ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, в частности к средствам, предназначенным для регулирования расхода жидкости в трубопроводах, и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли для регулирования производительности центробежных насосов и для проведения их стендовых испытаний.
Известно запорно-регулирующее устройство, включающее корпус с пропускными каналами, внутри которого размещен запорный орган, состоящий из седла и затвора, имеющего форму поршня и связанного с штоком (RU патент №2101466, кл. Е21В 34/06, 1998).
Недостатками данного устройства является невозможность плавного регулирования расхода жидкости, низкая надежность, трудоемкость изготовления, низкая ремонтопригодность.
Для регулирования расхода жидкостей широко применяют устройства, содержащие вертикально перемещающийся плоскопараллельный шибер и имеющие специально спрофилированное отверстие в шибере или седле регулирующего органа. (Имбрицкий М.И. Краткий справочник по трубопроводам и арматуре. М.:Энергия, 1969, С.147-152). Известные устройства позволяют регулировать протекающий поток за счет изменения площади проточного сечения, однако они не обеспечивают тонкого регулирования в широком диапазоне расходов и давлений, в частности при малых расходах жидкости.
Известно запорно-регулирующее устройство, содержащее корпус с входным и выходным каналами, шток, регулирующая часть которого выполнена в виде цилиндрического плунжера, седло с уплотнением, цилиндрический перфорированный стакан. Перемещение штока осуществляется с помощью встроенного электродвигателя (см., например, Благов Э.Е. и Ивницкий Б.Я. Дроссельно-регулирующая аппаратура в энергетике. М.: Энергия, 1974. С.189-190, рис.5-15).
Устройство предназначено для установки на линии рециркуляции питательных насосов. Наличие перфорации на стакане обеспечивает равномерное распределение жидкости, но имеет узкий диапазон регулирования, рассчитанный на ограниченный диапазон подач.
Предлагаемая конструкция обеспечивает плавное регулирование расхода жидкости в широком диапазоне подач и при этом повышает надежность, ремонтопригодность и эффективность работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в запорно-регулирующем устройстве, содержащим корпус с входным и выходным каналами, регулирующий элемент, выполненный в виде пустотелого цилиндрического стакана с проходным отверстием и поршня, связанного с электроприводом перемещения, проходное отверстие выполнено в виде симметричного относительно образующей стакана пятиугольника, спрофилированного таким образом, что между тремя сторонами верхней части сформированы два прямых скругленных угла, а две нижние стороны, вогнутые внутрь отверстия, расположены с образованием удлиненного мыса с плавно убывающим переменным сечением.
Для проведения стендовых испытаний насосов регулирующий элемент может быть совмещен с промывочным узлом, состоящим из пустотелого стакана и тарельчатого клапана, установленного с возможностью вертикального перемещения. При этом проходное отверстие в стакане регулирующего элемента выполнено со стороны, обращенной к промывочному узлу.
Предлагаемая форма отверстия в стакане регулирующего элемента позволяет путем перемещения поршня из нижнего положения вверх легко регулировать величину расхода, начиная с малых значений за счет изменения площади проходного сечения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез запорно-регулирующего устройства, совмещенного с промывочным узлом; на фиг.2 - стакан регулирующего элемента с отверстием заявляемой формы.
Предлагаемое запорно-регулирующее устройство состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, регулирующего элемента, включающего стакан большой 4 и поршень 5, закрепленный на штоке 6. Регулирующий элемент соединен каналом 7 с промывочным узлом, состоящим из стакана 8 и тарельчатого клапана 9. Поршень 5 и тарельчатый клапан 9 снабжены электроприводами 10 для осуществления вертикального перемещения. Тарельчатый клапан 9 и поршень 5 посредством штока 6 соединены с электроприводами 10 муфтами 11. В нижней части стакана 8 выполнено седло 12 для тарельчатого клапана 9 в виде конусного отверстия. В стакане 4 имеется
отверстие 13, форма которого симметрична относительно образующей цилиндрической поверхности стакана 4. Две стороны 14 (фиг.2) отверстия расположены параллельно образующей стакана 4, а верхняя сторона 15 - перпендикулярно ей. Стороны 16, образующие удлиненный мыс 17, вогнуты внутрь отверстия 13. Все углы, прилегающие к сторонам 14, скруглены. Такая форма отверстия 13 благодаря плавному переходу обеспечивает линейную зависимость изменение расхода от перемещения поршня 5, который перекрывает это отверстие.
Устройство работает следующим образом.
Через входной канал 2 в корпусе 1 подается жидкость, которая поступает либо на регулирующий элемент, состоящий из стакана большого 4 и поршня 5, либо по соединительному каналу 7 в промывочный элемент, имеющий стакан 8 и тарельчатый клапан 9.
При проведении стендовых испытаний работа начинается с промывки. При закрытом регулирующем элементе (когда поршень 5 на штоке 6 находится в нижней точке) и открытом тарельчатом клапане 9 жидкость по каналу 2 в корпусе 1 подается на промывочную линию. Затем подачу воды прекращают и с помощью электропривода 10 тарельчатый клапан 9 закрывают. Когда тарельчатый клапан 9 окажется в верхнем (закрытом) положении подачу жидкости возобновляют, и поршень 5 регулирующего элемента начинает подниматься по определенному алгоритму, обеспечивая плавное изменение расхода жидкости через насос. Это позволяет построить объективные характеристики насоса. Отработанная жидкость сливается через выходные каналы 3 в бак или баки по одному или двум трубопроводам соответственно. Построенные характеристики дают возможность задавать необходимый расход жидкости в насосе, фиксируя поршень 5 регулирующего органа в определенном положении.
Применение заявленного запорно-регулирующего устройства позволит регулировать расходы жидкости благодаря появлению возможности изменения его в широких требуемых интервалах.