Устройство для регулирования давления Советский патент 1979 года по МПК G05D16/00 

.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автоматического регулирования давлений и может быть использовано в системах регулирования давления природного газа на выходе газо-распределительных станций. Известны устройства, предназначенные для регулирования давления жидкостей и газов.. Известные устройства содержат регулирующие устройства (дроссели, блоки), датчики и задатчики давлений с усилите- лякга, выходы которых через исполнитель ный механизм соединены с регулирующими устройствами 1, 2. Известные устройства громоздки, слож ны и небезопасны, так как предполагают использование электриясеских сигналов. Системы не обеспечивают изменения пределов регулирования давления на выходе и неустойчивы, так как не имеют обратной связи по отклонению давления и уст ройства для регулирования пределов да&л ения на выходе. Отсутствие регулирования по отклонению давления в этах системах обуславливают возможность регулирования лтпь на докритических режиматс истечения газа, (т. е. в области небольших перепадов давления на входе и выходе, когда отношение этих давлений составляет не более О,528), так как истечение газа в проточных полостях блока управления в надкритическом режиме способствует значительному снижению температуры газа, обмерзанию проточных полостей, что приводит к выключению блока управления. Поэтому в условиях газораспределительных станций известные системы применяться не могут. Известно также устройство для регулирования давления, содержащее установленный в трубопроводе исполнительный механизм с камерой управления, связанной с выходной камерой пилотного клапана командного блока, канал питания котсфого соединен со входом исполнительного механизма, и задатчик, соединенный С ОДНОЙ камерой чувствительного элемента командного блока, другая камера которого соедияенй с выходом исполнительного Mexai iaMfl{ 3j. Недостатком известного, устройства являетсянедостаточная точность регулирования, так как величина отклонения давления передается в командный блок беэ усиления. Целью иаобретення является устранение указанного недостатка, т. е. повышение точности устройства. Для этого в устройство введен регуля тор перепада давления, управляющая камера которого соединена со входом испол нительного механизма, а входной и выходной кйналы соединены соответственно с каналом сброса пилотного клапана и выходом йсполнитепьного механизма. На чертеже изображено устройство для регулирования давления. Устройство содержит установленный в трубопроводе 1 исполнительный механизм 2 с камерой 3 управления, связанной с выходной камерой 4 пилотногчэ клапана 5 командного блока 6, канал питания 7 которого соединен со входом В исполнительного механизма 2, и аадатчик 9, сое диненный с камерой Ю чувствительного элемента 11 командного блока 6, камера 12 которого соединена с выходом 13 исполнительного механизма 2, регулятор 14 перепада давления, управляющая каме ра 15 которого соеди яена со входом 8 исполнительного механизма 2, а входной 16 и выходной 17 каналы соединены соответственно с каналом 18 сбросапщюр ного клапана 5 и выходом 13 исполнител ного механиала 2. Исполнитеп1эйый механизм 2 имеет Про ходные отверстия 19, силовой цилиндр 20 подвижнь1Й, регулирующий стакан 21, поршень 22 со штоком 23, пружину 24 сйсатия, установленную межДу силовым цилиндром 20 и поршнем 22 с предварительным сжатием уплотнения 25, рабочую камеру 26, камеру 27 обогрева. Для уравновешивания стакана 21 полость 28 сообщена с камерой 26 отверстиями 27. Силовой цилиндр 2О, установленный в цилиндрической камере 26, жестко соединен с регулирующим стаканом 21 и образует замкнутые полости 28, 29, камеру 3 управления и рабочую 26 камеру сообщенввле каналами 30, 31 соответствен но с выходной камерой 4 пилотного клапана 5 и давлением на входе 8 исполнительного механизма 2. Регулятор 14 перепада давления поддерживает постоянный перепад давления на золотнике 32, при этом величина перепада определяется настройкой пружины 33, Элемент 11 сравнения установлен на пилотном клапане 5 и образует вместе командный блок 6. Мембрана 34 жестко Связана с золотником 32, Камера 10 соединена с задатчиком 9 через дроссель, 35, Камера 3 управления, рабочая камера 26, вход 8 и 13 исполнительного механизма 2 сообщены присоединительными трубами 36, 37, 38, 39 и вентилем 40 с пилотным клапаном 5 и регулятором 17 перепада давления. При работе пилотного клапана между золотником 32 и корпусом пилотного клапана образуются кольцевые зазоры 41 и 42, а при работе регулятора перепада образуется зазор 43, Устройство работает следующим образом. Поддержание постоянного давления на выходе 13 Осуществляется перекрытием регулирующим стаканом 21 проходных отверстий 19, Для четх) рабочуй камеру 3 управления сообщают с давлением выходной камеры 4 пютотного клапана 5, йзмёняющимс:я в Зависимости от величины отклонения давления на выходе 13 от задйнноп давления путём дросселирования давления входа 8 золотником 32 в пилотном клапане. При отсутствии газа в трубопроводе или перекрытии вентиля 4О устройство разгружено и силовой цилиндр 20 под действием сжатой нрй установке пружины 24 занимает крайнее правое положение, перёкрЫ1вая регулирующим стаканом 21 проходные Отверстия 19; При подаче газа в трубопровод 1 и открытии вентиля 40 газ под давлением по трубкам 39 и каналу 31 поступает в рабочую камеру 26 ив полости 29 и 28, сообщенные с камерой 26 через отверстия 27 и радиальные зазоры между нодвижным цилиндром 20 и корпусом исполнительного механизма 2. В этом случае результирующие усилия на стакан 21 от давления газа на входе 8 во внутреннюю полостях 28, 29, и 26 превышает суммарное осевое усилие на стакан 21 от внешнего давления в полости входа 8 и пружины 24 w .стакан 21, соединенный с цилиндром 20, перемещается в левое положение, открывая проходные отверстия 19, По отверстиям 19 газ поступает в по пость выхода 13, давление в которой должно быть постоянным, равным заданно му, и не зависеть от расхода, что и осуществляется в регуляторе перекрытием проходных отверстий, т, а, изменением их сечений в зависимости от величины отклонения текущего давления в полости 13 от заданного, постоянного. Одновременно газ поступает из пилотного клапана 5 по трубке 38 в рабочую камеру 3 управления, образованную внутренней поверхностью цилиндра 2О и поверхностью неподвижного порщня 22 со штоком 23.. Под действием выходного давления пилотного клапана регулирующий стакан 21 перемещается вправо в промежуточное положение, определяемое величиной этого давления. Степень перекрытия проходных отверстий, т. е. давление в выходной камере 4 пилотного клапана зависит от величины дросселирования газй, поступающего по каналу 7 питания в пилотный клапан, при этом для повышения точности регулирования (обеспечением постоянного перепада давления) осуществляется обратная связь по давлению регулятора 14 перепада давления и полост тей входа 8 и выхода 13. Далее дросселем 35 устанавливайт в надмембранной камере 10 элемента 11 сравнения постоянное давление равное заданному в полости выхода 13. Под действием давления в камере 1О золо-рник 32 перёмеща1ётся в положение, определяемое кольцевым зазором 41, величи которого обуславливается отклонением давления выхода 13 в камере 12 под мембраной 34 от заданного давления (ра ному установленному, технологически необходимому) , в камере Ю. Например, при увеличении расхода газа потребителями давление выхода 13 уменьшается и по трубке 38 передается в подмембранную камеру 12 элемента 1 сравнения. Мембрана 34 под действием постоянного по величине заданного давле ния за датчика 9 перемещает золотник 32 вниз, уменьшая высоту кольцевого зазор 41. При этом сопротивление истечению газа, проходящего через этот кольцевой зазор пилотного клапана под давлением Е«.ода 8, увеличивается и давление газа, выходящего из кольцевого зазора 41 и поступающего по 36 в камеру управления, уменьшится, следовательно, силовой цилиндр 20 под действием давле ния газа входа 8 в рабочей камере 26, оставшегося постоянным, переместит регулирующий стакан 21 в промежуточное левое положение, т, е. открытая площадь проходных окон 19 увеличится и давлейие газа на выходе повысится, восстанавливаясь до прежней, установленной заданным давлением задатчика 9, величины. В случае, если часть потребителей будет отключена, расход газа снизится, давление на выходе 13 возрастет и мембрана 34 переместит золотник 32 вверх. При этом кольцевой зазор 41 в пилотном клапане 5 увеличится и давление в камере 4 возрастет, а следовательно, усилие на силовой цилиндр 20 также возрастает и регулирующий стакан 21, перемещаясь вправо, «частично перекроет проходные отверстия 19. Расход газа через эти отверстий умёньшитсй и давление йа выхбде снизится до заданной величины. Отклонение давления в полости выхода 13, обуславливает перемещение золотника 32 и изменение кольцевых заэоров 41 и 42. в ПЙЛОТНО1И клапане 5, а также вызывает изменение зазора 43 в регуляторе 14 перепада. Так при уменьшении давления выхода 13 зазор 42 увелйчивае ся, а зйзор 43 уменьшается, следовательно, пропорционально измеряются и пёрейады давления в этих зазорах, но На золотнике 32, за счет изменения расхода Газа через зазор 43 сохранится постоянный перепад давления. Этим обеспечиваетсй обратная связь по давлению и возможность работы пилотного клапана при различных давлениях газа на входе, на постоянном давлении на выходе и наоборот, т. е. на больших пределах регулирования, так как регулятор-перепада давления позволяет использовать для выходного давления пилотного клапана неполный: перепад давлений входа 8 и выхода 13, а часть его, усиливаемую на золотнике 32 пилотного клапана 5. Следовательно, даже при малых значениях отклонения давления в полости выхода 13 изменение усилия на подвижном цилиндре 20 становится достаточным, чтобы переместить регулирующий стакан и восстановить заданное давление. Сообщение внешней камеры 26 силового цилиндра с давлением на входе в регулятор уравновешивает стакан и создает избыточное усилие,, перемещающее его в положение полного открытия проходных окон, сообшение упраштяющей камеры 3 с давлением пилотного клапана позволяет, учитывая достаточную площадь торца подвижного Ъ1ЛЙнд{эа, использовать для перемевцения стакана незначительное выходное Дйшенив пилотного клапана.

Применение описанного устройства, например, на выходе газораспределительных станций позволяет повысить безопасность на станциях, автоматизировать процессы регулирования и снизить затраты труда, а также получить экономию газа и улучшить качество технологических процессов на предприятиях-потребителях газа.

Формула изобрете, ния

Устройство для регулировйния давления, содержащее, установлентшхй в трубопроводе исполнительный механизм с камерой управления, связанной с выходной камерой пилотного клапана командного

блока, канал питания которого соединен со входом исполнительного механизма, и зада тчик,соединенный с одной камерой чувствительного элемента командного блока, другая камера которого соединена с выходом исполнительного механизма, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с цетгью повышения точности устройства, в него введен регулятор перепада давления, управляющая камера которого соединена со входом исполнительного механизма, а входной и выходной каналы,соединены соответственно с каналом сброса пилотного клапана и выходом исполнительного механизма. .

Источники информации, принятые в:о внимание при экспертизе

N9 547734, кл. О 05-Д 16/20, 1975.

№ 327453, кл. Q 05 Д 16/2О, 1970.,

3.Патент Франции № 2245221, кл. F 15 В 7/ОО, 1975.