RU2184283C2

RU2184283C2 - Pneumatic drive for blow-off regulating valves

Info

Publication number: RU2184283C2
Application number: RU2000120602/06A
Authority: RU
Inventors: пин В.В. Са; В.В. Саяпин
Original assignee: Саяпин Вадим Васильевич
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-06-27

Abstract

FIELD: blow-off regulating valves for gas pressure stations. SUBSTANCE: drive has control system, pneumatic jet motor connected with output member through mechanical transmission at reciprocating motion; mechanical transmission has torque limiting clutch, manual standby and non-self-braking pair-motion screw-nut; motion screw is axially movable and is connected with output member of drive and with compression springs; ratchet wheel is coaxially connected with nut; ratchet wheel is engageable with pneumomechanical controllable retainer. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления газонапорных станций. The invention relates to control systems for gas pressure stations.

Известен пневмогидравлический привод для запорно-регулирующей арматуры, содержащий пневмоцилиндры, поршни, поворотный механизм, конечные выключатели [1] . Техническими недостатками этого привода являются: наличие двух рабочих тел - газа и масла, наличие подвижных трущихся уплотнений, что снижает надежность, ресурс и долговечность привода и усложняет его эксплуатацию. Known pneumatic-hydraulic drive for shut-off and control valves, containing pneumatic cylinders, pistons, a rotary mechanism, limit switches [1]. The technical disadvantages of this drive are: the presence of two working fluids - gas and oil, the presence of moving friction seals, which reduces the reliability, service life and durability of the drive and complicates its operation.

Известен пневмогидравлический привод антипомпажного клапана, содержащий систему управления, двигатель, связанный через механическую передачу с выходным элементом привода с возвратно-поступательным движением [2]. Техническими недостатками этого привода также являются наличие двух рабочих тел газа и масла, наличие подвижных трущихся уплотнений, что снижает надежность, ресурс и долговечность привода и усложняет его эксплуатацию. Known pneumohydraulic actuator anti-surge valve containing a control system, an engine connected through a mechanical transmission with the output element of the actuator with reciprocating motion [2]. The technical disadvantages of this drive are also the presence of two working bodies of gas and oil, the presence of moving friction seals, which reduces the reliability, service life and durability of the drive and complicates its operation.

Наиболее близким, по своей технической сущности к описываемому, является пневматический привод, содержащий систему управления, пневматический струйный двигатель, связанный через механическую передачу с выходным элементом привода с возвратно-поступательным движением, при этом механическая передача содержит муфту ограничения передаваемого момента, ручной дублер и несамотормозящуюся пару ходовой винт - гайка, причем ходовой винт имеет возможность осевого перемещения и связан с выходным элементом привода и с пружинами сжатия (RU 2131065 C1, 27.05.1997). The closest, in its technical essence to the described one, is a pneumatic drive containing a control system, a pneumatic jet engine connected through a mechanical transmission to the output element of the drive with reciprocating motion, while the mechanical transmission contains a clutch for transmitting torque, a manual backup and a non-braking a pair of lead screw - nut, and the lead screw has the possibility of axial movement and is connected with the output element of the drive and with compression springs (RU 2131065 C1, 27. 05.1997).

Техническими недостатками данной конструкции является ее сложность, большие габариты, обусловленные наличием двух направляющих пазов в разных деталях корпуса, четырех ползунов, большими длинами цапф. The technical disadvantages of this design are its complexity, large dimensions, due to the presence of two guide grooves in different parts of the case, four sliders, long trunnions.

Другими недостатками данной конструкции является также наличие устройства ограничения максимальной величины передаваемого момента, что существенно усложняет конструкцию привода, снижает его надежность и усложняет эксплуатацию. Other disadvantages of this design is the presence of a device for limiting the maximum value of the transmitted moment, which significantly complicates the design of the drive, reduces its reliability and complicates operation.

Технической задачей изобретения является создание пневматического привода для антипомпажных регулирующих клапанов, обладающих повышенной надежностью и ресурсом и долговечностью, способного работать в расширенном диапазоне давлений газа в трубопроводе. An object of the invention is the creation of a pneumatic actuator for anti-surge control valves with increased reliability and resource and durability, capable of operating in an extended range of gas pressures in the pipeline.

Эта техническая задача решается согласно изобретению за счет того, что пневматический привод, содержащий систему управления, пневматический струйный двигатель, связанный через механическую передачу с выходным элементом привода с возвратно-поступательным движением, при этом механическая передача содержит муфту ограничения передаваемого момента, ручной дублер и несамотормозящуюся пару ходовой винт - гайка, причем ходовой винт имеет возможность осевого перемещения и связан с выходным элементом привода и с пружинами сжатия, согласно изобретения выполнен так, что с гайкой соединено соосно храповое колесо, входящее в зацепление с пневмомеханическим управляемым фиксатором. This technical problem is solved according to the invention due to the fact that the pneumatic drive comprising a control system, a pneumatic jet engine connected through a mechanical transmission to the output element of the drive with reciprocating motion, while the mechanical transmission includes a clutch for transmitting torque, a manual backup and a non-braking a pair of lead screw - nut, and the lead screw has the possibility of axial movement and is connected with the output element of the drive and with compression springs, according to Bretenoux configured so that the nut is connected to the ratchet wheel coaxially meshed with pneumomechanical controllable lock.

Применение несамотормозящейся винтовой передачи и пружинного устройства возврата привода в крайнее положение и управляемого устройства фиксации привода в крайнем положении обеспечивает надежное срабатывание привода при падении давления газа в трубопроводе при аварийных ситуациях. The use of a non-self-braking helical gear and a spring device for returning the drive to the extreme position and a controlled device for locking the drive in the extreme position ensures reliable operation of the drive when the gas pressure drops in the pipeline in emergency situations.

Движущий момент струйного двигателя зависит от расхода газа (а не от давления, как в поршневом двигателе), что позволяет расширить диапазон рабочего давления газа практически без изменения конструкции привода. The driving moment of the jet engine depends on the gas flow rate (and not on the pressure, as in a piston engine), which allows you to expand the range of gas working pressure with virtually no change in the design of the drive.

На фиг.1 изображена схема пневматического привода для антипомпажных регулирующих клапанов. Figure 1 shows a diagram of a pneumatic actuator for anti-surge control valves.

На фиг.2 изображена схема газопроводящих каналов струйного двигателя. Figure 2 shows a diagram of the gas ducts of the jet engine.

На фиг.3 приведен вид по А фиг.1. In Fig.3 shows a view of A of Fig.1.

Пневматический привод для антипомпажных регулирующих клапанов содержит систему управления 1, включающую в себя датчик обратной связи 2, пневматический струйный двигатель 4 с ротором 5, механическую передачу 6, включающую в себя муфту ограничения передаваемого момента 7, ручной дублер 8, несамотормозящуюся винтовую пару, содержащую ходовую гайку 10 и ходовой винт 11, при этом винт 11 имеет возможность возвратно-поступательного движения и связан через диск 14 с пружинами 15, при этом конец винта 11 соединен с выходным элементом 16 привода, связанным с антипомпажным регулирующим клапаном (не показан). Привод содержит также пневмомеханический управляемый фиксатор, включающий в себя пневмоцилиндр 20 с камерами 21, 22, поршень 23 со штоком 24, пружину 25, при этом конец штока 24 подвижно соединен с храповым колесом 27, жестко соединенным с гайкой 11. Привод содержит также подводящие патрубки 30, 31, соединяющие систему управления 1 через осевые каналы в роторе соответственно с каналами 32, 33 и соплами 35, 36 и 37, 38. The pneumatic actuator for anti-surge control valves contains a control system 1, which includes a feedback sensor 2, a pneumatic jet engine 4 with a rotor 5, a mechanical gear 6, including a clutch for transmitting torque 7, a manual backup 8, a non-braking screw pair containing a running gear a nut 10 and a lead screw 11, while the screw 11 has a reciprocating motion and is connected through the disk 14 to the springs 15, while the end of the screw 11 is connected to the output element 16 of the drive connected antisurge control valve (not shown). The drive also contains a pneumatic-mechanical controlled lock, which includes a pneumatic cylinder 20 with chambers 21, 22, a piston 23 with a rod 24, a spring 25, while the end of the rod 24 is movably connected to a ratchet wheel 27, rigidly connected to a nut 11. The drive also contains inlet pipes 30, 31, connecting the control system 1 through the axial channels in the rotor, respectively, with channels 32, 33 and nozzles 35, 36 and 37, 38.

Работа привода
При работе антипомпажной системы обычно требуется быстрое открытие антипомпажного регулирующего клапана и медленное (программное) закрытие клапана.Drive operation
When the anti-surge system is operating, a rapid opening of the anti-surge control valve and slow (software) closing of the valve are usually required.

При этом в случае падения давления в газопроводе ниже допустимого (в экстремальных ситуациях) антипомпажный регулирующий клапан должен открываться и находиться в открытом состоянии. In this case, in the event of a pressure drop in the gas pipeline below the permissible (in extreme situations), the anti-surge control valve must open and be in the open state.

Пневматический привод работает следующим образом. Pneumatic actuator operates as follows.

При закрытом антипомпажном регулирующем клапане (фиг.1) пружины 15 сжаты и газ с давлением P₀ из газопровода или другого источника, например баллона, подается системой управления в полость 22 и поршень 23 сжимает пружину 25 и концом штока 24 фиксирует положение храпового колеса 27 и удерживает привод в крайнем положении.When the anti-surge control valve is closed (Fig. 1), the springs 15 are compressed and gas with pressure P ₀ from a gas pipeline or other source, for example a cylinder, is supplied by the control system to the cavity 22 and the piston 23 compresses the spring 25 and fixes the position of the ratchet wheel 27 with the end of the rod 24 and keeps the drive in the extreme position.

При подаче сигнала со стороны системы управления на срабатывание привода газ из газопровода подается в полость 21 и перемещает поршень 23 и шток 24 вправо и освобождает храповое колесо 27. Под действием пружины 15 ходовой винт 11 перемещается вверх, перемещая выходной элемент 16 привода до второго крайнего положения. При движении винта ходовая гайка 10 и связанный с ней через механическую передачу ротор вращается. Для уменьшения скорости движения привода или обеспечения требуемого закона движения (при необходимости) по сигналу системы управления 1 газ из газопровода подается через патрубок, например, 30 в ротор 5 струйного двигателя 4 и, протекая по каналу, например 32, и вытекая из сопел 35, 36 создает требуемый тормозящий момент. When a signal from the control system for actuating the drive is applied, gas from the gas pipeline is supplied to the cavity 21 and moves the piston 23 and the rod 24 to the right and releases the ratchet wheel 27. Under the action of the spring 15, the screw 11 moves upward, moving the drive output element 16 to the second extreme position . When the screw moves, the running nut 10 and the rotor connected with it through a mechanical transmission rotates. To reduce the speed of the drive or to ensure the required law of movement (if necessary) at the signal of the control system 1, gas from the gas pipeline is supplied through a pipe, for example, 30 to the rotor 5 of the jet engine 4 and, flowing through the channel, for example 32, and flowing out of the nozzles 35, 36 creates the required braking torque.

Для движения привода в обратную сторону по сигналу системы управления 1 сжатый газ из газопровода подается через патрубок 31 и через осевой канал ротора в канал 33 и сопла 37, 38. To move the drive in the opposite direction at the signal of the control system 1, compressed gas from the gas pipeline is supplied through the pipe 31 and through the axial channel of the rotor into the channel 33 and nozzles 37, 38.

Вытекая из сопел, газ создает крутящий момент на валу ротора, который передается через механическую передачу на гайку 10, которая, вращаясь, перемещает ходовой винт 11 с выходным элементом 16 вниз. Leaking from the nozzles, the gas creates a torque on the rotor shaft, which is transmitted through a mechanical transmission to the nut 10, which, rotating, moves the lead screw 11 with the output element 16 down.

При превышении величины динамического момента при остановках привода в крайних положениях допустимой величины, определяемой из условий прочности или жесткости конструкции привода, муфта ограничения передаваемого момента 7 срабатывает и поглощает кинетическую энергию подвижных частей привода. When exceeding the magnitude of the dynamic moment when the drive stops at the extreme positions of the permissible value, determined from the conditions of strength or rigidity of the drive structure, the clutch for transmitting torque 7 is activated and absorbs the kinetic energy of the moving parts of the drive.

При падении давления газа в трубопроводе ниже допустимого в экстремальных ситуациях давление газа в камерах 21, 22 также падает и пружина 25 перемещает поршень 23 со штоком 24 вправо, освобождая храповое колесо 27. Под действием пружин 15 ходовой винт 11 перемещается вверх, обеспечивая требуемое в этом случае положение выходного элемента 16. When the gas pressure in the pipeline falls below the allowable in extreme situations, the gas pressure in the chambers 21, 22 also drops and the spring 25 moves the piston 23 with the rod 24 to the right, releasing the ratchet wheel 27. Under the action of the springs 15, the lead screw 11 moves upward, providing the required case the position of the output element 16.

Источники информации
1. А. Ф. Гуревич, О.Н. Заринский, Ю.К. Кузьмин. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов. Ленинград, "Недра", Ленинградское отделение, 1988 г., стр.383.Sources of information
1. A. F. Gurevich, O.N. Zarinsky, Yu.K. Kuzmin. Handbook of fittings for gas and oil pipelines. Leningrad, "Nedra", Leningrad Branch, 1988, p. 383.

2. Система защиты от помпажа компрессорных газоперекачивающих станций фирмы "Моквенд" ("Mokved"). Инструкция по установке, эксплуатации и техобслуживанию. Стр.4,5. 2. The system of protection against surge compressor gas pumping stations company "Mokved" ("Mokved"). Instructions for installation, use and maintenance. Page 4.5.

Claims

A pneumatic drive comprising a control system, a pneumatic jet engine coupled through a mechanical transmission to an output element of a reciprocating drive, the mechanical transmission comprising a torque limiting clutch, a handwheel and a non-self-braking pair of lead screw-nut, and the lead screw has the ability axial movement and is connected with the output element of the drive and with compression springs, characterized in that the ratchet wheel coaxially connected to the nut is engaged with pneumomechanical controlled clamp.