RU129579U1

RU129579U1 - AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL OF ELECTRIC ACTUATOR OF LOCKING FITTINGS ON MAIN PIPELINES WITH THE CURRENT ENVIRONMENT

Info

Publication number: RU129579U1
Application number: RU2011135196/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Алексеенко; Виктор Васильевич Симакин; Николай Михайлович Захаров
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-06-27

Abstract

1. Автономная система электропитания и управления электропривода запорной арматуры на магистральных трубопроводах с текущей средой, содержащая накопитель электроэнергии - аккумулятор, блок управления и устройство дистанционной связи, по сигналу которого блок управления подключает аккумулятор к электроприводу запорной аппаратуры, отличающаяся тем, что для зарядки аккумулятора создан автономный источник энергии - микроГЭС, использующая гидроэнергетический потенциал небольшой части текущей среды, ответвляемой через отводной патрубок на турбину, находящуюся на валу электрогенератора.2. Автономная система электропитания и управления электропривода запорной арматуры по п.1, отличающаяся тем, что турбина микроГЭС расположена внутри отводного патрубка, оба конца которого присоединены к стенке трубопровода.3. Автономная система электропитания и управления электропривода запорной арматуры по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на входе отводного патрубка расположен регулируемый клапан, а блок управления, подключающий аккумулятор к электроприводу запорной аппаратуры по сигналу дистанционной связи, дополнительно регулирует поступление текущей среды в патрубок, открывая и закрывая регулируемый клапан на входе патрубка по мере заряда и разряда аккумулятора.1. An autonomous power supply and control system for electric shutoff valves on main pipelines with a current medium, containing an electric energy storage device - a battery, a control unit and a remote communication device, at the signal of which the control unit connects the battery to the electric shutoff device, characterized in that it is designed to charge the battery autonomous energy source - micro hydroelectric power station, using the hydropower potential of a small part of the current medium, branched through a branch pipe to a turbine located on the shaft of the generator. 2. An autonomous power supply and control system for an electric drive of shutoff valves according to claim 1, characterized in that the micro-hydroelectric turbine is located inside the branch pipe, both ends of which are connected to the pipeline wall. The autonomous power supply and control system for an electric drive of shutoff valves according to claim 1 or 2, characterized in that an adjustable valve is located at the inlet of the outlet pipe, and the control unit that connects the battery to the electric drive of shutoff equipment by a remote communication signal additionally regulates the flow of the current medium into the pipe, opening and closing the adjustable valve at the inlet of the nozzle as the battery charges and discharges.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, конкретно к автономным системам электропитания и управления запорно-регулирующей арматуры на магистральных трубопроводах с текущей средой.The utility model relates to the field of electrical engineering, specifically to autonomous power supply systems and control valves for main pipelines with the current environment.

Области применения - гидротехника, топливно-энергетический комплекс, жилищно-коммунальное хозяйство.Fields of application - hydraulic engineering, fuel and energy complex, housing and communal services.

Отечественной и зарубежной промышленностью производятся различные электроприводы запорной арматуры для магистральных трубопроводов с текущей средой, питание которых происходит от силовой электросети. Это, например, электроприводы Пермского предприятия «Промарм», ЗАО ТК «Нефтьгазкомплект» (Москва), Московского насосного завода №1 (производятся в комплекте с задвижками), фирмы БИФФИ (Италия).Domestic and foreign industry produces various electric actuators for valves for main pipelines with a current medium, which are powered by a power mains. These are, for example, electric drives of the Perm enterprise “Promarm”, CJSC TC “Neftegazkomplekt” (Moscow), Moscow Pump Plant No. 1 (produced complete with valves), and BIFFI (Italy).

Однако многие магистральные трубопроводы проходят в труднодоступных отдаленных районах при полном отсутствии источников питания или ограничении в электроснабжении. В таких условиях при аварийных ситуациях теряется много времени на закрытие/открытие запорной арматуры вручную, что вызывает большие потери текущей среды, нанося значительный ущерб окружающей природе, строениям и населению.However, many trunk pipelines run in remote areas with inaccessible sources of power or limited power supply. In such conditions, in emergency situations, a lot of time is lost for closing / opening shut-off valves manually, which causes large losses of the current environment, causing significant damage to the environment, buildings and population.

Известен резервированный привод для запорно-регулирующей арматуры трубопроводов, содержащий, в частности, электродвигатель, подключенный к сети силового электропитания и резервный пневматический двигатель (Проспект фирмы БИФФИ «Техническое описание и руководство по установке многооборотных электрических сервоприводов моделей SGR/PN», Италия, 1984, с 1-17) [1].Known redundant drive for shut-off and control valves of pipelines, containing, in particular, an electric motor connected to a power supply network and a backup pneumatic motor (Prospectus company BIFFI "Technical description and installation guide for multi-turn electric actuators models SGR / PN", Italy, 1984, from 1-17) [1].

Известна также система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов, содержащая электропривод с электродвигателем и пневматический двигатель (Патент РФ на полезную модель №7466) [2].There is also a system for emergency shutdown of oil pipelines containing an electric drive with an electric motor and a pneumatic engine (RF Patent for Utility Model No. 7466) [2].

Техническими недостатками систем питания и управления запорной арматуры в обоих решениях являются питание от силовой сети, а также невысокая надежность и сложность применяемых в приводе пневматических двигателей.The technical drawbacks of the power supply and control systems of shutoff valves in both solutions are power supply from the power network, as well as the low reliability and complexity of pneumatic motors used in the drive.

Наиболее близкое к предлагаемому решение содержится в (Патент РФ №2173799, класс F15B 9/03) [3]. В [3] описана система аварийного перекрытия нефтепродуктопроводов, содержащая запорно-регулирующий орган - задвижку или шаровой кран, электродвигатель с электроприводом от силовой сети, резервный пневматический двигатель со струйным ротором (создает «масляный туман» в сжатом воздухе) и баллонами сжатого воздуха или инертного газа, автономный источник электропитания - электро аккумулятор, используемый для запуска пневмодвигателя, и блок управления. Сигнал на перекрытие/открытие трубопровода подается по радиоканалу с помощью передающей и приемной радиостанций на блок управления.Closest to the proposed solution is contained in (RF Patent No. 2173799, class F15B 9/03) [3]. In [3], an emergency shutdown system for oil pipelines was described, containing a shut-off and regulating body — a valve or ball valve, an electric motor with an electric drive from the power network, a backup pneumatic engine with a jet rotor (creates “oil fog” in compressed air), and cylinders of compressed air or inert gas, autonomous power supply - an electric battery used to start the air motor, and a control unit. The signal for blocking / opening the pipeline is transmitted via a radio channel using a transmitting and receiving radio station to the control unit.

Недостатком этой сложной системы является наличие многих ненадежных узлов пневматической системы (струйный ротор, пневматический двигатель, автономный источник сжатого воздуха, включающий в себя батарею баллонов, электропневмоклапан, регулятор и датчик давления), что значительно снижает надежность системы и удорожает ее. Кроме того, необходим внешний источник энергии для зарядки аккумулятора.The disadvantage of this complex system is the presence of many unreliable components of the pneumatic system (a jet rotor, a pneumatic engine, an autonomous source of compressed air, including a battery of cylinders, an electro-pneumatic valve, a regulator, and a pressure sensor), which significantly reduces the reliability of the system and increases its cost. In addition, an external power source is required to charge the battery.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание высоконадежной, недорогой системы экстренного перекрытия магистральных трубопроводов с текущей средой без использования пневмодвигателей, с помощью полностью автономной системы питания и управления электропривода запорной арматуры.The technical result of the proposed utility model is the creation of a highly reliable, inexpensive system for emergency shut-off of trunk pipelines with the current medium without the use of air motors, using a fully autonomous power supply system and control of electric valves.

Технический результат достигается тем, что в автономной системе электропитания и управления электропривода запорной арматуры на магистральных трубопроводах с текущей средой, содержащей накопитель электроэнергии - аккумулятор, блок управления и устройство дистанционной связи, по сигналу которого блок управления подключает аккумулятор к электроприводу запорной аппаратуры, для зарядки аккумулятора создан автономный источник энергии - микро ГЭС, использующая гидроэнергетический потенциал небольшой части текущей среды, ответвляемой через отводной патрубок на турбину, находящуюся на валу электрогенератора.The technical result is achieved by the fact that in an autonomous power supply and control system for electric shutoff valves on trunk pipelines with a current medium containing an electric energy storage device, a battery, a control unit and a remote communication device, at the signal of which the control unit connects the battery to the electric drive of the shutoff equipment, to charge the battery created an autonomous energy source - micro hydroelectric power station, using the hydropower potential of a small part of the current environment, branched out Res said sleeve on a turbine power generator located on the shaft.

Турбина микро ГЭС может быть расположена внутри отводного патрубка, оба конца которого присоединены к стенке трубопровода. Это позволяет исключить потери текущей среды (воды, нефти, сжиженного газа) и не наносить ущерба окружающей среде.The micro HPP turbine can be located inside the branch pipe, both ends of which are connected to the pipeline wall. This eliminates the loss of the current environment (water, oil, liquefied gas) and does not harm the environment.

На входе патрубка может быть расположен регулируемый клапан, а блок управления, подключающий аккумулятор к электроприводу запорной аппаратуры по сигналу дистанционной связи, может дополнительно регулировать поступление текущей среды в патрубок, открывая и закрывая регулируемый клапан на входе патрубка по мере заряда и разряда аккумулятора.An adjustable valve can be located at the inlet of the nozzle, and a control unit that connects the battery to the electric drive of the locking equipment by the remote communication signal can additionally regulate the flow of the current medium into the nozzle by opening and closing the adjustable valve at the inlet of the nozzle as the battery charges and discharges.

Новым в предлагаемой полезной мадели является автономный источник энергии для зарядки аккумулятора - микро ГЭС, использующая гидроэнергетический потенциал небольшой части самой текущей среды, ответвляемой через отводной патрубок на турбину, находящуюся на валу электрогенератора, которая может быть расположена внутри отводного патрубка, оба конца которого присоединены к стенке трубопровода, причем на входе патрубка может быть расположен регулируемый клапан. Новой также является дополнительная функция блока управления, который регулирует поступление текущей среды в патрубок, открывая и закрывая регулируемый клапан по мере заряда и разряда аккумулятора.New in the proposed useful Madeley is an autonomous energy source for charging a battery - a micro hydroelectric power station, using the hydropower potential of a small part of the current medium, branching through a branch pipe to a turbine located on the shaft of the electric generator, which can be located inside the branch pipe, both ends of which are connected to the pipe wall, and an adjustable valve may be located at the inlet of the pipe. Also new is the additional function of the control unit, which regulates the flow of the current medium into the nozzle, opening and closing the adjustable valve as the battery charges and discharges.

Известных технических решений с такими признаками не обнаружено.Known technical solutions with such signs were not found.

Гидроэнергетический потенциал текущей среды в трубопроводах создается давлением (может создаваться разницей высот).The hydropower potential of the current medium in pipelines is created by pressure (it can be created by a difference in heights).

На фигуре приведена схема автономной системы электропитания и управления электропривода запорной арматуры трубопровода по предлагаемому решению. Обозначены: 1 - трубопровод; 2 - регулируемый клапан; 3 - отводной патрубок; 4 - турбина микро ГЭС; 5 - электрогенератор микро ГЭС; 6 - накопитель (аккумулятор); 7 - блок управления; 8 - электропривод; 9 - запорная арматура, 10 - устройство дистанционной связи, 11 - внешний пульт управления.The figure shows a diagram of an autonomous power supply and control system for electric valves of the pipeline according to the proposed solution. Designated: 1 - pipeline; 2 - adjustable valve; 3 - branch pipe; 4 - turbine micro hydroelectric power station; 5 - micro hydroelectric power generator; 6 - drive (battery); 7 - control unit; 8 - electric drive; 9 - shutoff valves, 10 - remote communication device, 11 - external control panel.

На фигуре турбина 4 расположена внутри отводного патрубка 3, имеющего регулируемый клапан 2.In the figure, the turbine 4 is located inside the outlet pipe 3 having an adjustable valve 2.

В качестве турбины 4 может быть использована, например, пропеллерная турбина, которая при открытии регулируемого клапана 2 под действием текущей среды передает вращающий момент на вал электрогенератора 5.As a turbine 4, for example, a propeller turbine can be used, which, when the adjustable valve 2 is opened under the action of the current medium, transmits torque to the shaft of the electric generator 5.

Автономная система электропитания и управления электропривода запорной арматуры на магистральных трубопроводах с текущей средой работает следующим образом.Autonomous power supply and control system for electric valves on the main pipelines with the current medium works as follows.

При открытии регулируемого клапана 2 часть текущей среды из магистрального. трубопровода 1 попадает в отводной патрубок 3 и движется по нему, приводя во вращение турбину 4, соединенную с валом электрогенератора 5. Вырабатываемая электроэнергия идет на зарядку аккумулятора 6, заряд которого регулируется блоком управления 7 посредством команды на закрытие или открытие регулируемого клапана 2. При возникновении аварийной необходимости в перекрытии магистрального трубопровода 1, по команде с внешнего пульта управления 11, передаваемой через устройство дистанционной связи 10, блок управления 7 подает на электропривод 8 напряжение от аккумулятора 6, электропривод 8 приводит в действие запорную арматуру 9, тем самым закрывая доступ текущей среды в магистральный трубопровод 1. После устранения аварии по команде с пульта управления 11 и сигналу блока управления 7 электропривод открывает запорную арматуру, и блок управления отсоединяет аккумулятор от электропривода.When you open the adjustable valve 2 part of the current medium from the main. pipeline 1 enters the outlet pipe 3 and moves along it, leading to the rotation of the turbine 4 connected to the shaft of the generator 5. The generated electricity is used to charge the battery 6, the charge of which is regulated by the control unit 7 through the command to close or open the adjustable valve 2. If emergency need to shut off the main pipeline 1, on command from an external control panel 11 transmitted through the remote communication device 10, the control unit 7 delivers 8 n to the electric drive voltage from the battery 6, the actuator 8 actuates the shutoff valve 9, thereby blocking the access of the current medium to the main pipe 1. After eliminating the accident, the actuator opens the shutoff valve by command from the control panel 11 and the signal from the control unit 7, and the control unit disconnects the battery from electric drive.

В аккумуляторе должна накапливаться мощность, достаточная для выполнения 2-3 циклов закрытия - открытия запорной арматуры без подзарядки.The battery must accumulate enough power to perform 2-3 closing cycles - opening shut-off valves without recharging.

Claims

1. An autonomous power supply and control system for electric shutoff valves on main pipelines with a current medium, containing an electric energy storage device - a battery, a control unit and a remote communication device, at the signal of which the control unit connects the battery to the electric shutoff device, characterized in that it is designed to charge the battery autonomous energy source - micro hydroelectric power station, using the hydropower potential of a small part of the current medium, branched through a branch pipe to a turbine located on the shaft of the generator.

2. An autonomous power supply and control system for an electric drive of shutoff valves according to claim 1, characterized in that the micro-hydroelectric turbine is located inside the branch pipe, both ends of which are connected to the pipeline wall.

3. An autonomous power supply and control system for an electric drive of shutoff valves according to claim 1 or 2, characterized in that an adjustable valve is located at the inlet of the branch pipe, and a control unit that connects the battery to the electric drive of shutoff equipment by a remote communication signal additionally regulates the flow of the current medium into branch pipe, opening and closing the adjustable valve at the inlet of the branch pipe as the battery charges and discharges.