УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ НАСТРОЙКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ КЛАПАНОВ
DEVICE FOR PRESSURE REGULATION AND CONTROL OF SAFETY VALVES SETTING

Изобретение относится к устройствам регулирования (настройки) и контроля давления срабатывания предохранительных клапанов и предназначено для контроля давления настройки и настройки предохранительных клапанов газораспределительных станций с целью предотвращения увеличения выходного давления выше допустимого.
Известен пружинный предохранительный клапан ППК (СППК) (http://www.uchetgaza.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=85:----4&catid=2:2010-03-18-19-48-42&Itemid=5), который предназначен для ограничения давления газов путем их сброса в атмосферу до установленной величины при повышении давления в сети сверх допустимого предела. Такой предохранительный клапан имеет два фланцевых соединения, одно из которых сообщается с сетью повышенного давления, а другое - с сетью пониженного давления (чаще всего с атмосферой). Между собой они могут сообщаться через седло клапана, к которому в закрытом состоянии с помощью пружины и штока прижат золотник клапана. С другой стороны, на золотник действует сила давления газа. Если сила давления газа на золотник выше, чем сила, с которой пружина прижимает золотник к седлу, то золотник клапана поднимется и газ из области высокого давления перетечет в область с низким давлением. Давление (настройки клапана), при котором клапан откроется, зависит от степени сжатия пружины и регулируется регулировочной втулкой, которая перемещается при вращении вследствие резьбового соединения с корпусом предохранительного клапана. Регулировочная втулка оказывает давление на шайбу, размещенную на конце пружины, а она перемещает конец пружины, регулируя силу прижатия золотника к седлу.
Известно устройство настройки предохранительных клапанов (Методика настройки предохранительных клапанов по российским и европейским стандартам, Е.Г. Пинаева и В.П. Лавреженко, Журнал «Арматуростроение», 2010 г., №2 стр. 11, http://www.valve-industry.ru/archive/archive2010.php), которое состоит из источника высокого давления, запорно-регулирующей арматуры, позволяющей очень медленно подать испытательную среду на предохранительный клапан, манометра, контролирующего давление, оказываемое средой на золотник со стороны входного фланцевого соединения. Давлением настройки считается давление, при котором стрелка манометра начинает совершать колебательные движения в процессе увеличения давления на золотник. В зависимости от значения давления, при котором стрелка манометра начинает совершать колебательные движения, следует увеличить или уменьшить силу, оказываемую на золотник со стороны пружины предохранительного клапана.
Недостатками этого устройства является необходимость повторения процедуры настройки несколько раз и обязательного наличия источника высокого давления.
Наиболее близким (прототип) к предлагаемому изобретению является стенд Компании Ventil Test Equipment BV для настройки предохранительных клапанов (http://p-komplekt.ru/catps.48.htm, http://www.ventil.nl/index.php/online-preventest), содержащий собственно настраиваемый предохранительный клапан, гидравлический привод с устройством фиксации на предохранительном клапане для приложения усилий к штоку клапана для его поднятия, датчик силы, измеряющий приложенную к штоку силу, датчик подъема, регистрирующий момент начала движения (отрыва золотника от седла предохранительного клапана) штока.
Для определения установленного давления к штоку клапана прикладывают медленно увеличиваемую силу при помощи гидравлического подъемника. Датчик силы регистрирует усилие, необходимое для подъема штока (момент подъема фиксирует датчик подъема). Одновременно с регистрацией движения штока происходит измерение давления газа, оказываемого на золотник предохранительного клапана (при настройке без вывода клапана из работы).
По значениям величины силы, с которой подъемник поднимает шток, площади сечения седла и давления в системе вычисляют давление настройки предохранительного клапана. Если вычисленное значение давления настройки отличается от требуемого, то вращением регулировочной втулки изменяют его и процедуру настройки повторяют.
Недостатками этого устройства также является необходимость повторения процедуры настройки несколько раз и сложность самого устройства.
Техническим результатом применения предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно упрощение самого устройства, исключение источника высокого давления и необходимости повторения процедуры настройки предохранительных клапанов.
Сущность изобретения заключается в измерении силы упругости пружины предохранительного клапана при помощи соединенного с контроллером датчика силы, установленного между верхней опорной шайбой и дополнительно установленной опорной шайбой, на которую оказывает давление регулировочная втулка, и вычислении давления настройки по измеренному значению этой силы, весу двух опорных шайб, датчика силы, пружины и штока с золотником.
На фиг. 1 изображено устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов.
Устройство регулирования и контроля давления настройки предохранительных клапанов содержит датчик силы 12, присоединенный через разъемное соединение 13 к контроллеру 14, собственно предохранительный клапан, состоящий из крышки 1, входного 2 и выходного 3 фланцевых соединений, седла 4, золотника 5, нижней 6 и верхней 7 опорных шайб, штока 8, пружины 9, регулировочной втулки 10, в которой дополнительно установлена опорная шайба 11.
Устройство работает следующим образом. Регулировочная втулка 10 предохранительного клапана, перемещаясь по резьбовому соединению при ее вращении и оказывая давление на дополнительно установленную опорную шайбу 11, датчик силы 12, верхнюю опорную шайбу 7, сжимает пружину 9. Она, в свою очередь, прижимает шток 8 с золотником 5 к седлу 4. Сила F, с которой золотник 5 прижимается к седлу 4,
упр
F=F+P,
упр
где F - сила, которая измеряется датчиком силы 12 и контроллером 14;
P - вес двух опорных шайб 6 и 7, датчика силы 12, пружины 9 и штока 8 с золотником 5.
Давление настройки (ГОСТ 12.2.085-2002 Сосуды, работающие под давлением. Клапаны предохранительные. Требования безопасности.) будет равно
где S - площадь сечения седла (золотника).
упр
наст
Процедура настройки предохранительного клапана будет заключаться в выставлении на экране контроллера 14 заранее известного значения F вращением регулировочной втулки. Контроллер можно запрограммировать по выше приведенным алгоритмам и на индикацию давления настройки P. По окончании настройки контроллер отсоединяется от датчика и его можно использовать для настройки других предохранительных клапанов при создании определенной базы данных. В качестве датчика силы могут быть применены датчики силы сжатия кольцевого типа с отверстием в центре LCW-C-SA3 (http://www.kyowa-ei.co.jp/eng/product/sensors/loadcell/lcw_c_sa3.html) или аналогичные им с соответствующими контроллерами.