ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ГАЗОПОТРЕБЛЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам обеспечивающим устранение сброса в окружающую среду (атмосферу) природного газа в системах газораспределения и газопотребления и может быть использовано в газорегуляторных пунктах, газорегуляторных установках, шкафных газорегуляторных установках.
Необходимость совершенствования энергосберегающих установок систем газораспределения и газопотребеления обусловлена Федеральным законом РФ №261 - ФЗ от 23 ноября 2009 года. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
Известно устройство регулирования параметров газового потока (Патент 2216762, G05D 7/00, 2003.11.20) содержащее установленный на трубопроводе осевой клапан с эластичным затвором, состыкованный с распределителем, пилотный регулятор, включающий подпружиненный механизм и регулирующий блок, и дополнительно введенные электропневматический преобразователь, редуктор и два дросселя. Между пружинным механизмом и регулирующим блоком пилотного регулятора выполнена камера управления, разделенная с помощью дополнительных мембран на две полости, каждая из которых по выбору может быть подключена к выходу электропневматического преобразователя.
Наиболее близким техническим решением из известных общедоступных источников информации является устройство стационарного газорегуляторного пункта (Промышленное газовое оборудование. Справочник. Издание 3-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Е.А.Корякина. Саратов. - 2003, стр.194-196; 322-327) содержащее основное газовое оборудование, регулятор давления, регулятор управления, предохранительно запорный клапан (ПЗК), перекрывающий трубопровод в случае выхода из заданных пределов давления после регулятора, предохранительно сбросной клапан (ПСК) предназначенный для стравливания природного газа в атмосферу при повышении давления газа сверх установленного. Согласно нормативного документа (ПБ 12- 529-03, 2-е издание, М.: ОАО «Промышленная безопасность», п.5.6.3., стр.81) предохранительно сбросные клапаны, должны обеспечить сброс газа при превышении нормативного рабочего давления 0,003 МПа после регулятора давления более чем на 15%.
Недостатком известного устройства стационарного газорегулятор-ного пункта является то, что для поддержания допустимого превышения давления газа после регулятора технологически предусмотрен сброс газа в окружающую среду. При этом, за счет сброса природного газа в атмосферу обеспечивается только безопасность использования газа в системах газораспределения и газопотребления, пренебрегая, при этом, энергосбережением и экологией окружающей среды (атмосферы), как правило в зонах проживания населения.
Задачей полезной модели является обеспечение безопасности, повышение энергосбережения природного газа и улучшение экологии воздушного бассейна в зонах проживания населения, за счет применения усовершенствованного предохранительно сбросного клапана и дополнительного применения переключателя потоков газа по импульсным линиям.
Сущность полезной модели заключается в том, что энергосберегающее устройство систем газораспределения и газопотребления, содержащее регулятор давления, регулятор управления и усовершенствованный предохранительно сбросной клапан дополнительно снабжено переключателем потоков газа по импульсным линиям, при этом, усовершенствованный предохранительно сбросной клапан снабжен двумя заглушками с отверстиями для жесткого соединения с импульсными трубками, а переключатель потоков газа снабжен штоком один конец которого жестко закреплен на подпружиненной мембране с диском, а второй имеет два выступа зацепа переключателя с двухсторонним клапаном, который обеспечивает переключение потоков газа по импульсным линиям.
1
2
2
Технический результат заключается в том, что при превышении давления газа (после регулятора) сверх нормативного достигается энергосбережение и защита окружающей среды, за счет того, что усовершенствованный предохранительно сбросной клапан дополнительно снабжен на входе и выходе сбросного газа заглушками с отверстиями к которым жестко подключены импульсные трубки. По импульсным трубкам обеспечивается общее соединение под клапанного пространства регулятора давления с над мембранным пространством устройства - переключатель потоков газа. В устройстве предусмотрено переключение потоков газа разных давлений (P и Р) по импульсным трубкам. При работе регулятора давления в нормальном режиме (давление газа после регулятора в допустимых пределах) в устройстве - переключение потоков газа, импульсные линии переключены на соединение под клапанного пространства с над мембранным пространством регулятора давления. При аварийной ситуации, когда давление газа после регулятора повышается сверхнормативного (Р>3,45 кПа) в устройстве переключения потоков газа, за счет импульса поступившего от усовершенствованного предохранительно сбросного клапана, произойдет переключение импульсных линий на соединение давлений над клапанного пространства регулятора давления с над мембранным пространством регулятора давления. При этом, обеспечивается надежное уплотнение регулирующего клапана регулятора давления и отпадет необходимость в сбросе газа в атмосферу, как это имеет место в известном устройстве. За счет использования в схеме газорегуляторных пунктов усовершенствованного предохранительно сбросного клапана, а также дополнительного применения устройства переключения потоков газа достигается положительный эффект обусловленный повышенной безопасностью, энергосбережением и оздоровлением воздушной среды в зонах проживания населения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема энергосберегающего устройства систем газораспределения и газопотребления, на фиг.2 график давлений после регулятора в известном устройстве стационарного газорегуляторного пункта, на фиг.3 график давлений после регулятора полезной модели энергосберегающее устройство систем газораспределения и газопотребления.
Энергосберегающее устройство содержит регулятор давления I, регулятор управления II, усовершенствованный предохранительно сбросной клапан III, устройство - переключатель потоков 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. Регулятор управления II содержит: перепускной клапан 8, шток 9, один конец которого жестко соединенный с клапаном 8, а второй с мембраной 10 и диском 11 нагруженные пружиной 12, заглушка 13 с резьбой, под клапанное пространство 14, над клапанное пространство 15, над мембранное пространство 16. Усовершенствованный предохранительно сбросной клапан III содержит: корпус 17, клапан 18, шток 19, один конец которого жестко соединенный с клапаном 18, а второй с мембраной 20 и диском 21 нагруженные пружиной 22, заглушка 23 с резьбой, над мембранное пространство 24, заглушка 25 на входе потока газа (импульсной трубки), заглушка 26 на выходе потока газа (импульсной трубки). Устройство - переключатель потоков газа IV содержит: корпус 27 механизма переключения потоков газа, переключатель 28 потоков газа, двухсторонний клапан 29 переключателя 28, шток 30 на одном конце которого имеются два выступа, а второй конец которого жестко закреплен на мембране 31 с диском 32, пружина 33, заглушка 34 с резьбой для регулирования нагрузки пружины 33, на мембрану 31 с диском 32, над мембранное пространство 35. на импульсных линиях регулятора уплавления установлены дроссели 36 и 37.
1
Устройство работает следующим образом Перед пуском в работу в регуляторе давления I, клапан 1 закрыт, мембрана 3 находится в нижнем положении. В регуляторе управления II, клапан 8 открыт за счет подпружиненных: мембраны 10, диска 11 и штока 9. В усовершенствованном предохранительно сбросном клапане III, клапан 18 закрыт за счет подпружиненных: мембраны 20, диска 21 и штока 19. В устройстве - переключатель потоков газа IV, переключатель 28 с двухсторонним клапаном 29, который находится в положении - перекрыт поток газа Р в над мембранное пространство 4 регулятора давления I. При этом, переключатель потоков газа 28 находится в положении - импульсная трубка под клапанного пространства 7 соединена с импульсной трубкой над мембранного пространства 4 регулятора давления I.
1
2
2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
1
1
2
При включении регулятора давления I в работу (выполнен пуск газа в над клапанное пространство 6), газ по импульсной линии поступает в нал клапанное пространство 15, при открытом клапане 8 поступает в под клапанное пространство 14, далее в под мембранное пространство 5 (через дроссель 36) и под клапанное пространство 7 (через дроссель 37) регулятора давления I. За счет разности давления Р в под мембранном пространстве 5 и давления Р над мембранном пространстве 4 происходит подъем клапана 1 и газ поступает в под клапанное пространство 7, что приводит к рабочему давлению Р. При этом, положение переключателя 28 обеспечивает поток газа (Р) по импульсным трубкам из под клапанного пространства 7 в над мембранное пространство 4. Регулятор давления I приведен в действие. При возникновении аварийной ситуации - давление газа после клапана 1 превышает нормативное Р>3,45 кПа, в усовершенствованном предохранительно сбросном клапане за счет превышения нормативного давления газа происходит действие на мембрану 20, диск 21 и шток 19.которые перемещаются вниз и клапан 18 открывает поток газа по импульсной трубке в над мембранное пространство 35. Далее, за счет повышенного давления Р происходит изменение положения мембраны 31, диска 32 и штока 30, при этом, переключатель 28 с двухсторонним клапаном 29, перекрывает поток газа Р в над мембранное пространство 4 и открывает поток газа P в над мембранное пространство 4, при этом, происходит прекращение потока газа Р в над мембранное пространство 4 регулятора давления I. За счет дросселей 36 37 давление P в под мембранном пространстве 5 снижается до Р. За счет изменения давлений газа в над мембранном пространстве 4 с Р до P, а в под мембранном пространстве 5 с P до Р возникает надежное уплотнение клапана 1, что обеспечивает устранение аварийной ситуации, т.е. сбросу газа в атмосферу (как это имеет место в ГРП при использовании ПСК).
2
1
2
Далее, при увеличении расхода газа происходит снижение давления газа после клапана 1 (Р<3,45 кПа), также снижается давление газа в над мембранных пространствах 16, 24 и 35. при этом, клапан 8 становится в положении - открыт, а клапан 18 - закрыт.Газ через открытый клапан 8 по импульсной трубке и дроссель 36 поступает в под мембранное пространство 5 с давлением Переключатель 28 перекроет поток газа P в над мембранное пространство 4 и откроет поток газа Р в над мембранное пространство 4 регулятора давления I. что приведет к открытию клапана 1 и стабильной работе энергосберегающего устройства систем газораспределения и газопотребления.
3
3
Для обоснования эффективности полезной модели энергосберегающего устройства систем газораспределения и газопотребления проанализированы графики давлений газа после газорегуляторного пункта системы газораспределения и газопотребления. На фиг 2 четко просматривается недостатки использования известного устройства предохранительно сбросного клапана в системах газораспределения и газопотребления. При этом, сброс природного газа в атмосферу нормируется утвержденной «Методикой по расчету удельных показателей загрязняющих веществ в выбросах (сбросах) в атмосферу (водоемы) на объектах газового хозяйства», Издание ОАО «ГИПРОНИИГАЗ», Саратов, 1996, стр.48-49, табл.3.10). Сброс газа в атмосферу наблюдается в летний период в ночное время, когда резко снижается потребление газа. Объем сбрасываемого газа в атмосферу м/ч зависит от давления в газопроводе до клапана и пропускной способности предохранительно сбросного клапана. В среднем в месяц потери природного газа в г.Ростове-на-Дону составляют 65000 м/месяц.
Анализ графика давлений после газорегуляторного пункта системы газораспределения и газопотребления, представленный на фиг.3 показывает эффективность полезной модели энергосберегающего устройства системы газораспределения и газопотребления, вследствие того, что в предложенной полезной модели устранен сброс природного газа в атмосферу, за счет применения усовершенствованного предохранительно сбросного клапана и в дополнительном применении переключателя потоков газа.