ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ШАРОВЫХ КРАНОВ Российский патент 2008 года по МПК F15B9/03 F16K31/126 

Изобретение относится к области автоматизации управления запорной арматурой трубопроводов и может быть использовано на магистральных газопроводах для управления шаровыми кранами и автоматического закрытия шаровых кранов в случае разрыва магистрального газопровода.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты и герконы во взрывозащищенной оболочке, пневмоклапаны на панели с каналами подвода рабочего газа и поворотный валик с держателями постоянных магнитов (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 участка магистрального газопровода, а также не обеспечивает блокировку открытия закрытого шарового крана при разрыве газопровода.

Известно электропневматическое управляющее устройство, содержащее электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке и пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, панель с каналами входа и выхода рабочего газа и поворотный валик с держателями постоянных магнитов (Патент RU №2131065 С1, 17.03.1998).

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

Это известное устройство не обеспечивает автоматическое закрытие шарового крана в случае разрыва магистрального газопровода и интенсивного выброса и горения газа, а также не обеспечивает блокировку открытия закрытого шарового крана при этой ситуации.

Известно электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов, содержащее электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, панель с каналами входа и выхода рабочего газа и поворотный валик с держателями постоянных магнитов, а также устройство автоматического аварийною закрытия шарового крана в виде пневмоцилиндра, шток которого воздействует на пружинный механизм с толкателем включения пневмоклапана закрытия шарового крана (Патент RU №2253762 С1, 05.04.2004).

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. Устройство обеспечивает также автоматическое закрытие шаровою крана в случае разрыва магистрального газопровода.

Однако устройство не обеспечивает блокировку открытия закрытого шарового крана при разрыве магистрального газопровода.

Возможно несанкционированное, случайное включение привода на открытие шарового крана с диспетчерского пульта при ситуации разрыва участка магистрального газопровода.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение блокировки несанкционированного открытия закрытого шарового крана при разрыве магистрального газопровода, т.е. повышение надежности и безопасности.

Поставленная задача решается тем, что в электропневматическом устройстве управления приводом шаровых кранов, содержащем электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, панель с каналами входа и выхода рабочего газа и поворотный валик с держателями постоянных магнитов, а также устройство автоматического аварийного закрытия шарового крана, шток которого воздействует на пружинный механизм с толкателем включения пневмоклапана закрытия шарового крана, согласно изобретению толкатель пружинного механизма дополнительно снабжен планкой с регулировочным винтом, на корпусе взрывонепроницаемой оболочки установлен поворотный рычаг, который снабжен постоянным магнитом на одном конце, а в корпусе взрывонепроницаемой оболочки дополнительно установлен геркон, который встроен в цепь включения электромагнита открытия шарового крана, причем поворотный рычаг выполнен с возможностью воздействия его постоянного магнита на дополнительный геркон при срабатывании пружинного механизма, при этом поворотный рычаг связан дополнительной пружиной с панелью так, что другим концом постоянно контактирует с регулировочным винтом планки пружинного механизма.

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 дополнительной планкой;

Фиг.5 - панель, на которой расположены взрывонепроницаемая оболочка, пневмоклапаны и поворотный валик с держателями постоянных магнитов;

Фиг.6 - пневмоклапан в разрезе.

Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов включает в себя взрывонепроницаемую оболочку 1 (Фиг.1) из немагнитного материала с электромагнитами и герконами, пневмоклапаны закрытия 2 и открытия 3, панель 4 с каналами входа и выхода рабочего газа. Взрывонепроницаемая оболочка 1 и пневмоклапаны 2 и 3 закреплены на верхней плоскости панели 4, при этом входные и выходные отверстия пневмоклапанов сообщаются с соответствующими отверстиями в панели, которые соответственно сообщаются с каналами входа и выхода рабочего газа.

На боковых поверхностях панели 4 установлены штуцеры 6а, 6б (Фиг.2) выхода рабочего газа на привод шарового крана.

К 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 верхней полостью пневмоцилиндра 9.

Внешняя резьба штуцера 11 предназначена для соединения с баллоном сравнения давления (не показан).

На панели 4 размещен штуцер 13 (Фиг.2), связанный трубопроводом 14 через распределитель 15 с нижней полостью цилиндра.

Внешняя резьба штуцера 13 предназначена для соединения трубопровода с магистральным газопроводом.

Пневмоцилинд 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) установлен калибровочный вентиль 25 и запорный вентиль 26.

На крышке 17 установлен штуцер 27 для подсоединения трубопровода 12 (Фиг.2).

На резьбовой части штока 21 (Фиг.3) установлен наконечник 28 с внутренним конусом с внешней стороны и контрогайка 29 для стопорения наконечника 28 в настроенном положении.

Пружинный механизм 10 содержит корпус 30 (Фиг.4), закрепленный к кронштейну 31. В отверстии корпуса установлен толкатель 32 с пружиной 33. На резьбовой части толкателя 32 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 32 вверх.

Рычаг пневмоклапана 2 закрытия крана снабжен планкой-удлинителем 38 (Фиг.1 и Фиг.6). В панели 4 (Фиг.5) установлен поворотный валик 39 с двумя держателями 40 двух постоянных магнитов 41, которые воздействуют поочередно на два геркона 42, размещенные во взрывонепроницаемой оболочке 1.

Один геркон встроен в цепь включения электромагнита на открытие шарового крана, другой геркон встроен в цепь включения электромагнита на закрытие шарового крана.

На нижнем конце валика 39 выполнен паз 43 с возможностью его взаимодействия с выступом вала привода шарового крана.

В некоторых случаях вместо паза на конце валика 39 может быть радиально установлен штифт или выполнен выступ с возможностью взаимодействия с пазом вала привода.

В корпусе 44 (Фиг.6) пневмоклапана 2 расположены толкатель 45 с трубчатым каналом, пружина 46, планшайба 47 с седлом, сервоклапан 48, пружина 49, фильтр-осушитель 50, пробка 51 и фланец 52, в котором выполнено уплотнение 53 для трубчатого 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 снабжен кронштейном 60 с системой рычагов и регулировочным винтом 61 рычага 62 пневмоклапана.

На рычаг 62 может воздействовать толкатель 63 электромагнита 64. На рычаг 62 возможно воздействовать вручную, а на планку-удлинитель 38 рычага 62 может воздействовать толкатель 32 (Фиг.4) пружинного механизма 10.

В корпусе 44 пневмоклапана выполнено входное отверстие 66, выходное отверстие 67 и отверстие 68 сброса отработанного газа из привода.

Входное отверстие 66 через полость размещения клапана 56 связано каналом с полостью фильтра-осушителя 50. В корпусе 44 выполнены также наклонные каналы 70 подвода газа в полость 71.

Конструкция и содержание пневмоклапана 3 аналогична конструкции и содержанию пневмоклапана 2 за исключением наличия планки-удлинителя 38.

На распределителе 15 (Фиг.2) установлен штуцер 72, который предназначен для продувки системы каналов давления газа при настройке калибровочного вентиля 25 на заданный темп падения давления. При этом к штуцеру 72 подсоединяется калибрующее устройство с образцовым манометром, с помощью которого замеряется темп падения давления в минуту времени.

На толкателе пружинного механизма 10 (Фиг.4) дополнительно установлена планка 74, которая расположена между упором 34 и гайкой 35. На планке 74 установлен регулировочный винт 75.

На корпусе взрывонепроницаемой оболочки 1 (Фиг.1) с помощью кронштейна 76 установлен поворотный рычаг 77 с постоянным магнитом 78 на одном его конце.

Внутри корпуса взрывонепроницаемой оболочке 1 дополнительно установлен (третий) геркон 79, который встроен в цепь включения электромагнита открытия шарового крана. Второй конец рычага 77 постоянно взаимодействует с регулировочным винтом 75 пружинного механизма 10, при этом поворотный на оси кронштейна 76 рычаг 77 связан дополнительной пружиной 80 с панелью 4.

На верхний конец валика 39 (Фиг.1) устанавливается валик-удлинитель 81, который выходит за пределы кожуха 82. На верхнем конце валика-удлинителя 81 устанавливается стрелка-указатель положения запорного органа шарового крана: «Закрыто» или «Открыто». Для этого на кожухе 82 установлены таблички «Открыто», «Закрыто». Для исключения попадания атмосферных осадков и пыли внутрь кожуха 82 по месту выхода валика-удлинителя 81 за пределы кожуха выполнено уплотнение 83.

По периметру нижней части кожуха 82 также выполнено уплотнение на кожухе, которое контактирует с плитой 7.

Через сальниковый ввод 84 обеспечивается подвод кабеля для электромагнитов 64 (Фиг.5) и для герконов 42 и 79.

Работает электропневматическое устройство управления приводом следующим образом.

При подаче электрического сигнала дистанционно с диспетчерского пульта на электромагнит 64 якорь электромагнита 64 (Фиг.5) толкателем перемещает рычаг 62 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 47 и корпуса 44. При этом сервоклапан 48 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 каналы 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 пневмопривода или пневмогидропривода, либо в двигатель пневмопривода. 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 вручную на рычаги 62 того или иного пневмоклапана также возможно производить открытие или закрытия шарового крана.

Электропневматическое устройство управления снабжено устройством автоматического закрытия шарового крана в случае разрыва газопровода и интенсивного выброса газа.

Это устройство реагирует на темп падения давления и при достижения темпа падения давления выше допустимого (технологического) 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. По отдельному трубопроводу от магистрального газопровода газ подводится к штуцеру 13 и далее по трубопроводу 14 поступает в распределитель 15.

При этом вентили 24 и 26 открыты, а вентиль 23 закрыт. Калибровочный вентиль 25 открыт и установлен на заданную величину темпа падения давления.

Из распределителя 15 газ поступает через вентили 25 и 26 в стандартный баллон выравнивания давления и в полости по обе стороны диафрагмы 18.

После заполнения баллона давление в баллоне и по обе стороны диафрагмы 18 выравнивается с давлением магистрального газопровода. После этого вентиль 26 закрывается и связь между полостями по обе стороны диафрагмы 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 калибровочного отверстия.

При нормальных условиях эксплуатации магистрального газопровода происходит некоторое колебание величины давления (при подключении или отключении того или иного потребителя и других причин).

Калибровочный вентиль 25 настраивается так, что на незначительные колебания давления (технологическая величина) пневмоцилиндр 9 (Фиг.1) не реагирует, т.к. давление по обе стороны диафрагмы 18 (Фиг.3) успевает выровняться при перетекании газа через калибровочное 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 9.

Давление в верхней полости пневмоцилиндра 9 становится больше, чем в нижней, что приводит в движение шток 21.

Наконечник 28 штока воздействует на ролик 37 (Фиг.4) собачки 36 пружинного механизма 10, отводит собачку 36 в сторону, упор 34 срывается с зуба собачки, и толкатель 32 под воздействием пружины 33 нажимает па планку-удлинитель 38 (Фиг.1) пневмоклапана 2 закрытия шарового крана.

Происходит закрытие шарового крана. Одновременно при срабатывании пружинного механизма 10 регулировочный винт 75, установленный на планке 74 (Фиг.2), воздействует на конец рычага 77, поворачивает его и подводит магнит 78 (Фиг.1) к геркону 79, который разрывает цепь включения электромагнита 64 пневмоклапана 3 открытия шарового крана.

В таком состоянии вся система устройства сохраняется до устранения аварийной ситуации.

После устранения аварийной ситуации пружинный механизм взводится в исходное положение вручную путем подъема планки-удлинителя 38 (Фиг.1) вверх до установки упора 34 (Фиг.4) на зуб собачки 36.

Таким образом, предотвращается несанкционированное (ошибочное) включение с диспетчерского пульта открытия шарового крана в аварийной ситуации разрыва газопровода и интенсивного выброса газа.

Исключается интенсивный выброс газа в окружающую среду из магистрального газопровода, сокращается или предотвращается ущерб экологии, а также исключается несанкционированное включение шарового крана на открытие, что особенно опасно при возникновении воспламенения газа и возникшего пожара.

Новое техническое решение повышает надежность и безопасность при эксплуатации, а также при ремонте поврежденного газопровода.

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

Предлагаемое устройство 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.

Пружинный механизм стал выполнять вторую функцию. Кроме включения пневмоклапана 2 на закрытие шарового крана производится блокировка включения пневмоклапана 3 открытия шарового крана.

Испытания на полигоне ДАО «Оргэнергогаз» (г.Саратов) подтвердили работоспособность, управляемость, надежность и безопасность применения электропневматического устройства управления приводом шаровых кранов на магистральных газопроводах.

Устройство предназначено для управления шаровыми кранами. Устройство содержит два электромагнита и два геркона во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны и панель с каналами входа и выхода рабочего газа к приводу шарового крана. Устройство 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 выше заданного пневмоцилиндр срабатывает и перемещением штока воздействует на пружинный механизм, который включает пневмоклапан закрытия шарового крана. Устройство снабжено планкой с регулировочным винтом на пружинном механизме, поворотным рычагом с постоянным магнитом на одном его конце, причем рычаг с помощью кронштейна установлен на взрывонепроницаемой оболочке, а внутри взрывонепроницаемой оболочки дополнительно установлен третий геркон. Поворотный рычаг выполнен с возможностью воздействия его постоянного магнита на третий дополнительный геркон при срабатывании пружинного механизма. При этом поворотный рычаг связан дополнительной пружиной с панелью так, что другим концом постоянно контактирует с регулировочным винтом планки пружинного механизма. Технический результат - повышение надежности. 6 ил.

Электропневматическое устройство управления приводом шаровых кранов, содержащее электромагниты и герконы во взрывонепроницаемой оболочке, пневмоклапаны, управляющие рычаги которых связаны с толкателями электромагнитов, панель с каналами входа и выхода рабочего газа и поворотный валик с держателями постоянных магнитов, а также устройство автоматического аварийного закрытия шарового крана, шток которого воздействует на пружинный механизм с толкателем включения пневмоклапана закрытия шарового крана, отличающееся тем, что толкатель пружинного механизма дополнительно снабжен планкой с регулировочным винтом, на корпусе взрывонепроницаемой оболочки установлен поворотный рычаг, который снабжен постоянным магнитом на одном конце, а в корпусе взрывонепроницаемой оболочки дополнительно установлен геркон, который встроен в цепь включения электромагнита открытия шарового крана, причем поворотный рычаг выполнен с возможностью воздействия его постоянного магнита на дополнительный геркон при срабатывании пружинного механизма, при этом поворотный рычаг связан дополнительной пружиной с панелью так, что другим концом постоянно контактирует с регулировочным винтом планки пружинного механизма.