RU2162179C1

RU2162179C1 - Shutoff-control valve

Info

Publication number: RU2162179C1
Application number: RU2000112564A
Authority: RU
Inventors: А.А. Давыдкин; М.А. Корженко; А.В. Лихачев; А.Г. Ананенков; Б.С. Ахметшин; З.С. Салихов; З.Г. Якупов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ямбурггаздобыча"
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-01-20

Abstract

FIELD: high-pressure pipeline fixtures. SUBSTANCE: valve is used for contaminated media. It is designed to control flow rate and to shut off flow. Valve has body with inlet and outlet channels. Two gates are positioned in body: control gate coupled to rod moved by drive and shutoff gate coupled to rod. Valve is provided with auxiliary gate which seat is secured in lower part of body coaxially with rod. Shutoff gate is made disc-like and positioned on hollow extension of rod downstream from control gate, and its seat is secured in body coaxially with rod. Radial holes are made in hollow extension of rod above disc-like gate. EFFECT: enhanced reliability and durability. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к трубопроводной арматуре высокого давления для загрязненных сред, например для регулирования расхода и перекрытия потока, отсепарированных из потока природного газа жидкостей, и может быть использовано в газодобывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. The invention relates to high pressure pipe fittings for contaminated environments, for example, to control the flow rate and shut off the flow of liquids separated from a natural gas stream, and can be used in gas production, petrochemical and other industries.

Надежность работы запорно-регулирующей арматуры на установках комплексной подготовки газа к дальнему транспорту определяет безаварийность и стабильность работы установки и влияет на экономические показатели работы промыслов. The reliability of valves in integrated gas treatment facilities for long-distance transport determines the accident-free and stable operation of the installation and affects the economic performance of the fields.

Условия работы запорно-регулирующей арматуры в условиях газовых промыслов очень "жесткие". Перепад давлений на регулирующих клапанах достигает 8,5 ≈ 13.0 МПа. The operating conditions of shut-off and control valves in the conditions of gas fields are very "tough". The pressure drop across the control valves reaches 8.5 ≈ 13.0 MPa.

Рабочая среда - жидкость, выносимая газом из пласта, а также технологические жидкости, подаваемые в поток газа, содержат абразивные частицы - песок различных фракций, также выносимый газом из продуктивного пласта. Так, например, сбрасываемый из технологических аппаратов абсорбент, диэтиленгликоль, подаваемый в них для осушки газа, содержит до 20 г на литр твердых частиц. The working medium is the fluid carried by the gas from the reservoir, as well as the process fluids supplied to the gas stream, contain abrasive particles - sand of various fractions, also carried by the gas from the reservoir. So, for example, the absorbent discharged from technological devices, diethylene glycol supplied to them for drying the gas, contains up to 20 g per liter of solid particles.

Регулирующий клапан при таких условиях подвергается абразивной и кавитационной эрозии. Его стойкость при применении наиболее прочных материалов в реальных условиях составляет от нескольких дней до нескольких месяцев. Размытый клапан не способен поддерживать уровень жидкости, выполняющий роль гидрозатвора в аппаратах. Это может привести к прорыву газа в жидкостные линии и создать аварийную ситуацию. The control valve under such conditions undergoes abrasion and cavitation erosion. Its durability when using the most durable materials in real conditions is from several days to several months. A blurred valve is not able to maintain the liquid level, which acts as a water seal in the apparatus. This can cause gas to leak into the liquid lines and create an emergency.

С целью предотвращения прорыва газа в жидкостные линии в трубопроводе перед регулирующим клапаном устанавливают отсечной клапан. In order to prevent gas breakthrough into the liquid lines in the pipeline, a shut-off valve is installed in front of the control valve.

С целью снижения перепада давлений на регулирующем клапане в трубопроводе устанавливают нерегулируемый дроссель, однако он обеспечивает перераспределение давлений только на номинальных расходах, при уменьшении расхода его работа становится неэффективной, и весь перепад реализуется на клапане. In order to reduce the differential pressure, an uncontrolled throttle is installed in the pipeline in the pipeline, however, it provides pressure redistribution only at nominal flow rates, with a decrease in flow rate, its operation becomes ineffective, and the entire differential is realized on the valve.

Запорно-регулирующее устройство по SU 1753142 A2, кл. F 16 K 3/00, 07.08.92 (прототип), содержит корпус с входным и выходным каналами и седло с отверстием, в котором установлены управляемые воздействием передвижного штока, соединенного с приводом, регулирующий затвор в виде плоского шибера с отверстием и уплотнительными поверхностями и поворотный запорный затвор, связанный со штоком и представляющий собой две заслонки, одна из которых глухая с уплотнительной поверхностью, а другая - разгрузочная с уплотнительной поверхностью и отверстием. The locking and regulating device according to SU 1753142 A2, cl. F 16 K 3/00, 07.08.92 (prototype), contains a housing with input and output channels and a saddle with a hole in which are mounted controlled by the action of a mobile rod connected to the actuator, which regulates the shutter in the form of a flat gate with a hole and sealing surfaces and a rotary locking bolt connected to the rod and consisting of two shutters, one of which is blind with a sealing surface, and the other is unloading with a sealing surface and a hole.

Поворотный запорный затвор обеспечивает герметичное перекрытие отверстия в плоском шибере, после того как последний перекрывает отверстие в седле, обеспечивая таким образом герметичное закрывание всего устройства. A rotary shutter provides a tight shutoff of the hole in the flat gate, after the latter closes the hole in the saddle, thus providing a tight seal of the entire device.

Запорно-регулирующее устройство обладает следующими недостатками:
1. Сложность поворотного запорного затвора, снижающая надежность его работы.The locking and regulating device has the following disadvantages:
1. The complexity of the rotary shutter, reducing the reliability of its operation.

2. Обслуживание и ремонт требуют высокой квалификации обслуживающего персонала и трудоемки. 2. Maintenance and repair require highly qualified staff and time-consuming.

3. Поворотный запорный элемент требует значительного внутреннего объема корпуса, что приводит к существенному увеличению размеров и веса устройства. 3. The rotary locking element requires a significant internal volume of the housing, which leads to a significant increase in the size and weight of the device.

4. Неуравновешенный регулирующий затвор - плоский шибер с отверстием прижимается давлением регулируемой среды к седлу со значительными усилиями, что требует больших перестановочных усилий и, соответственно, мощности привода. 4. Unbalanced control shutter - a flat gate with a hole is pressed by the pressure of the controlled medium to the saddle with considerable effort, which requires large switching forces and, accordingly, the drive power.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также повышение надежности и долговечности работы клапана и снижение энергоемкости. The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages, as well as improving the reliability and durability of the valve and reducing energy consumption.

Технический результат достигается тем, что известный клапан запорно-регулирующий, содержащий корпус с входным и выходным каналами, в корпусе размещены два затвора: регулирующий, соединенный со штоком, перемещаемым приводом, и запорный, связанный со штоком, снабжен дополнительным затвором, седло которого закреплено в нижней части корпуса соосно штоку, а запорный затвор выполнен тарельчатым, размещен на полом удлинении штока ниже регулирующего затвора по ходу потока среды, и его седло закреплено в корпусе соосно штоку, причем в полом удлинении штока выполнены радиальные отверстия, расположенные над тарельчатым затвором. The technical result is achieved by the fact that the known shut-off valve, comprising a housing with inlet and outlet channels, has two shutters in the housing: a regulating valve connected to a rod, a movable actuator, and a shutter valve connected to the rod, equipped with an additional valve, the seat of which is fixed in the lower part of the housing is coaxial to the rod, and the locking valve is disk-shaped, placed on the hollow extension of the rod below the control valve in the direction of the medium flow, and its seat is fixed in the housing coaxially to the rod, and in the hollow The rod has radial openings located above the poppet.

Кроме того, регулирующий затвор выполнен многоступенчатым, ступени которого связаны со штоком с возможностью синхронного открытия всех седел затвора при перемещении штока. In addition, the control shutter is multi-stage, the steps of which are connected to the rod with the possibility of synchronous opening of all valve seats when moving the rod.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 изображен клапан запорно-регулирующий в разрезе;
на фиг. 2 - клапан, в котором регулирующий затвор выполнен многоступенчатым.The invention is illustrated in the drawing, where:
in FIG. 1 shows a shut-off and control valve in a section;
in FIG. 2 - a valve in which the control shutter is multi-stage.

Клапан содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами. В корпусе размещены регулирующий затвор, состоящий из седла 4 с отверстиями 5 и регулирующего элемента 6, соединенного со штоком 7, приводимым приводом, тарельчатого запорного затвора, состоящего из проходного седла 8 и тарельчатого элемента 9 с уплотнением 10, и дополнительного затвора, состоящего из седла 11 и торца полого удлинения 12 штока 7. Тарельчатый запорный затвор размещен на полом удлинении 12 штока 7 ниже регулирующего затвора по ходу потока среды. При этом его седло 8 закреплено в корпусе 1 соосно штоку 7. Седло 11 дополнительного затвора закреплено в нижней части корпуса 1 соосно штоку 7. В полом удлинении 12 штока 7 выполнены радиальные отверстия 13, расположенные над тарельчатым затвором. Кроме этого на удлинении 12 штока 7 закреплено упорное кольцо 14 и установлена пружина 15, поджимающая тарельчатый элемент 9 в сторону проходного седла 8. The valve comprises a housing 1 with input 2 and output 3 channels. A control shutter is located in the housing, consisting of a saddle 4 with holes 5 and a regulating element 6 connected to the actuator stem 7, a poppet locking shutter consisting of a passage seat 8 and a poppet element 9 with a seal 10, and an additional shutter consisting of a saddle 11 and the end face of the hollow extension 12 of the rod 7. A poppet lock is located on the hollow extension 12 of the rod 7 below the control valve in the direction of flow of the medium. At the same time, its seat 8 is fixed in the housing 1 coaxially to the stem 7. The saddle 11 of the additional shutter is fixed in the lower part of the housing 1 coaxially to the stem 7. In the hollow extension 12 of the rod 7 there are made radial holes 13 located above the poppet. In addition, a thrust ring 14 is fixed on the extension 12 of the rod 7 and a spring 15 is installed, which compresses the disk element 9 towards the passage saddle 8.

Клапан на фиг. 2 содержит многоступенчатый регулирующий затвор с "n" количеством седел 4 с отверстиями 5 и "n" количеством регулирующих элементов 6, образующий "n" ступеней, соединенный со штоком 7 таким образом, чтобы обеспечить синхронное открытие отверстий 5 во всех седлах при перемещении штока 7. Оптимально "n" равно 3-5 и выбирается в зависимости от перепада давлений на клапане. The valve of FIG. 2 contains a multi-stage control valve with "n" the number of seats 4 with holes 5 and "n" the number of control elements 6, forming "n" steps connected to the rod 7 in such a way as to ensure simultaneous opening of the holes 5 in all saddles when moving the rod 7 Optimum "n" is 3-5 and is selected depending on the differential pressure across the valve.

Клапан работает следующим образом. The valve operates as follows.

В исходном положении (закрыто) отверстия 5 седла 4 перекрыты регулирующим элементом 6, тарельчатый элемент 9 с уплотнением 10 пружиной 15 и давлением регулируемой среды прижат к седлу 8, торец удлинения 12 штока 7 прижат к седлу 11. Протока среды нет. In the initial position (closed), the holes 5 of the saddle 4 are blocked by the regulating element 6, the disk element 9 with the seal 10 is spring 15 and the pressure of the controlled medium is pressed against the saddle 8, the end face of the extension 12 of the rod 7 is pressed against the saddle 11. There is no medium flow.

При открывании клапана привод перемещает шток 7 вверх, торец удлинения 12 отходит от седла 11, регулируемая среда, находящаяся в полости А, через отверстия 13 получает выход в выходной канал 2. При этом тарельчатый элемент 9 прижат к седлу 8, регулирующий элемент 6 перекрывает отверстия 5. Утечки по зазору элемента 6 и седла 4 сбрасываются через отверстия 13 и полое удлинение 12 штока 7. Давление в полости А падает. При дальнейшем движении штока 7 упорное кольцо 14, закрепленное на нем, упирается в тарельчатый элемент 9 и отводит его от седла 8, после чего регулирующий элемент 6 начинает открывать отверстия 5 в седле 4. Происходит регулирование количества протекающей среды. When the valve is opened, the actuator moves the stem 7 upward, the extension end 12 moves away from the seat 11, the controlled medium located in cavity A, through the openings 13, gets an outlet to the outlet channel 2. In this case, the disc element 9 is pressed against the seat 8, the control element 6 overlaps the openings 5. Leaks in the gap of the element 6 and the seat 4 are discharged through the holes 13 and the hollow extension 12 of the rod 7. The pressure in the cavity And drops. With further movement of the rod 7, the thrust ring 14, mounted on it, abuts against the disk element 9 and diverts it from the seat 8, after which the regulating element 6 begins to open the holes 5 in the seat 4. The amount of flowing medium is regulated.

При закрывании клапана шток 7 перемещается вниз, регулирующий элемент 6 перекрывает отверстия 5, перекрывается основной поток среды. При дальнейшем движении штока 7 тарельчатый элемент 9 с уплотнением 10 "садится" в седло 8. Утечки среды через зазор элемента 6 и седла 4 сбрасываются через отверстия 13 в выходной патрубок 2. Движением штока 7 сжимается пружина 15 и поджимает тарельчатый элемент 9 к седлу 8, обеспечивая уплотнение затвора. При этом давление среды в полости А близко к давлению в выходном патрубке 2. При дальнейшем перемещении штока его торец "садится" на седло 11 и прекращается проток среды через клапан. Давление в полости А возрастает до давления на входе в клапан. Клапан закрыт. When closing the valve, the rod 7 moves down, the regulating element 6 blocks the holes 5, the main flow of the medium is blocked. With the further movement of the rod 7, the disk element 9 with a seal 10 "sits" in the seat 8. Leakage of the medium through the gap of the element 6 and the seat 4 is discharged through the holes 13 into the outlet pipe 2. By the movement of the rod 7, the spring 15 is compressed and presses the disk element 9 to the seat 8 providing a seal to the shutter. In this case, the pressure of the medium in cavity A is close to the pressure in the outlet pipe 2. With further movement of the rod, its end "sits" on the seat 11 and the flow of the medium through the valve stops. The pressure in cavity A rises to the pressure at the valve inlet. The valve is closed.

Регулирующий затвор клапана уравновешен от перепада давлений на нем регулируемой среды и для перемещения затвора не требует больших усилий, что значительно снижает мощность привода. При этом внутренний диаметр корпуса клапана не превышает диаметра седла регулирующего затвора. The control valve shutter is balanced against the differential pressure on it of a controlled environment and does not require much effort to move the shutter, which significantly reduces the power of the drive. In this case, the inner diameter of the valve body does not exceed the diameter of the seat of the control valve.

Экономическая эффективность от использования клапана по сравнению с ранее используемыми может быть получена:
1. За счет повышения надежности, стабильности работы установок межремонтного периода и срока службы в условиях газовых промыслов.The economic efficiency of using the valve in comparison with previously used can be obtained:
1. By improving the reliability, stability of the overhaul period and service life in gas fields.

2. Снижение трудоемкости по обслуживанию и ремонту. 2. Reducing the complexity of maintenance and repair.

3. Снижение расхода энергии для работы привода клапана (электрической, расхода сжатого воздуха). 3. Reducing energy consumption for the operation of the valve actuator (electrical, compressed air flow).

Claims

1. The shut-off and control valve, comprising a housing with input and output channels, two shutters are placed in the housing: a control valve connected to a rod, a movable actuator, and a shut-off valve connected to a rod, characterized in that it is equipped with an additional valve, the seat of which is fixed in the lower part of the housing is coaxial with the stem, and the locking valve is disk-shaped, placed on the hollow extension of the stem below the control shutter in the direction of the medium flow and its seat is fixed coaxially with the stem in the housing, and the radial extension of the stem cial holes located above the poppet shutter.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the control shutter is multi-stage, its steps are connected to the stem with the possibility of synchronous opening of all valve seats when moving the rod.