Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов Российский патент 2024 года по МПК F16K17/06 F16K17/10 

Изобретение относится к устройствам регулирования (настройки) и контроля давления срабатывания предохранительных клапанов или защитных устройств перед регуляторами давления и предназначено для контроля давления настройки и настройки предохранительных клапанов, а также защитных устройств перед регуляторами давления газораспределительных станций с целью предотвращения увеличения выходного давления выше допустимого.

Известно устройство настройки предохранительных клапанов (Методика настройки предохранительных клапанов по российским и европейским стандартам, Е.Г. Пинаева и В.П. Лавреженко, Журнал «Арматуростроение», 2010 г., №2 стр. 11, http://www.valve-industry.ru/archive/archive2010.php), которое состоит из источника высокого давления, запорно-регулирующей арматуры, позволяющей очень медленно подать испытательную среду на предохранительный клапан, манометра, контролирующего давление, оказываемое средой на золотник со стороны входного фланцевого соединения. Давлением настройки считается давление, при котором стрелка манометра начинает совершать колебательные движения в процессе увеличения давления на золотник. В зависимости от значения давления, при котором стрелка манометра начинает совершать колебательные движения, следует увеличить или уменьшить силу, оказываемую на золотник со стороны пружины предохранительного клапана.

Недостатками этого устройства является необходимость повторения процедуры настройки несколько раз и обязательного наличия источника высокого давления.

Известен также стенд Компании Ventil Test Equipment BV для настройки предохранительных клапанов (http://p-komplekt.ru/catps.48.htm, http://www.ventil.nl/index.php/online-preventest), содержащий настраиваемый предохранительный клапан, гидравлический привод с устройством фиксации на предохранительном клапане для приложения усилий к штоку клапана для его поднятия, датчик силы, измеряющий приложенную к штоку силу, датчик подъема, регистрирующий момент начала движения (отрыва золотника от седла предохранительного клапана) штока.

Для определения установленного давления к штоку клапана прикладывают медленно увеличиваемую силу при помощи гидравлического подъемника. Датчик силы регистрирует усилие, необходимое для подъема штока (момент подъема фиксирует датчик подъема). Одновременно с регистрацией движения штока происходит измерение давления газа, оказываемого на золотник предохранительного клапана (при настройке без вывода клапана из работы).

По значениям величины силы, с которой подъемник поднимает шток, площади сечения седла и давления в системе вычисляют давление настройки предохранительного клапана. Если вычисленное значение давления настройки отличается от требуемого, то вращением регулировочной втулки изменяют его и процедуру настройки повторяют.

Недостатками этого устройства являются необходимость повторения процедуры настройки несколько раз и сложность самого устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов (Патент РФ №2578489, F16K 17/06 (2006.01), опубликован 27.03.2016 в бюл. №9), принятое за прототип, содержащее настраиваемый предохранительный клапан, в который установлены дополнительная опорная шайба и датчик силы, подключенный к контроллеру. Контроллер индицирует значение давления настройки предохранительного клапана, вычисленного по измеренной величине силы сжатия пружины (датчиком силы) с учетом площади седла (золотника), суммарного веса опорных шайб, датчика силы, пружины и штока с золотником.

Недостатками прототипа являются сложность калибровки датчика силы, связанная с необходимостью частичной разборки предохранительного клапана для извлечения датчика силы и жесткими требованиями к его пространственному положению при установке на место эксплуатации.

Техническим результатом применения предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение процедуры калибровки измерительного преобразователя и повышение эксплуатационной надежности.

Достигается технический результат за счет того, что между верхней опорной шайбой и регулировочной втулкой предохранительного клапана установлен гидроцилиндр так, что регулировочной втулкой можно регулировать давление жидкости в поршневой полости, которая соединена с преобразователем давления и через кран с емкостью с жидкостью, газовая полость которой соединена с источником выходного давления.

В заявляемом изобретении необходимость разборки предохранительного клапана отсутствует, так как. средство измерения находится вне предохранительного клапана. Также устраняются жесткие требования к установке датчика силы, связанные с тем, что небольшой его перекос или он не занял точно свое место приводит к искажению показаний датчика силы. В предлагаемой заявке измеряется давление жидкости внутри гидроцилиндра. Через эту жидкость усилие регулировочной втулки передается на золотник, т.е. давление в гидроцилиндре однозначно связано с силой прижатия золотника к седлу и неточность установки гидроцилиндра не влияет на точность измерения давления срабатывания предохранительного клапана.

В прототипе измерительный преобразователь (датчик силы) установлен внутри предохранительного клапана и нет возможности приложения к нему калиброванной силы. Для этого предохранительный клапан надо разобрать. В заявке измерительный преобразователь (датчик давления) находится вне предохранительного клапана и соединен с поршневой полостью гидроцилиндра гибкой трубкой. Для калибровки датчика давления не надо разбирать предохранительный клапан. Работа по калибровке преобразователя давления привычная для эксплуатации, а датчика силы - нет.

Повышение эксплуатационной надежности - следствие замены датчика силы на датчик давления, который измеряет давление жидкости под поршнем. Эксплуатации гораздо привычнее работать с преобразователем давления, чем с датчиком силы ввиду того, что использование преобразователей давления на объектах газотранспортной системы встречаются повсеместно, а датчика силы - нигде.

Регулирование давления настройки реализуется тем, что вращение регулировочной втулки предохранительного клапана перемещает ее в вертикальном направлении и, следовательно, перемещает поршень гидроцилиндра. Гидроцилиндр оказывает давление на жидкость под поршнем, это давление передается жидкостью во все стороны одинаково (закон Паскаля), в том числе и на дно цилиндра, цилиндр в свою очередь оказывает усилие на верхнюю опорную шайбу, она - на пружину, а пружина на нижнюю опорную шайбу и шток с золотником. Вращение регулировочной втулки ПК изменяет силу прижатия золотника к седлу.

Контроль давления настройки реализуется тем, что давление настройки вычисляется по приведенным ниже по тексту формулам. Работа персонала по эксплуатации предохранительного клапана заключается в выставлении заранее известного значения давления на преобразователе давления вращением регулировочной втулки.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 изображено устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов,

На фиг. 2 показан гидроцилиндр в разрезе.

Для обозначения позиций элементов, приведенных на чертежах, использованы следующие цифровые обозначения:

1 - крышка;

2 - входное фланцевое соединение;

3 - выходное фланцевое соединение;

4 - седло;

5 - золотник;

6 - нижняя опорная шайба;

7 - верхняя опорная шайба;

8 - шток;

9 - пружина;

10 - регулировочная втулка;

11 - поршень;

12 - гидроцилиндр;

13 - жидкость;

14 - преобразователь давления;

15 - кран.

Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов содержит собственно предохранительный клапан, состоящий из крышки 1, входного 2 и выходного 3 фланцевых соединений, седла 4, золотника 5, нижней 6 и верхней 7 опорных шайб, штока 8, пружины 9, регулировочной втулки 10, а также дополнительно установлены гидроцилиндр, состоящий из цилиндра 12 с жидкостью 13 и поршня 11, преобразователь давления 14, емкость 16 с жидкостью, один из патрубков которой соединен с поршневой полостью гидроцилиндра через кран 15, а другой - с источником выходного давления (Газораспределительная станция имеет входной и выходной газопроводы. Выходной газопровод с давлением газа в нем - источник выходного давления).

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации кран 15 закрыт.Регулировочная втулка 10 предохранительного клапана, перемещаясь по резьбовому соединению при ее вращении и оказывая давление на подвижный поршень 11, жидкость 13, цилиндр 12 и верхнюю опорную шайбу 7, сжимает пружину 9. Она, в свою очередь, прижимает шток 8 с золотником 5 к седлу 4. Сила F, с которой золотник прижимается к седлу F=Р_м⋅S_ц+G, где

P_м - показания преобразователя давления;

S_ц - внутренняя площадь основания цилиндра;

G - вес двух опорных шайб 6 и 7, цилиндра 12 с жидкостью 13, пружины 9 и штока 8 с золотником 5. Применительно к защитному устройству (например, ЗУ 80М-04) перед регуляторами давления (РДМ 80/200-01,02) G=0, так как элементы конструкции мембранного устройства (МУ 16-02 или МУ-С), служащего задатчиком срабатывания защитного устройства, расположены горизонтально.

Процедура настройки предохранительного клапана будет заключаться в выставлении заранее известного значения давления на преобразователе давления 14 (манометр) вращением регулировочной втулки 10. Для предохранительных клапанов, эксплуатирующихся на газораспределительных станциях нормируется значение давления срабатывания Р_ср=k⋅Р_з, где k=1,12, Р_з - заданное значение давления на выходе газораспределительной станции (СТО Газпром 2-2.3-1122-2017, Газораспределительные станции. Правила эксплуатации, Москва 2017). Для защитных устройств перед регуляторами давления k=1,15. Для срабатывания настроенного предохранительного клапана необходимо

Р_м⋅S_ц+G=Р_ср⋅S=k⋅P_з⋅S, где S - площадь седла. Отсюда

При известных значениях в числителе и выбранном значении S_ц из этой формулы можно получить величину показаний преобразователя давления Р_м, при котором предохранительный клапан будет настроен на Р_ср=k⋅Р_з.

Если G << k⋅Р_з⋅S, то целесообразнее выбрать S_ц=k⋅S. Тогда Р_м=Р_з. В этом случае настройку предохранительного клапана осуществляют открытием крана 15 на несколько секунд, в результате давление в гидроцилиндре сравняется с давлением в емкости 16 с жидкостью, которая соединена с выходным газопроводом газораспределительной станции. После кран закрывают.

В описанном устройстве преобразователь давления может быть легко демонтирован и установлен обратно на место без разборки предохранительного клапана, так как его вместе с краном и емкостью с жидкостью можно расположить вне пределов предохранительного клапана. Кроме того, при использовании в качестве преобразователя давления обычного манометра отпадает необходимость в применении мер безопасности, связанных с эксплуатацией средств измерений во взрывоопасной зоне.

Изобретение относится к устройствам регулирования и контроля давления срабатывания предохранительных клапанов или защитных устройств перед регуляторами давления и предназначено для контроля давления настройки и настройки предохранительных клапанов, а также защитных устройств перед регуляторами давления газораспределительных станций с целью предотвращения увеличения выходного давления выше допустимого. В изобретении между верхней опорной шайбой и регулировочной втулкой предохранительного клапана установлен гидроцилиндр так, что регулировочной втулкой можно регулировать давление жидкости в поршневой полости, которая соединена с преобразователем давления и через кран с емкостью с жидкостью, газовая полость которой соединена с источником выходного давления. Изобретение направлено на упрощение процедуры калибровки измерительного преобразователя и повышение эксплуатационной надежности. 2 ил.

Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов, содержащее собственно предохранительный клапан, состоящий из крышки, входного и выходного фланцевых соединений, седла, золотника, нижней и верхней опорных шайб, штока, пружины, регулировочной втулки, отличающееся тем, что в предохранительном клапане между верхней опорной шайбой и регулировочной втулкой предохранительного клапана установлен гидроцилиндр так, что регулировочной втулкой можно регулировать давление жидкости в поршневой полости, которая соединена с преобразователем давления и через кран с емкостью с жидкостью, газовая полость которой соединена с источником выходного давления.