ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД ДЛЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ ГАЗОНЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДОВ Российский патент 2001 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к области автоматизации управления арматурой трубопроводов и касается пневматического привода для регулирующих клапанов преимущественно магистральных газопроводов.

Изобретение может быть использовано и для регулирования клапанов магистральных нефтепроводов при обеспечении пневмопривода соответствующей системой подачи рабочего газа (воздуха).

Известен пневмопривод антипомпажного регулирующего клапана, содержащий двигатель, систему управления, возвратные пружины исполнительного шпинделя, датчики обратной связи (технический проспект фирмы Моквелд, рис. 1,2).

Использование двух рабочих тел (газ и жидкость) усложняет эксплуатацию привода, требует необходимость подогрева используемой жидкости и элементов системы управления при низких температурах.

Известен пневматический привод для антипомпажного регулирующего клапана, содержащий пневмораспределительное устройство, двигатель в виде струйной турбины, механический редуктор с ходовой гайкой, соединенный с выходным шпинделем ходовой винт и датчик положения шпинделя (патент РФ 2087752).

Наличие возвратных пружин для перемещения шпинделя в случае потери давления газа в газовой магистрали усложняет конструкцию привода.

В процессе работы постоянно используется дополнительная энергия на сжатие пружин. Дополнительные усилия в подвижных механических элементах конструкции привода, обусловленные усилиями пружин, утяжеляют, усложняют конструкцию элементов привода, увеличивают массу привода, снижают коэффициент полезного действия его. Кроме того, ухудшаются динамические характеристики привода, обусловленные инерционностью массивных элементов, что влияет в свою очередь на быстродействие привода.

Задачей настоящего изобретения является создание такого привода, который не требовал бы дополнительной энергии на сжатие пружин, оказался менее сложным, менее массивным и обеспечивал необходимое быстродействие.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом приводе для регулирующих клапанов газонефтепродуктопроводов, содержащем пневмораспределительное устройство, двигатель в виде струйной турбины, механический редуктор с ходовой гайкой, соединенный с выходным шпинделем ходовой винт и датчик положения шпинделя, согласно изобретению пневмораспределительное устройство выполнено в виде струйной трубки, установленной на оси электромеханического преобразователя. Выход струйной трубки взаимодействует с входами пневмоусилителя клапанного типа, выходы которого соединены с входами двигателя, при этом привод снабжен автономным источником аварийной подачи в двигатель газа, вход которого через обратный клапан соединен с магистральным газопроводом, а выход через нормально закрытый пневмоклапан, газовый редуктор и обратный клапан соединен с одним из входов двигателя, причем нормально закрытый пневмоклапан снабжен устройством механического открытия его в виде пневмоцилиндра с подпружиненным поршнем, вход которого соединен с магистральным газопроводом.

Сущность изобретения поясняется примерами конкретного выполнения привода и чертежами, на которых
фиг. 1 изображает принципиальную пневмоэлектромеханическую схему привода,
фиг. 2 - схему пневмоусилителя клапанного типа.

Пневматический привод для регулирующих клапанов газонефтепродуктопроводов (далее привод) содержит пневмораспределительное устройство, выполненное в виде струйной трубки 1, установленной на оси 2 электромеханического преобразователя 3.

Выход струйной трубки 1 под действием электромеханического преобразователя взаимодействует с входами пневмоусилителя 4 клапанного типа.

Выходы пневмоусилителя 4 соединены с входами двигателя 5. Вращение струйной турбины двигателя через вал передается на механический редуктор 6 с ходовой гайкой 7. Гайка 7 связана с ходовым винтом 8. Ходовой винт 8 соединен с выходным шпинделем 9, который связан с регулирующим звеном регулирующего клапана 10, установленного на магистральном газопроводе 11.

Вход струйной трубки 1 соединен через нормально закрытый пневмоэлектроклапан 12 и газовый редуктор 13 с магистральным газопроводом 11.

Вход полостей клапанов пневмоусилителя 4 через газовый редуктор 13 связан с магистральным газопроводом.

Пневмопривод снабжен автономным источником 14 аварийной подачи газа в двигатель 5. Автономный источник 14 конструктивно может быть выполнен отдельно от привода и связан с ним только трубопроводом 15.

Вход автономного источника 14 через обратный клапан 16 соединен с магистральным газопроводом 11. Выход автономного источника 14 через нормально закрытый пневмоклапан 17, газовый редуктор 18 и обратный клапан 19 трубопроводом 15 соединен с одним из входов двигателя 5.

Нормально закрытый пневмоклапан 17 снабжен устройством механического открытия его, содержащим пневмоцилиндр 20. Поршень пневмоцилиндра подпружинен пружиной 21, а штоковая полость соединена с магистральным газопроводом 11.

Устройство механического открытия может содержать рычажную систему передачи усилия на толкатель клапана 17 с защелкой, предотвращающей нажатие рычагом на толкатель.

Шток пневмоцилиндра можно расположить так, чтобы он непосредственно воздействовал на толкатель клапана 17 (на чертеже показано штрих-пунктирными линиями).

На магистральном трубопроводе 11 установлены датчики давления 22, которые связаны с системой управления 23. Механический редуктор 6 привода снабжен муфтой 24 ограничения крутящего момента и дублером 25 ручного управления.

Работает привод следующим образом.

При отклонении давления в магистральном газопроводе от заданной величины система управления подает сигнал на электромеханический преобразователь 3, который отклоняет струйную трубку 1 в ту или иную сторону.

В результате этого открывается соответствующий клапан пневмоусилителя, газ подается в двигатель 5. Вращение струйной турбины двигателя 5 через вал передается на механический редуктор 6 с ходовой гайкой 7. При вращении гайки 7 ходовой винт 8 начинает перемещаться, перемещает шпиндель 9, который перемещает регулирующее звено клапана 10 до тех пор, пока давление газа в магистральном газопроводе не достигнет заданного значения и не стабилизируется.

В случае полного исчезновения давления в магистральном трубопроводе регулирующий клапан должен, например, быть полностью открытым. Для этого используется автономный источник 14, давление в котором сохраняется равным существовавшему в магистральном трубопроводе благодаря обратному клапану 16.

При исчезновении давления в магистральном трубопроводе 11 давление исчезает и в штоковой полости пневмоцилиндра 20. Пружина 21 перемещает поршень пневмоцилиндра 20, в результате чего происходит нажатие на толкатель клапана 17 и газ из автономного источника 14 через газовый редуктор 18 по трубопроводу 15 и через обратный клапан 19 поступает только в тот вход двигателя 5, который обеспечивает вращение двигателя на открытие регулирующего клапана 10.

В зависимости от конструкции конкретного регулирующего клапана 10 действие двигателя 5 от автономного источника 14 может осуществляться в противоположном направлении. Для этого подвод трубопровода 15 будет осуществлен к другому входу двигателя 5.

Из доступных источников информации авторы не выявили устройство со сходными признаками. Пневматический привод для регулирующего клапана выполним в условиях серийного производства на существующем оборудовании машиностроительного завода и не требует уникального оборудования и специального инструмента.

В конструкции привода используются широко известные материалы и элементы систем управления.

Предлагаемый привод исключает наличие возвратных пружин в конструкции привода. В результате этого снижаются энергозатраты, повышается коэффициент полезного действия, снижается масса деталей и инерционность их, что влияет на быстродействие привода.

Упростилась конструкция привода. Автономный источник аварийной подачи в двигатель газа заменил возвратные пружины. Этот источник может быть выполнен отдельно от привода и связан с ним только трубопроводом для подачи газа в двигатель.

Привод предназначен для регулирующих клапанов преимущественно магистральных трубопроводов и, в частности, для устранения помпажа в компрессорах и насосах. Привод содержит пневмораспределительное устройство, двигатель в виде струйной турбины, механический редуктор с ходовой гайкой, ходовой винт, соединенный с выходным шпинделем, датчик положения шпинделя. Пневмораспределительное устройство выполнено в виде струйной трубки, установленной на оси электромеханического преобразователя. Привод снабжен автономным источником аварийной подачи в двигатель газа, вход которого соединен с магистральным газопроводом, а выход - с одним из входов двигателя через нормально закрытый пневмоклапан. Нормально закрытый пневмоклапан снабжен устройством механического открытия пневмоклапана в случае полного падения давления в магистральном газопроводе, например при разрыве газопровода или по другим причинам. Технический результат - привод исключает использование возвратных пружин для шпинделя, связанного с регулирующим клапаном, что снижает энергозатраты, упрощает и облегчает привод, увеличивает его быстродействие. 2 ил.

Пневматический привод для регулирующих клапанов газонефтепродуктопроводов, содержащий пневмораспределительное устройство, двигатель в виде струйной турбины, механический редуктор с ходовой гайкой, соединенный с выходным шпинделем ходовой винт и датчик положения шпинделя, отличающийся тем, что пневмораспределительное устройство выполнено в виде струйной трубки, установленной на оси электромеханического преобразователя, выход струйной трубки взаимодействует со входами пневмоусилителя клапанного типа, выходы которого соединены со входами двигателя, при этом привод снабжен автономным источником аварийной подачи в двигатель газа, вход которого через обратный клапан соединен с магистральным газопроводом, а выход через нормально закрытый пневмоклапан, газовый редуктор и обратный клапан соединен с одним из входов двигателя, причем нормально закрытый пневмоклапан снабжен устройством механического открытия его, содержащим пневмоцилиндр с подпружиненным поршнем, вход которого соединен с магистральным газопроводом.