СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В НЕЙ Российский патент 2002 года по МПК G05D16/20 

Изобретение относится к системе регулирования давления текучей среды, использующей подземный модульный патрон регулятора давления текучей среды (например, для топливного газа) внутри трубопровода.

В известных подземных системах весь модуль 110 регулятора давления размещается внутри подземной камеры (см. фиг. 1) с основными устройствами управления, расположенными внутри корпуса модуля, поэтому модуль можно легко заменять для обслуживания и других целей. К модулю имеется доступ через крышку 111 люка. На практике подземный трубопровод системы обычно включает впускной клапан, выпускной клапан и обратный клапан створчатого типа снаружи модуля.

Впуск имеет фланец 113 (например, 150 мм) для соединения с впускной трубой и выпуск имеет фланец 115 (например, 200 мм) для соединения с выпускной трубой.

Подземный модуль включает фильтр 116, через который газ проходит в камеру и, следовательно, в сменный патрон 112. Захлопывающийся клапан 117 соединен последовательно с клапаном 118 регулятора давления. Кроме того, предусмотрен ряд дополнительных элементов, включая несколько контрольных клапанов. Патрон предварительно собирают, следовательно, его легко заменять, что уменьшает время простоя.

Такой модуль регулятора давления может обычно работать при давлении на впуске до 400 кПа и давлении на выходе между 2 и 7,5 кПа с пропускной способностью до 8500 м³/час. Вентиляционная труба 130 обеспечивает соответствующую точку атмосферного давления для патрона 112 и другие линии (показанные схематично в виде трубы 131). Коробка 133 измерительных приборов содержит диаграммный самописец для регистрации давлений на впуске и выпуске и различные контрольные точки (например, для проверки захлопывающегося клапана).

Для улучшения эксплуатационной эффективности системы в нее можно включить управляемый таймером исполнительный механизм так, чтобы в течение ночи, когда потребление низкое, можно было устанавливать различные давления.

На фиг. 2 показано такое устройство с непоказанным в целях упрощения захлопывающимся клапаном 117. Давлением потока управляет основной клапан 118 регулятора давления, а точку установки клапана 118 обеспечивает контрольный клапан 120 (К1). Контрольное управление осуществляется посредством приема предварительно отрегулированной подачи газа через регулятор 121 (J) до прохождения через трубу 122 ограничителя и затем через контрольный клапан 120 (К1) перед прохождением в выходную магистраль (пренебрегая дополнительным контрольным регулятором 123 (К2)). Газ проходит в линию управления основного клапана 118 регулятора рядом с выходом ограничителя 122. Любые изменения давления, воспринимаемые контрольным клапаном при его работе, приводят к скоростным изменениям в ограничителе, создавая эффект Вентури, который приводит к всасыванию газа обратно из линии от основного клапана 118 регулятора давления. Это вызывает изменение прикладываемого давления, противодействующего пружине, регулирующей мембрану в основном клапане 118 регулятора, приводя давление на выпуске в соответствие с предварительно установленной величиной посредством контрольного клапана 120.

При использовании таймера дополнительный контрольный регулятор 123 (К2) снабжен различной точкой установки, чтобы иметь различный установленный уровень потребления, например уровень в течение ночи. В этом случае требуется обеспечить устройство 135 таймера с взаимодействующим клапаном, который соединен с дополнительным контрольным регулятором 123 через линию текучей среды.

Задачей настоящего изобретения является создание модифицированного устройства с более усовершенствованным управлением, соответствующего требованиям, но размещенного в подземном модульном патроне.

Технический результат достигается посредством системы регулирования давления текучей среды, содержащей сменный подземный модульный патрон регулятора давления, предназначенный для введения в подземную камеру с размещенным в нем основным клапаном регулятора давления и захлопывающимся предохранительным клапаном, соединенным последовательно с регулятором давления, а также средство управления, обеспечивающее множество установочных параметров в течение заранее определенного периода времени для повторения потребительских расходов, и средство управления внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры для выполнения изменений в работе основного клапана регулятора давления внутри модульного патрона для обеспечения переменного требуемого давления на выпуске.

Средство внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры, включает двойную мембрану, обеспечивающую дифференциальное управление.

Средство управления внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры, расположено в модульном патроне, но отдельно от основного клапана регулятора давления.

Средство управления может дополнительно использоваться для контроля потребления текучей среды в течение установленного периода времени и определения будущих потребительских расходов.

Предпочтительно в системе регулирования давления текучей среды предусмотрены средство дистанционого приема регистрируемой информации, средство для вычисления на ее основании установочных параметров и средство для передачи установочных параметров для обеспечения управления удаленной системой регулирования.

В системе может быть предусмотрена вентиляционная труба, на которой выше поверхности земли размещено средство регистрирования.

Кроме того, в системе регулирования может быть предусмотрен источник регулируемого давления для средства управления, обеспечивающего множество установочных параметров, при этом захлопывающийся предохранительный клапан выполнен с возможностью открывания в случае возникновения неисправности.

Целесообразно в системе может быть предусмотрен игольчатый клапан, установленный для обеспечения стабильного управляемого давления на выпуске с заранее определенным установленным уровнем в случае выхода из строя средства управления, предназначенного для реагирования на установочные параметры.

Технический результат согласно изобретению достигается посредством создания способа регулирования давления в системе регулирования давления текучей среды, содержащей сменный подземный модульный патрон регулятора давления с основным клапаном регулятора давления и захлопывающимся предохранительным клапаном, согласно которому осуществляют контроль расхода текучей среды в течение определенного периода времени в регистрирующем устройстве, обеспечивают множество установочных параметров в течение предварительно установленного периода времени на основании данных контроля и осуществляют управление основным клапаном регулятора давления с помощью средства управления внутри модульного патрона, обеспечивающее реагирование на установочные параметры для изменения выхода под действием установочных параметров для обеспечения переменного требуемого давления на выпуске, при этом обеспечивают дистанционный прием регистрируемой информации, вычисляют установочные параметры на ее основании и передают установочные параметры обратно в систему регулирования для обеспечения ее управления.

Предпочтительно моделирование установки основного клапана регулятора давления, обеспечивающее множество установочных параметров, осуществлять посредством двухмембранного средства управления.

В способе согласно изобретению обеспечивают открывание захлопывающегося предохранительного клапана в случае возникновения неисправности для обеспечения повышения давления до предварительно установленного значения.

Целесообразно использовать игольчатый клапан для получения стабильного управляемого давления на выпуске с заранее определенным установленным уровнем в случае выхода из строя средства управления, предназначенного для реагирования на установочные параметры.

Далее изобретение будет описано посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан подземный модуль регулятора давления,
на фиг. 2 показано устройство управления давлением на выпуске с включенным механизмом таймера,
на фиг. 3 показан график потребительских расходов и давления на выпуске в течение определенного времени,
на фиг. 4 показано модифицированное устройство с переменным регулированием давления,
на фиг. 5 показано более подробно устройство регистрирования/управления.

На фиг. 3 изображены графики давления для газоснабжения. Следовательно, требование состоит в том, чтобы снабжать потребителей потоком газа при устойчивом давлении по меньшей мере 2 кПа (см. график (а)). Практически можно снижать установленное давление на выпуске регулятора с 4 кПа до примерно 3 кПа в течение ночи, используя описанное выше устройство таймера (см. график (b)), и одновременно обеспечивать потребности пользователей. Настоящее изобретение обеспечивает получение с помощью модифицированного подземного модуля непрерывно изменяющееся давление, установленное в зависимости от ранее отслеживаемого использования на этой конкретной станции в сети газоснабжения. Профиль потребительских расходов (см. график (с)) обеспечивает поддерживание давления на выпуске (а), чтобы удовлетворять требованиям спроса, в то же время обеспечивая понижение выбираемого давления, а следовательно, снижая потребляемые объемы, вероятность утечки и т. д. Хотя изменения графика (с) показаны как относительно статические в течение какого-то данного короткого периода времени (например, одного часа), на практике, если требуется, можно включать большое количество изменений.

Для выполнения требуемой функции, модульный патрон 112 модифицирован, как показано на фиг. 4.

Контрольный регулятор 123, показанный на фиг. 2, заменен двойным мембранным клапаном 168 (К_DP), который принимает сигналы управления с регистрирующего/управляющего устройства 153. Можно сохранить другой контрольный клапан 120 (К1), если он требуется по соображениям безопасности. Регулятор 157 подачи обеспечивает регулируемую подачу газа на устройство управления для его использования. Игольчатый клапан 170 обеспечивает ограничение пути, который, в случае неисправности регистрирующего/управляющего устройства 153, действует в качестве надежного средства в отношении обеспечения стабильного управляемого давления на выпуске с заранее определенным установленным уровнем.

При работе регистрирующее/управляющее устройство 153 запрограммировано информацией, чтобы обеспечивать импульсы для верхней мембраны D1 клапана 168, вызывая переменную установку этого клапана в зависимости от предварительно запоминаемой информации, для обеспечения непрерывно изменяющейся установки давления, соответствующей профилю фиг. 3(с).

На практике, чтобы разместить регистрирующее/управляющее устройство, на вентиляционной трубе 130 ниже имеющейся коробки 133 измерительных приборов монтируют дополнительную коробку 150 управления (см. фиг. 5). Линии для эксплуатационного управления проходят из коробки 133 измерительных приборов через трубу 151. Основным элементом устройства управления является управляющее/регистрирующее устройство 153, которое может включать микропроцессор, запоминающее устройство, таймер и дисплей. Модем 154 обеспечивает возможность дистанционного приема регистрируемой информации и информации управления, поступающей в регистрирующее/управляющее устройство 153 с удаленного участка. В зависимости от требований эксплуатации и безопасности, можно включать захлопывающийся клапан 156 низкого давления и регулятор 157 давления подачи.

Управляющее/регистрирующее устройство контролирует давление/расход и, таким образом, получает газ, подаваемый по маленькой трубе во впускном отверстии 160. Оно также использует газ для приведения в действие элементов, при этом газ получает через регулятор 157 давления подачи. Выпускной канал 161 проходит к коробке 133 измерительных приборов. Управляющее выпускное отверстие 163 обеспечивает управление давлением подземного регулятора через гибкую трубу 164, которая является линией управления, также подводимой к захлопывающемуся клапану 156. В случае повреждения, когда захлопывающийся клапан воспринимает низкий выходной поток, он сбрасывает управляющее давление в выпускное отверстие и обеспечивает возможность повышения давления до предварительно установленного значения подземного регулятора. Линия 65 обеспечивает путь для выпуска газа во время изменений установок.

Регистрирующее/управляющее устройство 153 контролирует и регистрирует информацию о расходе/давлении, чтобы обеспечивать профиль, который должен быть известным для данной станции, и обычно она передается один раз каждые 24 часа после быстрого сигнала по телефонной линии связи на модем 154. Эту информацию используют на удаленном компьютере (не показанном) для вычисления ожидаемого расхода и выбора установок потока различных давлений для использования в течение следующих 24 часов (с запасом для манипулирования, несколько превышающим нагрузку) и передают ее по телефонной линии в контроллер, который использует свой внутренний таймер для повышения и понижения давления по предварительной инструкции на весь день, чтобы обеспечить управление переменным давлением для патрона 112 для получения результатов, показанных, например, на графике на фиг. 3(с).

Регистрирующее устройство может также вырабатывать аварийный и другие сигналы для передачи через модем на отдаленный участок. Хотя можно использовать телефонную линию, можно также использовать радио или другие способы передачи.

Патрон можно легко взаимозаменять с показанным на фиг. 1 патроном, и при этом не нужны никакие земляные работы, поскольку его вдвигают в существующую камеру и закрывают, используя ту же самую насыпную переборку.

Изобретение относится к системе регулирования давления и содержит подземный модуль регулирования давления внутри патрона, который принимает поток газа высокого давления и производит на выпуске низкое давление при регулируемом давлении. Патрон содержит основной клапан с соединенными контрольными клапанами. Контрольный клапан имеет переменную точку установки, которая изменяется при команде из устройства управления, для повторения предварительно контролируемых кривых расхода. Технический результат - соединение модифицированного устройства с более усовершенствованным управлением, предназначенного для размещения в подземном модульном патроне. 2 с. и 11 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Система регулирования давления текучей среды, содержащая сменный подземный модульный патрон регулятора давления, предназначенный для введения в подземную камеру с размещенным в нем основным клапаном регулятора давления и захлопывающимся предохранительным клапаном, соединенным последовательно с регулятором давления, а также средство управления, обеспечивающее множество установочных параметров в течение заранее определенного периода времени для повторения потребительских расходов, и средство управления внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры для выполнения изменений в работе основного клапана регулятора давления внутри модульного патрона для обеспечения переменного требуемого давления на выпуске. 2. Система по п. 1, в которой средство внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры, включает двойную мембрану, обеспечивающую дифференциальное управление. 3. Система по п. 2, в которой средство управления внутри модульного патрона, предназначенное для реагирования на установочные параметры, расположено в модульном патроне, но отдельно от основного клапана регулятора давления. 4. Система по любому из пп. 1-3, в которой средство управления дополнительно используется для контроля потребления текучей среды в течение установленного периода времени и определения будущих потребительских расходов. 5. Система по п. 4, в которой предусмотрены средство дистанционного приема регистрируемой информации, средство для вычисления на ее основании установочных параметров и средство для передачи установочных параметров для обеспечения управления удаленной системой регулирования. 6. Система по п. 4 или 5, в которой предусмотрена вентиляционная труба, на которой выше поверхности земли размещено средство регистрирования. 7. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой предусмотрен источник регулируемого давления для средства управления, обеспечивающего множество установочных параметров, а захлопывающийся предохранительный клапан выполнен с возможностью открывания в случае возникновения неисправности. 8. Система по любому из предыдущих пунктов, в которой предусмотрен игольчатый клапан, установленный для обеспечения стабильного управляемого давления на выпуске с заранее определенным установленным уровнем в случае выхода из строя средства управления, предназначенного для реагирования на установочные параметры. 9. Способ регулирования давления в системе регулирования давления текучей среды, содержащей сменный подземный модульный патрон регулятора давления с основным клапаном регулятора давления и захлопывающимся предохранительным клапаном, согласно которому осуществляют контроль расхода текучей среды в течение определенного периода времени в регистрирующем устройстве, обеспечивают множество установочных параметров в течение предварительно установленного периода времени на основании данных контроля и осуществляют управление основным клапаном регулятора давления с помощью средства управления внутри модульного патрона, обеспечивающее реагирование на установочные параметры для изменения выхода под действием установочных параметров для обеспечения переменного требуемого давления на выпуске. 10. Способ по п. 9, в котором обеспечивают дистанционный прием регистрируемой информации, вычисляют установочные параметры на ее основании и передают установочные параметры обратно в систему регулирования для обеспечения ее управления. 11. Способ по п. 9 или 10, в котором моделирование установки основного клапана регулятора давления, обеспечивающее множество установочных параметров, осуществляют посредством двухмембранного средства управления. 12. Способ по любом из пп. 9-11, в котором обеспечивают открывание захлопывающегося предохранительного клапана в случае возникновения неисправности для обеспечения повышения давления до предварительно установленного значения. 13. Способ по любому из пп. 9-12, в котором осуществляют использование игольчатого клапана для получения стабильного управляемого давления на выпуске с заранее определенным установленным уровнем в случае выхода из строя средства управления, предназначенного для реагирования на установочные параметры.