УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СРАБАТЫВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО СБРОСНОГО КЛАПАНА В СИСТЕМАХ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2024 года по МПК F16K17/04 F16K37/00 G01M3/28 

Изобретение относится к области газораспределения, а именно к предохранительным клапанам, предназначенным для защиты газового оборудования и сетей от превышения давления сверх допустимого предела.

Известны предохранительные клапаны, в состав которых входят корпус с входным и выходным патрубками, золотник, сильфонное уплотнение и пружинный механизм создания нагрузки (см. рис. 202, стр. 300 книги «Судовая арматура» авторов: Кашанский М.С., Степанов В.В., Гольдфайн В.Н. и др., издательство «Судостроение», Ленинград, 1975 г. и рис. 5.3, стр. 117 книги «Арматура ядерных энергетических установок» авторов: Гуревич Д.Ф., Ширяев В.В. и др., Атомиздат, г. Москва, 1978 г.).

В указанных устройствах отсутствует возможность фиксации срабатывания, проверки работоспособности клапана при его закрытии и определения суммарной продолжительности срабатывания для оценки объема сброшенных через клапан газов за установленный период времени.

Известен предохранительный клапан, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, сильфон, узел уплотнения, фиксирующий механизм, золотник, уплотнительное седло на выходном патрубке (Патент РФ №2634999, кл. F16K 17/04, 15.08.2016).

Устройство не обеспечивает проверку надежности закрытии предохранительного клапана, фиксацию срабатывания и определение объема сброшенных через клапан газов за установленный период времени.

Известен клапан предохранительный, содержащий корпус с входной и выходной полостями, сильфон, узел уплотнения, сепаратор, силовые элементы, опорные и передаточные втулки (Патент РФ №2711798, кл. F16K 17/00, 23.01.2020).

Устройство не обеспечивает проверку надежности закрытия предохранительного клапана, фиксацию срабатывания и определение объема сброшенных через клапан газов за установленный период времени.

Наиболее близким является предохранительный клапан, содержащий корпус, крышку, сильфон, фиксирующий механизм, нагруженный пружиной сепаратор, узел настройки усилия сжатия пружины (Патент РФ №2770540, кл. F16K 17/04, 18.04.2022).

Устройство не обеспечивает фиксацию срабатывания клапана, определение суммарной продолжительности срабатываний за установленный период для оценки объема сброшенных через клапан газов и проверку работоспособности клапана при его закрытии.

Техническая задача, решаемая изобретением состоит в фиксации срабатывания клапана, определении суммарной продолжительности срабатываний за установленный период для оценки объема сброшенных через клапан газов и проверки работоспособности клапана при его закрытии.

Техническая задача решается тем, что в устройство, содержащее клапан, включающий в себя корпус клапана, крышку, сильфон, фиксирующий механизм, нагруженный пружиной сепаратор, узел настройки усилия сжатия пружины дополнительно введены датчик контроля срабатывания и модуль обработки, датчик контроля срабатывания содержит корпус датчика, в котором расположены подвижный элемент с грузом смещения центра тяжести, седло, калиброванное под размещение подвижного элемента, ограничительная сетка, входной манометр, выходной манометр, модуль обработки содержит преобразователь входного манометра, преобразователь выходного манометра, блок сравнения давлений, блок фиксации перепада давлений, блоки выделения модуляции давлений по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, выпрямители по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, блоки весовой настройки по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, сумматор гармоник, задатчик величины срабатывания при фиксации перепада давлений, блок сравнения перепадов, первый и второй ключи, сумматор фиксации, интегральный счетчик продолжительности срабатывания предохранительного сбросного клапана, передатчик связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании, причем сбросной трубопровод клапана соединен входным трубопроводом датчика контроля срабатывания, в корпусе датчика контроля срабатывания расположен подвижный элемент с грузом смещения центра тяжести, свободно опирающееся на седло, калиброванное под размещение подвижного элемента, ограничительная сетка для установки предельных значений колебаний подвижного элемента с грузом смещения центра тяжести, входной манометр на входном трубопроводе и выходной манометр на выходном трубопроводе датчика контроля срабатывания, в модуле обработки преобразователь входного манометра соединен входным манометром, преобразователь выходного манометра соединен с выходным манометром, выходы которых соединены с блоком сравнения давлений, выход блок сравнения давлений через блок фиксации перепада давлений соединен с первыми входами блока сравнения перепадов и сумматора фиксации, выход блок сравнения давлений через блоки выделения модуляции давлений по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, выпрямители по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам и блоки весовой настройки по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам соответственно соединены с сумматором гармоник, сумматор гармоник через информационный вход первого ключа соединен со вторым входом сумматора фиксации, задатчик величины срабатывания при фиксации перепада давлений соединен со вторым входом блока сравнения перепадов, выход блока сравнения перепадов соединен с управляющими входами первого и второго ключей и передатчика связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании, выход сумматора фиксации через информационный вход второго ключа, интегральный счетчик продолжительности срабатывания предохранительного сбросного клапана соединен с информационным входом передатчика связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании.

Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фигуре 1 представлена схема устройства контроля срабатывания предохранительного сбросного клапана в системах газораспределения, на фигуре 2 приведена фотография устройства.

Устройство содержит предохранительный сбросной клапана 1, датчик контроля срабатывания 2 и модуль обработки 3.

Датчик контроля срабатывания 2 содержит корпус 4 датчика, в котором расположены подвижный элемент 5 с грузом 6 смещения центра тяжести, седло 7, калиброванное под размещение подвижного элемента 5, ограничительная сетка 8, входной 9 и выходной 10 манометры.

Подвижный элемент 5 с грузом 6 смещения центра тяжести имеют малый вес и влияния на работу предохранительного сбросного клапана 1 при прохождении газа через датчик контроля срабатывания 2 не оказывают.

Модуль обработки 3 содержит преобразователь входного 11 манометра, преобразователь выходного 12 манометра, блок сравнения давлений 13, блок фиксации перепада 14 давлений, блоки выделения модуляции давлений по первой 15, второй 16, третей 17, четвертой 18 и пятой 19 гармоникам, выпрямители по первой 20, второй 21, третей 22, четвертой 23 и пятой 24 гармоникам, блоки весовой настройки по первой 25, второй 26, третей 27, четвертой 28 и пятой 29 гармоникам, сумматор гармоник 30, задатчик величины срабатывания 31 при фиксации перепада давлений, блок сравнения перепадов 32, первый 33 ключ, второй 34 ключ, сумматор фиксации 35, интегральный счетчик продолжительности срабатывания 36 предохранительного сбросного клапана, передатчик связи 37 с диспетчерским пунктом газораспределительной компании.

Сбросной трубопровод клапана 1 соединен входным трубопроводом датчика контроля срабатывания 2.

В корпусе датчика контроля срабатывания 2 расположен подвижный элемент 5 с грузом 6 смещения центра тяжести, свободно опирающееся на седло 7, калиброванное под размещение подвижного элемента 5, ограничительная сетка 8 для установки предельных значений колебаний подвижного элемента 5, входной 9 манометр на входном трубопроводе и выходной 10 манометр на выходном трубопроводе.

В модуле обработки преобразователь входного 11 манометра соединен входным 9 манометром, преобразователь выходного 12 манометра соединен с выходным 10 манометром, выходы которых соединены с блоком сравнения давлений 13.

Выход блока сравнения давлений 13 через блок фиксации перепада 14 давлений соединен с первыми входами блока сравнения перепадов 32 и сумматора фиксации 35 и через блоки выделения модуляции давлений по первой 15, второй 16, третей 17, четвертой 18 и пятой 19 гармоникам, выпрямители по первой 20, второй 21, третей 22, четвертой 23 и пятой 24 гармоникам и блоки весовой настройки по первой 25, второй 26, третей 27, четвертой 28 и пятой 29 гармоникам соответственно соединены с сумматором гармоник 30.

Сумматор гармоник 30 через информационный вход первого 33 ключа соединен со вторым входом сумматора фиксации 35.

Задатчик величины срабатывания 31 при фиксации перепада давлений соединен со вторым входом блока сравнения перепадов 32.

Выход блока сравнения перепадов 32 соединен с управляющими входами первого 33 и второго 34 ключей и передатчика связи 37 с диспетчерским пунктом газораспределительной компании.

Выход сумматора фиксации 35 через информационный вход второго 34 ключа, интегральный счетчик продолжительности срабатывания 36 предохранительного сбросного клапана с информационной шкалой соединен с информационным входом передатчика связи 37 с диспетчерским пунктом газораспределительной компании.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем режиме при нахождении давления газа в установленных пределах предохранительный сбросной клапан 1 закрыт, газ в датчик контроля срабатывания 2 не поступает, подвижный элемент 5 находится в седле 7, давления на входном 9 и выходном 10 манометрах одинаковы, сигналы на преобразователях входного 11 и выходного 12 манометров, предназначенных для масштабирования величин давления, равны между собой, сигнал на выходе блока сравнения давлений 13 отсутствует.

При превышении установленных пределов давления газа предохранительный сбросной клапан 1 открывается, газ поступает в датчик контроля срабатывания 2, подвижный элемент 5 под действием потока газа приподнимается и по действием груза 6 смещения центра тяжести начинает вибрировать, что приводит к появлению разности давлений, измеряемых входным 9 и выходным 10 манометрами и через преобразователи входного 11 и выходного 12 манометров поступающими на блок сравнения давлений 13, на выходе которого формируется сигнал разности давлений.

Этот сигнал поступает на блок фиксации перепада 14 давлений, на выходе которого формируется сигнал, указывающий на срабатывание датчика контроля срабатывания 2.

Предельное положение подвижного элемента 5 ограничивается ограничительной сеткой 8.

Вибрирование подвижного элемента 5 под действием потока газа и груза 6 смещения центра тяжести приводит к вибрированию разности давлений и проявлению этих вибраций в выходном сигнале блока сравнения давлений 13. Посредством блоков выделения модуляции давлений по первой 15, второй 16, третей 17, четвертой 18 и пятой 19 гармоникам данные вибрации разности давлений преобразуются в сигналы, пропорциональные разложению по указанным гармоникам. Эти сигналы выпрямляются на выпрямителях первой 20, второй 21, третей 22, четвертой 23 и пятой 24 гармоник, подаются на блоки весовой настройки по первой 25, второй 26, третей 27, четвертой 28 и пятой 29 гармоникам и суммируются на сумматоре гармоник 30, на выходе которого формируется сигнал, характеризующий вибрации давлений под действием потока газа на подвижный элемент 5 с грузом 6 смещения центра тяжести.

Блоки весовой настройки предназначены для регулирования вкладов по гармоникам в общий сигнал сумматора гармоник 30.

В результате на выходе блока фиксации перепада 14 давлений формируется сигнал, отражающий постоянную величину перепада давлений, а на выходе сумматора гармоник 30 формируется сигнал, отражающий переменную составляющую под действием вибрации подвижного элемента 5.

Появление этих сигналов информирует о срабатывании датчика контроля срабатывания 2 и открытии предохранительного сбросного клапана 1.

При превышении сигнала на выходе блока фиксации перепада 14 давлений значения, установленного на задатчике величины срабатывания 31, срабатывает блок сравнения перепадов 32, который открывает первый 33 и второй 34 ключи.

При открытии первого 33 ключа на сумматоре фиксации 35 происходит суммирование сигналов, поступающих от блока фиксации перепада 14 и сумматора гармоник 30.

В результате происходит суммирование постоянной и переменной величин перепада давлений, который поступает на интегральный счетчик продолжительности срабатывания 36 предохранительного сбросного клапана.

Этот счетчик запускается при открытии и останавливается при закрытии второго 34 ключа. В результате на выходе интегрального счетчика продолжительности срабатывания 36 формируется сигнал, соответствующий суммарной продолжительности открытия предохранительного сбросного клапана 1.

По сигналу срабатывания блока сравнения перепадов 32 передатчик связи 37 передает показания интегрального счетчика продолжительности срабатывания 36 предохранительного сбросного клапана в диспетчерский пункт газораспределительной компании.

В случае нарушения работоспособности предохранительного сбросного клапана 1 в части неполного его закрытия из-за попадания мелких частиц, присутствующих в потоке газа, датчик контроля срабатывания 2 информирует о постоянном потоке газа и неисправности клапана, что приводит к дополнительным непроизводственным потерям объемов природного газа.

В результате в диспетчерский пункт газораспределительной компании поступают данные по фиксации срабатывания предохранительного сбросного клапана, суммарной продолжительности срабатываний, что позволяет оценить объем сброшенных через клапан газов, и данные о нарушении работоспособности предохранительного сбросного клапана.

Таким образом, устройство контроля срабатывания предохранительного сбросного клапана в системах газораспределения обеспечивает фиксацию срабатывания клапана, определение суммарной продолжительности срабатываний, оценку объема сброшенных через клапан газов и проверку работоспособности клапана при его закрытии, что повышает надежность работы оборудования.

Изобретение относится к области газораспределения, а именно к предохранительным клапанам, предназначенным для защиты газового оборудования и сетей от превышения давления сверх допустимого предела. Устройство содержит клапан, датчик контроля срабатывания с подвижным элементом и грузом смещения центра тяжести, входной и выходной манометры, преобразователи, блоки сравнения, фиксации перепада давлений, выделения модуляции давлений по гармоникам, выпрямители, блоки весовой настройки, сумматоры, задатчик величины срабатывания при фиксации перепада давлений, интегральный счетчик продолжительности срабатывания предохранительного сбросного клапана и передатчик связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании. Устройство обеспечивает фиксацию срабатывания клапана, определение суммарной продолжительности срабатываний, оценку объема сброшенных через клапан газов и проверку работоспособности клапана при его закрытии, что повышает надежность работы оборудования. 2 ил.

Устройство контроля срабатывания предохранительного сбросного клапана в системах газораспределения, содержащее клапан, включающий в себя корпус клапана, крышку, сильфон, фиксирующий механизм, нагруженный пружиной сепаратор, узел настройки усилия сжатия пружины, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены датчик контроля срабатывания и модуль обработки, датчик контроля срабатывания содержит корпус датчика, в котором расположены подвижный элемент с грузом смещения центра тяжести, седло, калиброванное под размещение подвижного элемента, ограничительная сетка, входной манометр, выходной манометр, модуль обработки содержит преобразователь входного манометра, преобразователь выходного манометра, блок сравнения давлений, блок фиксации перепада давлений, блоки выделения модуляции давлений по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, выпрямители по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, блоки весовой настройки по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, сумматор гармоник, задатчик величины срабатывания при фиксации перепада давлений, блок сравнения перепадов, первый и второй ключи, сумматор фиксации, интегральный счетчик продолжительности срабатывания предохранительного сбросного клапана, передатчик связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании, причем сбросной трубопровод клапана соединен с входным трубопроводом датчика контроля срабатывания, в корпусе датчика контроля срабатывания расположен подвижный элемент с грузом смещения центра тяжести, свободно опирающийся на седло, калиброванное под размещение подвижного элемента, ограничительная сетка для установки предельных значений колебаний подвижного элемента, входной манометр расположен на входном трубопроводе, а выходной манометр на выходном трубопроводе датчика контроля срабатывания, в модуле обработки преобразователь входного манометра соединен с входным манометром, а преобразователь выходного манометра с выходным манометром, выходы которых соединены с блоком сравнения давлений, выход блока сравнения давлений через блок фиксации перепада давлений соединен с первыми входами блока сравнения перепадов и сумматора фиксации, выход блок сравнения давлений через блоки выделения модуляции давлений по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам, выпрямители по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам и блоки весовой настройки по первой, второй, третей, четвертой и пятой гармоникам соответственно соединены с сумматором гармоник, сумматор гармоник через информационный вход первого ключа соединен со вторым входом сумматора фиксации, задатчик величины срабатывания при фиксации перепада давлений соединен со вторым входом блока сравнения перепадов, выход блока сравнения перепадов соединен с управляющими входами первого и второго ключей и передатчика связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании, выход сумматора фиксации через информационный вход второго ключа, интегральный счетчик продолжительности срабатывания предохранительного сбросного клапана соединен с информационным входом передатчика связи с диспетчерским пунктом газораспределительной компании.