RU2208826C2

RU2208826C2 - Flow control device

Info

Publication number: RU2208826C2
Application number: RU2000118505A
Authority: RU
Inventors: В.С. Гринер; В.Ф. Ермаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью фирма "Саратовгазприборавтоматика"
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2003-07-20

Abstract

FIELD: automation; chemical, gas, and other industries. SUBSTANCE: device that can be used for gaseous media flow control has supply pipeline, control valve with actuating mechanism, reference pipeline, pressure gages, and throttling device in the form of nozzle throat, pilots, and outlet pipeline. EFFECT: enhanced reliability due to limiting flow within wide range. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в химической, газовой и других областях промышленности для регулирования расхода газообразных сред. The invention relates to automation and can be used in chemical, gas and other industries to control the flow of gaseous media.

Известны различные способы и устройства для регулирования расхода газа. Various methods and devices for controlling gas flow are known.

Так, по а.с. 1530912, кл. G 01 F 1/34 (БИ 47 от 23.12.89 г.) способ измерения расхода на газораспределительных станциях с помощью критического сопла реализуется схемой, содержащей регулятор давления, струевыпрямитель и критическое сопло. Поток газа проходит через регулятор, управляющим сигналом для которого является давление на выходе из критического сопла. Такое включение регулятора обеспечивает критическое истечение из сопла и стабилизацию на его выходе. Расход газа определяют по формуле с использованием величин температуры и давления по имеющимся в схеме термометру и манометру. So, according to A.S. 1530912, class G 01 F 1/34 (BI 47 dated 12/23/89) the method of measuring the flow rate at gas distribution stations using a critical nozzle is implemented by a circuit containing a pressure regulator, a jet eliminator and a critical nozzle. The gas flow passes through the regulator, the control signal for which is the pressure at the outlet of the critical nozzle. Such inclusion of the regulator provides critical outflow from the nozzle and stabilization at its outlet. The gas flow rate is determined by the formula using the values of temperature and pressure according to the thermometer and manometer available in the circuit.

Положительный эффект этого изобретения заключается в повышении точности и расширении диапазона измерений. The positive effect of this invention is to increase accuracy and expand the measuring range.

Наиболее близким техническим решением является устройство для регулирования расхода газа по а.с. 1795424, кл. G 05 D 7/00 (БИ 6 от 15.02.93 г.). Это изобретение содержит регулирующий клапан с исполнительным механизмом, дроссельный элемент в виде критического сопла, регулятор давления, блок вычисления заданного значения давления газа, датчики температуры и давления до дросселирующего элемента. The closest technical solution is a device for regulating the flow of gas by AS 1795424, class G 05 D 7/00 (BI 6 from 02.15.93). This invention contains a control valve with an actuator, a throttle element in the form of a critical nozzle, a pressure regulator, a unit for calculating a set value of gas pressure, temperature and pressure sensors to the throttling element.

Основным преимуществом данного устройства является повышение точности регулирования. Среди недостатков главным является то, что при уменьшении расхода на выходе ниже заданной величины в выходном трубопроводе начинает возрастать давление выше допустимого и может достичь величины, близкой к величине давления перед соплом. В результате может возникнуть аварийная ситуация. The main advantage of this device is to increase the accuracy of regulation. Among the disadvantages, the main one is that when the flow rate decreases below a predetermined value in the outlet pipe, the pressure begins to increase above the permissible one and can reach a value close to the pressure in front of the nozzle. As a result, an emergency may occur.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности работы путем обеспечения регулирования ограничения расхода в широком диапазоне. The aim of the invention is to increase reliability by providing regulation of flow restrictions in a wide range.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования расхода газа, содержащем регулирующий клапан с исполнительным механизмом, контрольный трубопровод с дросселирующим элементом в виде критического сопла и канал настройки на требуемый расход, канал настройки на требуемый расход выполнен в виде двух пилотов, управляющие камеры с клапанными элементами которых, соединены последовательно с исполнительным механизмом регулирующего клапана, а импульсный элемент первого пилота связан с трубопроводом до дросселирующего элемента, а второго пилота - после, кроме того, в него введены два манометра, включенные до и после дросселирующего элемента, и третий пилот, включенный параллельно первым двум между исполнительным механизмом регулирующего клапана и выходным трубопроводом после дросселирующего элемента. This goal is achieved by the fact that in the device for regulating the gas flow containing a control valve with an actuator, a control pipe with a throttling element in the form of a critical nozzle and a channel for adjusting to the required flow, the channel for adjusting to the required flow is made in the form of two pilots, control chambers with the valve elements of which are connected in series with the actuator of the control valve, and the pulse element of the first pilot is connected to the pipeline to the throttle element that and the second pilot - after, in addition, two pressure gauges are inserted into it, included before and after the throttling element, and a third pilot, connected in parallel with the first two between the actuator of the control valve and the outlet pipe after the throttling element.

Анализ отобранных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по устройствам для регулирования расхода газа по фондам универсальной научно-технической библиотеки г. Саратова, позволяет сделать выводы, что предлагаемое изобретение не известно из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. An analysis of the patent, information and catalog materials selected as a result of the search for gas flow control devices from the funds of the Saratov universal scientific and technical library allows us to conclude that the invention is not known from the prior art, i.e. has an inventive step.

Схема предлагаемого устройства для регулирования расхода газа вызвана практикой эксплуатации подобных устройств. Эта схема исключает недостаток, характерный для известных устройств, состоящий в том, что они обеспечивают подкачку давления при росте отбора среды на выходе, т.е. компенсируют увеличение отбора газа потребителям выше заданного уровня. Но если потребление газа уменьшается и достигает значений ниже заданного уровня, устройство не может исключить рост давления на выходе, что приводит к созданию аварийной ситуации. Введение же пилота в схему между исполнительным механизмом и дросселирующим элементом, выполняющего функции пневматического регулятора задания (ограничения) расхода и последовательного включенного второго пилота позволяет этот недостаток устранить. Третий пилот, включенный параллельно двум первым, выполняет роль пневматического регулятора, контролирующего минимально допустимое давление после дросселирующего элемента при расходах больше заданного. The scheme of the proposed device for controlling gas flow is caused by the practice of operating such devices. This scheme eliminates the disadvantage characteristic of known devices, consisting in the fact that they provide pumping pressure with increasing selection of the medium at the outlet, i.e. offset the increase in gas withdrawal to consumers above a given level. But if gas consumption decreases and reaches values below a predetermined level, the device cannot exclude an increase in pressure at the outlet, which leads to an emergency. The introduction of the pilot into the circuit between the actuator and the throttling element, which performs the functions of a pneumatic regulator for setting (limiting) the flow rate and the second pilot connected in series, eliminates this drawback. The third pilot, connected in parallel with the first two, acts as a pneumatic regulator that controls the minimum allowable pressure after the throttling element at flow rates greater than the set value.

Следовательно, предлагаемое устройство для регулирования расхода газа обладает промышленной полезностью. Therefore, the proposed device for controlling the flow of gas has industrial utility.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена его схема. The invention is illustrated in the drawing, which shows its diagram.

Устройство для регулирования расхода газа содержит подводящий трубопровод 1, регулирующий клапан 2 с исполнительным механизмом 3, контрольный трубопровод 4, манометры 5 и 6, дросселирующий элемент 7 в виде критического сопла и пилоты 8, 9, 10, выходной трубопровод 11. A device for controlling the gas flow contains a supply pipe 1, a control valve 2 with an actuator 3, a control pipe 4, pressure gauges 5 and 6, a throttling element 7 in the form of a critical nozzle and pilots 8, 9, 10, an output pipe 11.

Устройство для регулирования расхода газа работает следующим образом. A device for controlling the flow of gas works as follows.

Газ из подводящего трубопровода 1 подается на вход регулирующего клапана 2, где давление газа дросселируется до заданной величины, устанавливаемой регулировкой задатчика пилота 8, воздействующего на регулирующий клапан 2 через исполнительный механизм 3, и контролируется по манометру 5 (при дистанционном управлении вместо манометра устанавливается датчик давления с электрическим выходом и пилот с электрическим приводом задатчика). От регулирующего клапана 2 газ поступает в контрольный трубопровод 4 и далее - через дросселирующий элемент 7, выполненный в виде критического сопла - в выходной трубопровод 11, в котором регулировкой задатчика пилота 9, включенного последовательно в линию управления пилота 8, устанавливается требуемое рабочее давление, контролируемое по манометру 6. Gas from the supply pipe 1 is supplied to the input of the control valve 2, where the gas pressure is throttled to a predetermined value, set by adjusting the pilot unit 8, acting on the control valve 2 through the actuator 3, and controlled by a pressure gauge 5 (with remote control, a pressure sensor is installed instead of the pressure gauge with electric output and pilot with electric drive of setter). From the control valve 2, gas enters the control pipe 4 and then through the throttling element 7, made in the form of a critical nozzle, to the outlet pipe 11, in which by adjusting the pilot unit 9, connected in series in the pilot control line 8, the required operating pressure is set, controlled by pressure gauge 6.

Задатчик пилота 10 настраивается на поддержание минимального допустимого давления в выходном трубопроводе 11 для того, чтобы избежать аварий у потребителя при расходах газа, превышающих заданный, т.к. в этих случаях происходит падение давления в выходном трубопроде, а для потребителей газа недопустимо падение давления газа ниже минимальной величины. В этом случае регулирование (ограничение) расхода газа прекращается. The pilot controller 10 is configured to maintain the minimum permissible pressure in the outlet pipe 11 in order to avoid accidents at the consumer with gas flow rates exceeding the set one, because in these cases, a pressure drop occurs in the outlet pipe, and for gas consumers, a drop in gas pressure below the minimum value is unacceptable. In this case, the regulation (limitation) of gas flow is terminated.

Расход газа при истечении через дросселирующий элемент 7 в виде критического сопла практически (с достаточной для устройства регулирования и ограничения расхода точностью) прямо пропорционален абсолютному давлению перед ним, что формулой выражается следующим образом:
Q=P_a•К, (1)
где К характеризует параметры критического сопла дросселирующего элемента
P_a - абсолютное давление газа перед дросселирующим элементом.The gas flow rate when flowing through the throttling element 7 in the form of a critical nozzle is practically (with sufficient accuracy for the control device and flow restriction) is directly proportional to the absolute pressure in front of it, which is expressed as follows:
Q = P _a • K, (1)
where K characterizes the parameters of the critical nozzle of the throttle element
P _a is the absolute gas pressure in front of the throttling element.

Далее, зная расход на данный момент и давление перед дросселирующим элементом 7 по манометру 5, определяется величина К по формуле (2),
К=Q/P_a. (2)
Зная величину К, которая с достаточной точностью постоянна для конкретного устройства, по формуле
Р_а=Q_зад/К. (3)
определяют величину абсолютного давления перед дросселирующим элементом 7, необходимого для пропуска через него заданного расхода газа. Следует подчеркнуть, что основным условием для работы дросселирующего элемента 7 и проведения вычислений по формуле (3) является то, что соотношение величин давления до дросселирующего элемента 7 Р_и и в выходном трубопроводе 11 Р_в должно быть
Р_и/Р_в≥1,2. (4)
Таким образом, предлагаемое техническое решение, благодаря осуществлению регулирования ограничения расхода в широком диапазоне, надежно обеспечивает поддержание заданной величины давления перед дросселирующим элементом 7 без использования вычислительной техники.Further, knowing the current flow rate and pressure in front of the throttle element 7 using a pressure gauge 5, the value of K is determined by the formula (2),
K = Q / P _a . (2)
Knowing the value of K, which with sufficient accuracy is constant for a particular device, according to the formula
P _a = Q _ass / K. (3)
determine the magnitude of the absolute pressure in front of the throttling element 7, necessary for passing through it a given gas flow. It should be emphasized that the basic condition for the operation of the throttle element 7 and performing calculations on the formula (3) is that the ratio of pressure values to the throttle element _and P 7 and in the outlet conduit 11 _to be P
P _and / P _at ≥1.2. (4)
Thus, the proposed technical solution, due to the implementation of regulation of flow restriction in a wide range, reliably maintains a predetermined pressure value in front of the throttling element 7 without the use of computer technology.

Claims

A device for regulating the gas flow rate, comprising a pipeline consisting of a supply, control and output sections connected in series, a control valve with an actuator located between the supply and control sections of the pipeline, a throttling element in the form of a critical nozzle installed on the control section of the pipeline, the adjustment channel to the required flow, characterized in that the channel settings for the required flow rate is made in the form of two pilots, control chambers with valve electric which are connected in series with the actuator of the control valve, and the pulse element of the first pilot is connected to the pipeline section to the throttle element, and of the second pilot after, in addition, two pressure gauges are inserted in it, included before and after the throttle element, and a third pilot connected in parallel the first two between the actuator of the control valve and the outlet section of the pipeline after the throttling element.