RU2153189C1

RU2153189C1 - Device controlling flow rate of odorant

Info

Publication number: RU2153189C1
Application number: RU99111926A
Authority: RU
Inventors: М.З. Багаутдинова; В.Л. Добрянский; Л.В. Коротков; А.И. Кривошеев; В.В. Рысев; Ф.Ш. Серазетдинов; Р.Ш. Серазитдинов; В.А. Тимонин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "АВИАГАЗ-СОЮЗ" (дочернее предприятие КОКБ "СОЮЗ")
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-07-20

Abstract

FIELD: automatic control over flow rate of fluids in various branches of industry. SUBSTANCE: invention refers to odorization process where proportional feed of odorant into gas is required. Device has sensitive element, metering pump, vessel with consumed odorant and gas pipe-line. Novelty of device lies in that metering pump based on circuit of piston pneumatic and hydraulic booster and providing for discrete metered supply of odorant by feedback signal from flowmeter of odorized gas is connected to pressure line via cavitation Venturi tube ahead of which pressure transducer is installed and to vessels with consumed odorant placed in series and linked to gas pipe-line via main and stand-by dropping bottles. Internal space of metering pump above piston of odorant feed and limited by seal along piston rod communicates with suction line via check valve. EFFECT: increased functional reliability, simplified design and adaptability to manufacture with maintenance of sufficient precision of control over feed of odorant into gas pipe-line. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к автоматическому регулированию расхода жидкости и может быть использовано, например, в процессе одоризации, где требуется пропорциональное разбавление газа одорантом. The present invention relates to automatic control of fluid flow and can be used, for example, in the odorization process, where proportional dilution of the gas with an odorant is required.

Известное устройство для регулирования расхода одоранта, основанное на смешении потока газа с парами одоранта, содержит чувствительный элемент, регулятор, испарители и регулируемый подогреватель (а.с СССР N 138690, М.кл. ² G 01 F 11/00, 1960).A known device for controlling the flow of odorant based on a mixture of gas flow with vapors of the odorant contains a sensing element, a regulator, evaporators and an adjustable heater (a.s USSR N 138690, Mcl ² G 01 F 11/00, 1960).

Однако испарительные одоризационные устройства не обеспечивают пропорциональной одоризации при больших колебаниях расхода и давления газа и требуют применения одорантов с узкой полосой испарения. However, evaporative odorization devices do not provide proportional odorization for large fluctuations in gas flow and pressure and require the use of odorants with a narrow evaporation band.

Другое известное устройство (а.с. СССР N 219067, М.кл.² G 05 D 16/06, 1965) для регулирования расхода одоранта, наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержит чувствительный элемент, преобразователь давления со штоком, регулятор, мерную емкость с одорантом и газопровод. Работа устройства основана на вводе в поток газа жидкого одоранта принудительно под давлением с помощью регулируемого насоса-дозатора емкости с одорирующим веществом, где преобразователь давления газа выполнен в виде подпружиненного сильфона, связанного с поворотным профилированным кулачком регулятора. Необходимую частоту впрысков жидкости в газопровод обеспечивает пневматическое реле времени, работу которого определяет пружинно-сильфонный преобразователь перепада давления газа (прототип).Another known device (AS USSR N 219067, M.C. ² G 05 D 16/06, 1965) for regulating the flow of odorant, the closest in technical essence to the invention, contains a sensing element, a pressure transducer with a rod, a regulator , measuring tank with odorant and gas pipeline. The device’s operation is based on introducing a liquid odorant into the gas stream under pressure using an adjustable metering pump of a container with an odorizing substance, where the gas pressure transducer is made in the form of a spring-loaded bellows connected to a rotary shaped cam of the regulator. The required frequency of liquid injection into the gas pipeline is provided by a pneumatic time switch, the operation of which is determined by a spring-bellows gas pressure differential transducer (prototype).

Устройство имеет большое количество подвижных частей и кинематических связей, поэтому ненадежно в работе, сложно, трудоемко в исполнении. The device has a large number of moving parts and kinematic connections, so it is unreliable in operation, difficult, time-consuming to perform.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности в работе, простота и технологичность конструкции, при сохранении достаточной точности регулирования подачи одоранта в газопровод. The aim of the invention is to increase the reliability, simplicity and manufacturability of the design, while maintaining sufficient accuracy in regulating the flow of odorant into the gas pipeline.

Это достигается тем, что насос-дозатор, выполненный по схеме поршневого пневмогидроусилителя и обеспечивающий дискретную дозированную подачу одоранта по сигналу обратной связи с измерителем расхода одорируемого газа, своей линией нагнетания подключен через кавитационную трубку Вентури, перед которой установлен датчик давления, к последовательно установленным расходным емкостям, соединенным с газопроводом через основную и резервную капельницы соответственно, при этом внутренний объем насоса-дозатора над поршнем подачи одоранта, ограниченный уплотнением по штоку поршня, сообщен с линией всасывания через обратный клапан. This is achieved by the fact that the metering pump, made according to the scheme of a piston pneumatic hydraulic booster and providing a discrete dosed odorant feed by a feedback signal with an odorized gas flow meter, is connected via a venturi cavitation tube, in front of which a pressure sensor is installed, to series-installed supply tanks connected to the gas pipeline through the main and backup droppers, respectively, while the internal volume of the metering pump above the odorant supply piston, og anichenny seal on the piston rod, communicates with the suction line via a return valve.

На чертеже дана принципиальная схема работы устройства. The drawing shows a schematic diagram of the operation of the device.

Устройство для регулирования расхода одоранта состоит из чувствительного элемента 1 в виде расходомерной диафрагмы, установленной на газопроводе 2, насоса-дозатора 3, снабженного пневмоэлектроклапаном двойного действия 4, который обеспечивает подачу управляющего газа в насос-дозатор 3, по сигналу обратной связи с измерителем расхода 5, входящего в состав блока управления. Линия нагнетания на выходе насоса-дозатора 3 с обратными клапанами 6 и 7 и контрольным трубопроводом 8 через кавитационную трубу Вентури 9, перед которой на контрольном трубопроводе 8 установлен датчик давления 10 с линией обратной связи с измерителем расхода 5, подключена к последовательно установленным расходным емкостям 11 и 12, соединенным с газопроводом 2 через основную 13 и резервную 14 капельницы соответственно. При этом со стороны входа в каждую капельницу установлены дроссельные игольчатые краны ручной настройки 15 и 16, а поступление одоранта из основной емкости 17 на вход насоса-дозатора 3 последовательно осуществлено через фильтр тонкой очистки 18 и всасывающий обратный клапан 6. A device for controlling the flow of an odorant consists of a sensing element 1 in the form of a flow diaphragm mounted on a gas pipeline 2, a metering pump 3, equipped with a double-acting pneumatic electrovalve 4, which supplies the control gas to the metering pump 3, by a feedback signal from the flow meter 5 included in the control unit. The discharge line at the outlet of the metering pump 3 with check valves 6 and 7 and a control pipe 8 through a venturi 9 cavitation pipe, in front of which a pressure sensor 10 with a feedback line with a flow meter 5 is installed on the control pipe 8, is connected to series-installed flow tanks 11 and 12, connected to the gas pipeline 2 through the main 13 and backup 14 droppers, respectively. At the same time, from the entrance to each dropper, manual throttle needle valves 15 and 16 are installed, and the odorant from the main tank 17 to the inlet of the metering pump 3 is sequentially supplied through a fine filter 18 and a suction check valve 6.

Узлы устройства соединены между собой трубопроводными коммуникациями, на которых установлены вентили 19-23. The nodes of the device are interconnected by pipeline communications on which valves 19-23 are installed.

Основной исполнительный механизм устройства - насос-дозатор 3 - выполнен в виде поршневого пневмогидроусилителя, у которого внутренний объем 24 над поршнем подачи одоранта, ограниченный уплотнением 25 по штоку поршня, сообщен с линией всасывания через обратный клапан 26, что исключает возможность прорыва одоранта через указанное уплотнение в производственное помещение в процессе такта всасывания. The main actuator of the device - the metering pump 3 - is made in the form of a piston pneumatic hydraulic booster, in which the internal volume 24 above the odorant supply piston, limited by the seal 25 along the piston rod, is connected to the suction line through the check valve 26, which eliminates the possibility of the odorant breaking through the specified seal to the production room during the suction stroke.

Устройство для регулирования расхода одоранта работает следующим образом. (Например, при использовании устройства в качестве одоризатора природного газа на автоматической газораспределительной станции, далее АГРС). A device for controlling the flow of odorant works as follows. (For example, when using the device as a natural gas odorizer at an automatic gas distribution station, hereinafter referred to as AGDS).

Перед работой устройства необходимо заполнить гидросистему одорантом, для чего в ручном режиме сработать насос-дозатор 3 несколько раз до появления одоранта в капельнице 13, после чего отрегулировать краном 15 количество капель таким образом, чтобы порция одоранта, поданная насосом-дозатором 3 прокапывала за 80-90% времени между его срабатываниями при минимальном суточном расходе газа через АГРС. После этих операций устройство переключается на работу в автоматическом режиме. Управление устройством осуществляется от измерителя расхода газа 5 на АГРС, который выдает сигнал на срабатывание насоса-дозатора 3, например, через каждые 5000 нм³/ч газа. В качестве измерителя 5 может использоваться штатная система управления АГРС, или автономный электронный измеритель расхода, например типа Super Flow. Таким образом, по сигналу от измерителя 5 срабатывает пневмоэлектроклапан двойного действия 4, приводящий в движение насос-дозатор 3. При такте всасывания одорант из емкости 17 при открытом вентиле 19 через фильтр 18 и всасывающий обратный клапан 6 поступает в поршневую полость насоса-дозатора 3. При такте нагнетания клапан 6 закрывается, открывается нагнетательный обратный клапан 7 и одорант по контрольному трубопроводу 8 поступает через кавитационную трубку Вентури 9 в основную расходную емкость 11 и далее через кран 15 и капельницу 13 при открытом вентиле 21 - в газопровод 2.Before the device operates, it is necessary to fill the hydraulic system with an odorant, for which, in the manual mode, operate the metering pump 3 several times until the odorant appears in dropper 13, and then adjust the number of drops with a tap 15 so that the portion of the odorant supplied by the metering pump 3 drops in 80- 90% of the time between its operations with a minimum daily gas flow rate through the AGRS. After these operations, the device switches to automatic operation. The device is controlled from a gas flow meter 5 to the AGDS, which gives a signal for the operation of the metering pump 3, for example, every 5000 nm ³ / h of gas. As a meter 5, a standard AGDS control system or a stand-alone electronic flow meter, for example, Super Flow type, can be used. Thus, according to the signal from the meter 5, a double-action pneumatic electrovalve 4 is actuated, which drives the metering pump 3. With a suction stroke, an odorant from the reservoir 17 with the valve 19 open through the filter 18 and the suction check valve 6 enters the piston cavity of the metering pump 3. When the discharge stroke valve 6 closes, the discharge check valve 7 is opened and the odorant through the control pipe 8 enters through the venturi 9 into the main supply tank 11 and then through the valve 15 and dropper 13 when opened th gate 21 - 2 in the pipeline.

При увеличении расхода газа давление в расходной емкости 11 возрастет на величину перепада давления на диафрагме 1 и одорант прокапает за меньший отрезок времени, пропорционально увеличению расхода, таким образом,обеспечивается (условно - "мгновенное") пропорциональное разбавление газа одорантом. With an increase in gas flow, the pressure in the supply tank 11 will increase by the pressure drop across the diaphragm 1 and the odorant will drip in a shorter period of time proportionally to the increase in flow, thus providing (conditionally - "instantaneous") proportional dilution of the gas with an odorant.

При эксплуатации устройства возможны следующие характерные неисправности. При засорении игольчатого крана 15 перед основной капельницей 13 расходной емкости 11 при подаче очередной порции одоранта насосом-дозатором 3 уровень одоранта в емкости 11 поднимется, жидкость перельется в емкость 12 и вступит в работу резервная капельница 14. Этот момент фиксируется соответствующим датчиком (на схеме не показан), о чем подается сигнал, например, в центральную диспетчерскую управления подведомственными ему АГРС. When using the device, the following characteristic malfunctions are possible. If the needle valve 15 is clogged in front of the main dropper 13 of the supply tank 11, when the next portion of the odorant is pumped by the metering pump 3, the level of the odorant in the tank 11 will rise, the liquid will overflow into the tank 12 and the backup dropper 14 will come into operation. This moment is recorded by the corresponding sensor (in the diagram shown), about which a signal is sent, for example, to the central dispatching office of the AGDS subordinate to it.

Для контроля за работой насоса-дозатора 3 в автоматическом режиме введенный в схему устройства на участке контрольного трубопровода 8 перед кавитационной трубкой Вентури 9 датчик давления 10 фиксирует уровень давления, возникающий при срабатывании насоса-дозатора 3. Данные датчика давления обрабатываются штатным процессором системы управления АГРС или другим микропроцессорным устройством, входящим например, как показано на схеме, в состав блока с измерителем расхода 5. To monitor the operation of the metering pump 3 in automatic mode, the pressure sensor 10 records the pressure level that occurs when the metering pump 3 is activated, inserted into the circuit of the control unit 8 in front of the cavitation venturi 9, the pressure sensor data is processed by a regular processor of the AGRS control system or another microprocessor device included, for example, as shown in the diagram, in the composition of the block with a flow meter 5.

При нормальной работе насоса-дозатора 3 величина давления в течение времени одного срабатывания должна быть постоянной, назовем эту величину контрольным давлением, т.к. линия нагнетания отсечена от системы капельной одоризации кавитационным режимом течения в горле трубки 9. During normal operation of the metering pump 3, the pressure value during the time of one operation must be constant, we call this value the control pressure, because the discharge line is cut off from the drip odorization system by the cavitation mode of flow in the neck of the tube 9.

Увеличение давления выше контрольного может свидетельствовать о возможном засорении горла трубки 3, что маловероятно. An increase in pressure above the control may indicate a possible clogging of the throat of the tube 3, which is unlikely.

Уменьшение давления ниже контрольного значения может свидетельствовать о износе поршневых уплотнений в гидроцилиндре или пневмоцилиндре насоса-дозатора 3. Это уменьшение давления в линии нагнетания до определенного значения не означает выхода из строя насоса-дозатора. Недопустим и опасен выброс одоранта в производственное помещение через надпоршневое уплотнение 25 в процессе такта всасывания. Для исключения этого внутренний объем 24 над поршнем подачи одоранта, ограниченный уплотнением 25 по штоку поршня, сообщен с линией всасывания через обратный клапан 26, через который просочившийся через уплотнения одорант в полость над поршнем, подается на вход насоса-дозатора в момент всасывания. A decrease in pressure below the control value may indicate wear of the piston seals in the hydraulic cylinder or pneumatic cylinder of the metering pump 3. This decrease in pressure in the discharge line to a certain value does not mean failure of the metering pump. Inadmissible and dangerous release of odorant into the production room through the over-piston seal 25 during the suction stroke. To avoid this, the internal volume 24 above the odorant supply piston, limited by the seal 25 along the piston rod, is connected to the suction line through a non-return valve 26, through which the odorant seeped through the seals into the cavity above the piston is fed to the metering pump inlet at the time of suction.

Таким образом, в предложенном устройстве осуществлено пропорциональное разбавление газа одорантом с одной стороны дискретной дозированной подачей одоранта насосом-дозатором с автоматическим управлением от измерителя расхода газа, другой - последующим прокапыванием одоранта через капельницу. Этим обеспечивается достаточная точность регулирования подачи одоранта в газопровод. Thus, in the proposed device, the gas was proportionally diluted with an odorant on one side by a discrete dosed odorant feed by a metering pump with automatic control from a gas flow meter, and the other by subsequent instillation of an odorant through a dropper. This ensures sufficient accuracy in regulating the flow of odorant into the gas pipeline.

С другой стороны, в отличие от прототипа предложенное устройство имеет единственный узел - насос-дозатор, содержащий подвижные части, простой по конструкции; остальные элементы в большинстве своем штатные гостированные единицы, как-то: вентили, обратные клапаны, электропневмоклапан двойного действия, датчик давления, микропроцессорный блок управления и пр., что обуславливает его надежность в работе. On the other hand, in contrast to the prototype, the proposed device has a single unit - a metering pump containing moving parts, simple in design; the rest of the elements are mostly regular guest units, such as: valves, check valves, double-acting electro-pneumatic valves, pressure sensors, microprocessor control units, etc., which determines its reliability in operation.

Таким образом, достигается главная цель предлагаемого изобретения - повышение надежности, простота и технологичность конструкции, при сохранении достаточной точности регулирования подачи одоранта в газопровод. Thus, the main goal of the invention is achieved - improving the reliability, simplicity and manufacturability of the design, while maintaining sufficient accuracy in regulating the flow of odorant into the gas pipeline.

Claims

A device for controlling the flow of an odorant containing a flow meter sensing element mounted on a gas pipeline, a metering pump, a flow container with an odorant and a gas pipeline, characterized in that the metering pump, made according to the scheme of a piston pneumatic hydraulic booster, is connected to the discharge line through a cavitation venturi in front of which a pressure sensor connected to a gas flow meter to sequentially installed consumable containers connected to the gas pipeline through the main and backup droppers, however, the internal volume of the metering pump above the odorant supply piston, limited by the seal on the piston rod, is connected to the suction line through a non-return valve, and the gas flow meter is capable of controlling the metering pump.