Система одоризации природного газа

СИСТЕМА ОДОРИЗАЦИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Предполагаемая полезная модель относится к технике транспортировки природного газа и может быть использовано на газораспределительных станциях (ГРС) для автоматической подачи одоранта в поток газа пропорционально его расходу с целью придания газу специфического запаха для обнаружения возможных утечек.
Известен одоризатор газа Одоризатор газа ОГ-10А. Каталог технологического оборудования газораспределительных станций магистральных газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 1997, с. 86...87, который содержит расходную емкость с одорантом, блок управления и дозирующее устройство на основе электрогидравлического клапана, через который по электрической команде, подаваемой с заданной частотой блоком управления, одорант из рабочей емкости самотеком поступает в газопровод. Известный одоризатор прост по конструкции, однако его возможности ограничены, особенно при малой разности давлений газа в магистральном и одорируемом газопроводах.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является выбранная авторами в качестве прототипа автоматическая установка одоризации газа УОГ-03 МГТУ Автоматическая установка одоризации газа УОГ-03 МГТУ. Каталог технологического оборудования газораспределительных станций магистральных газопроводов. - М.: ИРЦ Газпром, 1997, с. 87...88, содержащая бак с одорантом, выход которого через нормально закрытый электрогидравлический клапан
соединен с расходной емкостью, выход которой через нормально открытый электрогидравлический клапан связан с каналом подачи одоранта в газопровод. Управление электрогидравлическими клапанами предполагает наличие блока ручного управления.
В известном устройстве объем дозы одоранта, находящегося в расходной емкости, определяется разностью давлений, возникающей на мерной диафрагме, установленной в магистральном газопроводе, в зависимости от расхода газа. При этом частота слива доз одоранта в газопровод остается постоянной на все время работы одоризатора.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и низкая точность дозирования.
Сложность конструкции известного устройства обусловлена, прежде всего, большими габаритами расходной емкости. Так, например, при перепаде давления 0,63 кгс/см, обычно реализующемся на мерной диафрагме, высота расходной емкости должна быть не менее 6 м, что неприемлемо в условиях газораспределительных станций. Данное обстоятельство ограничивает сферу применения известного устройства малорасходными газопроводами.
Низкая точность дозирования объясняется тем, что в известном устройстве величина дозы одоранта определяется только разностью давлений газа на мерной диафрагме. При измерении расхода газа диафрагменным расходомером используется информация не только о перепаде давления на диафрагме, но и температура и давление газа на ее входе, что не учитывается в известном устройстве.
В основу полезной модели поставлена задача упрощения конструкции и повышения точности дозирования.
Поставленная задача решается за счет того, что в известную автоматическую установку одоризации газа, содержашую бак с одорантом, выход которого через нормально закрытый электрогидравлический клапан соединен с расходной емкостью, выход которой через нормально открытый
электрогидравлический клапан связан с каналом подачи одоранта в газопровод, блок управления, дополнительно введены регулятор давления газа, второй нормально закрытый электрогидравлический клапан, датчик давления, датчик перепада давления, измеритель массы одоранта, при этом вход регулятора давления газа соединен с газопроводом до магистрального регулятора давления газа и с входом второго нормально закрытого электрогидравлического клапана, а выход регулятора давления газа - с входом датчика давления и с входом в бак с одорантом, выход второго нормально закрытого электрогидравлического клапана связан с входом в расходную емкость, выход которой сообщается с первым входом датчика nepena ta давления, второй вход которого соединен с каналом подачи одоранта в газопровод, электрический выход датчика перепада давления соединен с первым электрическим входом измерителя массы одоранта, второй электрический вход которого соединен с датчиком давления, электрический выход измерителя массы одоранта соединен с первым электрическим входом блока управления, второй вход которого электрически соединен с измерителем расхода газа в магистральном газопроводе, первый электрический выход блока управления соединен с электрическим входом нормально открытого электрогидравлического клапана, второй электрический выход блока управления соединен с электрическим входом первого нормально закрытого электрогидравлического клапана, третий электрический выход блока управления соединен с электрическим входом второго нормально закрытого электрогидравлического клапана.
Сопоставление с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: регулятора давления газа, второго нормально закрытого электрогидравлического клапана, датчика давления, датчика перепада давления, измерителя массы одоранта, а также их связями с остальными элементами схемы.
на фиг.2, где изображена зависимость относительной массы дозы одоранта А/ИОД/(р- Fg) от относительного перепада давления (Род - г) / од  где А/ИОД - масса дозы одоранта в граммах; р од - плотность одоранта, грамм/  VQ- объем расходной емкости,  РОД - давление наддува бака с одорантом, Яд; РГ-давление на выходе измерителя расхода газа в газовой магистрали, Па.
Система одоризации природного газа содержит магистральный газопровод 1, магистральный регулятор давления 2, измеритель расхода газа 3, регулятор давления газа 4, датчик давления 5, второй нормально закрытый электрогидравлический клапан 6, бак с одорантом 7, канал подачи одоранта 8, расходную емкость регулируемого объема 9, первый нормально закрытый электрогидравлический клапан 10, нормально открытый электрогидравлический клапан И, датчик перепада давления 12, измеритель массы одоранта 13, блок управления 14.
Система одоризации природного газа работает следующим образом. Величина дозы одоранта устанавливается путем изменения объема V расходной емкости 9 по мерной шкале при вращении маховика винтового привода. Посредством регулятора давления 4 задается давление газа РОД , под действием которого осуществляется наддув одоранта в баке 7 до давления, превышающего давление в канале подачи одоранта 8 на величину АРод-г - РОЛ  РТ , где РГ - давление на выходе измерителя расхода газа 3 в газовой магистрали. Электрогидравлические клапаны 6, 10, 11 включаются и выключаются сигналами с выходов блока управления 14, программа работы которого задается по информации, поступающей от измерителя расхода газа 3 и измерителя массы одоранта 13. При отсутствии сигналов с выходов блока управления 14 электрогидравлические клапаны 6 и 10 закрыты, а нормально открытый электрогидравлический клапан 11 соединяет расходную емкость 9 с каналом подачи одоранта 8. По этой причине давление в расходной емкости 9 равно давлению РГ , а разность давлений АРод-г, измеряемая датчиком перепада давления 12, равна нулю.
4Асс4 г,ЧР
Цикл подачи одоранта иачинается с включения электрогидравлического клапана 11 сигналом с первого выхода блока управления 14. В результате срабатывания этого клапана расходная емкость 9 отсекается от канала подачи одоранта 8. После небольшой задержки (« 1 сек), требуемой для гарантированного закрытия клапана 11, включается электрогидравлический клапан 10, сообщающий расходную емкость 9 с баком 7. Под действием разности давлений АРод-г одорант поступает в расходную емкость 9. Возникающая при этом на клапане 11 разность давлений АРод-г преобразуется датчиком перепада давления 12 в электрический сигнал, поступающий на первый вход измерителя массы одоранта 13. На второй вход этого измерителя подается сигнал с датчика 5 давления наддува одоранта в баке РОД . По формуле
Д«од /од- е
в измерителе 13 определяется масса одоранта, поступившая в расходную емкость 9. В формуле (1) приняты следующие обозначения:
РОД-плотность одоранта, грамм/см,
Fe - объем расходной емкости, см,
п - показатель политропы.
Характер зависимости (1) при типовом значении п 1,33 показан на фиг. 2. Как видно, масса одоранта, поступившая в расходную емкость 9, линейно зависит от разности давлений АРод-г - Дд - Д  а так как давление наддува одоранта РОД в процессе работы поддерживается постоянным, то величина А/ИОД линейно связана с давлением газа РГ .
После заполнения одорантом расходной емкости 9 электрогидравлический клапан 10 выключается, разобщая ее с баком одоранта 7. Спустя некоторое время (« 1 сек), требуемое для гарантированного закрытия кпаЛ/п
АР„
грамм,(1)
од-г
пана 10, включается электрогидравлический клапан 6, подающий в расходную емкость 9 давление Р , равное давлению газа на входе в магистральный газопровод 1, а электрогидравлический клапан И переводится в исходное состояние, вновь соединяя расходную емкость 9 с каналом подачи одоранта 8. Под действием разности давлений РМ - РГ доза одоранта из расходной емкости 9 выбрасывается в канал 8.
После полного опорожнения расходной емкости 9, которое осуществляется за 3...5 сек, электрогидравлический клапан 6 закрывается. Па этом цикл подачи дозы одоранта из расходной емкости 9 в газопровод заканчивается.
Частота ввода доз одоранта в газопровод (циклов/час) определяется в блоке управления 14 в зависимости от расхода газа Q () и массы одоранта в расходной емкости А/ИОД :
где п - норма расхода одораита в граммах на 1000 м газа.
Заявляемое устройство по сравнению с прототипом помимо более простой конструкции и более высокой точности дозирования дополнительно обладает следующими положительными качествами:
-автоматическое регулирование дозы одоранта, вводимого в газопровод в зависимости от расхода газа в газовой магистрали, позволяет с высокой точностью поддерживать заданную концентрацию одоранта в газовом потоке;
гидравлическая часть схемы в основном выполнена на стандартных элементах (регуляторы давления, электрогидравлические клапаны, датчики), серийно выпускаемых промышленностью, что существенно упрощает реализацию одоризатора природного газа;
гизч
N  n-- ,(2)