CN107250940B - 调节气体压力的系统 - Google Patents

Abstract

调节气体压力的系统：第一滑门装置(5)，该第一滑门装置(5)造成从供应压力到输送压力的气体内的压降；先导装置(11)，该先导装置(11)根据输送压力与预定设定压力之差提供先导压力；第一驱动装置(7)，该第一驱动装置(7)由先导压力操作在输送压力超过设定压力时降低第一滑门装置的打开，且反之亦然；第二滑门装置(8)，该第二滑门装置(8)与第一滑门装置(5)串联并采取关闭构造；第二驱动装置(10)，该第二驱动装置(10)由先导压力操作从而在输送压力超过设定压力时降低第二滑门装置的打开，且反之亦然。驱动装置构造成当第一滑门装置打开时，第二滑门装置的打开造成的压降小于由第一滑门装置的压降。

Description

调节气体压力的系统

技术领域

本发明涉及一种用于调节气体压力的系统，特别适用于调节天然气分配网络中的气体压力。

背景技术

众所周知，在天然气分配网络中，使用压力调节器，其适于将气体压力从调节器上游的气体供应压力降低到调节器下游的输送压力。特别地，调节器将输送压力保持在预定的设定值，与气体流率和气体供应压力的值无关。

上述类型的压力调节器包括在气体流动管道中产生可变压降的可动闸门。

闸门的打开由先导阀控制，先导阀能够以高精度调节输送压力，并且还允许设定调节器。

当气体输送压力不同于设定值时，先导阀控制闸门以改变其开度，直到恢复设定压力值为止。

当由于使用者的需求中断而气体流率等于零时，先导阀控制闸门以将其关闭。

由于气流的中断和闸门的关闭之间的延迟，闸门下游的气体压力达到稍高于设定值的最大值，在确定系统的尺寸时考虑该设定值。

上述系统存在以下缺点：由于在闸门区域中的横截面减小，在闸门区域的密封构件可能会经受逐渐侵蚀，这导致围绕所述密封构件的高气体速度。

由于已知的焦耳汤普森效应，由于闸门的两侧之间的气体压降引起的温度的变化，由于施加在密封构件上的热冲击而容易发生腐蚀。

此外，闸门下游的减小的横截面和降低的气体温度有利于在密封构件的水平上杂质的积聚和气体的任何组分的凝固。

上述缺点影响了当流率等于零时密封构件关闭管道的能力，从而导致闸门下游气体达到的最大压力增加。

为了避免上述缺点，需要频繁地检查调节器，或者需要采取诸如使用安全装置和/或使调节器下游的部件过大的对策，造成安装和运营成本增加。

发明内容

本发明的目的是克服已知类型的压力调节系统的典型的上述缺点。

具体来说，本发明的目的是提供一种气体压力调节系统，与已知类型的调节系统相比，能够确保更长时间内的恒定的管道闭合压力。

所述目的通过根据主要权利要求实施的压力调节系统来实现。

本发明的其它特征和细节在各自的从属权利要求中示出。

有利的是，在更长的时间内保持闸门下游的最大关闭压力减少了对调节器的检查的需要，并且避免了提供安全装置和过大系统部件的需要。

附图说明

上述目的和优点以及将在下面描述的其它目的和优点在本发明的优选实施例的描述中强调，本发明的较佳实施例通过参考附图的非限制性示例提供，其中：

-图1示出了作为本发明主题的调节系统的示意性截面图；

-图2示出了图1所示的调节系统的细节。

具体实施方式

根据本发明的压力调节系统特别适合于调节分配网络中天然气的压力，以便将其保持在预定的设定值。

此外，显而易见的是，本发明可以用于调节任何类型的分配网络中的任何气体的压力。

所述压力调节系统整体由图1中的1表示，包括流动管道2，气体在流动管道2内根据流动方向X流动。

如图2中更详细所示，调节系统1包括布置在流动管道2中的第一闸门装置5以限定第一瓶颈6。

所述第一瓶颈6导致在相对于流动方向X布置在第一闸门装置5的上游的流动管道2的第一区域3中存在的气体供应压力和布置在所述第一闸门装置下游的第二区域4中的气体输送压力之间的气体压降。

调节系统1还包括先导装置11，其提供取决于输送压力和预定和可调节的设定压力之间的差的先导压力。

第一闸门装置5由第一驱动装置7移动，以改变其开度，即第一瓶颈6的横截面。

具体地，第一驱动装置7由先导压力操作，使得当输送压力超过设定压力时，它们降低了第一闸门装置5的开度，从而增加了气体压降。

而当输送压力低于设定压力时，情况相反。

如上所述的操作模式使得除了可忽略的偏差之外，可以将气体输送压力保持在等于预定设定值的值。

根据本发明，调节系统1还包括与第一闸门装置5串联布置在流动管道2中的第二闸门装置8。

第二闸门装置8限定了流动管道2中的第二个瓶颈9，并且适合于采取一种封闭构造，在封闭构造它们紧密地关闭流动管道2，以防止气体流动。

第二闸门装置8以与第一闸门装置5所描述的相似的方式由对应的第二驱动装置10控制。

更准确地说，当输送压力超过由先导装置11限定的设定压力时，第二驱动装置10减小第二闸门装置8的开度，即第二瓶颈9的横截面，反之亦然。

具体地，当气体流率等于零时，闸门装置5和8都被关闭，因为控制它们的相应驱动装置7和10都由相同的先导装置11操作。

此外，驱动装置7和10构造成控制闸门装置5、8，使得当第一闸门装置5打开时，第二闸门装置8的开度使得气体压降可以忽略不计，或者任何情况下小于由第一驱动装置5产生的压降。

所述条件对应于调节系统1的正常操作条件，在该条件下在流动管道2中存在气体流动，并且调节系统1调节输送压力，使得其保持与设定压力相同的值。

由于跨越闸门装置5、8的不同压降，气体以比流过第一闸门装置5的速度低的速度流过第二闸门装置8。

因此，上述劣化和沉积现象以比第一闸门装置5小的程度影响第二闸门装置8。

因此，即使当第一闸门装置5劣化到当没有气流时它们不再能够关闭流动管道2时，所述关闭在任何情况下都由第二闸门装置8确保。

当第二闸门装置8比第一闸门装置5更慢劣化时，它们可以确保在更长时间保持恒定的压力值下的流动管道的关闭，从而达到了本发明的目的。

因此可以理解，在上述调节系统1中，气体压力主要通过第一闸门装置5进行调节，因为气体压降主要通过第一闸门装置5发生，而第二闸门装置8主要用于确保流动管道2关闭。

因此，无论如何，通过第二闸门装置8确保密封效果，不需要将第一闸门装置5构造成紧密关闭流动管道2。

优选地，通过在两个闸门装置5和8之间保持不同开度来获得在正常调节场中由闸门装置5和8产生的压降之间的差异，即当第一闸门装置5打开时。

换言之，驱动装置7、10较佳地构造成控制闸门装置5、8使得第二瓶颈9的横截面与第一瓶颈6的横截面之间的比值超过1。

优选地，所述比值至少等于1.5，以确保跨越第二闸门装置8的压降明显小于跨越第一闸门装置5的压降。

如果采用刚刚描述的标准，则闸门装置5和8优选地具有相同的几何结构，因此假设上游的气体条件相同，相同的开度对应于相同的压降。

优选地，第一驱动装置7包括机械地连接到第一闸门装置5并布置在第一电动化室13中的第一可动壁14。

第一可移动壁14将第一电动室13细分成与流动管道2的第二区域4连通的参考区域13a和在先导压力下通过第一先导管道15与属于先导装置11的出口口部12连通的先导区域13b。

第一驱动装置7还包括第一反作用装置16，其构造成在第一闸门装置5上施加与由先导压力施加在第一可动壁14上的力相反的力。

这样，根据管道2的第二区域4中存在的先导压力和输送压力之间的差是否比第一反作用装置16的力低或高，第一滑板装置5沿一个或另一个方向移动。

类似地，第二驱动装置10包括机械地连接到第二闸门装置8并且布置在第二机动化室17中的第二可动壁18，以便将其细分成与流动管道2的第二区域4连通的参考区域17a和通过第二先导管道19与先导装置11的出口口部12连通的先导区域17b。

第二驱动装置10还包括第一反作用装置20，其构造成在第二闸门装置8上施加与由先导压力施加在第二可动壁18上的力相反的力。

优选地，反作用装置16和20构造成施加相应的用于关闭相应的闸门装置5和8的力，以抵消先导压力的作用，而先导压力在机动化室13和17中作用，以产生旨在打开闸门装置5和8的相应力。

有利的是，如果在先导装置11发生故障的情况下先导压力降低到零，则所述构造确保了闸门装置5和8关闭。

优选地，每个反作用装置16和20包括相应的弹性装置，例如弹簧。

关于如上所述的闸门装置5和8的差分打开，可以通过将第一反作用装置16构造成使得当第一闸门装置5关闭时施加的力大于当第二闸门装置8关闭时通过第二反作用装置20施加的力。

这确保了第二闸门装置8在第一闸门装置5之前被打开。

在反作用装置16、20包括弹性装置的情况下，可以通过以不同的方式对所述弹性装置进行预加载或赋予它们不同的弹性常数来获得上述条件。

作为上述刚刚描述的技术的替代方法或组合，可以通过布置适于沿着将先导装置11与第一电动化室13连接的第一先导管道15产生局部压降的层压装置来获得闸门装置5和8的差分打开的条件。

以这种方式，作用在第一电动化室13的先导区域13b中的压力低于在相同先导压力下作用在第二电动化室17的先导区域17b中的压力，产生用不同的力通过抵消装置16和20可获得的相同效果。

图中未示出的所述层压装置可以包括阀、瓶颈或适合于在第一先导管道15中流动的气体中产生压降的任何已知装置。

上述两种技术使得当输送压力增加时，可以相对于第一闸门装置5减慢和/或延迟关闭第二闸门装置8，反之亦然，以当输送压力降低时相对于第一闸门装置5加速和/或推进第二闸门装置8的打开。

关于闸门装置5和8，它们优选地包括与属于流动管道2的两个对应的参考表面5b和8b协作的相应的闸门5a和8a。

优选地，闸门5a和8a是同轴的，并且相应的参考表面5b和8b属于同一环形密封构件25的相应的相反侧。

有利地，上述构造使得可以获得特别紧凑且易于安装的调节系统1。

调节系统1优选地包括限定流动管道2的主体26，并且优选地包括用于将流动管道2的两端连接到分配网络的相应分支的两个凸缘。

主体26还包括环形密封构件25和相对于后者彼此相对定位的两个孔27、28，其中闸门5a和8a分别以滑动方式布置。

每个闸门5a、8a通过布置在所述两个孔27、28中的相应一个中的轴22、23连接到相应的可动壁14、18。

每个机动化室13、17优选地通过可移除的连接装置24连接到所述两个孔27、28中相应的一个孔的端部，该连接装置24优选但不一定包括螺钉。

先导装置11优选地包括在供给压力下将出口口部12与流动管道2的第一区域3连接的阀装置21。

阀装置21通过输送压力操作，使得当输送压力超过设定压力时，阀装置21关闭。

以上优选地通过启动阀装置21并且经受输送压力和与输送压力相反的力的隔膜来实现，与输送压力相反的力通过反作用装置来实现，反作用装置例如可包括弹簧。

此外，第一机动化室13的参考区域13a和导向区域13b通过精确尺寸的孔彼此连通。

类似地，第二机动化室17的参考区域17a和导向区域17b通过精确尺寸的孔彼此连通。

此外，参考区域13a和17a与流动管道2的第二区域4连通。

面参照附图通过非限制性的实例来描述压力调节系统1的操作模式。显然，原则上，根据本发明的不同实施例执行的压力调节系统将以类似的方式工作，即使具有明显的改适。

当用户所需的气体流率减少时，气体输送压力增加，导向装置11的阀装置21趋向于关闭。

这降低了先导压力，从而减小从导管2的第一区域3经由导向管道15和19流向机动化室13,17，并且从那里朝向管道2的第二区域4的气体流率。

因此，机动化室13、17的各导向区域13b、17b与相应参考区域13a、17a之间的压力差由于相应的精确尺寸的孔而趋向于减小，从而减小施加在可动壁14、18上的压力。

因此，第一反作用装置16和第二反作用装置20沿对应于相应瓶颈6和9的关闭的方向推动闸门5a和8a，从而通过闸门，具体是第一闸门5a增加气体压降，从而减小输送压力使其近似于设定值。

当使用者需要的流率为零时，施加在闸门5a和8a上的所述推动作用被延长直到闸门5a和8a完全关闭为止。

在该情况下，第二闸门8a确保流动管道2的紧密关闭，从而防止输送压力的进一步增加，而与第一闸门5a的密封能力的可能劣化无关。

显然，当用户所需的气体流率增加时会发生相反的情况。

具体来说，阀装置21打开，因此产生通过先导管道15和19的气体流动。

因此，可动闸门14、18受到超过反作用装置16、20的力的压力，从而增加了闸门5a、8a的开度，以减小气体压降。

如果第一先导管道15包括层压装置，则第二机动化室17的先导区域17b中的压力超过存在于第一机动化室13的先导区域13b中的压力。

因此，第二闸门8a比第一闸门5a更快地打开，保持更高的开度。

即使第二反作用装置20被构造为产生比第一反作用装置16更小的力，也可获得完全相似的效果。

第二闸门8a的更高开度使得可以降低通过第二闸门8a的气体速度，从而防止其由于磨损和热冲击而导致的密封能力劣化。

根据上述，可以理解，上述压力调节系统实现了设定的目的。

特别地，由同一导向装置控制的两个闸门装置的存在以引起不同的压降使得可以避免两个闸门装置之一的劣化，从而延长其密封能力。

Claims (12)

1.一种用于调节气体压力的系统(1)，包括：

用于所述气体的流动管道(2)；

第一闸门装置(5)，所述第一闸门装置(5)布置在所述流动管道(2)内，使得造成从相对于所述气体的流动方向(X)在所述第一闸门装置(5)的上游在所述流动管道(2)内第一区域(3)内存在的供应压力到所述第一闸门装置(5)下游所述流动管道(2)的第二区域(4)内存在的输送压力的压降；

先导装置(11)，所述先导装置(11)适于根据所述输送压力与预定设定压力之差提供先导压力；

第一驱动装置(7)，所述第一驱动装置(7)适于由所述先导压力操作以改变所述第一闸门装置(5)的开度，使得当所述输送压力超过所述设定压力时，所述第一闸门装置(5)的开度减小，且反之亦然；

其特征在于，所述系统包括：

第二闸门装置(8)，所述第二闸门装置(8)与所述第一闸门装置(5)串联布置在所述流动管道(2)内并适于采取关闭构造，在所述关闭构造所述第二闸门装置(8)紧密关闭所述流动管道(2)；

第二驱动装置(10)，所述第二驱动装置(10)适于由所述先导压力操作以改变所述第二闸门装置(8)的开度，使得当所述输送压力超过所述设定压力时，所述第二闸门装置(8)的开度减小，且反之亦然；

所述第一驱动装置(7)和所述第二驱动装置(10)构造成控制所述第一闸门装置(5)和所述第二闸门装置(8)，使得当所述第一闸门装置(5)打开时，所述第二闸门装置(8)在所述气体内产生的压降小于由所述第一闸门装置(5)产生的压降。

2.如权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述第一驱动装置(7)和所述第二驱动装置(10)构造成控制所述第一闸门装置(5)和所述第二闸门装置(8)，使得当所述第一闸门装置(5)打开时，由所述第二闸门装置(8)限定的流动面积超过由所述第一闸门装置(5)限定的流动面积。

3.如权利要求2所述的系统(1)，其特征在于，当所述第一闸门装置(5)打开时，由所述第二闸门装置(8)限定的流动面积比由所述第一闸门装置(5)限定的流动面积大至少1.5倍。

4.如权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述第一驱动装置(7)包括：

第一可动壁(14)，所述第一可动壁(14)机械地连接到所述第一闸门装置(5)，并布置在第一机动化室(13)内从而将所述第一机动化室(13)分成与所述流动管道(2)的所述第二区域(4)连通的参考区域(13a)和通过第一先导管道(15)与属于所述先导装置(11)的出口口部(12)连通的先导区域(13b)，所述先导装置(11)内存在所述先导压力；

第一反作用装置(16)，所述第一反作用装置(16)构造成在所述第一闸门装置(5)上施加与由所述先导压力施加在所述第一可动壁(14)上的力相反的力；

且所述第二驱动装置(10)包括：

第二可动壁(18)，所述第二可动壁(18)机械地连接到所述第二闸门装置(8)并布置在第二机动化室(17)中，从而将所述第二机动化室(17)分成与所述流动管道(2)的所述第二区域(4)连通的参考区域(17a)和通过第二先导管道(19)与所述出口口部(12)连通的先导区域(17b)；

第二反作用装置(20)，所述第二反作用装置(20)构造成在所述第二闸门装置(8)上施加与由所述先导压力施加在所述第二可动壁(18)上的力相反的力。

5.如权利要求4所述的系统(1)，其特征在于，所述第一反作用装置(16)和所述第二反作用装置(20)构造成施加用于分别关闭所述第一闸门装置(5)和所述第二闸门装置(8)的相应力。

6.如权利要求5所述的系统(1)，其特征在于，所述第一反作用装置(16)和所述第二反作用装置(20)构造成当所述第一闸门装置(5)布置在所述关闭构造时由所述第一反作用装置(16)施加的力超过当所述第二闸门装置(8)布置在关闭构造时由所述第二反作用装置(20)施加的力。

7.如权利要求4所述的系统(1)，其特征在于，

所述先导装置(11)包括将所述出口口部(12)与所述流动管道(2)的所述第一区域(3)连接的阀装置(21)并由所述输送压力操作使得当所述输送压力高于所述设定压力时所述阀装置(21)关闭；

所述第一机动化室(13)的所述参考区域(13a)和所述先导区域(13b)通过精确尺寸的孔连通，且所述参考区域(13a)与所述流动管道(2)的所述第二区域(4)连通；

所述第二机动化室(17)的所述参考区域(17a)和所述先导区域(17b)通过精确尺寸的孔连通，且所述参考区域(17a)与所述流动管道(2)的所述第二区域(4)连通。

8.如权利要求7所述的系统(1)，其特征在于，所述系统包括层压装置，所述层压装置适于产生沿所述第一先导管道(15)的局部压降，使得所述第一机动化室(13)内的压力低于所述第二机动化室(17)内的压力。

9.如权利要求4－8中任一项所述的系统(1)，其特征在于，

-所述第一闸门装置(5)包括与属于所述流动管道(2)的第一参考表面(5b)协作的第一闸门(5a)；

-所述第二闸门装置(8)包括与属于所述流动管道(2)的第二参考表面(8b)协作的第二闸门(8a)。

10.如权利要求9所述的系统(1)，其特征在于，所述第一闸门(5a)和第二闸门(8a)同轴，且所述第一参考表面(5b)和所述第二参考表面(8b)属于置于所述第一闸门(5a)与所述第二闸门(8a)之间环形密封构件(25)的相应相反侧。

11.如权利要求10所述的系统(1)，其特征在于，所述系统包括主体(26)，所述主体(26)限定所述流动管道(2)和所述环形密封构件(25)并包括相对于所述环形密封构件(25)彼此相对的两个孔(27，28)，且在所述主体(26)内所述第一闸门(5a)和所述第二闸门(8a)分别以滑动方式布置，所述闸门(5a,8a)中的每个通过布置在所述相应孔(27，28)内的轴(22，23)连接到相应的可动壁(14，18)。

12.如权利要求11所述的系统(1)，其特征在于，所述第一机动化室(13)和第二机动化室(17)中的每个通过可移除连接装置(24)连接到所述两个孔(27，28)中的相应一个的端部。

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