RU2141128C1

RU2141128C1 - Indirect pressure regulator

Info

Publication number: RU2141128C1
Application number: RU98113212A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Абалаков; В.Л. Добрянский; А.И. Кривошеев; Р.Ш. Серазитдинов; Ф.Ш. Серазетдинов; В.А. Тимонин; Ш.Х. Хазиев
Original assignee: Государственное предприятие "Авиагаз-Союз"
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 1999-11-10
Also published as: RU2399083C1

Abstract

FIELD: hydropneumatic control equipment, in particular, for gas pressure regulation at output of gas-distribution stations. SUBSTANCE: device has input and output chambers, cylindrical housing which has inner wall and is coaxial with respect to gas output chamber, regulation body, which is designed as mobile piston valve, which is spring-loaded to saddle by means of returning spring with respect to wall. In addition device has sensitive member which is designed as piston which runs between wall and back cover of housing. Position of sensitive member and piston provides unloading chamber, chambers of control and output pressures. In addition mobile piston valve and piston are connected by means of rod which is coaxial to housing. Said rod together with stationary cylinder, which spherical bottom is pressed against back cover of housing, provide additional unload chamber. Rod is equipped with through channels for communication of main and additional unload chambers to input chamber by means of by means of total pressure receiver, which has pipe, which is coaxial rod and is equipped with cross-over channels, which cross section is less than half of cross section of input channel. EFFECT: no limitation on diameter of housing to provide recover of pressure by moving regulation valve under slight deviations of pressure in output gas chamber, increased reliability of gaskets at mobile cone of valve and increased reliability of regulation mode due to constant pressure in chambers. 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области гидропневмоавтоматики и может быть использовано для регулирования давления природного газа на выходе газораспределительных станций. The present invention relates to the field of hydropneumatic automation and can be used to control the pressure of natural gas at the outlet of gas distribution stations.

Известны регуляторы давления непрямого действия, в которых исполнительное устройство выполнено в виде мембранного привода, связанного с запорным клапаном, являющегося регулирующим органом. Одним из лучших регуляторов подобного типа является осевой регулятор давления непрямого действия, приведенный в книге "Газовое оборудование, приборы и арматура", Москва, "Недра", 1985 г., принципиальная схема которого приведена на рис. 2.11, стр. 68. Его достоинством является то обстоятельство, что запорный клапан, выполненный в виде тонкостенной трубы, практически полностью разгружен от воздействия потока, а резиновая мембрана установлена в отдельной замкнутой полости, непосредственно не контактирующей с рабочим газом; тем не менее, в процессе эксплуатации резина утрачивает свои динамические (и прочностные) характеристики, в результате чего уменьшаются ее надежность и долговечность. Кроме этого, все регуляторы давления, содержащие упругие чувствительные элементы в виде мембраны, имеют значительные диаметральные габариты и массу. Known pressure regulators of indirect action, in which the actuator is made in the form of a membrane actuator associated with a shut-off valve, which is the regulatory body. One of the best regulators of this type is the indirect pressure axial regulator, given in the book "Gas Equipment, Devices and Fittings", Moscow, "Nedra", 1985, the circuit diagram of which is shown in Fig. 2.11, p. 68. Its advantage is the fact that the shut-off valve, made in the form of a thin-walled pipe, is almost completely unloaded from the flow, and the rubber membrane is installed in a separate closed cavity that does not directly contact the working gas; Nevertheless, in the process of operation, rubber loses its dynamic (and strength) characteristics, as a result of which its reliability and durability are reduced. In addition, all pressure regulators containing elastic sensitive elements in the form of a membrane have significant diametric dimensions and weight.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор газа непрямого действия (см. авторское свидетельство СССР N 126948, кл. G 05 D 16/10, 1983 г.), содержащий полости входа и выхода, цилиндрический корпус с внутренней перегородкой, коаксиально расположенный относительно полости выхода газа, регулирующий орган в виде подвижного поршневого клапана, поджатого возвратной пружиной относительно перегородки, и чувствительный элемент в виде поршня, перемещающегося между перегородкой и задней крышкой корпуса, взаимно расположенных таким образом, что последовательно за клапаном образуют разгрузочную полость, полости управляющего и выходного давлений, при этом подвижные клапан и поршень связаны между собой соосным с корпусом штоком [прототип]. Closest to the technical nature of the present invention is an indirect gas regulator (see USSR author's certificate N 126948, class G 05 D 16/10, 1983), containing input and output cavities, a cylindrical body with an internal partition, coaxially located relative to the gas outlet cavity, a regulating body in the form of a movable piston valve, pressed by a return spring relative to the partition, and a sensing element in the form of a piston moving between the partition and the rear housing cover, mutually memory location so that the subsequently formed for the discharge valve cavity, the cavity and the control pressure output, wherein the movable valve and the piston are interconnected coaxial with the rod body [prototype].

Недостатком этого регулятора является то, что его разгрузочная полость сообщена с входной полостью посредством датчика статического давления, т.е. - за вычетом динамического напора, величина которого может быть значительной при возрастании расхода газа (нагрузки) через регулятор, что приводит к необходимости применять возвратную пружину большой жесткости. Это снижает точность поддержания выходного давления и даже может привести к возникновению автоколебательных и резонансных движений клапана. Это обстоятельство вынуждает применить, например, гидравлическое демпфирующее устройство, что существенно усложняет конструкцию регулятора и снижает его надежность. The disadvantage of this regulator is that its discharge cavity is in communication with the inlet cavity by means of a static pressure sensor, i.e. - minus the dynamic pressure, the value of which can be significant with increasing gas flow (load) through the regulator, which leads to the need to use a return spring of high stiffness. This reduces the accuracy of maintaining the outlet pressure and may even lead to self-oscillating and resonant valve movements. This circumstance forces the use, for example, of a hydraulic damping device, which significantly complicates the design of the regulator and reduces its reliability.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности, расширение области применения регулятора с сохранением достаточной точности регулирования. The aim of the invention is to increase reliability and durability, expand the scope of the regulator while maintaining sufficient control accuracy.

Эта цель достигается тем, что шток регулятора в сочетании с неподвижным цилиндрическим стаканом, упертым сферическим дном в заднюю крышку корпуса, образуют дополнительную разгрузочную полость, причем шток снабжен сквозными каналами, сообщающими основную и дополнительную разгрузочные полости с входной полостью высокого давления посредством соосного со штоком патрубка, выполненного в виде приемника полного давления, снабженного каналами перепуска, площадь сечения которых по крайней мере вдвое меньше площади сечения приемного канала. This goal is achieved by the fact that the rod of the regulator, in combination with a fixed cylindrical cup, rested with a spherical bottom in the rear cover of the housing, forms an additional discharge cavity, and the rod is equipped with through channels communicating the main and additional discharge cavities with the inlet cavity of high pressure by means of a pipe coaxial with the rod made in the form of a full pressure receiver equipped with bypass channels, the cross-sectional area of which is at least half the cross-sectional area of the receiving channel.

На чертеже показан общий вид регулятора давления газа в виде продольного разреза с выносным элементом I. The drawing shows a General view of the gas pressure regulator in the form of a longitudinal section with a remote element I.

Регулятор давления газа содержит полости входа (1) и выхода (2) газа, цилиндрический корпус (3) с внутренней перегородкой (4), коаксиально расположенный относительно полости выхода (2) газа, регулирующий орган в виде подвижного поршневого клапана (5), поджатого к седлу (6) возвратной пружиной (7) относительно перегородки (4), и чувствительный элемент в виде поршня (8), перемещающегося между перегородкой (4) и задней крышкой (9) корпуса (3), которые взаимно расположены таким образом, что последовательно за клапаном (5) образуют разгрузочную полость (10), полости управляющего (11) и выходного (12) давлений, при этом подвижные клапан (5) и поршень (8) связаны между собой соосным с корпусом (3) штоком (13). Шток (13) с неподвижным цилиндрическим стаканом (14), упертым сферическим дном в заднюю крышку (9) корпуса (3), образуют дополнительную разгрузочную полость (15), причем шток (13) снабжен сквозными каналами (16), сообщающими основную (10) и дополнительную (15) разгрузочные полости с входной полостью (1) высокого давления посредством соосного со штоком (13) патрубка (17), выполненного в виде приемника полного давления (элемент 1), снабженного каналами перепуска (18), площадь сечения которых по крайней мере вдвое меньше площади сечения приемного канала (19). The gas pressure regulator contains the cavity of the inlet (1) and the outlet (2) of gas, a cylindrical body (3) with an internal partition (4), coaxially located relative to the cavity of the outlet (2) of gas, a regulating body in the form of a movable piston valve (5), preloaded to the seat (6) with a return spring (7) relative to the partition (4), and a sensing element in the form of a piston (8) moving between the partition (4) and the back cover (9) of the housing (3), which are mutually arranged so that sequentially behind the valve (5) form a discharge cavity (10), the polo five control (11) and output (12) of pressure, the movable valve (5) and the piston (8) linked coaxially with the housing (3) rod (13). The rod (13) with a fixed cylindrical glass (14), supported by a spherical bottom in the back cover (9) of the housing (3), form an additional discharge cavity (15), and the rod (13) is equipped with through channels (16), communicating the main (10) ) and additional (15) discharge cavities with an inlet cavity (1) of high pressure by means of a pipe (17) coaxial with the rod (13), made in the form of a full pressure receiver (element 1), equipped with bypass channels (18), the cross-sectional area of which at least half the cross-sectional area of the receiving channel (19).

Предварительно сжатая при установке пружина (7) служит для перемещения клапана (5) в положение перекрытия кольцевой щели, образованной седлом (6) и клапаном (5) при отсутствии газа в трубопроводе, и имеет малую жесткость. The spring (7) pre-compressed during installation serves to move the valve (5) to the overlapping position of the annular gap formed by the seat (6) and valve (5) in the absence of gas in the pipeline, and has low rigidity.

Регулятор работает следующим образом. The regulator operates as follows.

В исходном положении регулятор закрыт. Регулятор давления непрямого действия работает совместно с пилотным устройством, как правило, состоящим из редуктора перепада и усилителя, для питания которых используется энергия входного давления. Для открытия регулятора редуктор и усилитель по монометрам настраиваются на заданные давления, при этом в полость (11) управляющего давления подается соответственно управляющий газ. Поршень (8) перемещается и через шток (13) перемещает клапан (5). Редуцирование газа происходит за счет его дросселирования при прохождении через кольцевую щель между клапаном (5) и седлом (6). После запуска регулятора усилитель поднастраивается на заданный стационарный режим работы по выходному давлению, величина которого задана потребителем газа. В случае снижения потребления газа давление в выходном трубопроводе увеличивается, при этом поршень (8) перемещается влево. Проходное дросселирующее сечение уменьшается, что снижает расход газа, восстанавливая требуемое давление на выходе. При уменьшении выходного давления (увеличении потребления газа) регулятор работает в обратном порядке. In the initial position, the regulator is closed. The indirect pressure regulator works in conjunction with a pilot device, usually consisting of a differential gear and an amplifier, which are supplied with input pressure energy. To open the regulator, the gearbox and the amplifier are monometrically adjusted to preset pressures, while the control gas is supplied to the control pressure cavity (11) accordingly. The piston (8) moves and through the stem (13) moves the valve (5). The reduction of gas occurs due to its throttling during passage through the annular gap between the valve (5) and the seat (6). After starting the regulator, the amplifier adjusts to the specified stationary mode of operation according to the output pressure, the value of which is set by the gas consumer. In the case of a decrease in gas consumption, the pressure in the outlet pipe increases, while the piston (8) moves to the left. The through-throttle cross-section is reduced, which reduces gas consumption, restoring the required outlet pressure. When the output pressure decreases (gas consumption increases), the regulator operates in the reverse order.

При этом за счет того, что в конструкции предложенного регулятора применена дополнительная разгрузочная полость (15), которая совместно с основной разгрузочной полостью (10) сообщена с полостью входа газа (1) посредством приемника полного давления, обеспечивается практически полная разгрузка клапана (5) вне зависимости от расхода газа через регулятор. Существенно и то обстоятельство, что при использовании протока загрязненного газа в полости приемника полного давления (17) через каналы перепуска (18), подключенные к полости входа (1), в загрузочные полости регулятора поступает существенно очищенный (за счет инерционного разделения) газ, что исключает износ уплотнений и нарушение режима регулирования. При этом величина заданного потребителем выходного давления при необходимости может изменяться в широких пределах регулированием давления газа в управляющей полости (11), согласованного через пилот управления с давлением газа, поступающего в полость (12) регулятора из полости (2) выхода, причем пределы регулирования не зависят от жесткости пружины, а определяются площадью сечения кольцевой щели между клапаном (5) и седлом (6). Moreover, due to the fact that the design of the proposed controller uses an additional discharge cavity (15), which together with the main discharge cavity (10) is in communication with the gas inlet cavity (1) by means of a full pressure receiver, almost complete unloading of the valve (5) is ensured outside depending on the gas flow through the regulator. It is also significant that when using a channel of contaminated gas in the cavity of the receiver of full pressure (17) through the bypass channels (18) connected to the inlet cavity (1), significantly purified (due to inertial separation) gas enters the loading cavities of the regulator, which excludes wear of seals and violation of the regulation mode. In this case, the value of the outlet pressure set by the consumer, if necessary, can be varied widely by regulating the gas pressure in the control cavity (11), coordinated through the control pilot with the gas pressure entering the regulator cavity (12) from the outlet cavity (2), and the control limits are not depend on the stiffness of the spring, and are determined by the cross-sectional area of the annular gap between the valve (5) and the seat (6).

В предложенном регуляторе диаметр корпуса (3) конструктивно не ограничен, поэтому даже при малых отклонениях давления в полости выхода газа изменение усилия на поршне (8) становится достаточным, чтобы переместить регулирующий клапан (5) и восстановить заданное давление. Кроме того, постоянное равенство давлений в полостях, разделенных клапаном (5), повышает надежность уплотнений на подвижном корпусе клапана (5) и устойчивость режима регулирования. In the proposed regulator, the diameter of the casing (3) is not structurally limited, therefore, even with small deviations of pressure in the gas outlet cavity, a change in the force on the piston (8) becomes sufficient to move the control valve (5) and restore the set pressure. In addition, the constant equality of pressure in the cavities separated by the valve (5) increases the reliability of the seals on the movable valve body (5) and the stability of the control mode.

Таким образом, предложенная конструкция регулятора обеспечивает достаточную точность, устойчивость и широкие пределы процесса регулирования давления газа, что позволяет повысить безопасность, автоматизировать процессы регулирования, получить экономию газа и снизить затраты труда на газораспределительных станциях, а также повысить качество технологических процессов на предприятиях-потребителях газа. Thus, the proposed design of the regulator provides sufficient accuracy, stability and wide limits of the gas pressure regulation process, which allows to increase safety, automate regulatory processes, obtain gas savings and reduce labor costs at gas distribution stations, as well as improve the quality of technological processes at gas consuming enterprises .

Claims

Indirect pressure regulator containing gas inlet and outlet cavities, a cylindrical body with an internal partition, coaxially located relative to the gas outlet cavity, a regulating body in the form of a movable piston valve, pressed against the partition by a return spring, and a sensing element in the form of a piston moving between the partition and the back cover of the housing, mutually arranged in such a way that successively behind the valve form a discharge cavity, the cavity of the control and output one pressure, while the movable piston valve and the piston are interconnected by a rod coaxial with the housing, characterized in that the rod with a fixed cylindrical glass, rested with a spherical bottom in the rear housing cover, form an additional discharge cavity, and the rod is equipped with through channels communicating the main and additional unloading cavity with a gas inlet cavity through a full pressure receiver containing a pipe coaxial with the rod, equipped with bypass channels, the cross-sectional area of which is at least at least half the cross-sectional area of the receiving channel of the total pressure receiver.