ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ШАРОВЫХ КРАНОВ Российский патент 2005 года по МПК F15B9/03 F16K31/126 

Изобретение относится к области автоматизации управления арматурой трубопроводов и касается электропневматического устройства управления пневмоприводами и пневмогидроприводами шаровых кранов магистральных газопроводов.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты во взрывозащищенной оболочке и пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа (патент RU №2126497 С1, 07.05.1998).

Известное устройство обеспечивает открытие или закрытие шарового крана путем дистанционной подачи сигнала на электромагниты с диспетчерского пульта, а также местное управление шаровым краном путем воздействия вручную на управляющие рычаги пневмоклапанов.

Известное устройство не обеспечивает автоматическое закрытие шарового крана при разрыве магистрального газопровода.

Известно электропневматическое устройство, содержащее взрывозащищенную камеру, электромагниты, пневмораспределители, связанные толкателями с электромагнитами, а также связанные с входными и выходными каналами панели электропневматического управляющего устройства (Патент RU №2131065 С1, 17.03.1998).

Известное устройство обеспечивает открытие и закрытие шарового крана путем дистанционной подачи сигнала на электромагниты с диспетчерского пульта, а также местное управление путем воздействия вручную на рычаги пневмоклапанов.

Известное устройство не обеспечивает автоматическое закрытие шарового крана в случае разрыва магистрального газопровода.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, и панель с каналами входа и выхода рабочего газа (Патент RU №2171406 С1, 15.12.2000).

Известное устройство обеспечивает закрытие и открытие шарового крана путем дистанционной подачи сигнала на электромагниты с диспетчерского пульта, а также местное управление путем воздействия вручную на рычаги пневмоклапанов.

Это известное устройство не обеспечивает автоматическое закрытие шарового крана в случае разрыва магистрального газопровода и интенсивной утечки газа.

Задачей настоящего изобретения является создание такого электропневматического управляющего устройства, которое бы реагировало на интенсивное падение давления газа при разрыве магистрального газопровода и приводило в действие пневмоклапан на закрытие шарового крана.

Поставленная задача решается тем, что электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов, содержащее электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, и панель с каналами входа и выхода рабочего газа, согласно изобретению дополнительно снабжено устройством автоматического аварийного закрытия шарового крана в виде пневмоцилиндра, например, мембранного типа, шток которого воздействует на пружинный механизм с толкателем включения пневмоклапана закрытия шарового крана, при этом верхняя полость пневмоцилиндра соединена с баллоном выравнивания давления, нижняя полость пневмоцилиндра связана с магистральным газопроводом, а между собой обе полости связаны каналом с калибровочным вентилем.

Конец управляющего рычага пневмоклапана закрытия шарового крана снабжен планкой-удлинителем с возможностью поворота ее в сторону от толкателя пружинного механизма, что необходимо при настройке калибровочного вентиля.

Сущность изобретения поясняется примерами конкретного выполнения и чертежами, на которых:

фиг.1 изображает общий вид устройства;

фиг.2 - вид А по фиг.1;

фиг.3 - пневмоцилиндр в разрезе;

фиг.4 - пружинный механизм с толкателем;

фиг.5 - вариант панели с расположенными на ней электромагнитами во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапанами;

фиг.6 - пневмоклапан в разрезе.

Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов включает в себя взрывонепроницаемую оболочку 1 с электромагнитами (фиг.1 и фиг.2), пневмоклапаны закрытия 2 и открытия 3, панель 4 с каналами входа и выхода рабочего газа. Взрывонепроницаемая оболочка с электромагнитами 1 и пневмоклапаны 2 и 3 закреплены на верхней плоскости панели 4, при этом входные и выходные отверстия пневмоклапанов сообщаются с отверстиями в панели, которые соответственно сообщаются с каналами входа и выхода рабочего газа. На боковых поверхностях панели установлены штуцер 5 входа и штуцер 6а и 6б выхода рабочего газа на привод шарового крана.

К этим штуцерам 6а и 6б подсоединяются трубопроводы, связанные с приводом шарового крана (не показано). К штуцеру 5 (фиг.1) подсоединяется трубопровод от магистрального газопровода. На панели 4 установлена плита 7 со стойками 8, на которых размещен пневмоцилиндр 9. На плите 7 установлен пружинный механизм 10 и штуцер 11 с трубопроводом 12 для соединения с баллоном сравнения давления верхней полости пневмоцилиндра 9.

На панели 4 размещен штуцер 13, соединенный каналом подвода рабочего газа и связанный трубопроводом 14 через распределитель 15 с нижней полостью пневмоцилиндра 9. Пневмоцилиндр 9 (фиг.3) состоит из корпуса 16 и крышки 17, между которыми расположена диафрагма 18, центральное отверстие диафрагмы 18 размещено между дисками 19 и 20, которые установлены на штоке 21. Между дном выточки корпуса 16 и диском 20 установлена пружина 22.

К корпусу 16 прикреплен распределитель 15 с запорными вентилями 23 и 24 (фиг.2). На корпусе 16 (фиг.3) установлены калибровочный 25 и запорный 26 вентили. На крышке 17 установлен штуцер 27 (фиг.3) для соединения трубопровода 12 (фиг.2).

На резьбовой части штока 21 (фиг.3) установлены наконечник 28 с внутренним конусом с одного конца и гайка 29, пружинный механизм 19 содержит корпус 30 (фиг.4), закрепленный к кронштейну 31. В отверстии корпуса 30 установлен толкатель 32 с пружиной 33. На резьбовой части толкателя установлены упор 34 и гайка 35.

В пазу корпуса 30 на оси установлена собачка 36 с роликом 37. Собачка 36 снабжена зубом для стопорения упора 34 при подъеме толкателя вверх. Рычаг пневмоклапана закрытия 2 снабжен планкой-удлинителем 38 (фиг.1). В панели 4 (фиг.5) может быть установлен поворотный валик 39 с держателями 40 постоянных магнитов 41, которые воздействуют на герконы 42, размещенные во взрывонепроницаемой оболочке 1.

На нижнем конце валика 39 установлен штифт 43 с возможностью его взаимодействия с валом привода шарового крана. В корпусе 44 (фиг.6) пневмоклапана расположены толкатель 45 с трубчатым каналом, пружина 46, планшайба 47 с седлом, сервоклапан 48 со штырем, пружина 49, фильтр-осушитель 50, пробка 51 и фланец 52, в котором выполнено уплотнение 53 для трубчатого канала толкателя 45. В корпусе 44 расположены также поршень 54 с седлом на конце его штока 55, клапан 56, пружина 57, пробки 58 и 59.

Корпус 44 пневмоклапана снабжен кронштейном 60 с системой рычагов и регулировочным винтом 61 рычага 62 пневмоклапана. Рычаг 62 связан с толкателем 63 электромагнита 64 (фиг.5). В корпусе 44 пневмоклапана выполнены входное отверстие 66, выходное отверстие 67 и отверстие 68 сброса отработанного газа из привода.

Входное отверстие 66 через полость размещения клапана 56 связано каналом 69 с полостью фильтра-осушителя 50. В корпусе 44 выполнены также наклонные каналы 70 подвода газа в полость 71. На плите 7 (фиг.2) установлен также штуцер 72, соединенный трубопроводом 73 с распределителем 15, которые предназначены для продувки системы каналов давления газа при настройке калибровочного вентиля 25 на заданный темп падения давления.

Работает электропневмогидравлическое устройство управления следующим образом.

При подаче электрического сигнала дистанционно с диспетчерского пульта на электромагнит 64 якорь электромагнита 64 (фиг.5) толкателем 63 перемещает рычаг 62 (фиг.6) пневмоклапана 2 закрытия шарового крана и через рычажную систему перемещает толкатель 45. Толкатель 45 перемещает сервоклапан 48 от седла планшайбы 47, открывая подачу газа в наклонные каналы 70 планшайбы и корпуса 44. При этом штырь сервоклапана закрывает вход в трубчатый канал толкателя 45. В результате рабочий газ через входной штуцер 5 (фиг.1), входное отверстие 66 (фиг.6) пневмоклапана, фильтр-осушитель 50, наклонные каналы планшайбы 47 и 70 корпуса 44 поступает в полость 71 между пробкой 59 и поршнем 54.

Рабочий газ перемещает поршень 54 со штоком 55 и клапан 56 вправо, открывая поступление газа в канал 67 и далее в полость пневмоцилиндра привода или иного потребителя. Шаровой кран закрывается.

При подаче электрического сигнала дистанционно с диспетчерского пульта на другой электромагнит, который воздействует на рычаг пневмоклапана 3 открытия шарового крана, работа осуществляется в том же порядке, но при этом происходит открытие шарового крана.

При воздействии на рычаги 62 того или иного пневмоклапана вручную также возможно производить открытие или закрытие шарового крана.

Электропневматическое устройство управления дополнительно снабжено устройством автоматического закрытия шарового крана в случае разрыва газопровода и интенсивной утечки газа.

Это устройство реагирует на темп падения давления и при достижении темпа падения давления выше допустимого срабатывает и приводит в действие пневмоклапан закрытия шарового крана. Это устройство выполнено в виде пневмоцилиндра 9 (фиг.3).

При подключении электропневматического устройства управления к магистральному газопроводу газ через штуцер 5 поступает в каналы панели 4 и по трубопроводу 14 поступает в распределитель 15. При этом вентили 23 и 26 открыты, а вентиль 24 закрыт. Калибровочный вентиль 25 открыт и установлен на заданную величину темпа падения давления.

Из распределителя газ поступает через вентили 26 и 25 в стандартный баллон выравнивания давления и в полости по обе стороны мембраны 18. Баллон не показан. После заполнения баллона давление в баллоне и по обе стороны мембраны 18 выравнивается с давлением магистрального газопровода. После этого вентиль 26 закрывается и связь между полостями по обе стороны мембраны 18 осуществляется только через калибровочное отверстие в калибровочном вентиле 25.

Размер калибровочного отверстия может меняться с помощью микрометрического винта. При этом на корпусе вентиля 25 и на лимбе микрометрического винта нанесены соответствующие деления, показывающие соответствующую величину сечения отверстия. При нормальных условиях эксплуатации магистрального газопровода происходит некоторое колебание величины давления (при подключении или отключении того или иного потребителя).

Калибровочный вентиль 25 настраивается так, что на незначительные колебания давления пневмоцилиндр 1 не реагирует, т.к. давление по обе стороны мембраны успевает выровняться при переходе газа через калиброванное отверстие калибровочного вентиля 25.

При интенсивном темпе падения давления в магистральном газопроводе газ из баллона не успевает перетечь через калибровочный вентиль в нижнюю полость пневмоцилиндра. Давление в верхней полости пневмоцилиндра становится больше, чем в нижней, что приводит в движение шток 21 пневмоцилиндра. Наконечник 28 штока воздействует на ролик 37 (фиг.4) собачки, отводит собачку в сторону, упор 34 срывается, и толкатель 32 под воздействием пружины нажимает на планку-удлинитель 38 (фиг.1) пневмоклапана 2 закрытия шарового крана. Происходит аварийное закрытие шарового крана.

Таким образом, исключается интенсивный выброс газа в окружающую среду из магистрального газопровода, сокращается или предотвращается ущерб экологии.

Из доступных источников информации авторы не выявили устройство со сходными признаками.

Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов выполнимо в условиях серийного производства на существующем оборудовании машиностроительного или приборостроительного завода и не требует уникального оборудования и инструмента. В конструкции устройства используются широко известные материалы.

Предлагаемое устройство расширяет технические характеристики и эксплуатационные возможности, снижает или исключает ущерб экологии.

Эксплуатационные испытания опытного образца на участке газопровода ОАО “Оренбурггазпром” подтвердили работоспособность, управляемость и удобство настройки калибровочного вентиля на необходимый темп падения давления в зависимости от номинального давления в магистральном газопроводе.

Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов относится к области автоматизации управления запорной арматурой трубопроводов и может быть использовано на магистральных газопроводах для управления шаровыми кранами. Кроме того, устройство обеспечивает автоматическое закрытие шарового крана в случае разрыва магистрального газопровода. Устройство содержит электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны и панель с каналами входа и выхода рабочего газа к приводу шарового крана. Устройство дополнительно снабжено устройством автоматического аварийного закрытия шарового крана в виде пневмоцилиндра с калибровочным вентилем, которое реагирует на темп падения давления в магистральном газопроводе. При достижении темпа падения давления выше заданного пневмоцилиндр срабатывает и перемещением штока воздействует на пружинный механизм, который включает пневмоклапан закрытия шарового крана. Тем самым предотвращается интенсивный выброс газа в окружающую среду из разрушенного магистрального газопровода, а также сокращается или исключается ущерб экологии. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов, содержащее электромагниты во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, и панель с каналами входа и выхода рабочего газа, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено устройством автоматического аварийного закрытия шарового крана в виде пневмоцилиндра, например, мембранного типа, шток которого воздействует на пружинный механизм с толкателем включения пневмоклапана закрытия шарового крана, при этом верхняя полость пневмоцилиндра связана с баллоном выравнивания давления, нижняя полость связана с магистральным газопроводом, а между собой обе полости связаны каналом с калибровочным вентилем.2. Электропневматическое устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющий рычаг пневмоклапана закрытия шарового крана снабжен планкой-удлинителем с возможностью поворота ее в сторону от толкателя пружинного механизма.