Устройство для регулирования давления с ограничением расхода Советский патент 1983 года по МПК G05D16/06 

Изобретение относится к техническим средствам автоматического регулирования и может быть использовано в городских системах распределения природного газа. Известно устройство для регулирования давления, содержащее установленный между входным и выходным патрубками регулирующий орган, соединенный с мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходным патрубком (1). Однако устройство входит э автоколебания при больших расходах газа. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для регулирования давления, содержащее установленный между входным и выходным патрубками регулирующий орган, соединенный с мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходом командного прибора, камера отрицательной обратной связи которого соединена с выходным патрубком 2. Недостатками известного устройства являются: неустойчивость его работы при резком изменении нагрузки, когда создаются режимы автоколебаний устройства, что приводит к нарущению бесперебойной подачи газа потребителю, и неэкономичность его работы, так как устройство не позволяет ограничивать расход при лимитированной подаче газа, что приводит к резкому ухудшению режимов работы системы газоснабжения. Кроме того, устройство не снабжено ограничителем хода регулирующего органа на его закрытие, что увеличивает трудоемкость настройки при запуске и не обеспечивает нижний уровень поДачи газа в случае отказа. I тjf.. . . Целью изобретения является снижение автоколебаний и повышение его экономичности. Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования давления с ограничением расхода, содержащее установл нный между первыми входным и выходным патрубками первый регулирующий орган, соединенный с первым мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходом первого командного прибора, камера отрицательной обратной связи которого соединена с первым выходным патрубком, содержит второй командный прибор и установленный, между вторыми входным и выходным патрубками второй регулирующий орган, соединенный с вторым мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходом второго командного прибора, камера отрицательной обратной -связи KOTopOFo соедийена- с вторым выходным патрубком и установленный между пер-. вым выходным и вторым входным патрубками газовый диод, .состоящий из цилиндра, в котором установлены по ходу газа коническое сопло и конический рассекатель. Причем в уп.равляюш.ей полости первого мем-, бранного исполнительного механизма установлен ограничитель хода регулирующего органа. Соотнощение диаметров выходного отверстия конического сопла и основания конического рассекателя .газового диода выполнено в диапазоне 0,75-1,25. Ид фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема ограничителя хода регулирующего органа; на фиг. 3 - схема газового диода; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3. Устройство состоит из двух регулирующих органов I и 2, соединенных с мембранными исполнительными механизмами (МИМ) 3 и 4, причем регулирующий орган 1 соединен с МИМ 3 через щток 5, поджатый пружиной 6, а регулирующий орган 2 - с МИМ 4 через щток 7. Регулирующие органы 1 и 2 установлены между входными и выходными патрубками: регулирующий орган I - между входным 8 и выходным 9, а регулирующий орган 2 - между входным 10 и выходным 11. Управляющая полость 12 МИМ 3 соединена импульсной трубкой 13 с выходом командного прибора 14, а управляющая полость 15 МИМ 4 импульсной трубкой 16 - с выходом командного прибора 17. Камера 18 отрицательной обратНой связи командного прибора 14 соединена импульсной трубкой 19 с выходным патрубком 9, а камера 20 - с выходным патрубком 1.1. Комггндные приборы 14 и 17 запитаны через импульсные трубки 21-23 от входного патрубка 8. Между выходным 9 и входным 10 патрубками установлен газовый диод 24, состоящий из цилиндра 25, в кож)ром установлены по ходу газа коническое сопло 26 и конический рассекатель 27. В Х1 -1ГТП1ГЛOfiчl AXllIllIQOl/IJlir r f rtf t rir-Clnt.О7D управляющей полости 12 МИМ 3 установлен ограничитель 28 хода регулирующего оргала 1. Ограничитель 28 исключает случаи полного прекращения подачи газа к регулирующему органу 2, существенно облегчая запуск устройства и обеспечивая, нижний уровень подачи газа в случае отказа, например, при нарушении герметичности импульсной трубки 13. Соотнощение диаметров выходного отверстия конического сопла 26 и основания конического рассекателя 27 выполнено в динпазоне 0,75-1,25. Командные приборы 14 и 17 содержат дросселирующие клапаны 29 и 30, расположенные в головках 31 и 32, к нижней части которых прикреплены мембранные коробки 33 и 34 с измерительными мембранами 35 и 36 и регулировочными стаканами 37 и 38 с пружинами 39 и 40. Полость 41 МИМ 4 соединена с выходным патрубком 11 импульсной трубкой 42.. уДля обеспечения устойчивой работы устройство снабжено демпфирующими дросселями 43-46. Для контроля давления Pj перед входным патрубком8 подключен манометр 47, для контроля давления Рогр перед входным патрубком 10 - манометр 48, для контроля давления Р после выходного патрубка 11 - манометр 49, а для контроля расхода через устройство - дифференциальный . манометр 50. Ограничитель 28 состоит из штока 51 с ручкой 52, уплотнительной резиновой прокладки 53, шайбы 54 и прижимной гайкн 55. Шток 51 имеет резьбу и ввинчивается в мембранную коробку 56. Устройство работает следуюшим образом. В начальный момент стаканы 37 и 38 командных приборов 14 и 17 находятся в положении полного расслабления регулируемых пружин 39 и 40. На входе устройства перёд входным патрубком 8 есть входное давление Pj , а давление Рвгр , Р и расход газа Q отсутствуют. При этом ограничитель 28 находится в верхнем положении. Вращая ручку 52 и шток 51 ограничителя 28, переводят регулирующий орган I в открытое положение. Перед входным патрубком 10 установится давление , равное Pt. Для установления определенного давления F необходимого потребителю, медленйо ввертывают стакан 38 командного прибора 17, контролируя это давление по манометру 49. При достижении заданного значения давления Р прекращают настройку командного прибора 17. При этом может быть три режима по расходу. Первый: расход газа потребителя равен плановому значению. Второй: расход газа больше планового значения. Третий: расход газа меньше планового значения. Положение ограничителя 28 выбирается следующим образом. Шток 51 вывинчивается, давая возможность регулирующему органу I закрыться. Как только установился расход на 15-20% меньше планового, положение штока 51 фиксируется прижимной гайкой 55. Для восстановления расхода Q, равного заданному плановому значению, необходимо, ввертывая стакан 37 командного прибора 14, установить после регулирующего органа Г такое давление , контролируя его по манометру 48, при котором расход газа по требителя стайет равным плановому значению. В таком режиме давление за регулирующим органом I будет равно величине необходимого ограничительного давления и устройство в дальнейшем будет выполнять все свои функции. При установлении Рогр с помощью командного прибора 14 и резких изменениях расхода газа потребителем могут возникнуть значительные колебания давлеНИН между регулирующими органами 1 и 2, что может нарушить устойчивую работу устройства. Наличие газового диода 24 обеспечивает ослабление импульса давления, распространяемого при изменении нагрузки в сторону, противоположную течению газа, за- счет большого гидравлического сопротивления газового диода 24 в этом направлении. Малое сопротивление газового диода 24 в направлении движения газа обеспечивает минимальные потери давления на нем. При первом и втором режимах регулируюший орган 1, управляемый МИМ 3 и командным прибором 14, работает в нормальном режиме, поддерживая стабильное ограничительное давление Рогр при определенных колебаниях входного давления Р, диапазоне оф Ртах где Япах-допустимое давление для данной сети подводящих газопроводов. МИМ 4 при первом и втором режимах оказывается в состоянии, когда его регулирующий орган 2 находится в верхнем положении и представляет собой пассивный нерегулируемый дроссель. При этом в момент возникновения перерасхода газа выше установленного значения технологическое давление начинает уменьшаться, что нарушает режим работы газоиспользующих агрегатов потребителя. И только при снижении расхода газа до величины установленного планового значения давление Р автоматически восстанавливается, что является важным дисциплинирующим фактором, т. е. за перерасход газа потребитель сам себя наказывает существенным ухудшением технологических режимов. В третьем режиме оба регулирующие органы I и 2 работают в нормальных режима, поддерживая стабильные выходные давления и F при колебаниях давления Р, в указанных выше пределах и изменении расхода газа потребителем практически от нуля до установленного планового значения. Таким образом, предложенное устройство за счет поддержания заданной величины давления перед регулирующим органом 2 позволяет ограничивать расход газа отдельным потребителям сверх установлениого лимита. В системах распределения природного газа средних и крупных городов потребность в .устройствах регулирования давления с ограничением расхода оценивается в диапазоне от нескольких десятков до сотни штук. Ущербы в народном хозяйстве от недоподачи газа одним потребителям, вызванные нарушением лимитной дисциплины другими потребителями, оцениваются в сотни тысяч РУблей для одного промышленного города в год.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ С ОГРАНИЧЕНИЕМ РАСХОДА, содержащее устайовленяый между первыми входным и выходным патрубками первый регулирующий орган, соединенный с первым мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходом первого командного прибора, камера отрицательной обратной связи которого соединена с первым выходным патрубком, .отлмчаюм ееся тем, что, с целью снижения автоколебаний и повышения экономичности устройства, оно содержит второй командный прибор и установленный между вторыми входным и выходным патрубками второй регулирующий .орган, соединенный с вторым мембранным исполнительным механизмом, управляющая полость которого соединена с выходом второго командного прибора, камера отрицательной обратной связи которого соединена с вторым выходным патрубком, и установленный между первым выходным и вторым входным патрубками газовый диод, причем в управляющей полости первого мембранного исполнительного механизма установлен ограничитель хода, регулирующего органа. 2- Устройство по п. 1, отличающееся тем, что газовый диод состоит из цилиндра, (Л в котором установлены по ходу газа коническое .сопло и конический рассекатель. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соотношение диаметров выходного отверстия конического сопла и основания конического рассекателя газового диода выполнено в диапазоне 0,75-1,25. О) IND О) а