RU2237918C1

RU2237918C1 - Pressure regulator

Info

Publication number: RU2237918C1
Application number: RU2003114801A
Authority: RU
Inventors: М.З. Асадуллин (RU); М.З. Асадуллин; Ю.М. Ахметов (RU); Ю.М. Ахметов; Р.Ю. Дистанов (RU); Р.Ю. Дистанов; В.А. Ломоносов (RU); В.А. Ломоносов; А.Ф. Набиуллин (RU); А.Ф. Набиуллин; В.Г. Поликарпов (RU); В.Г. Поликарпов; А.М. Русак (RU); А.М. Русак; Р.Р. Усманов (RU); Р.Р. Усманов; В.Л. Юрьев (RU); В.Л. Юрьев
Original assignee: Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-10-10

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: regulator has supplying pipeline connected with the controlled tangential nozzle which is in communication with the cylinder for temperature separation and with discharging pipeline through an aperture. The discharging pipeline is connected with the pilot device. The screw passage, which provides the positive feedback via the hot circuit, is interposed between the supplying pipeline and cylinder for temperature separation. The screw passage is connected with the nozzle adjustable for height and providing critical velocity at the nozzle exit. The cylinder for temperature separation is closed by deceleration chamber and has pipe cross with profiled blades which smoothly straightens the flow and device for by-passing the hot gas downstream of the pipe cross to the center of the cold vortex at the axis of the cylinder for temperature separation. According to the second variant, the cylinder for temperature separation is made of self-evacuating vortex pipe. The positive feedback through the hot circuit is provided by the pipe for by-passing the hot gas to the axial zone of the tangential nozzle adjustable for height.

EFFECT: improved functional capabilities.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к газовой промышленности и может использоваться в системах транспортного газа для редуцирования давления природного газа на газораспределительных станциях (ГРС).The invention relates to the gas industry and can be used in transport gas systems to reduce the pressure of natural gas at gas distribution stations (GDS).

Известна система регулирования давления газа, содержащая устройство общего подогрева газа, регулятор давления, вихревую трубу, сепаратор и емкость для сбора конденсата. В этой системе вход вихревой трубы подключен к газопроводу высокого давления до узла общего подогрева газа (Регуляторы давления газа. Плотников В.М., Подрешетников В.А., Гончаров В.У. - Л.: Недра, 1982).A known gas pressure control system comprising a device for general gas heating, a pressure regulator, a vortex tube, a separator and a condensate collecting tank. In this system, the entrance of the vortex tube is connected to the high pressure gas pipeline to the site for general gas heating (Gas pressure regulators. Plotnikov V.M., Podreshetnikov V.A., Goncharov V.U. - L .: Nedra, 1982).

Недостатком известной системы является ограничение диапазона регулирования вследствие разделения исходного потока перед редуцированием, так как при уменьшении расхода, потребляемого сетью, может произойти полное закрытие регулятора давления и повышение регулируемого давления на выходе. Кроме того, наличие подогревателя приводит к капитальным и эксплуатационным затратам.A disadvantage of the known system is the limitation of the control range due to the separation of the initial flow before reduction, since when the flow rate consumed by the network decreases, the pressure regulator may completely close and increase the regulated outlet pressure. In addition, the presence of a heater leads to capital and operating costs.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор давления газа непрямого действия с самообогревом, имеющий цилиндрический стакан, связанный с пилотным устройством, пружину исходного положения, пустотелый плунжер, внутри которого установлен полый цилиндр, в стенках которых расположены симметричные тангенциальные сопла, создающие вихревое температурное разделение потока газа в цилиндре, имеющем с внешней стороны вокруг тангенциальных сопел выступы, образующие кольцевой проход между цилиндром и плунжером для непосредственного обогрева “горячим” потоком газа из цилиндра. Пустотелый плунжер изолирован термоизоляционной прокладкой от отводящего трубопровода. Кроме того, цилиндрический стакан имеет штифты, перемещающиеся между направляющими с ограничителями, установленными внутри подводящего трубопровода. Конструкция регулятора давления устанавливается в подводящем трубопроводе (Авторское свидетельство СССР №224231, кл. G 05 D 16/10, опубл. 06.08.1968).Closest to the proposed one is a self-heating gas pressure regulator with indirect heating, having a cylindrical cup connected to the pilot device, a spring of the initial position, a hollow plunger inside which a hollow cylinder is installed, in the walls of which there are symmetric tangential nozzles that create a vortex temperature separation of the gas flow in a cylinder having protrusions on the outside around the tangential nozzles forming an annular passage between the cylinder and the plunger for direct heating with a “hot” gas stream from the cylinder. The hollow plunger is insulated with a heat-insulating gasket from the discharge pipe. In addition, the cylindrical cup has pins moving between the rails with stops installed inside the supply pipe. The design of the pressure regulator is installed in the supply pipe (USSR Author's Certificate No. 2223231, class G 05 D 16/10, publ. 06.08.1968).

Недостатком известного регулятора является падение температуры газа на выходе из регулятора вследствие редуцирования давления газа, что может привести к образованию в выходной магистрали кристаллогидратов и нарушению работы установленной за регулятором аппаратуры.A disadvantage of the known controller is a drop in the gas temperature at the outlet of the controller due to a reduction in gas pressure, which can lead to the formation of crystalline hydrates in the output line and malfunction of the equipment installed behind the controller.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик регулятора за счет поддержания температуры газа на выходе из регулятора выше температуры гидратообразования.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the regulator by maintaining the temperature of the gas at the outlet of the regulator above the temperature of hydrate formation.

Поставленная задача решается регулятором давления газа с положительной обратной связью, содержащим подводящий трубопровод, соединенный с регулируемым тангенциальным соплом, соединенным с цилиндром температурного разделения и через диафрагму - с отводящим трубопроводом, соединенным с пилотным устройством, в котором в отличие от прототипа между подводящим трубопроводом и цилиндром температурного разделения содержится винтовой канал, обеспечивающий положительную обратную связь по “горячему” контуру, соединенный с регулируемым по высоте тангенциальным соплом для обеспечения критической скорости газа на срезе сопла, причем цилиндр температурного разделения закрыт камерой торможения и содержит крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска “горячего” газа после крестовины в центр “холодного” вихря на оси цилиндра температурного разделения.The problem is solved by a gas pressure regulator with positive feedback containing a supply pipe connected to an adjustable tangential nozzle connected to a temperature separation cylinder and, through a diaphragm, to a discharge pipe connected to a pilot device, in which, unlike the prototype, between the supply pipe and the cylinder temperature separation contains a helical channel that provides positive feedback on the “hot” circuit, connected to an adjustable cell tangential nozzle to provide the critical gas velocity at the nozzle exit, wherein the cylinder temperature separation closed cam brake and comprises a crosspiece with smoothly straightening gas flow profiled blades and apparatus bypass "hot" gas after the cross at the center of the "cold" vortex on the cylinder axis temperature separation.

Для более интенсивного перемешивания “горячего” и “холодного” потоков на оси цилиндра температурного разделения внутренняя поверхность устройства перепуска может быть выполнена в виде винтового канала.For more intensive mixing of “hot” and “cold” flows on the axis of the cylinder of temperature separation, the inner surface of the bypass device can be made in the form of a helical channel.

Положительная обратная связь по “горячему” контуру обеспечивается винтовым каналом между подводящим трубопроводом и цилиндром температурного разделения и позволяет эффективно нагревать входной газ от “горячей” стенки последнего, тем самым повышая температуру газа на выходе из регулятора.Positive feedback on the “hot” circuit is provided by a screw channel between the inlet pipe and the temperature separation cylinder and allows to efficiently heat the inlet gas from the “hot” wall of the latter, thereby increasing the gas temperature at the outlet of the regulator.

Поставленная задача решается также регулятором давления газа с положительной обратной связью, содержащим подводящий трубопровод, соединенный с регулируемым тангенциальным соплом, соединенным с цилиндром температурного разделения и с диафрагмой, а отводящий трубопровод соединен с пилотным устройством, в котором в отличие от прототипа цилиндр температурного разделения представляет собой самовакуумирующуюся вихревую трубу, содержащую крестовину с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками, регулирующий конус, причем цилиндр температурного разделения соединен с трубкой перепуска “горячего” газа в осевую зону регулируемого по высоте тангенциального сопла через отверстие диафрагмы, а трубка перепуска последовательно соединена с регулируемым дросселем и обратным клапаном, обеспечивающими работу вихревой трубы в режиме самовакуумирования.The problem is also solved by a gas pressure regulator with positive feedback, containing a supply pipe connected to an adjustable tangential nozzle connected to a temperature separation cylinder and a diaphragm, and a discharge pipe connected to a pilot device, in which, unlike the prototype, the temperature separation cylinder is self-evacuating vortex tube containing a cross with smoothly straightening gas flow shaped blades, regulating cone, comb Cylinder temperature separation bypass tube is connected to the "hot" gas into the axial zone height adjustable tangential nozzle through the aperture, and the bypass tube is connected in series with an adjustable throttle and a check valve, providing in operation of the vortex tube samovakuumirovaniya mode.

Для более интенсивного перемешивания перепускаемого “горячего” и вакуумирующего “холодного” потоков на оси регулируемого по высоте тангенциального сопла и цилиндра температурного разделения внутренняя поверхность диафрагмы может быть выполнена в виде винтового канала.For more intensive mixing of the bypassed “hot” and evacuating “cold” flows on the axis of the height-adjustable tangential nozzle and temperature separation cylinder, the inner surface of the diaphragm can be made in the form of a helical channel.

Положительная обратная связь по “горячему” контуру обеспечивается трубкой перепуска “горячего” газа в осевую зону регулируемого по высоте тангенциального сопла через отверстие диафрагмы и позволяет за счет смешения эффективно нагревать “холодный” газ внутри цилиндра температурного разделения, тем самым повышая температуру газа на выходе из регулятора.Positive feedback on the “hot” circuit is provided by the bypass pipe of the “hot” gas into the axial zone of the height-adjustable tangential nozzle through the diaphragm opening and allows mixing of the “cold” gas inside the temperature separation cylinder by mixing, thereby increasing the gas temperature at the outlet of regulator.

На фиг.1 и 2 представлены варианты схем регуляторов давления газа с положительной обратной связью.Figure 1 and 2 presents variants of circuits of gas pressure regulators with positive feedback.

Регулятор на фиг.1 содержит подводящий трубопровод 1, соединенный через винтовой канал 2 с регулируемым по высоте h тангенциальным соплом 3, соединенным с цилиндром температурного разделения 4 и через диафрагму 5 - с отводящим трубопроводом 6, соединенным с пилотным устройством 7, причем цилиндр температурного разделения закрыт камерой торможения 8 и содержит крестовину 9 с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и устройство перепуска “горячего” газа 10 после крестовины 9 в центр “холодного” вихря на оси цилиндра температурного разделения 4. Регулирующий клин 11 регулируемого тангенциального сопла 3 соединен с пилотным устройством 7.The controller in figure 1 contains a supply pipe 1 connected through a screw channel 2 with a height-adjustable tangential nozzle 3 connected to a temperature separation cylinder 4 and through a diaphragm 5 to a discharge pipe 6 connected to a pilot device 7, the temperature separation cylinder closed by a braking chamber 8 and contains a cross 9 with smoothly straightening gas flow shaped blades and a device for bypassing the “hot” gas 10 after the cross 9 in the center of the “cold” vortex on the cylinder axis of the tamper 4. The control-temperature separation wedge 11 adjustable tangential nozzle 3 is connected to a pilot device 7.

Регулятор на фиг.2 содержит подводящий трубопровод 1, соединенный с регулируемым по высоте тангенциальным соплом 3, соединенным с цилиндром температурного разделения 4, содержащим крестовину 9 с плавно выпрямляющими поток газа профилированными лопатками и представляющим собой самовакуумирующуюся вихревую трубу. Цилиндр температурного разделения 4 соединен с трубкой перепуска 12 “горячего” газа в осевую зону регулируемого по высоте тангенциального сопла 3 через отверстие диафрагмы 15, причем трубка перепуска 12 последовательно соединена с регулируемым дросселем 13 и обратным клапаном 14, обеспечивающими работу вихревой трубы в режиме самовакуумирования. Кроме того, цилиндр температурного разделения 4 соединен с отводящим трубопроводом 6, имеющим регулирующий конус 16, и соединенным с пилотным устройством 7, которое соединено с регулирующим клином 11.The controller in figure 2 contains a supply pipe 1 connected to a height-adjustable tangential nozzle 3 connected to a temperature separation cylinder 4 containing a cross 9 with smoothly straightening gas flow shaped blades and representing a self-evacuating vortex tube. The temperature separation cylinder 4 is connected to the hot gas bypass pipe 12 into the axial zone of the height-adjustable tangential nozzle 3 through the orifice 15 opening, and the bypass pipe 12 is connected in series with the adjustable throttle 13 and the check valve 14, which ensure the vortex tube to operate in self-evacuation mode. In addition, the temperature separation cylinder 4 is connected to a discharge pipe 6 having a control cone 16 and connected to a pilot device 7, which is connected to the control wedge 11.

Регулятор, представленный на фиг.1, работает следующим образом. Из подводящего трубопровода 1 газ поступает в винтовой канал 2, подогревается от наружной стенки цилиндра температурного разделения 4 на 5-10°С, что приведет к повышению температуры стенки цилиндра температурного разделения, и попадает в регулируемое по высоте h тангенциальное сопло 3, а затем в цилиндр температурного разделения 4, где происходит его разделение на “горячий”, двигающийся по периферии цилиндра 4 к крестовине 9 поток, и “холодный” поток, двигающийся по оси цилиндра 4 от крестовины 9 к диафрагме 5. “Горячий” поток, пройдя крестовину 9, плавно выпрямляется на профилированных лопатках и затормаживается в камере торможения 8, при этом, имея температуру 165-185°С (по экспериментальным данным), отдает часть тепла винтовому каналу 2 для подогрева входного газа и через устройство перепуска 10 направляется в центр “холодного” потока, смешиваясь с ним, тем самым, повышая температуру газа на выходе из регулятора. Затем смесь потоков, пройдя диафрагму 5, попадает в отводящий трубопровод 6. Пилотное устройство 7 управляет регулирующим клином 11, обеспечивая перепад давления на регуляторе таким образом, чтобы на выходе из регулируемого тангенциального сопла 3 обеспечивалась критическая скорость газа для эффективного температурного разделения. Для более интенсивного перемешивания “горячего” и “холодного” потоков на оси цилиндра температурного разделения 4 внутренняя поверхность устройства перепуска 10 может быть выполнена в виде винтового канала.The controller shown in figure 1, operates as follows. From the supply pipe 1, the gas enters the screw channel 2, is heated from the outer wall of the temperature separation cylinder 4 by 5-10 ° C, which will increase the temperature of the wall of the temperature separation cylinder, and enters the tangential nozzle 3, which is height-adjustable h, and then into temperature separation cylinder 4, where it is divided into a “hot” stream moving along the periphery of the cylinder 4 to the crosspiece 9, and a “cold” stream moving along the axis of the cylinder 4 from the crosspiece 9 to the diaphragm 5. The “hot” stream passing the crosses Well, 9, smoothly straightens on the profiled blades and brakes in the braking chamber 8, while having a temperature of 165-185 ° C (according to experimental data), it transfers part of the heat to the screw channel 2 for heating the inlet gas and goes through the bypass device 10 to the center “ cold ”flow, mixing with it, thereby increasing the temperature of the gas at the outlet of the regulator. Then, the mixture of flows, passing through the diaphragm 5, enters the discharge pipe 6. The pilot device 7 controls the control wedge 11, providing a pressure differential across the controller so that a critical gas velocity is provided at the outlet of the adjustable tangential nozzle 3 for effective temperature separation. For more intensive mixing of “hot” and “cold” flows on the axis of the cylinder of temperature separation 4, the inner surface of the bypass device 10 can be made in the form of a helical channel.

Регулятор, представленный на фиг.2, работает следующим образом. Из подводящего трубопровода 1 газ поступает в регулируемое по высоте тангенциальное сопло 3, затем в цилиндр температурного разделения 4, где происходит разделение газа на “горячий” и “холодный” потоки, причем “горячий” поток двигается по периферии, а “холодный” по оси цилиндра температурного разделения 4 в направлении крестовины 9, на профилированных лопатках которой происходит выпрямление потоков. После прохождения крестовины часть “горячего” потока и “холодный” поток через регулирующий конус 16, необходимый для настройки вихревой трубы на режим самовакуумирования, поступают в отводящий трубопровод 6, а другая часть “горячего” потока поступает в трубку перепуска 12, и через регулируемый дроссель 13 и обратный клапан 14, необходимые для обеспечения работы вихревой трубы в режиме самовакуумирования, а также через диафрагму 15 поступает в центр “холодного” вихря для повышения температуры “холодного” потока, что, в свою очередь, приведет к повышению температуры газа на выходе из регулятора. Пилотное устройство 7 управляет регулирующим клином 11, обеспечивая перепад давления на регуляторе таким образом, чтобы на выходе из регулируемого тангенциального сопла 3 обеспечивалась критическая скорость газа для эффективного температурного разделения. Для более интенсивного перемешивания перепускаемого “горячего” и вакуумирующего “холодного” потоков на оси регулируемого по высоте тангенциального сопла 3 и цилиндра температурного разделения 4 внутренняя поверхность диафрагмы 15 может быть выполнена в виде винтового канала.The controller shown in figure 2, operates as follows. From the supply pipe 1, the gas enters a height-adjustable tangential nozzle 3, then to the temperature separation cylinder 4, where the gas is divided into “hot” and “cold” flows, with the “hot” flow moving along the periphery, and the “cold” along the axis temperature separation cylinder 4 in the direction of the cross 9, on the profiled blades of which the flow is straightened. After the crosspiece passes, part of the “hot” stream and the “cold” stream through the control cone 16, necessary for setting the vortex tube to the self-vacuum mode, enter the outlet pipe 6, and the other part of the “hot” stream enters the bypass pipe 12, and through an adjustable throttle 13 and the check valve 14, necessary to ensure the operation of the vortex tube in the self-evacuation mode, and also through the diaphragm 15 enters the center of the “cold” vortex to increase the temperature of the “cold” flow, which, in turn, when travels to raise the gas temperature at the outlet of the regulator. The pilot device 7 controls the control wedge 11, providing a differential pressure across the regulator so that a critical gas velocity is provided at the outlet of the adjustable tangential nozzle 3 for effective temperature separation. For more intensive mixing of the bypassed “hot” and evacuating “cold” flows on the axis of the height-adjustable tangential nozzle 3 and the temperature separation cylinder 4, the inner surface of the diaphragm 15 can be made in the form of a helical channel.

Таким образом, предлагаемые регуляторы давления газа с положительной обратной связью позволяют без затрат топлива и посторонних источников энергии выполнять редуцирование транспортируемого газа без образования кристаллогидратов и обмерзания аппаратуры, в том числе и в холодное время года, что положительно отражается на надежности работы, экологичности и рентабельности ГРС.Thus, the proposed gas pressure regulators with positive feedback allow reducing the transported gas without the formation of crystalline hydrates and freezing of the equipment without the expense of fuel and extraneous energy sources, including in the cold season, which positively affects the reliability, environmental friendliness and profitability of gas distribution systems .

Claims

1. Gas pressure regulator with positive feedback, comprising a supply pipe connected to an adjustable tangential nozzle connected to a temperature separation cylinder and, through a diaphragm, to a discharge pipe connected to a pilot device, characterized in that it is between a supply pipe and a temperature separation cylinder contains a helical channel providing positive feedback on the “hot” circuit, connected to a height-adjustable tangential nozzle to ensure a critical gas velocity at the nozzle exit, the temperature separation cylinder being closed by a braking chamber and containing a cross with smoothly straightening gas flow shaped blades and a device for transferring “hot” gas after the cross to the center of the “cold” vortex on the axis of the temperature separation cylinder.

2. The regulator according to claim 1, characterized in that the inner surface of the hot gas bypass device is made in the form of a helical channel.

3. Positive pressure gas pressure regulator comprising a supply pipe connected to an adjustable tangential nozzle connected to a temperature separation cylinder and a diaphragm, and a discharge pipe connected to a pilot device, characterized in that the temperature separation cylinder is a self-evacuating vortex tube, containing a cross with smoothly straightening the flow of gas profiled blades, the regulating cone, and the temperature separation cylinder is connected to a bypass pipe of “hot” gas into the axial zone of a height-adjustable tangential nozzle through the diaphragm hole, and a bypass pipe is connected in series with an adjustable throttle and a non-return valve, providing the vortex tube to operate in self-evacuation mode.

4. The regulator according to claim 3, characterized in that the inner surface of the diaphragm is made in the form of a helical channel.