РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ГАЗА КОМБИНИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к устройствам обеспечивающим управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения и газопотребления, которое автоматически поддерживает постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа и может быть использовано в газорегуляторных пунктах, газорегуляторных установках, шкафных газорегуляторных установках.
Необходимость совершенствования регуляторов давления газа систем газораспределения и газопотребеления обусловлена Федеральным законом РФ №161 - ФЗ от 21 июля 1997 года. «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», Статья 2. Приложение 1.
Известно устройство регулирования давления газа (Патент 2110084, GO 5D 16/00, 1998.04.27) содержащее корпус с входным и выходным патрубками, камеры редуцирования с мембраной, взаимодействующей с рабочим клапаном, связанной каналом с приспособлением для сброса газа в атмосферу, а также камеры отсечения газа с механизмом отсечения газа. Этот механизм состоит из мембраны, штока мембраны, соединенного со штоком отсекающего клапана. Штоки имеют элементы управления, выполненные с проточками соответственно в виде продольного сквозного отверстия с расширением на ее концах и канавки. Во втором варианте элементы управления штоков соответственно могут быть выполнены в виде двух канавок и продольной сквозной прорези с расширением одного ее конца.
Наиболее близким техническим решением из известных общедоступных источников информации является устройство - регулятор давления газа (Промышленное газовое оборудование. Справочник. Издание 3-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Е.А.Корякина. Саратов. - 2003, стр.194-197) содержащее корпус исполнительного устройства (регулятора давления), отсечной клапан, седло, клапан исполнительного устройства, мембрана исполнительного устройства, шток исполнительного устройства, пружина отсечного клапана, шток механизма контроля отсечного клапана, регулятор управления. Исполнительное устройство регулятора с регулирующим клапаном и отсечным клапаном предназначено автоматически поддерживать заданное выходное давление на разных режимах расхода газа, и отключать подачу газа в случае аварийных повышения и понижения выходного давления газа.
Недостатком известного устройства регулятора давления газа является то, что в нем отсутствует контроль безопасности при пуске в работу регулятора давления газа. Кроме того, в механизме контроля действия отсечного клапана используются сложные рычажные конструктивные решения, что резко снижает надежность, безопасность и эффективность работы регулятора давления газа.
Задачей полезной модели является обеспечение безопасности, повышения надежности и упрощение конструкции устройства за счет дополнительного применения пневмопускателя, контрольного регулятора управления и регулятора управления отсечкой газа с фиксатором открытия клапана в основу которого положено эффективное перераспределение давлений импульсных потоков газа над и под клапанным пространствами, а также над и под мембранным пространствами регулятора давления.
Сущность полезной модели заключается в том, что регулятор давления газа комбинированный содержащий корпус, мембранный привод, клапан, регулятор управления дополнительно снабжен пневмопускателем с импульсной трубкой соединяющей над клапанное с под клапанным пространствами регулятора давления, контрольным регулятором управления отсечки газа по нижнему пределу давления газа, а также регулятором управления отсечкой газа по верхнему пределу давления газа, за счет перераспределения давлений импульсных потоков газа над клапанного и над мембранного пространств регулятора давления.
2
2
1
2
2
1
1
1
2
Технический результат заключается в том, что для обеспечения безопасности системы газораспределения и газопотребления пуск в работу регулятора давления газа осуществляется пневмопускателем через регулятор контроля управления. При этом, открытие клапана регулятора контроля произойдет только при достижении заданного минимального давления газа (например P=2 кПа) в над мембранном пространстве регулятора контроля, затем газ по импульсной трубке поступает к открытому клапану регулятора управления. Далее поток импульсного газа через дроссель поступает в под клапанное пространство регулятора давления и одновременно через другой дроссель поступает в под мембранное пространство регулятора давления. За счет воздействия импульсного давления газа на мембрану регулятора давления происходит открытие основного клапана с подачей газа в систему после регулятора давления. Конструктивно, по импульсным трубкам обеспечивается общее соединение под клапанного пространства регулятора давления с над мембранными пространствами: регулятора контроля управления, регулятора управления и регулятора управления отсечкой газа. При этом, регулятор управления обеспечивает по импульсным линиям подачу потока газа в под мембранное пространство и под клапанное пространство регулятора давления. В регуляторе управления отсечкой газа, по верхнему пределу давления, предусмотрено перераспределение потоков газа разных давлений (с Рна P) по импульсным трубкам в над мембранном пространстве регулятора давления. При работе регулятора давления в нормальном режиме (давление газа после регулятора в допустимых заданных пределах P) в регуляторе управления отсечкой газа - клапан на импульсных линиях, соединяющих над клапанное с над мембранным пространствами регулятора давления, закрыт. При возникновении аварийной ситуации, когда давление газа после регулятора превышает предельно допустимое значение, т.е. Р>3,75 кПа (Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления ПБ 12-529-03, 2-е издание, дополненное, М.: 2007, п.5.6.2.; п.5.6.3, стр.81), то в регуляторе управления клапан перекроет поток импульсного газа P в под мембранное пространство регулятора давления. При этом, в регуляторе управления отсечкой газа клапан откроет поток газа P из над клапанного пространства регулятора давления в над мембранное пространство регулятора давления. Одновременно, в регуляторе давления за счет двух дросселей на импульсных линиях, произойдет снижение давления газа с P до Р. в под мембранном пространстве. Такое перераспределение потоков разных давлений импульсного газа обеспечивает плотное закрытие клапана, т.е. надежная отсечки газа.
2
Отсечка газа по заданному нижнему пределу давления (например P<2 кПа) осуществляется контрольным регулятором управления II, вследствие прекращения подачи импульсного потока газа к регулятору управления III.
2
2
Отсечка газа по верхнему нормативному давлению газа (Р>3,75 кПа) осуществляется регулятором управления отсечки газа IV, за счет перераспределения импульсных потоков газа в над клапанном и над мембранном пространствах регулятора давления комбинированного. При этом, давление в под мембранном пространстве снижается до Р.
За счет дополнительного применения пневмопускателя, регулятора контроля управления и регулятора управления отсечкой газа достигается положительный эффект обусловленный перераспределением давлений импульсных потоков газа в над клапанном и над мембранном пространствах регулятора давления, что обеспечивает надежную безопасность систем газораспределения и газопотребления и упрощение конструкции регулятора давления газа комбинированного.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема регулятора давления газа комбинированного и импульсные линии соединяющие регулятор давления с контрольным регулятором управления, регулятором управления, регулятором стабилизатором и регулятором управления отсечки газа, на фиг.2 принципиальная схема фиксатора клапана регулятора управления отсечкой газа - клапан закрыт, на фиг.3 то же - клапан открыт.
Регулятор давления газа комбинированный содержит регулятор давления I, контрольный регулятор управления II, регулятор управления III, регулятор управления отсечкой газа IV. Регулятор давления I содержит: клапан 1, шток 2, один конец которого жестко соединенный с клапаном 1, а второй с мембраной 3, над мембранное пространство 4, под мембранное пространство 5, над клапанное пространство 6, под клапанное пространство 7, пневмопускатель 8, на импульсных линиях под мембранного пространства 5 и под клапанного пространства 7 соответственно установлены дроссели 9 и 10. Контрольный регулятор управления II содержит: перепускной клапан 11, шток 12, один конец которого жестко соединенный с клапаном 11, а второй с мембраной 13 и диском 14 нагруженные пружиной 15, заглушка 16 с резьбой, под клапанное пространство 17, над клапанное пространство 18, над мембранное пространство 19. Регулятор управления III содержит: клапан 20, шток 21, один конец которого жестко соединенный с клапаном 20, а второй с мембраной 22 и диском 23 нагруженные пружиной 24, заглушка 25 с резьбой, под клапанное пространство 26, над клапанное пространство 27 над мембранное пространство 28. Регулятор управления отсечкой газа IV содержит: клапан 29, шток 30 один конец которого жестко соединенный с клапаном 29, а второй с мембраной 31 и диском 32 нагруженные пружиной 33, заглушка 34 с резьбой, под клапанное пространство 35, над клапанное пространство 36, над мембранное пространство 37, шток 38 (фиг.2 и фиг.3) один конец которого жестко соединен с клапаном 29, а второй с горизонтальным ограничителем 39, вертикальный ограничитель 40 в нижней части имеет отверстие 41 для болта 42, верхняя часть ограничителя 40 имеет горизонтальное продолжение в виде рычага 43, между горизонтальным рычагом 43 и отверстием 41 предусмотрен выступ 44, который входит в зацепление с горизонтальным ограничителем 39, для крепления вертикального ограничителя 40 имеется два Г-образных кронштейна с отверстиями 45, жестко закрепленных на корпусе регулятора управления отсечкой газа. На конце рычага 43 установлен противовес (груз) 46.
Устройство работает следующим образом. Перед пуском в работу в регуляторе давления I, клапан 1 закрыт, мембрана 3 находится в нижнем положении. В контрольном регуляторе управления II, клапан 11 закрыт за счет подпружиненных: мембраны 13, диска 14 и штока 12. В регуляторе управления III, клапан 20 открыт за счет подпружиненных:
мембраны 22, диска 23 и штока 21. В регуляторе управления отсечкой газа IV клапан 29 закрыт за счет подпружиненных: мембраны 31, диска 32 и штока 30, при этом горизонтальный ограничитель 39 и вертикальный ограничитель 40 находятся в свободном соприкосновении под действием противовеса 46.
2
2
2
1
1
2
2
1
2
2
При включении регулятора давления I в работу, путем нажатия на кнопку пневмопускателя 8, газ по импульсным линиям одновременно поступает в над мембранные пространства 19, 28, и 37. Контрольное давление при пуске газа устанавливают как минимально допустимое давление (Р) после регулятора давления I (например P=2 кПа). При этом давлении мембрана 13 и диск 14 перемещаются вниз и через клапан 11 импульсный газ поступает в под и над клапанные пространство 26 и 27, а также в под мембранное пространство 5 (через дроссель 10) и под клапанное пространство 7 (через дроссель 9). При этом клапан 29 закрыт. Диаметр дросселя 10 принят больше диаметра дросселя 9 (определяется расчетом), что обеспечивает одновременное достижение давлений в под клапанном пространстве 7, равное Р, а в под мембранном пространстве 5, равное P, т.е. P>Р. Далее, через дроссель 9 импульсный газа (P) поступает в над мембранное пространство 4 и под клапанное пространство 7. При достижении давлений газа в под мембранном пространстве 5 (P) и над мембранным пространством 4 (Р) обеспечивается открытие клапана 1 регулятора давления I, что создает условие регулирования давления газа. При изменении расхода газа в системе газораспределения и газопотребления, за счет потребления газа, происходит также изменение давления газа после регулятора давления, которое определяется положением клапана 1 (полное или частичное открытие). При этом, обеспечивается заданное стабильное давления газа (Р) после регулятора давления.
2
1
2
2
1
1
2
При возникновении аварийной ситуации - давление газа после клапана 1 превышает нормативное Р>3,75 кПа, в регуляторе управления III, это давление газа оказывает действие через мембрану 22 и диска 23 на пружину 24 которая сжимается и перемещает вниз шток 21 и клапан 20 перекрывает поток газа по импульсной линии к дросселю 10 в под мембранное пространство 5. Далее, за счет дросселей 9 и 10, давление газа P в под мембранном пространстве 5 снижается и становится равным давлению в над мембранном пространстве 4 регулятора давления (P). При этом, клапан 1 регулятора давления перекроет доступ газа в под клапанное пространство. Одновременно давление Р>3,75 кПа окажет действие на мембрану 31, диск 32 и на пружину 33, которая за счет сжатия перемещает вниз штоки 30 и 38, а также горизонтальный ограничитель 39 и клапан 29 изменяет свое положение (открыт), через который импульсный газ (P) из над клапанного пространства 6 регулятора давления поступает в над мембранное пространство 4, что приведет к устойчивому перемещению вниз: мембраны 3, штока 2 и клапана 1, а это обеспечит отсечку газа, т.е. плотное закрытие клапана 1. Плотность клапана 1 регулятора давления газа комбинированного обеспечивается большим перепадом давлений (ΔP=P-P) и дополнительным грузом на мембрану 3.
2
В полезной модели отсечка газа по заданному нижнему пределу давления газа (например Р<2 кПа) осуществляется контрольным регулятором управления II, за счет прекращения подачи импульсного потока газа к регулятору управления III.
2
1
2
Отсечка газа по верхнему нормативному давлению газа (P=3,75 кПа) осуществляется регулятором управления отсечки газа IV, за счет перераспределения импульсных потоков газа, что обеспечивает в над мембранном и над клапанном пространствах регулятора давления комбинированного равенство давлений (P). При этом, давление в под мембранном пространстве снижается до Р.
Пуск регулятора давления I в работу осуществляется по вышеописанной схеме (методике) используя при этом пневмопускатель.
Для обоснования эффективности полезной модели регулятора давления газа комбинированного систем газораспределения и газопотребления выполнен подробный анализ известной конструкции механизма контроля отсечки газа, который позволяет утверждать о весьма сложной конструкции его рычажного управления отсечкой газа, что снижает надежность известного устройства отсечки газа.
В предложенной полезной модели исполнительное устройство содержащее мембрану, шток с регулирующим клапаном за счет перераспределения давлений импульсных потоков газа обеспечивается автоматическое поддержание заданного выходного давления на разных режимах расхода газа, и отключение (отсечка) подачи газа в случае аварийных повышения или понижения выходного давления газа, кроме того, дополнительное применение пневмопускателя значительно повышает надежность, безопасность и эффективность работы регулятора давления газа в период пуска в работу и в процессе эксплуатации системы газораспределения и газопотребления.
Для проверки работы регулятора управления отсечки газа (как определяющего фактора полезной модели) в лабораторных условиях кафедры отоплении, вентиляции и кондиционирования Ростовского государственного строительного университета изготовлена и апробирована действующая модель на разных режимах с целью выявления надежности отсечки газа за счет перераспределения импульсных потоков давлений газа не изменяя конструкции действующего регулятора давления.
Лабораторные исследования подтвердили работоспособность и хорошую надежность регулятора управления отсечки газа.