ВИХРЕВОЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК G05D16/00 

Изобретение относится к газовой промышленности и может использоваться в системах транспортного газа для редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС), газораспределительных пунктах (ГРП), в системах подготовки топливного и пускового газа компрессорных газоперекачивающих станций.

Известен вихревой регулятор давления газа с положительной обратной связью, содержащий подводящий трубопровод, соединенный с регулируемым тангенциальным соплом, соединенным с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством. Между подводящим трубопроводом и цилиндром температурного разделения регулятор содержит винтовой канал, обеспечивающий положительную обратную связь по «горячему» контуру. Винтовой канал соединен с регулируемым по высоте тангенциальным соплом, обеспечивающим критическую скорость газа на срезе сопла. Цилиндр температурного разделения закрыт камерой торможения и содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска «горячего» газа после крестовины в центр «холодного» вихря на оси цилиндра температурного разделения. Для более интенсивного перемешивания «горячего» и «холодного» потоков на оси цилиндра температурного разделения внутренняя поверхность устройства перепуска может быть выполнена в виде винтового канала. Положительная обратная связь по «горячему» контуру обеспечивается винтовым каналом между подводящим трубопроводом и цилиндром температурного разделения и позволяет нагревать входной газ от «горячей» стенки последнего, тем самым повышая температуру газа на выходе из регулятора [Патент РФ №2237918, МПК G05D 16/00, опубл. 10.10.2004].

Недостатком известного регулятора является невозможность поддержания минимальной разницы температур на входе и выходе регулятора, необходимой для предотвращения образования кристаллогидратов.

Наиболее близким по технической сущности и достижимому результату к заявляемому является вихревой регулятор давления газа с положительной обратной связью, содержащий подводящий трубопровод, соединенный каналом через узел регулирования потока газа с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством, причем положительная обратная связь обеспечивается по «горячему» контуру каналом между трубопроводом и цилиндром температурного разделения, который содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска «горячего» газа после крестовины в центр «холодного» вихря на оси цилиндра, узел регулирования потока газа содержит как минимум два сопла, равномерно расположенных по окружности и соответствующие им профилированные сопловые заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения каждого сопла, а на «горячем» конце цилиндра температурного разделения установлена оребренная головка, содержащая в стенках каналы перепуска «горячего» газа, соединенные с трубками, расположенными в канале вокруг цилиндра температурного разделения для обеспечения выхода перепускаемой части «горячего» газа из цилиндра в газовый эжектор, выходом соединенный с отводящим трубопроводом [Патент РФ №2282885, МПК G05D 16/00, опубл. 27.08.2006].

Недостатком известного регулятора является невозможность поддержания необходимой температуры на входе из регулятора, необходимой для предотвращения образования кристаллогидратов и создания условий изотермического дросселирования.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик регулятора за счет поддержания задаваемой температуры газа на выходе из регулятора, необходимой для предотвращения образования кристаллогидратов и создания условий изотермического дросселирования.

Поставленная задача решается вихревым регулятором давления газа с положительной обратной связью, содержащий подводящий трубопровод, соединенный каналом через узел регулирования потока газа с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством, причем положительная обратная связь обеспечивается по "горячему" контуру каналом между трубопроводом и цилиндром температурного разделения, который содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска "горячего" газа после крестовины в центр "холодного" вихря на оси цилиндра, узел регулирования входного потока содержит как минимум два сопла, равномерно расположенных по окружности, и соответствующие им профилированные сопловые заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения каждого сопла, а на «горячем» конце цилиндра температурного разделения установлена оребренная головка, содержащая в стенках каналы перепуска «горячего» газа, соединенные с трубками, расположенными в канале вокруг цилиндра температурного разделения для обеспечения выхода перепускаемой части «горячего» газа из цилиндра в газовый эжектор, выходом соединенный с отводящим трубопроводом, в котором в отличие от прототипа введен узел регулирования выходного потока, который содержит как минимум две «шторки», равномерно расположенные по окружности, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения диафрагмы, при этом ребра на головке выполнены винтовыми, а трубки, соединенные с каналами перепуска «горячего» газа, выполнены в виде спиральных оребренных трубок.

Выполнение на входе цилиндра температурного разделения узла регулирования потока газа с как минимум двухсопловым вводом позволяет добиться равномерного распределения вихревого потока в цилиндре, что повышает эффект температурного разделения в нем. Выполнение на выходе из регулирующих задвижек с как минимум двумя «шторками» позволяет добиться равномерного распределения перепадов давления в проточной части регулятора, что повышает эффект температурного разделения и коэффициент положительной обратной связи в нем. Кроме того, наличие вокруг цилиндра температурного разделения оребренных трубок для обеспечения перепуска части «горячего» газа из цилиндра на выход регулятора, увеличивает площадь теплообменной поверхности, что в свою очередь обеспечивает дополнительный подогрев входного газа, а также позволяет добиться оптимального соотношения расходов «горячего» и «холодного» потоков газа в регуляторе для обеспечения их максимально возможной смесевой температуры. Таким образом, удается поддерживать необходимую разницу температур газа на входе и выходе регулятора, предотвращая образование кристаллогидратов и тем самым улучшая его эксплуатационные характеристики.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема вихревого регулятора давления газа; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - принципиальная схема узла регулирования потока газа.

Вихревой регулятор давления газа (фиг.1) содержит подводящий трубопровод 1, соединенный каналом 2 через узел регулирования потока газа 3 с цилиндром температурного разделения 4 и через диафрагму 5 - с отводящим трубопроводом 6, соединенным с пилотным устройством 7. Положительная обратная связь обеспечивается по «горячему» контуру каналом 2 между трубопроводом 1 и цилиндром температурного разделения 4, который содержит крестовину 8 с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска 9 «горячего» газа после крестовины 8 в центр «холодного» вихря на оси цилиндра 4. На «горячем» конце цилиндра температурного разделения 4 установлена оребренная головка 10, содержащая в стенках каналы 11 (фиг.2) перепуска «горячего» газа, соединенные с трубками 12, расположенными в канале 2 вокруг цилиндра температурного разделения 4 для обеспечения выхода перепускаемой части «горячего» газа из цилиндра 4 в газовый эжектор 13, выходом соединенный с отводящим трубопроводом 6.

Узел регулирования входного потока газа 3 (фиг.3) содержит как минимум два криволинейных сопла 14, равномерно расположенных по окружности, и соответствующие им профилированные сопловые заслонки 15, с устройством регулирования 16, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления 17 для регулирования проходного сечения каждого сопла.

Устройство регулирования выходного потока газа (фиг.1) содержит как минимум две криволинейные «шторки» 18, равномерно расположенные по окружности, и соответствующее им пилотное устройство 7 для регулирования проходного сечения. Под «шторками» по аналогии со «шторками» фотоаппарата понимается устройство регулирования проходного сечения.

Регулятор работает следующим образом. Из подводящего трубопровода 1 газ поступает в канал 2, где по мере движения к узлу регулирования потока 3 нагревается от оребренной головки 10, наружной стенки цилиндра температурного разделения 4 и оребренных трубок 12. Далее газ через равномерно расположенные сопла 14 узла регулирования потока газа 3, обеспечивающие вихревую закрутку потока, поступает в цилиндр температурного разделения 4, где происходит его разделение на «горячий», двигающийся по периферии цилиндра 4 к крестовине 8 поток, и «холодный» поток, двигающийся по оси цилиндра 4 от крестовины 8 к диафрагме 5. Наличие в узле регулирования потока газа нескольких сопел обеспечивает равномерный ввод потока в цилиндр температурного разделения и тем самым увеличивает эффект температурного разделения в нем. «Горячий» поток, пройдя крестовину 8, плавно выпрямляется на профилированных лопатках и разделяется на два потока. Первый поток (80-95% по массовому расходу) через устройство перепуска «горячего» газа направляется в центр «холодного» потока, смешиваясь с ним, тем самым повышая температуру газа на выходе из диафрагмы 5. Второй поток поступает в каналы перепуска 11 «горячего» газа оребренной головки 10, проходит по трубкам 12, при этом отдавая часть тепла входному газу, и далее направляется в газовый эжектор 13, откуда попадает в отводящий трубопровод 6, где «шторки» регулируют поток, создавая перепады давления в цилиндре энергоразделения и на сопловом вводе, обеспечивая интенсивное перемешивание, повышая температуру газа на выходе из регулятора.

Таким образом обеспечивается необходимая температура газа на входе и выходе регулятора. Устройство регулирования 16 управляет профилированными сопловыми заслонками 15, обеспечивая регулирование величины проходного сечения сопел в зависимости от давления выходного потока для поддержания его на определенном уровне. Устройство регулирования 16 управляет профилированными сопловыми заслонками 15, обеспечивая регулирование величины проходного сечения в зависимости от перепадов давления регулятора для поддержания расход. А устройство регулирования 17 управляет профилированными «шторками» 18, обеспечивая регулирование величины проходного сечения диафрагмы в зависимости от перепадов давления в проточной части регулятора для поддержания температуры на определенном уровне.

Использование: изобретение относится к газовой промышленности и может использоваться в системах транспортировки газа для редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях, газораспределительных пунктах, в системах подготовки топливного и пускового газа компрессорных газоперекачивающих станций. Вихревой регулятор давления газа с положительной обратной связью содержит подводящий трубопровод, соединенный каналом через узел регулирования потока газа с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством. Причем положительная обратная связь обеспечивается по "горячему" контуру каналом между трубопроводом и цилиндром температурного разделения, который содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска "горячего" газа после крестовины в центр "холодного" вихря на оси цилиндра. При этом узел регулирования входного потока содержит как минимум два сопла, равномерно расположенных по окружности, и соответствующие им профилированные сопловые заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения каждого сопла. На «горячем» конце цилиндра температурного разделения установлена оребренная головка, содержащая в стенках каналы перепуска «горячего» газа, соединенные с трубками расположенными в канале вокруг цилиндра температурного разделения для обеспечения выхода перепускаемой части «горячего» газа из цилиндра в газовый эжектор, выходом соединенный с отводящим трубопроводом. Вихревой регулятор давления газа дополнительно содержит узел регулирования выходного потока, который содержит как минимум две «шторки», равномерно расположенные по окружности, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения диафрагмы. При этом ребра на головке выполнены винтовыми, а трубки, соединенные с каналами перепуска «горячего» газа, выполнены в виде спиральных оребренных трубок. Технический результат изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик регулятора, а также повышение эффекта температурного разделения. 3 ил.

Вихревой регулятор давления газа с положительной обратной связью, содержащий подводящий трубопровод, соединенный каналом через узел регулирования потока газа с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством, причем положительная обратная связь обеспечивается по "горячему" контуру каналом между трубопроводом и цилиндром температурного разделения, который содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска "горячего" газа после крестовины в центр "холодного" вихря на оси цилиндра, узел регулирования входного потока содержит, как минимум, два сопла, равномерно расположенных по окружности, и соответствующие им профилированные сопловые заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения каждого сопла, а на «горячем» конце цилиндра температурного разделения установлена оребренная головка, содержащая в стенках каналы перепуска «горячего» газа, соединенные с трубками, расположенными в канале вокруг цилиндра температурного разделения для обеспечения выхода перепускаемой части «горячего» газа из цилиндра в газовый эжектор, выходом соединенный с отводящим трубопроводом, отличающийся тем, что введен узел регулирования выходного потока, который содержит, как минимум, две «шторки», равномерно расположенных по окружности, установленные с возможностью поворота вокруг осей крепления для регулирования проходного сечения диафрагмы, при этом ребра на головке выполнены винтовыми, а трубки, соединенные с каналами перепуска «горячего» газа, выполнены в виде спиральных оребренных трубок.