СТЕНД ДЛЯ НАСТРОЙКИ И ИСПЫТАНИЯ АВТОМАТА АВАРИЙНОГО ЗАКРЫТИЯ КРАНА Российский патент 2024 года по МПК G01M13/00 

Изобретение относится к испытательному оборудованию для моделирования процессов изменения давления газообразных сред с заданной скоростью и может быть использовано для настройки, проверки и испытаний автоматов аварийного закрытия крана магистральных газопроводов в качестве оборудования, задающего входной сигнал.

Автомат аварийного закрытия кранов (ААЗК) предназначен для автоматической подачи импульса давления газа на закрытие линейной запорной арматуры для отключения участков магистрального газопровода (МГП) при аварии и аварийных ситуациях. ААЗК реагирует на скорость падения давления в трубопроводе и подает управляющий сигнал на закрытие крана, если скорость падения давления в трубопроводе превышает допустимую. ААЗК функционирует от энергии давления транспортируемого газа. Входным сигналом для срабатывания автомата АЗК является скорость падения давления газа в МГП.

Перед установкой и запуском в эксплуатацию ААЗК надо настроить и испытать. Для этого используются специальные стенды и методики, благодаря которым имитируется падение давления с определенной скоростью.

Как правило, ААЗК настраивают и испытывают посредством подключения их к емкости установленного объема, заполненной газом установленного давления. Емкость через запорную арматуру и дроссельное отверстие соединяется с атмосферой. При открытии запорной арматуры реализуется процесс истечения газа через дроссельное отверстие в атмосферу, при этом давление в емкости падает с определенной скоростью, чем обеспечивается моделирование входного сигнала для ААЗК. Скорость падения давления определяется объемом емкости, начальным давлением газа и диаметром дроссельного отверстия.

Недостатком данного решения является сложность перенастройки на иные значения скорости падения давления (требуются другие емкости и другие дроссельные отверстия), практически сложно реализуемая точность настройки на заданную скорость и непостоянство скорости падения давления во времени (так как давление падает по экспоненциальному закону, скорость падения давления в начальный момент истечения выше, чем в последующие).

Наиболее близким техническим решением является стенд для настройки и испытания автомата аварийного закрытия крана, который состоит из привода, выполненного в виде мотор-редуктора, и цилиндра с установленным в нем с возможность линейного перемещения поршнем, надпоршневая полость цилиндра связана с буферной емкостью и имеет канал для подключения к испытываемому объекту. Подпоршневая полость связана с атмосферой. Привод может быть выполнен в виде электрического или гидравлического мотор-редуктора с передачей винт-гайка, связанной с поршнем, или в виде гидроцилиндра (по патенту RU2765833 кл. F15B 19/00, G01M 13/00, G01L 27/00, опубл. 03.02.22)

Недостатком данного стенда является сложность настройки скорости падения давления, утечки газа по уплотнениям поршня в процессе работы, влияющие на точность настройки, а также трудоемкость технического обслуживания.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении процесса испытаний и настройки ААЗК, повышении точности проведения испытаний и настройки за счет реализации падения давления по линейному закону и регулирования процесса падения давления.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для настройки и испытания автомата аварийного закрытия крана состоит из емкости для сжатого газа (например, газовый баллон) с манометром (датчиком давления) и подключенными к ней линией для подключения автомата аварийного закрытия крана и линией для стравливания давления газа на атмосферу, отличается тем, что в линии для стравливания давления газа на атмосферу последовательно установлены по направлению от емкости для сжатого газа: запорная арматура, регулятор давления после себя, манометр (датчик давления) и дроссель.

Кроме того, емкость для сжатого газа может быть выполнена с возможностью подключения к ней через запорную арматуру источника сжатого газа, например, компрессора или дополнительной емкости для сжатого газа.

Кроме того, дроссель может быть выполнен легкосъемным.

Кроме того, на конце линии для стравливания давления газа может быть установлен глушитель.

Кроме того, манометр (датчик давления) емкости сжатого газа может быть подключен к промышленному контроллеру или персональному компьютеру для вычисления и индикации скорости падения давления.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1, на которой изображен частный случай его реализации.

Стенд для настройки и испытания автомата аварийного закрытия крана состоит емкости для сжатого газа 1, манометра 2, линии для подключения автомата аварийного закрытия крана 3 и линии для стравливания давления газа на атмосферу 4. В линии для стравливания давления газа на атмосферу 4 установлены: запорная арматура 5, регулятор давления после себя 6, манометр 7, дроссель 8 и глушитель 9. Выход глушителя 9 соединен с атмосферой. К емкости для сжатого газа 1 подключена через запорную арматуру 10 дополнительная емкость для сжатого газа 11. Дополнительная емкость для сжатого газа 11 содержит запорную арматуру 12 для сброса давления/опорожнения емкости. Манометр (датчик давления) 2 подключен к промышленному контроллеру 13.

Термин «регулятор давления после себя» является устойчивым, широко используется, означает стабилизатор давления прямого действия и автоматического действия, который применяется для снижения высоких показателей и поддержания их в установленном режиме на выходе газа (или жидкости, или иного рабочего тела, или иного теплоносителя) из клапана (технической противоположностью данного устройства является «регулятор давления до себя»).

В качестве запорной арматуры 5, 10, 12 могут быть использованы шаровые краны.

Принцип действия стенда испытательного основан на истечении газа под давлением на атмосферу при постоянном перепаде давления. В процессе истечения, по мере опорожнения емкости 1, давление газа P₁ в ней изменяется (снижается) от начального давления P_1Н. Регулятор давления после себя 6 поддерживает постоянным давление P₂ после себя вне зависимости от изменения давления на входе, то есть падения давления P₁ емкости 1. На выходе из линии для стравливания давления газа на атмосферу 4 давление атмосферное P_атм. Таким образом, истечение газа через дроссель 8 осуществляется при постоянном перепаде давления ΔP = P₂ - P_атм = const и массовый расход газа в единицу времени также будет величиной постоянной. За счет этого, в соответствии с уравнением Менделеева-Клайперона, при постоянном значении объема и температуры, обеспечивается линейный характер изменения давления P₁ емкости 1 во времени. Так как скорость падения давления есть первая производная от функции давления во времени, то реализуемая при помощи стенда скорость падения давления как входной сигнал для ААЗК будет величиной постоянной, неизменной во времени.

Применение.

Для моделирования входного сигнала (скорости падения давления) для испытуемого ААЗК 14, он подключается к емкости 1 посредством линии для подключения автомата аварийного закрытия крана 3, которая может представлять собой импульсную трубку. Путем открытия арматуры 10, при закрытой арматуре 2, осуществляется заполнение емкости 1 и подключенного к ней ААЗК 14 сжатым газом под давлением P_1Н от дополнительной емкости для сжатого газа 11. При подготовке к испытаниям, в зависимости от необходимого номинального значения скорости падения давления, осуществляется настройка регулятора давления после себя 6 на необходимое давление P₂ и установка дросселя 8 необходимого коэффициента расхода (например, определяемого диаметром дроссельного отверстия). Затем запорную арматуру 10 закрывают, и открывают арматуру 5. При этом начинается процесс истечения газа из емкости для сжатого газа 1 на атмосферу, давление в емкости P₁ равномерно падает, и в емкости 1 и подключенном к ней ААЗК 14 реализуется скорость падения давления, постоянная во времени. При необходимости изменения в процессе проведения испытаний скорости падения давления, или корректировки текущего значения, осуществляется перенастройка (регулировка) регулятора давления после себя 6 на большее или меньшее значение давления P₂, что соответствует большему или меньшему значению скорости падения давления в емкости для газа 1 и подключенном к ней ААЗК 14.

Таким образом, решения, используемые в изобретении, обеспечивают процесс испытаний и настройки ААЗК, повышают точность проведения испытаний и настройки, и тем самым обеспечивают достижение технического результата.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано для настройки, проверки и испытаний автоматов аварийного закрытия крана магистральных газопроводов. Устройство состоит из емкости для сжатого газа с манометром и подключенными к ней линией для подключения автомата аварийного закрытия крана и линией для стравливания давления газа на атмосферу. В линии для стравливания давления газа на атмосферу последовательно установлены по направлению от емкости для сжатого газа: запорная арматура, регулятор давления после себя, манометр (датчик давления) и дроссель. Технический результат заключается в обеспечении процесса испытаний и настройки ААЗК, повышении точности проведения испытаний и настройки за счет реализации падения давления по линейному закону и регулирования процесса падения давления. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Стенд для настройки и испытания автомата аварийного закрытия крана, состоящий из емкости для сжатого газа с манометром и подключенными к ней линией для подключения автомата аварийного закрытия крана и линией для стравливания давления газа на атмосферу, отличающийся тем, что в линии для стравливания давления газа на атмосферу последовательно установлены по направлению от емкости для сжатого газа: запорная арматура, регулятор давления после себя, манометр и дроссель.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что емкость для сжатого газа выполнена с возможностью подключения к ней через запорную арматуру источника сжатого газа.

3. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого воздуха используется компрессор.

4. Стенд по п. 2, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого воздуха используется дополнительная емкость для сжатого газа.

5. Стенд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дроссель выполнен легкосъемным.

6. Стенд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на конце линии для стравливания давления газа установлен глушитель.

7. Стенд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что манометр или датчик давления емкости сжатого газа подключен к промышленному контроллеру или персональному компьютеру для вычисления и индикации скорости падения давления.