CS252199B1

CS252199B1 - A method for regulating the output overpressure downstream of a gas pressure regulator, as well as a device for performing this method

Info

Publication number: CS252199B1
Application number: CS852420A
Authority: CS
Inventors: Miloslav Pala; Jan Malik
Original assignee: Miloslav Pala; Jan Malik
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1985-04-02
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS242085A1

Abstract

Způsobem a zapojením k elektrické regulaci výstupního přetlaku plynu za membránovým regulátorem tlaku plynu se řeší automatické nastavování výstupního přetlaku. Podstatou je, že pružina řídicího regulátoru se ovládá elektrickým pohonem v závislosti na množství plynu protékajícího membránovým regulátorem tlaku plynu anebo v závislosti na programovém řízení, přičemž nastavění proměnného výstupního přetlaku se řídí v krocích regulátorem poměru Pl s časově nastavitelnými konstantami P a I podle metastabilních stavů dynamické soustavy plynovodní sítě. Zapojení lze využít při regulaci dodávky topných plynů z místních sítí.The method and connection to the electrical regulation of the gas outlet overpressure downstream of the membrane gas pressure regulator solves the automatic adjustment of the outlet overpressure. The essence is that the spring of the control regulator is controlled by an electric drive depending on the amount of gas flowing through the membrane gas pressure regulator or depending on the program control, while the setting of the variable outlet overpressure is controlled in steps by a ratio regulator Pl with time-adjustable constants P and I according to the metastable states of the dynamic system of the gas pipeline network. The connection can be used to regulate the supply of heating gases from local networks.

Description

Vynález se týká způsobu regulace výstupního přetlaku za membránovým regulátorem tlaku plynu, jakož i pneumatického i elektrického zařízení k provádění tohoto způsobu a řeší problém automatického nastavování výstupního přetlaku.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the outlet pressure downstream of a diaphragm gas pressure regulator, as well as pneumatic and electrical apparatus for carrying out the method, and to the problem of automatically adjusting the outlet pressure.

Dodávky topných plynů se zabezpečují z místních sítí, do kterých je plyn dodáván z nadřazených řadů středotlakých nebo vysokotlakých. Vlastní dodávka z nadřazených řadů do místních sítí je realizována prostřednictvím regulačních stanic nebo regulačních řadů, což je soubor regulujících a zabezpečujících prvků pro automatickou, v převážné většině bezobslužnou regulaci vyššího proměnného vstupního přetlaku na konstantní nižší přetlak na výstupu. Počet takovýchto regulačních zařízení v praxi kolísá podle délky provozovaných sítí, v případě větších měst dosahuje i několika set. Hodnota výstupního přetlaku z regulačních stanic se musí volit tak, aby v kritickém místě sítě, obvykle nejvzdálenějším od regulační stanice, byl dostatečný přetlak schopný zabezpečit správnou funkci spotřebičů i při kritickém odběru, tj. maximálním odběru. Pokud by nebyl dodržen tento požadavek, případné zhasnutí plamene by nejen zabránilo funkci plynových spotřebičů, ale především u řady nezabezpečených typů spotřebičů by mělo za následek i únik plynu a tím přímo ohrožení bezpečnosti odběratelů. V rozsahu nižších přetlaků, při kterých jsou místní sítě provozovány, jsou ztráty plynu prakticky přímo úměrné velikosti přetlaku. Dosud známé způsoby regulace přetlaků v místních sítích jsou upraveny podle skutečných odběrů tak, aby nedocházelo ke zbytečným ztrátám a lze je rozdělit na systémy s dálkovou regulací a systémy s autonomní regulací. Výhody systémů s dálkovou regulací spočívají v možnosti plynulé nebo skokově regulovat výstupní přetlak podle okamžitých podmínek sítě v závislosti na celé řadě parametrů, které může sledovat operátor nebo i počítač. Zásadní nevýhoda tohoto systému spočívá ve vysokých investičních nákladech na provozování i výstavbu spojových cest, ať již kabelových nebo radiových. V městských podmínkách velmi často dochází k narušení těchto spojení a tím i odstranění výhod uvedeného systému. Systém vyžaduje přídavné zařízení k nastavení regulační stanice v případě poruchy spojení, což je jeho další nevýhodou. Dosavadní systémy s autonomní regulací pracují v zásadě se dvěma principy s časovým programem a se změnou přetlaku v závislosti na průtoku plynu, kdy je změna přetlaku řízena elektrickým pohonem. U systému s časovým programem se mění výstupní přetlak podle předem zadaného denního nebo týdenního cyklu, přičemž součástí systému je časová základna ať mechanická nebo elektronická.The supply of fuel gases is ensured from local networks, to which gas is supplied from the superior medium- or high-pressure series. The actual supply from the superior series to the local networks is realized by means of control stations or control series, which is a set of regulating and securing elements for automatic, mostly unmanned regulation of higher variable input overpressure to constant lower output overpressure. The number of such control devices in practice varies according to the length of the networks operated, and in the case of larger cities it reaches several hundreds. The value of the outlet pressure from the control stations must be chosen so that at the critical point of the network, usually the furthest from the control station, there is sufficient overpressure able to ensure the correct functioning of the appliances even at critical consumption, ie maximum consumption. If this requirement was not observed, the possible extinguishing of the flame would not only prevent the operation of gas appliances, but also a number of unsecured types of appliances would result in a gas leak and thus directly endanger the safety of consumers. In the range of lower pressures at which local networks are operated, gas losses are virtually proportional to the size of the pressures. Previously known methods of overpressure control in local networks are adjusted according to actual consumption so as to avoid unnecessary losses and can be divided into systems with remote control and systems with autonomous control. The advantages of remote control systems are the ability to continuously or stepwise regulate the output overpressure according to the instantaneous network conditions depending on a variety of parameters that can be monitored by the operator or even the computer. The major disadvantage of this system lies in the high investment costs for the operation and construction of communication routes, whether cable or radio. In urban conditions, these connections are very often disrupted and thus the benefits of the system are removed. The system requires additional equipment to adjust the control station in the event of a connection failure, which is another drawback. Existing systems with autonomous control operate in principle with two principles with a time program and a change in overpressure depending on the gas flow, where the change in overpressure is controlled by an electric drive. In a system with a time program, the output overpressure varies according to a predetermined daily or weekly cycle, and the system includes a mechanical or electronic time base.

Nevýhodou těchto systémů je jejich malá pružnost, neboť dodávka topných plynů není jen funkcí času, ale řady dalších parametrů. Systém vyžaduje zařízení pro nastavení výstupního přetlaku při poruše časové základny, resp. synchronizaci času tam, kde je závislá na dodávce elektrické energie, protože v opačném případě nejsou splněny podmínky bezpečné dodávky.The disadvantage of these systems is their low flexibility, because the supply of fuel gases is not only a function of time, but a number of other parameters. The system requires a device to adjust the output overpressure in case of failure of the time base, respectively. time synchronization where it is dependent on the supply of electricity, as otherwise the conditions of secure supply are not met.

Nevýhody dosavadních způsobů jsou odstraněny způsobem regulace výstupního přetlaku za membránovým regulátorem tlaku plynu podle vynálezu, který je upraven tak, že se zjistí velikost množství plynu protékajícího regulátorem a v závislosti na tomto množství se pak pneumaticky nebo elektricky nastaví tlak nebo síla působící na membránu membránového regulátoru, přičemž se toto nastavení řídí podle metastabilních stavů dynamické soustavy plynovodní sítě při časově nastavitelné konstantě.The disadvantages of the prior art are eliminated by the method of controlling the outlet pressure after the diaphragm regulator of the gas according to the invention, which is adjusted so that the amount of gas flowing through the regulator is determined and the pressure or force acting on the diaphragm regulator diaphragm , the setting being governed by the metastable states of the dynamic gas network system at a time-adjustable constant.

Zařízení k provádění způsobu s pneumatickým nastavováním podle vynálezu je podle dalšího znaku uspořádáno tak, že pneumatický pohon, zařazený za jehlovým integračním ventilem, je spojen s řídicím regulátorem, vlastním rámem se stavěči maticí a pohyblivým táhlem spojeným s vodítkem pružiny řídicího regulátoru, přičemž pohyblivé táhlo je opatřeno stavitelným koncovým dorazem.The apparatus for carrying out the pneumatic adjusting method according to the invention is arranged in such a way that the pneumatic actuator downstream of the needle integration valve is connected to the control regulator, its own frame with the adjusting nut and a movable rod connected to the spring guide of the regulator, is equipped with an adjustable end stop.

Zařízení k provádění způsobu s elektrickým nastavováním podle vynálezu je uspořádáno tak, že elektrický pohon, zařazený za regulátor v poměru Pl je spojen s řídicím regulátorem, nosným rámem a pohyblivým táhlem spojeným s vodítkem pružiny řídicího regulátoru.The apparatus for carrying out the electrical adjustment method according to the invention is arranged such that the electric actuator downstream of the regulator in the ratio P1 is connected to the control regulator, the support frame and the movable rod connected to the spring guide of the control regulator.

Regulační soustava podle vynálezu umožňuje řídit výstupní přetlak v závislosti na podmínkách sítě simulací práce obsluhy. Vlastním principem je totiž integrační postup, kdy je časová konstanta volitelná podle konkrétního charakteru sítě. Současně se průměrují hodnoty odběrů, získávané z clony obdobně jako při vyhodnocování obsluhou. Integrační postup je schopný plynule nastavit stanici na požadovaný režim bez ohledu na počet dalších stanic pracujících do systému, čímž je eliminováno kmitání tlaku v této síti. Výhodou regulační soustavy podle vynálezu je, že je možnost plynovodní síť v době mimošpičkových odběrů provozovat s nižším přetlakem, tj. upravovat výši přetlaku plynu podle skutečných podmínek odběru, čímž dojde ke snížení úniku plynu vlivem netěsnosti sítí. Výhodou pneumatické regulační soustavy je navíc její nezávislost na dodávce elektrické energie.The control system according to the invention makes it possible to control the output pressure according to the network conditions by simulating the operation of the operator. The actual principle is the integration procedure, where the time constant is selectable according to the specific character of the network. At the same time, the sampling values averaged from the orifice are averaged similarly to the operator's evaluation. The integration procedure is capable of continuously adjusting the station to the desired mode regardless of the number of other stations operating in the system, thereby eliminating pressure oscillations in this network. The advantage of the control system according to the invention is that it is possible to operate the gas network at off-peak offtake times at a lower overpressure, ie to adjust the gas overpressure according to the actual offtake conditions, thereby reducing gas leakage due to network leaks. The advantage of the pneumatic control system is its independence from the power supply.

Vynález je znázorněn ve dvou příkladech provedení na připojených výkresech, kde na obr. 1 je zařízení podle vynálezu s pneumatickou regulací a na obr. 2 je zařízení podle vynálezu s elektrickou regulací.The invention is illustrated in two exemplary embodiments in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a device according to the invention with pneumatic control and Fig. 2 is a device according to the invention with electrical control.

Pneumatická regulační soustava (obr. 1) membránových regulátorů tlaku plynu podle vynálezu je vytvořena pneumatickým pohonem 1, spojeným nosným rámem 2 opatřeným stavěči maticí 3 s řídicím regulátorem 4 membránového regulátoru 19 tlaku plynu. Funkční membrána 5 pneumatického pohonu 1 je spojena pohyblivým táhlem 6, opatřeným stavitelným koncovým dorazem 7 a vodítkem 8 s pružinou 9 řídicího regulátoru 4. Pneumatický pohon 1 je zapojen do regulačního obvodu složeného z jehlového integračního ventilu 13 a programátoru 14 nebo odmocňovacího převodníku 13, pneumatického převodníku diferenčního tlaku 12 a komorové měřicí clony 11 umístěné za membránovým regulátorem 10 tlaku plynu.The pneumatic control system (FIG. 1) of the diaphragm gas pressure regulators according to the invention is formed by a pneumatic actuator 1 connected by a support frame 2 provided with an adjusting nut 3 to the control regulator 4 of the diaphragm pressure regulator 19. The functional diaphragm 5 of the pneumatic actuator 1 is connected by a movable rod 6 provided with an adjustable end stop 7 and a guide 8 with a spring 9 of the control regulator 4. The pneumatic actuator 1 is connected to a control circuit composed of a needle integration valve 13 and a programmer 14 a differential pressure transducer 12 and a chamber orifice 11 located downstream of the gas pressure regulator 10.

Příklad provedení vynálezu s elektrickou regulací (obr. 2] je vytvořen elektrickým pohonem 21, spojeným nosným rámem 22 s řídicím regulátorem 23 membránového regulátoru 24 tlaku plynu. Převodové ústrojí 25 elektrického pohonu 21 je spojeno pohyblivým táhlem 26 opatřeným vodítkem 27 s pružinou 28 řídicího regulátoru 23. Elektrický pohon 21 je zapojen do regulačního okruhu složeného z regulátoru 33 v poměru Pl a programátoru 32, nebo z regulátoru 33 v poměru Pl, odmocňovacího členu 31, snímače 30 tlakové diference a komorové měřicí clony 29 umístěné za membránovým regulátorem 24 tlaku plynu. Dá’e je elektrický pohon 21 zapojen do okruhu zpětué vazby, složeného z převodníku 34, regulátoru 33 v poměru Pl a elektrického pohonu 21.An exemplary embodiment of the invention with electrical control (Fig. 2) is formed by an electric drive 21 coupled by a support frame 22 to a control regulator 23 of a diaphragm pressure regulator 24. The gear 25 of the electric drive 21 is connected by a movable rod 26 provided with a guide 27 The electric actuator 21 is connected to a control circuit comprising a controller 33 in a ratio P1 and a programmer 32, or a controller 33 in a ratio P1, a square root member 31, a pressure difference sensor 30 and a chamber orifice 29 located downstream of the diaphragm regulator 24. Furthermore, the electric drive 21 is connected to a feedback circuit consisting of a converter 34, a controller 33 in a ratio P1 and an electric drive 21.

Zařízení podle vynálezu s pneumatickou regulací (obr. 1) pracuje tak, že změnou množství plynu protékajícího regulátorem 10 tlaku plynu a měřeného komorovou měřicí clonou 11 dojde ke změně diferenčního tlaku vstupujícího do pneumatického převodníku 12, který vyvolá změnu výstupního tlaku odmocňovacího převodníku 13. Na tuto změnu nebo na změnu výstupního signálu z programátoru 14, například vačkového časového spínače, spínacích hodin včetně převodníku impulsu apod., upravenou nastavitelným zpožděním pomocí jehlového integračního ventilu 15 reaguje funkční membrána 5 pneumatického pohonu 1 společně s pohyblivým táhlem 6, vodítkem 8, pružinou 9 a řídicím regulátorem 4 a změní se tlak působící na membránu membránového regulátoru 10 tlaku plynu a tím se změní i tlak za tímto membránovým regulátorem 10. Minimální tlak plynu za membránovým regulátorem 10 se nastaví zašroubováním nosného rámu 2 do řídicího regulátoru 4 a zajistí stavěči maticí 3. Maximální tlak plynu za membránovým regulátorem 10 se nastaví stavitelným koncovým dorazem 7.The device according to the invention with pneumatic control (Fig. 1) works by changing the amount of gas flowing through the gas pressure regulator 10 and measured by the chamber orifice 11, to change the differential pressure entering the pneumatic transducer 12, which causes the output pressure of the square root transducer 13 to change. the actuator diaphragm 5 of the pneumatic actuator 1 reacts together with the movable rod 6, the guide 8, the spring 9 to adjust this or to change the output signal from the programmer 14, for example a cam timer, a timer including a pulse transducer and the like. and the control regulator 4, and the pressure acting on the diaphragm of the diaphragm regulator 10 is changed and the pressure behind the diaphragm regulator 10 is also changed. The minimum gas pressure behind the diaphragm regulator 10 is set by screwing the carrier r The maximum gas pressure downstream of the diaphragm regulator 10 is adjusted by an adjustable end stop 7.

Zařízení podle vynálezu s elektrickou regulací (obr. 2} pracuje tak, že změnou množství plynu protékajícího membránovým regulátorem 24 a měřeného například komorovou měřicí clonou 29 dojde ke změně diferenčního tlaku vstupujícího do snímače 30 tlakové diference, který vyvolá změnu výstupního signálu z odmocňovacího členu 31. Tuto změnu nebo změnu výstupního signálu z programátoru 32, jímž může být například vačkový časový spínač, spínací hodiny nebo zdroj regulačního signálu, porovná regulátor 33 v poměru Pl se signálem z převodníku 34 a vyšle střídu impulsů do elektrického pohonu 21 a pomocí převodového ústrojí 25, nosného rámu 22, pohyblivého táhla 26, vodítka 27, pružiny 28 a řídicího regulátorů 23 se změní tlak plynu působícího na membránu membránového regulátoru 24 a tím i tlak plynu za tímto membránovým regulátorem 24.The device according to the invention with electrical control (FIG. 2) operates such that by varying the amount of gas flowing through the membrane regulator 24 and measured, for example, by the chamber orifice 29, the differential pressure entering the differential pressure sensor 30 changes. This change or change in the output signal from the programmer 32, which may be, for example, a cam timer, timer or control signal source, compares the controller 33 in a ratio P1 to the signal from the converter 34 and sends pulse duty to the electric drive 21 and , the support frame 22, the movable rod 26, the guide 27, the spring 28 and the control regulators 23 change the pressure of the gas acting on the membrane of the membrane regulator 24 and thus the pressure of the gas downstream of the membrane regulator 24.

Vynálezu lze využít zejména při regulaci dodávky topných plynů z místních sítí.In particular, the invention can be used to control the supply of fuel gases from local networks.

Claims

A method for controlling the outlet pressure downstream of a diaphragm gas pressure regulator, optionally using program control, characterized in that the amount of gas flowing through the regulator is determined and the pressure or force acting on the diaphragm regulator diaphragm is pneumatically or electrically adjusted, wherein this setting is governed by metastable states of the dynamic gas network system at a time-adjustable constant.

Device for carrying out the method with pneumatic adjusting according to claim 1, characterized in that the pneumatic actuator (1) downstream of the needle integration valve (15) is connected to the control regulator (4), the support frame (2) and the adjusting nut (1). 3) and a movable rod (6) connected to the spring guide (8) of the control regulator (4), the movable rod being provided with an adjustable end stop (7).

Device for carrying out the method with the electrical adjustment according to claim 1, characterized in that the electric drive (21) downstream of the regulator (33) in the ratio P1 is connected to the control regulator (24), the support frame (22) and the movable rod (26). ) connected to a guide (27) of the spring (28) of the control regulator (24).