EA030988B1

EA030988B1 - Система электронного регулирования давления газа

Info

Publication number: EA030988B1
Application number: EA201600500A
Authority: EA
Inventors: Акрам Ахмед Оглы Амрахлы
Original assignee: Акрам Ахмед Оглы Амрахлы
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2018-10-31
Also published as: EA201600500A1

Abstract

Изобретение относится к области автоматического управления, регулирования и контроля систем газоснабжения жилых и общественных зданий, коммунально-бытовых и промышленных объектов. Предлагаемая система предназначена для дистанционного и механически-автоматического управления процессами транспорта природного газа по газопроводам независимо от расхода газа, а также обеспечения заданного выходного давления в широких диапазонах (высокое, среднее и низкое). Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что система электронного регулирования давления газа характеризуется тем, что включает комбинированный регуляторный узел, состоящий из регулятора управления давлением, соединенного с основным регулятором, с предохранительно-запорным клапаном и предохранительно-сбросным клапаном, корректор-вычислитель, соединенный посредством датчиков преобразователя входного газа и преобразователя выходного газа с приводом регулятора управления давления, и связанный стандартными каналами связи с дистанционным командно-контрольным прибором, снабженным дисплеем, при этом на входе основного регулятора установлен сетчатый фильтр, а на выходе основного регулятора установлен преобразователь электроэнергии, датчики температуры газа и выходного давления, причем основной регулятор выполнен двухкамерным, а камера над мембраной связана с газопроводом на выходе.

Description

030988 Bl

030988 В1

Изобретение относится к области автоматического управления, регулирования и контроля систем газоснабжения жилых и общественных зданий, коммунально-бытовых и промышленных объектов. Предлагаемая система предназначена для дистанционного и механически-автоматического управления процессами транспорта природного газа по газопроводам независимо от расхода газа, а также обеспечения заданного выходного давления в широких диапазонах (высокое, среднее и низкое).

Из области техники известна газорегуляторная установка на раме типа ГРУ-2а-02-ЭК, снабженная измерительным комплектом. Данная установка используется для редуцирования высокого входного давления и автоматического поддержания его в заданном диапазоне. Данная установка применяется для регулирования газоснабжения коммунальных бытовых и производственных объектов, при этом линии редуцирования включают комплект газового технологического оборудования, содержащего шаровые краны, газовые фильтры для очистки от смолистых веществ и механических примесей, датчики для измерения давления на входе и выходе, предохранительно-запорный клапан для прекращения подачи газа в регулятор, если его давление выше допустимого диапазона, регулятор давления газа, предохранительносбросной клапан для сброса газа в атмосферу при повышении выходного давления газа. Это устройство имеет достаточный запас точности регулирования газа, соответствующий известным стандартам, применяемым в газопромышленной отрасли, однако недостатком данного устройства является то, что этот уровень достигается высокими технологическими требованиями к самому устройству, а следовательно, ведет к увеличению себестоимости устройства.(1)

Известен прямоточный регулятор давления РД 4, включающий в себя корпус, трубчатое подвижное седло, неподвижное седло, входной и выходной патрубки, мембранный привод. Регулятор за счет прямоточной конструкции имеет повышенную пропускную способность, но вследствие неустойчивости потока газа, двигающегося с большой скоростью, поток закручивается, в выходном патрубке возникают завихрения, что приводит к выпадению гидратов на стенках, заклиниванию трубчатого седла, снижению пропускной способности. Главным недостатком указанной конструкции является большая степень закручивания потока газа, дросселируемого на участках перед замерным узлом, устанавливаемым после регулятора, что приводит к увеличению длин прямых участков труб после регулятора (2)

Кроме этого, в качестве аналога может быть регулятор давления газа, содержащий исполнительное устройство с затвором, седлом, входной, выходной и управляющей камерами, дроссель, пилот с регулирующим клапаном, мембранным блоком и механизмом настройки, причем входная камера исполнительного устройства через дроссель соединена с управляющей камерой и пилотом, а пилот связан с выходной камерой исполнительного устройства. В устройстве между входной и управляющей камерами исполнительного устройства введен резервный канал с пневмоуправляемым запорным устройством нормальнозакрытого типа, а в пилоте размещен аварийный клапан, взаимодействующий с пневмоуправляемым запорным устройством нормально-закрытого типа (3).

Наличие аварийного канала с запорным устройством нормально-закрытого типа отсекает регулятор при превышении установленных значений выходного давления, но не решает главную проблему - возможный разрыв диафрагмы затвора, что приводит к аварийным неконтролируемым ситуациям в эксплуатации. Все случаи аварийной остановки регулятора приводят к отключению линии редуцирования газа и требуют привлечения обслуживающего персонала для последующего его запуска.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является выбранный в качестве прототипа регулятор давления газа РДБК, работающий на различных диапазонах (4).

В случае регулирования высокого, среднего и низкого давления используются два регулятора или один регулятор с двумя командными приборами. Система регулирования давления газа включает узел, представляющий собой регулятор управления прямого действия, который при работе создает постоянный перепад давлений на регуляторе управления низкого давления, что делает работу регулятора мало зависимой от колебаний входного давления. Регулятор управления низкого давления является командным прибором. Регулятор управления поддерживает постоянное давление за регулятором посредством поддержания постоянного давления в мембранной камере регулирующего клапана. Однако недостатком прототипа является недостаточная оперативность срабатывания устройства при резких изменениях давления газа.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности в системе автоматизации, обеспечение регулирования давления на выходе системы, функционирования одновременно в высоком и среднем диапазоне, снижение затрат при изготовлении и эксплуатации.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что система электронного регулирования давления газа характеризуется тем, что включает комбинированный регуляторный узел, состоящий из регулятора управления давлением, соединенного с основным регулятором, с предохранительно-запорным клапаном и предохранительно-сбросным клапаном, корректор-вычислитель, соединенный посредством датчиков преобразователя входного газа и преобразователя выходного газа с приводом регулятора управления давления, и связанный стандартными каналами связи с дистанционным командно-контрольным прибором, снабженным дисплеем, при этом на входе основного регулятора установлен сетчатый фильтр, а на выходе основного регулятора установлен преобразователь электроэнергии, датчики температуры газа и выходного давления, причем основной регулятор выполнен двухкамерным, а ка

- 1 030988 мера над мембраной связана с газопроводом на выходе.

При этом корректор-вычислительный прибор выполнен с возможностью:

выполнения полученных команд с дистанционного командно-контрольного прибора передачи данных на командно-контрольный прибор, обеспечения выходного давления в заданных пределах, управления предохранительно-сбросным и предохранительно-запорным клапанами при аварийных ситуациях, резком повышении или понижении давления, закрытия поступления газа в систему по команде с командно-контрольного прибора.

При этом в соответствии с предпочтительным вариантом исполнения система выполнена с обеспечением зарядки аккумулятора за счет выработки электроэнергии устройством, размещенным в системе.

В соответствии с предпочтительным вариантом система выполнена с обеспечением непрерывного контроля входного и выходного давления, а также с возможностью передачи данных на командноконтрольный прибор.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществление системы позволяет достичь выходного давления в заданных пределах.

Согласно альтернативному исполнению система выполнена с обеспечением управления предохранительно-запорным и предохранительно-сбросным клапанами при аварийной ситуации, резком повышении или понижении давления.

В соответствии с предпочтительным вариантом система выполнена с обеспечением закрытия поступления газа в систему по команде с командно-контрольного прибора.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает оперативность получения информации, а также безопасное и стабильное газоснабжение потребителей на основе большой пропускной способности системы.

Настоящая система регулирования отличается от существующих тем, что управление работой системы производится с помощью дистанционного командно-контрольного прибора с дисплеем. Входное и выходное давления газа отражается на дисплее корректора, а также дистанционного прибора. При этом корректор определяет показатели газа (расход, температуру, плотность, сжимаемость) и отражает их на дисплее. Корректор получает электропитание посредством преобразователя электроэнергии, установленного в системе. При возникновении аварийных ситуаций на расстоянии поступает команда, при этом происходит закрытие предохранительного запорного клапана, установленного в системе и прекращается подача газа к потребителю до устранения причин. Система подаёт звуковой сигнал на корректор и дистанционный командный прибор в случае, если происходит утечка газа при неправильном монтаже системы, или в процессе эксплуатации. Данная система, в отличие от существующих и находящихся в эксплуатации на сегодняшний день регуляторов давления газа, даёт возможность с помощью одного командного регулятора задавать и поддерживать более точное давление на выходе в высоких, средних и низких диапазонах на основе упрощенной схемы регулирования.

Конструктивное исполнение устройства проиллюстрировано на чертежах: На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемой системы На фиг. 2 представлена технологическая схема предлагаемой системы.

Система электронного регулирования давления газа включает комбинированный регуляторный узел, состоящий из регулятора управления давлением 1, который является командным прибором, соединенного с основным комбинированным регулятором 2, с предохранительно-сбросным клапаном 3 и предохранительно-запорным клапаном 4, при этом на входе основного регулятора установлен сетчатый фильтр 5, а на выходе основного регулятора установлен преобразователь электроэнергии 6 (электроразрядное устройство). Система содержит корректор-вычислительный прибор 7, соединенный посредством датчиков преобразователя 8 входного газа и преобразователя 9 выходного газа с приводом регулятора управления давления 1 (командного прибора), и связанный стандартными каналами связи с дистанционным командно-контрольным прибором 10, снабженным дисплеем 11, на выходе системы установлены датчики температуры газа 12 и выходного давления 13, причем основной регулятор 2 выполнен двухкамерным, а камера над мембраной связана с газопроводом на выходе, на входе системы установлен датчик давления 14. На схеме показаны входной 15 и выходной 16 газопроводы, датчик входного давления 14 соединен с преобразователем входного давления 17 корректора 7, предохранительно-запорный клапан 4 соединен с преобразователем запорного клапана 18, датчик температуры 12 соединен с преобразователем температуры 19, датчик давления на выходе 13 соединен с преобразователем выходного давления 20, предохранительно-сбросный клапан 3 соединен с преобразователем сбросного клапана 21.

Система электронного регулирования давления газа с автоматическим регулированием регуляторов и предохранительно-запорного и сбросного клапанов работает следующим образом: газ входного давления поступает к регулятору управления (командному прибору) 1. От регулятора управления газ поступает в подмембранную камеру, а также в надмембранную камеру основного регулятора, при этом камера связана с газопроводом за регулятором. Давление в подмембранной камере основного регулятора при работе регулятора всегда будет больше выходного давления. Надмембранная камера основного регулятора находится под воздействием выходного давления. Благодаря наличию в системе регулятора управ

- 2 030988 ления, поддерживающего за собой постоянное давление, давление в подмембранной камере основного регулятора также будет постоянным. Любые отклонения выходного давления от заданного вызывают в свою очередь перемещение клапана основного регулятора в новое равновесное состояние, соответствующее новым значением входного давления и расхода. При этом восстанавливается выходное давление газа. Давление в подмембранной камере основного регулятора автоматически регулируется клапаном регулятора управления в зависимости от величин расхода газа и входного давления. Усилие выходного давления на мембрану регулятора управления постоянно сравнивается с заданным при настройке усилием его нижней пружины. Любое отклонение выходного давления вызывает перемещение мембраны и клапана регулятора управления. При этом меняется расход газа, а следовательно, и давление под мембранной основного регулятора. Таким образом, при любом отклонении выходного давления от заданного, изменение давления под мембраной основного регулятора вызывает перемещение клапана в новое равновесное состояние, при котором выходное давление восстанавливается. Из системы регулятора давления газа на корректор (вычислительный прибор) 7 поступают следующие данные: давление на входе системы по датчику 8, давление на выходе системы датчик 9, температура газа по датчику 12. Управление регулятором управления 1 осуществляется по выходному давлению. Изменение заданного выходного давления производится через выходные датчики 8 и 9 корректора 7, подающего команды на регулятор управления 1.

При необходимости оперативного изменения диапазона выходного давления вручную регулируют регулированный стакан регулятора управления соответственно понижая или повышая выходное давление. При этом корректор-вычислительный прибор 7 выполняет следующие работы: выполняет полученные команды с дистанционного командно-контрольного прибора 10, передает данные на командноконтрольный прибор, обеспечивает выходное давление в заданных пределах, управляет предохранительно-сбросным 3 и предохранительно-запорным 4 клапанами при аварийных ситуациях, резком повышении или понижении давления, закрывает поступление газа в систему по команде с командноконтрольного прибора.

Перечень использованной литературы:

1) ГРУ-2а-02-ЭК газорегуляторная установка типа ГРУ-2а-02-ЭК (http://gazovikgas.ru/katalog/gru/gru_s_rezervnoj_liniej_).

2) Регулятор давления газа РД-25-64(http://qazmashprom-s.ru/otechestvennye-requlyatory/587-rd64.html)

3) РФ №2239862, МПК G05D 16/06.

4) Регулятор давления газа РДБК (http://gazmashprom-s.ru/otechestvennye-regulyatory/588-rdbk-1-5025.html.).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система электронного регулирования давления газа, характеризующаяся тем, что включает комбинированный регуляторный узел, состоящий из регулятора управления давлением, соединенного с основным регулятором, с предохранительно-запорным клапаном и предохранительно-сбросным клапаном, корректор-вычислитель, соединенный посредством датчиков преобразователя входного газа и преобразователя выходного газа с приводом регулятора управления давлением, и связанный стандартными каналами связи с дистанционным командно-контрольным прибором, снабженным дисплеем, при этом на входе основного регулятора установлен сетчатый фильтр, а на выходе основного регулятора установлен преобразователь электроэнергии, датчики температуры газа и выходного давления, причем основной регулятор выполнен двухкамерным, а камера над мембраной связана с газопроводом на выходе.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением зарядки аккумулятора корректора за счет выработки электроэнергии устройством, размещенным в системе.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением непрерывного контроля входного и выходного давления.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью передачи данных на командно-контрольный прибор.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением выходного давления в заданных пределах.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением управления предохранительно-запорным и предохранительно-сбросным клапанами при аварийной ситуации, резком повышении или понижении давления.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что выполнена с обеспечением закрытия поступления газа в систему по команде с командно-контрольного прибора.

- 3 030988

Фиг. 2