БЛОК РЕДУЦИРОВАНИЯ ГАЗА Российский патент 2006 года по МПК F17D1/04 

Изобретение относится к средствам газораспределения и может быть использовано, например, для редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС), головных газораспределительных пунктах (ГГРП).

Из анализа технической и патентной литературы, а также находящихся в эксплуатации газораспределительных станций известно, что газораспределительные блоки построены по традиционной схеме, а именно, имеют два коллектора: входной, оснащенный фильтром, и выходной, а между ними не менее двух линий редуцирования, на каждой из которых последовательно установлены: запорные органы на входе и выходе, клапан-отсекатель, регулятор давления. Эти устройства соединены прямыми участками трубопроводов. Так построены блоки редуцирования, например в газораспределительной станции, защищенной патентом РФ №2035655, в системе понижения давления текучей среды по патенту ЕР №701089 А1. Такие блоки редуцирования металлоемки, громоздки, занимают большую площадь.

Известны попытки уменьшить металлоемкость блока редуцирования и при этом расширить его функциональные возможности, например, в технических решениях, используемых в изделиях «Модуль-отсекатель-регулятор «Лорд» и «Регулятор давления - ограничитель расхода «Лорд Р» (смотри Каталог продукции разработчика и изготовителя этой продукции ООО «Авиагаз-Союз» г.Казань). В первом изделии в одну конструкцию объединены клапан-отсекатель и регулятор. Во втором - между двумя регуляторами «Лорд» без промежуточных трубопроводов установлено сужающее устройство. В этих решениях задача компактности и металлоемкости блока редуцирования решается только частично. Устраняется небольшой участок трубопровода между отсекателем и регулятором. Длину труб между запорной арматурой и регулятором давления уменьшить не удается, поскольку для этого типа регуляторов требуются прямые участки, кратные по длине 4...5 условным проходам регулятора.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения по технической сущности, достигаемому результату и числу совпадающих признаков является газорегуляторное устройство по патенту РФ №2184305, F 17 D 1/04. Газорегуляторное устройство содержит смонтированные с помощью стоек на опорной площадке входной трубопровод, основную и технологическую линии регулирования, выходной трубопровод, подключенный к выходной камере, запорные органы, соединительные элементы и трубопроводы. В основную линию регулирования входят дифманометр, импульсная линия (линия обратной связи), фильтр, связанный с регулятором давления газа, который, кроме того, связан с предохранительным запорным клапаном. Технологическая линия включает манометр, сбросную магистраль с предохранительным клапаном.

К недостаткам этого газорегуляторного устройства следует отнести значительную металлоемкость, связанную с большим количеством трубопроводных соединений, большими габаритами в осевом направлении и по высоте. Кроме того, устройство имеет только одну линию редуцирования (вторая - технологическая, т.е. является регулирующей), что снижает функциональные возможности и надежность, т.к. нет стопроцентного резервирования. В устройстве отсутствует защита по низкому давлению, поэтому при аварии выходного трубопровода газ будет поступать в атмосферу, что нарушает экологию окружающей среды.

Технической задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей блока редуцирования газа за счет уменьшения металлоемкости, повышения компактности, эксплуатационной надежности и экологической безопасности. Поставленная задача достигается благодаря тому, что блок редуцирования газа содержит входной трубопровод через фильтр и приводные запорные органы, подключенный ко входам регуляторов (не менее двух) давления газа, совмещенных с распределителями, камеру, сбросную магистраль с предохранительным клапаном, выходной трубопровод с приводным запорным органом, линию обратной связи, соединительные трубопроводы. Камера выполнена в виде емкости, включающей корпус с крышкой, на наружной стороне которой установлены регуляторы давления газа с распределителями. К выходу каждого регулятора дополнительно подключено - по обратному клапану, закрепленному на внутренней стороне крышки, а к выходу каждого распределителя - дополнительные пилотные регуляторы «после себя» и «до себя» и вентиль. Выход распределителя соединен с первым входом пилотного регулятора «после себя», а его выход связан с первым входом пилотного регулятора «до себя» и вентилем, который с другой стороны подключен к выходу пилотного регулятора «до себя» и входу этого распределителя. Вторые входы всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи, соединенной с выходным трубопроводом перед приводным запорным органом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый блок редуцирования отличается выполнением камеры в виде емкости, включающей корпус с крышкой, на наружной стороне которой установлены регуляторы давления газа с распределителями. К выходу каждого регулятора дополнительно подключен обратный клапан, закрепленный на внутренней стороне крышки, а к выходу каждого распределителя - пилотные регуляторы «после себя» и «до себя» и вентиль. Выход распределителя соединен с первым входом пилотного регулятора «после себя», а его выход связан с первым входом пилотного регулятора «до себя» и вентилем, который с другой стороны подключен к выходу пилотного регулятора «до себя» и входу этого распределителя. Вторые входы всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи, соединенной с выходным трубопроводом перед приводным запорным органом.

Таким образом, совокупность существенных признаков, заявляемого технического решения, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в расширении функциональных возможностей за счет повышения компактности, уменьшения металлоемкости, повышения эксплуатационной надежности и экологической безопасности.

Указанные существенные признаки, в совокупности характеризующие сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для блоков редуцирования. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна».

Подобное техническое решение для специалиста явным образом не следует из уровня техники, из чего следует вывод о соответствии заявляемого блока редуцирования критерию «Изобретательский уровень».

В связи с тем, что конструктивное решение заявляемого блока редуцирования предназначено для использования в рамках реальной системы газораспределения и прошло испытания с достижением заявляемого технического результата, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Промышленно применимо».

На чертеже изображена схема принципиальная блока редуцирования газа.

Блок редуцирования газа содержит входной трубопровод 1 через фильтр 2, приводные запорные органы 3, 4 подключенный к входам (ВХ), не менее двух регуляторов 5, 6 давления газа, совмещенных с распределителями 7, 8, камеру 9, сбросную магистраль 10 с предохранительным клапаном 11, выходной трубопровод 12 с приводным запорным органом 13, линию обратной связи 14, соединительные трубопроводы 15, 16, 17, 18. Камера 9 выполнена в виде емкости, включающей корпус 19 с крышкой 20. На наружной стороне крышки 20 установлены регуляторы 5, 6 давления газа с распределителями 7, 8. К выходу (ВЫХ) каждого регулятора давления газа, например поз. 6, дополнительно подключен обратный клапан 21, закрепленный на внутренней стороне крышки 20, а к выходу (ВЫХ) соответствующего распределителя 8 - пилотные регуляторы «после себя» 22, «до себя» 23 и вентиль 24. Выход (ВЫХ) распределителя 8 через соединительный трубопровод 16 связан с первым входом (ВХ 1) пилотного регулятора «после себя» 22, а его выход (ВЫХ) с помощью соединительного трубопровода 17 связан с первым входом (ВХ 1) пилотного регулятора «до себя» 23 и вентилем 24, который с другой стороны подключен соединительным трубопроводом 18 к выходу (ВЫХ) пилотного регулятора «до себя» 23 и входу (ВХ) распределителя 8. Вторые входы (ВХ 2) всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи 14, соединяющей их с выходным трубопроводом 12 перед приводным запорным органом 13. Аналогичным образом подключены пилотные регуляторы для каждого регулятора давления газа, установленных на крышке 20 (например, по поз. 5). Для отвода конденсата к камере 9 подключен трубопровод 25 с электроклапаном 26.

Работает блок редуцирования следующим образом

Сжатый газ поступает во входной трубопровод 1 и далее через фильтр 2, соединительный трубопровод 15 с приводными запорными органами 3, 4 на вход (ВХ) регуляторов 5, 6 давления газа, установленных на крышке 20 камеры 9. С выходов (ВЫХ) регуляторов давления (5, 6) газ через обратные клапаны 21, смонтированные на внутренней стороне крышки 20, поступает в корпус 19 камеры 9. Часть газа из регуляторов давления газа 5, 6 через распределители 7, 8 по соединительному трубопроводу 16 поступает на ВХ 1 пилотного регулятор «после себя» 22. Далее газ через соединительный трубопровод 17 поступает на ВХ 1 пилотного регулятора «до себя» 23 и одновременно через вентиль 24 и соединительный трубопровод 18 на вход (ВХ) распределителя 8. С выхода (ВЫХ) пилотного регулятора «до себя» 23 газ по соединительному трубопроводу 18 также поступает на вход (ВХ) распределителя 8. В исходном состоянии приводные запорные органы 3, 4 закрыты. При пуске блока редуцирования в работу дистанционно или вручную открывают приводные запорные органы 3, 4 в последовательности, устанавливаемой оператором. Каждый из регуляторов 5, 6 давления газа настраивается на нужную величину выходного давления посредством соответствующих пилотных регуляторов, например для регулятора 6 давления газа - пилотными регуляторами «после себя» 22 и «до себя» 23, после чего открывается соответствующий приводной запорный орган 4 и блок редуцирования начинает работать. Регулятор 6 давления газа, перед которым открыт приводной запорный орган 4, начинает пропускать через себя сжатый газ, снижая его давление. Под воздействием давления сжатого газа открывается обратный клапан 21, связанный с работающим регулятором 6 давления газа. При этом обратный клапан, связанный с регулятором 5 давления газа, запирается давлением, возникающим в корпусе 19 камеры 9. Далее газ из камеры 9 поступает в выходной трубопровод 12 и через приводной запорный орган 13 - к потребителю. Часть газа из выходного трубопровода 12 по линии обратной связи 14 подается на вторые входы (ВХ 2) всех пилотных регуляторов «после себя» 22 и «до себя» 23, что обеспечивает постоянство выходного давления. Аналогичным образом происходит ввод в работу других регуляторов давления газа, например для пуска в действие регулятора 5 давления газа достаточно открыть соответствующий приводной запорный орган 3.

При росте давления в выходном трубопроводе 12 выше заданного (например, потребитель перестал отбирать газ) это давление по линии обратной связи 14 поступает на вторые входы (ВХ 2) всех пилотных регуляторов, например «после себя» 22 и «до себя» 23. При этом для работающего регулятора 6 давления газа пилотный регулятор «после себя» 22 закрывается, что приводит к закрытию регулятора 6 давления газа в целом, а регулятор «до себя» 23 остается открытым (вентиль 24 в исходном состоянии закрыт). В этом случае газ прекращает течение с выхода (ВЫХ) распределителя 8 через соединительный трубопровод 16, пилотные регуляторы «после себя» 22 и «до себя» 23 в соединительный трубопровод 18. Этим обеспечивается защита блока редуцирования по высокому давлению. При снижении величины выходного давления до заданной работа регулятора возобновляется.

При падении давления в выходном трубопроводе 12 ниже заданного (что может свидетельствовать о разгерметизации трубопровода, идущего к потребителю) закрывается регулятор «до себя» 23 и, как следствие, закрывается регулятор 6 давления газа. Для возобновления работы блока редуцирования газа, после устранения причины падения давления, необходимо открыть вентиль 24, с помощью пилотного регулятора «после себя» 22 установить изначальное давление и вновь закрыть вентиль 24.

В аварийной ситуации избыток давления газа в камере 9 через сбросную магистраль 10 с предохранительным клапаном 11 сбрасывается в атмосферу. При необходимости использования газа на собственные нужды или для отвода его дополнительному потребителю газ отбирается из камеры 9 через соединительный трубопровод с приводным запорным органом (на чертеже не показаны). В процессе эксплуатации в камере 9 могут накапливаться осадки конденсированных паров. Для удаления этого осадка производится периодическая продувка внутри корпуса 19 камеры 9 через соединительный трубопровод 25 с электроклапаном 26.

В заявляемом блоке редуцирования газа отсутствуют трубопроводные соединения между запорными органами 3 и 4 и регуляторами давления газа 5 и 6, а также между ними и камерой 9, на крышке 20 которой они смонтированы. Это позволяет значительно уменьшить металлоемкость и сделать блок редуцирования газа предельно компактным. Минимальное количество соединений уменьшает вероятность разгерметизации и повышает надежность блока. Дополнительное подключение к каждому регулятору давления газа пилотных регуляторов «после себя» и «до себя» и вентиля позволяет обеспечить защиту по высокому и низкому давлению, т.е. расширяет функциональные возможности блока редуцирования газа и повышает его безопасность, в том числе и экологическую.

Таким образом предлагаемое техническое решение блока редуцирования газа, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в расширении функциональных возможностей за счет уменьшения металлоемкости, повышения компактности, эксплуатационной надежности и экологической безопасности. Использование заявляемого технического решения позволяет превратить блок редуцирования газа в самостоятельное изделие полной заводской готовности и, как следствие, расширить сферу его применения.

Использование: в средствах газораспределения для редуцирования давления природного газа, например на газораспределительных станциях, головных газораспределительных пунктах. В блоке, содержащем входной трубопровод, через фильтр и приводные запорные органы подключенный ко входам регуляторов (не менее двух) давления газа, совмещенных с распределителями, камеру, сбросную магистраль с предохранительным клапаном, выходной трубопровод с приводным запорным органом, линию обратной связи, соединительные трубопроводы, камера выполнена в виде емкости, включающей корпус с крышкой, на наружной стороне которой установлены регуляторы давления газа с распределителями, каждый регулятор давления газа дополнительно оснащен обратным клапаном, подключенным к его выходу и закрепленным на внутренней стороне крышки, и пилотными регуляторами «после себя» и «до себя» и вентилем. Первый вход пилотного регулятора «после себя» соединен с выходом соответствующего распределителя, а на выходе - с первым входом пилотного регулятора «до себя» и вентилем. Вентиль с другой стороны подключен к выходу пилотного регулятора «до себя» и входу этого распределителя. Вторые входы всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи, соединенной с выходным трубопроводом перед приводным запорным органом. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей блока за счет уменьшения его металлоемкости, повышении компактности, эксплуатационной надежности и экологической безопасности. 1 ил.

Блок редуцирования газа, содержащий входной трубопровод, через фильтр и приводные запорные органы подключенный ко входам регуляторов (не менее двух) давления газа, совмещенных с распределителями, камеру, сбросную магистраль с предохранительным клапаном, выходной трубопровод с приводным запорным органом, линию обратной связи, соединительные трубопроводы, отличающийся тем, что камера выполнена в виде емкости, включающей корпус с крышкой, на наружной стороне которой установлены регуляторы давления газа с распределителями, к каждому из которых дополнительно подключены: на выходе регулятора давления газа - обратный клапан, закрепленный на внутренней стороне крышки; по два пилотных регулятора «после себя» и «до себя» и вентиль, причем выход распределителя соединен с первым входом пилотного регулятора «после себя», выход которого связан с первым входом пилотного регулятора «до себя» и вентилем, с другой стороны подключенным к выходу пилотного регулятора «до себя» и входу соответствующего распределителя, а вторые входы всех пилотных регуляторов объединены между собой линией обратной связи, соединенной с выходным трубопроводом перед приводным запорным органом.