной магистрали потребления.

При несанкционированном увеличении газопотребления выше согласованного с потребителем максимального уровня в горле сопла Вентури (8) устанавливается критический режим течения, после чего величина расхода газа становится постоянной, а давление газа в магистрали потребления автоматически понижается со скоростью, определяемой величиной превышения газопотребления и массой газа в объеме низконапорной магистрали потребления. При газопотреблении, не превышающем максимальной величины, сопло Вентури, как правило, работает в дозвуковом режиме, а второй регулятор (20) поддерживает давление, согласованное с потребителем.

Резюмируя вышесказанное, следует, что регулятор-ограничитель выполняет задачи поддержания постоянного давления и ограничения расхода газа на уровне, установленном потребителю. Регулятор-ограничитель ограничивает расход с точностью +3% и автоматически понижает давление газа при увеличении газопотребления сверх установленного уровня. При работе на режиме, не превышающем установленного уровня, давление за регулятором-ограничителем поддерживается с точностью +3%. Кроме этого, предложенный регулятор-ограничитель представляет собой единый компактный модуль, состоящий из двух проверенных в работе высоконадежных регуляторов непрямого действия осевого типа.

Таким образом, используя дополнительный выходной регулятор давления непрямого действия и сопло Вентури с соосно размещенным перед ним аналогичным регулятором, достигается главная цель предполагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, заключающихся, с одной стороны, в обеспечении поддержания постоянного давления и, с другой стороны - с возможностью ограничения расхода газа на установленном уровне при сохранении надежности и компактности конструкции устройства в целом.

Регулятор давления - ограничитель расхода газа относится к области гидропневмоавтоматики и может быть использован для регулирования и ограничения расхода природного газа на выходе газораспределительных станций. Регулятор давления - ограничитель расхода газа содержит со стороны входа газа регулятор давления непрямого действия, выход которого соединен со входом дросселирующего элемента, выполненного в виде сопла Вентури и установленного на трубопроводе за регулятором. Новым в предложенном регуляторе давления - ограничителе расхода газа является то, что вход сопла непосредственно соединен с выходом регулятора давления непрямого действия осевого типа, а выход сопла - со входом дополнительного, аналогичного регулятора, при этом регуляторы и сопло установлены соосно относительно друг друга и скомпонованы в единый компактный модуль, состоящий из двух проверенных в работе высоконадежных регуляторов непрямого действия осевого типа. Технический результат - обеспечение возможности поддержания давления с одновременным ограничением расхода газа на уровне установленного потребителю при сохранении надежности и компактности конструкции устройства в целом. 2 ил.

Регулятор давления - ограничитель расхода газа, содержащий со стороны входа газа регулятор давления непрямого действия, выход которого соединен со входом дросселирующего элемента, выполненного в виде сопла Вентури, отличающийся тем, что содержит соединенный выходом с магистралью потребления дополнительный регулятор непрямого действия, причем оба упомянутых регулятора являются регуляторами осевого типа и установлены соосно, а вход и выход сопла Вентури соединены непосредственно с выходом и входом каждого из соответствующих упомянутых регуляторов.