Исполнительное устройство для систем регулирования расхода Советский патент 1974 года по МПК G05D7/00 G16K31/40 

1

Изобретение относится к системам автоматического регулирования расхода и мелеет найти применение в газодобывающей промышленности.

Известны системы автоматического регулирования расхода, в которых в качестве исполнительного устройства применены дроссельные регулирующие клапаны, оснащенные регуляторами постоянного перепада давления па регулирующем органе, причем перемещепие регулирующего органа осуществляется с помощью мембранного исполнительного механизма, управляемого сжатым воздухом.

Известно также исполнительное устройство для систем регулирования расхода, содержащее дроссельный элемент с регулирующим органом и мембранным приводом, регулятор постоянного перепада, выполненный в виде затвора, жестко связанного с мембраной, образующей подмембранную и надмембранную полости регулятора, п два соленоидных двухпозиционных клапана.

Недостатками известпых устройств являются сложность, необходимость подвода сжатого воздуха, а также большие усилия, возникающие на штоке.

Это снижает надежность работы устройства.

С целью упрощения устройства и уменьшения усилий на штоке регулирующего органа входы каждого двухнозиционного кланана

2

соединены с подмембранной и надмембранной полостями регулятора постоянного нерепада давления, а выходы связаны с полостями привода регу тирующего органа.

Таким образом, управлепие исполнительным устройством при подаче командного электрического импульса осуществляется за счет перепада давления транспортируемой жидкости, имеющегося на дроссельном регулирующем органе, равного перепаду давления на чувствительном элементе регулятора постоянного перепада давления этого исполнительного устройства.

Другим достоинством такого исполнительного устройства является то, что шток мембранной головки, связанный с регулирующим органом, практически не нснытывает действия выталкивающей силы, поскольку он расноложеп в полостях либо с одинаковым давлением, либо давленне в них отлнчается на сравнительно малую величину (так как нерепад давления регулятором перепада обычно поддерживается в пределах 0,5-2 кгс/см). Это уменьшает трение в уплотнительном соединении штока и облегчает управление перемещением регулирующего органа за счет уменьшения перестановочных усилий. Это особенно важно для конструкции устройств, регулирующих расход жидкости под высоким давлением.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

В корпусе 1 исполнительного устройства помещен затвор 2 регулятора постоянного перепада давления, который разобщает входной канал 3 и подмембранную полость 4. Затвор 2 жестко связан с мембраной 5, закрепленной в корпусе 1. На выходе из подмембранпой полости 4 расположен дроссельный элемент 6, который сонряжен с регулирующим органом 7 и прижат к нему пружиной 8. Выход из дроссельного элемента сообщен с надмембраипой полостью 9, имеющей выходной канал 10 для жидкости. Мембрана 5 в полости 9 воспринимает усилия пружины 11.

В корпусе 1 имеется канал 12 для уравновешивания затвора 2, канал 13 - для выхода жидкости из подмембранной полости 4 и капал 14 - для выхода жидкости из надмембранной полости 9. Регулирующий орган 7 соединен со щтоком 15, который связан с мембраной 16, образующей две полости 17 и 18. Шток 15 разобщает полость 17 и надмембранную полость 9 с помощью уплотнения 19.

Полость 17 мембраны 16 трубопроводом 20 соединена с двухпозиционным соленоидным клапаном 21, к которому подведены трубопроводы 22 и 23, сообщающие клапан соответственно с каналами 14 и 13. Полость 18 мембраны 16 трубопроводом 24 связана с двухпозиционным соленоидным клапаном 25, к которому подведены отводы тех же трубопроводов, что и к кланапу 21. На трубопроводах 20 и 24 могут устанавливаться дроссельные элементы 26 и 27 для управления скоростью перемещепия регулирующего органа 7.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость поступает в канал 3, затем в подмембранную полость 4, откуда через дроссельный элемент 6 и надмембранную полость 9 через канал 10 идет на выход.

Требуемый технологическим процессом расход жидкости определяется величиной проходпого сечения дроссельного элемента 6 и величиной перепада давления жидкости па этом элементе. Перенад давления на дроссельном элементе 6 в предлагаемом устройстве поддерживается постоянным при всех возможных колебаниях давления на входе жидкости в устройство и на выходе из него с помощью регулятора постоянного перепада давления, который работает следующим образом: при повышении давления жидкости, например па входе (и в капале 3), увеличивается давление в подмембранной полости 4. При этом нарушается равновесие мембраны 5, которое определяется усилием пружины 11 и перепадом давления на дроссельном элементе 6. Мембрана 5 прогибается и, сжимая пружину 11, перемещает затвор 2, прикрывающий канал 3, ограничивая доступ жидкости в нодмембранную полость 4. Продолжающийся расход жидкости из полости 4 вызывает уменьшение давления в ней; и по мере восстановления первоначального перепада давления, пружина 11 отжимает мембрану 5 с затвором 2 вправо до тех пор, пока не приоткроется выход нз канала 3 на величину, необходимую для восстановления равновесия силы пружины II и силы воздействия на мембрану перепада давлення на дроссельном элементе.

Для изменения величины расхода жидкости необходимо переместить соответствующим образом регулирующий орган 7, изменяющий проходное сечение дроссельного элемента 6.

Система, регулирующий орган 7 - шток 15 - мембрана 16, уравновешена (чертеж), если в полостях 17 и 18 устаповлены одинаковые давления, равные давлению в надмембранпой полости 9, за счет того, что при обесточенных катушках клапанов 25 и 21 полость 17 сообщена трубопроводами 20 и 22 через клапан 21 и капал 14 с надмембранной полостью 9, полость 18 сообщена трубопроводами 24 и 22 через кланап 25 и канал 14 с той же полостью 9. При необходимости увеличить расход жидкости подается командный электрический сигнал на клапан 21. При этом разобщаются трубопроводы 20 и 22, а трубопровод 20 и полость 17 сообщается с трубопроводом 23, который соедипен каналами 13 и 12 с подмембранной полостью 4. Так как давление в подмембранной полости 4 и в полости 17 выше давления в полости 18 на величину, равную перепаду давления на дроссельном элементе 6, мембрана 16 нрогнется влево, перемещая шток 15 и регулирующий орган 7, который нриоткроет нроходное отверстие дроссельного элемента 6.

При достижении Требуемого значения расхода жидкости системой автоматического регулирования снимается командный электрический сигнал с соленоидного клапана 21. При этом запирается выход из трубопровода 23 и полости 17 и 9 вновь соединяются трубопроводами 20 и 22. Наступает равновесие системы, мембрана 16 - шток 15 -регулирующий орган 7, в новом ноложении регулирующего органа 7.

При необходимости уменьшить расход жидкости командный электрический сигнал нодается на клапан 25. При этом с нодмембранной полостью 4 через 12, 13, трубонровод 23, клапан 25 и трубопровод 24 сообщается полость 18, в результате чего мембрана прогнется вправо, перемещая шток 8 и регулирующий орган 7, который прикроет проходное отверстие дроссельного элемента 6.

Предмет изобретения

Исполнительное устройство для систем регулирования расхода, содержащее дроссельный элемент с регулирующим органом и мембранным приводом, регулятор постоянного перепада, выполненный в виде затвора, жестко связанного с мембраной, образующей подмембранную и падмембранную полости регулятора, и два соленоидных двухпозиционных клапана, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и уменьшения усилий на щтоке регулирующего органа, входы каждого двухпозиционного клапана соединены с подмембранной и надмембранной полостями регулятора постоянного перепада давления, а выходы связаны с полостями привода регулирующего органа.