УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ОДОРАНТА (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR FEEDING AND REGULATING FLOW OF ODORANT (VERSIONS)

Изобретение относится к автоматическому регулированию расхода жидкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в процессе одоризации, где требуется пропорциональная подача одоранта в газ.
Известно устройство для регулирования расхода одоранта (патент №2173874, МПК G05D 7/00, опубл. 2001.09.20), содержащее расходную емкость с жидким одорантом и регулируемый нагреватель для превращения одоранта в парообразное состояние, при этом нагреватель выполнен в виде затопленного в нижней части расходной емкости рекуперативного теплообменника, вход которого подключен к горячему концу вихревого энергоразделителя, а выход - к горлу трубы Вентури, установленной в байпасной линии; на ответвлении трубопроводов подачи горячего газа в теплообменник и в байпасную линию установлен регулятор, выполненный в виде распределителя потока с сервоприводом, управляемым по сигналу от блока контроля и управления. Нижняя часть емкости подключена к выходу питающего насоса-дозатора, срабатывающего по сигналу от датчика, контролирующего уровень одоранта над поверхностью теплообменника, а верхняя часть емкости, над брызгоотделителем, - к трубе отвода паров одоранта, выход которой присоединен к утилизирующему эжектору смешения холодного и использованного горячего потоков, выходящих из вихревого энергоразделителя.
Известно устройство регулирования расхода одоранта (патент №2153189, МПК G05D 7/00, опубликовано: 2000.07.20), наиболее близкое к заявляемому и принятое за прототип, содержащее чувствительный элемент, насос-дозатор, расходную емкость с одорантом и газопровод. Насос-дозатор выполнен по схеме поршневого пневмогидроусилителя и обеспечивает дискретную дозированную подачу одоранта по сигналу обратной связи с измерителем расхода одорируемого газа, линией нагнетания подключен через кавитационную трубку Вентури, перед которой установлен датчик давления, к последовательно установленным расходным емкостям, соединенным с газопроводом через основную и резервную капельницы соответственно, при этом внутренний объем насоса-дозатора над поршнем подачи одоранта, ограниченный уплотнением по штоку поршня, сообщен с линией всасывания через обратный клапан. Однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности регулирования и подачи одоранта в газопровод и надежной защиты от утечки одоранта в атмосферу.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационной надежности работы, предотвращении утечек одоранта в атмосферу и в обеспечении простоты обслуживания.
Технический результат достигается тем, что в устройстве подачи и регулирования расхода одоранта (вариант 1), содержащем расходомерное устройство для установки на газопроводе, расходную емкость с одорантом, поршневой насос-дозатор с линиями всасывания и нагнетания, впускным и выпускным клапанами, подключенный линией нагнетания к расходным емкостям-дозаторам и для соединения с газопроводом, а линией всасывания соединенный с полостью емкости, заполненной жидким одорантом, систему привода и управления насосом-дозатором, новым является то, что поршневой насос-дозатор размещен внутри расходной емкости с одорантом, имеющей верхнюю крышку, а привод - снаружи емкости, при этом отверстие в верхней крышке, через которое проходит шток поршневого насоса-дозатора, снабжено уплотнением.
В устройстве подачи и регулирования расхода одоранта (вариант 2), содержащем расходомерное устройство для установки на газопроводе, расходную емкость с одорантом, поршневой насос-дозатор с линиями всасывания и нагнетания, впускным и выпускным клапанами, линией нагнетания подключенный к расходным емкостям-дозаторам для соединения с газопроводом, а линией всасывания соединенный с полостью емкости, заполненной жидким одорантом, систему привода и управления насосом-дозатором, новым является то, что поршневой насос-дозатор размещен внутри расходной емкости с одорантом, имеющей верхнюю крышку, а привод - снаружи емкости, при этом в крышке с внутренней стороны емкости герметично установлен сильфон, к которому сверху закреплен шток привода, а снизу - шток поршневого насоса-дозатора.
Для вариантов 1 и 2 расходная емкость с одорантом снабжена линиями наддува газом высокого давления, заправки и слива нейтрализующего раствора, линия слива выполнена в виде вертикальной трубы, конец которой расположен в непосредственной близости от дна емкости, а линия заправки подключена к ее верхней крышке, а в корпусе насоса над его поршнем выполнено отверстие.
На фиг.1 представлена схема устройства (вариант 1). На фиг.2 - схема устройства (вариант 2).
Здесь: 1 - расходная емкость с одорантом; 2 - поршневой насос-дозатор; 3 - поршень; 4 - шток поршня и привода (вариант 1); 5 - корпус насоса; 6 - вертикальная труба линии слива нейтрализующего раствора; 7 - электропневмоклапан двойного действия; 8 - командный блок системы привода и управления насосом-дозатором; 9 - датчик давления; 10 - привод поршневого насоса 2; 11 - крышка расходной емкости, 12 - корпус уплотнения 13; 14 - отверстие в корпусе насоса 5; 15 - выпускной (нагнетающий) клапан; 16 - впускной (всасывающий) клапан; 17 - фильтр; 18 - кавитационная труба Вентури; емкости - дозаторы 19 и 20; 21 - трубка перелива; 22 и 23 - дроссельные игольчатые вентили; 24 и 25 - капельницы; 26 - диафрагма расходомерного устройства; 27 - датчик перепада давлений расходомерного устройства; 28 - газопровод входа газа (газа низкого давления); 29 - линия заправки и слива нейтрализующего раствора; 30 - линия заправки одоранта; 31 - линия наддува газом высокого давления; 32 - дренажная линия электропневмоклапана двойного действия 7; 33 - линия выхода одорированного газа; 34-43 - вентили на трубопроводах; 44-46 -линии коммутации и управления; 47 - линия нагнетания; 48 - линия всасывания; 49 - шток поршня (вариант 2); 50 - шток привода (вариант 2); 51 - сильфон (вариант 2).
Устройство подачи и регулирования расхода одоранта (вариант 1) содержит расходную емкость 1 с одорантом, внутри которой размещен поршневой насос-дозатор 2 с поршнем 3 и штоком 4, расположенным в корпусе 5, в котором имеется отверстие 14. Привод 10 поршневого насоса-дозатора 2 расположен снаружи расходной емкости 1, которая имеет верхнюю крышку 11. Отверстие в верхней крышке 11, через которое проходит шток 4 поршневого насоса-дозатора 2, снабжено уплотнением 13, расположенным в корпусе 12.
Расходная емкость 1 снабжена линиями всасывания 48 и нагнетания 47, и соответственно впускным (всасывающим) 16 и выпускным (нагнетающим) 15 клапанами. На линии всасывания установлен фильтр 17. Линия нагнетания имеет кавитационную трубу Вентури 18, емкости 19 и 20, трубку перелива 21, дроссельные игольчатые вентили 22 и 23, капельницы 24 и 25. На газопроводе 28 имеется расходомерное устройство, включающее диафрагму (сужающий элемент) 26 и датчик перепада давления 27. Поршневой насос-дозатор 2 подключен линией нагнетания 47 к расходным емкостям-дозаторам 19 и 20 для соединения с газопроводом 28, а линией всасывания 46 соединен с полостью емкости 1, заполненной жидким одорантом. Система привода и управления насосом-дозатором 2 включает командный блок 8, электропневмоклапан двойного действия 7, датчики давления 9.
Расходная емкость с одорантом 1 снабжена линиями наддува газом высокого давления 31, заправки и слива нейтрализующего раствора 29. Линия слива выполнена в виде вертикальной трубы 6, конец которой расположен в непосредственной близости от дна емкости 1, а линия заправки 30 подключена к ее верхней крышке 11. Устройство имеет дренажную линию 32 электропневмоклапана двойного действия 7, линию выхода одорированного газа 33. Гидро- и пневмолинии устройства соединены трубопроводами, на которых установлены вентили 34-43. Система привода и управления соединена с датчиками перепада давления 27 и электропневмоклапаном двойного действия 7 линиями коммутации и управления 44-46.
Устройство подачи и регулирования расхода одоранта (вариант 2) отличается от варианта 1 тем, что в крышке 11 расходной емкости 1 с ее внутренней стороны герметично установлен сильфон 51, к которому сверху закреплен шток привода 50, а снизу - шток поршня 49. Перемещение штока привода 50 передается штоку поршня 49 через сильфон 51. Таким образом, исключается попадание паров одоранта в линию привода насоса-дозатора и окружающую среду.
На герметичной крышке 11 расходной емкости 1 (варианты 1 и 2) смонтированы привод 10 насоса-дозатора 2 и линии заправки и слива нейтрализующего раствора 29, линия заправки одоранта 30, линия наддува управляющего газа высокого давления 31 через вентиль 39. Исполнительный механизм устройства - насос-дозатор 2 выполнен в виде поршневого пневмогидроусилителя, у которого объем над поршнем подачи одоранта соединен посредством отверстия 14 с газовой полостью над одорантом в емкости 1, при этом уплотнение 13 штока 4 (вариант 1) или сильфон 51, соединяющий штоки поршня 49 и привода 50 (вариант 2), герметично отделяют паровую полость в расходной емкости от газовой полости привода 10 насоса-дозатора 2. Герметичное соединение привода насоса 10 с крышкой 11 предотвращает проникновение одоранта в окружающую среду.
Командный блок 8 системы привода и управления насосом-дозатором снабжен функциями управления работой устройства и выполняет следующие операции: вычисляет количество поступающего газа по показаниям датчика расхода (перепада давлений) 27 или иного расходомерного устройства (может быть использованы штатные расходомеры ГРС), вычисляет количество одоранта, поступающего в емкость 19 или 20 по показаниям датчика 9 (интегрирует импульсы давления при прохождении одоранта через кавитационную трубу Вентури), формирует управляющий сигнал на срабатывание электропневмоклапана двойного действия 7 по результатам отношения количеств поступившего в линию выхода одорированного газа 33 и поданного одоранта, сообщает диспетчеру об отказах элементов системы и срабатывании резервной капельницы 25.
Устройство для подачи и регулирования одоранта работает следующим образом. Исходное состояние устройства следующее: емкость 1 заполнена одорантом, обеспечено поступление газа с управляющим и низким давлением в магистрали 31 (линия наддува газом высокого давления) и 28 (газопровод). Перед началом работы гидравлические системы заправки одоранта 30 заполняются одорантом, для чего в ручном режиме подают управляющий газ на привод насоса 10 и за несколько циклов срабатывания насоса-дозатора 2 заполняют жидкостью емкость 19. После чего с помощью дроссельного игольчатого вентиля 22 устанавливают скорость опорожнения капельницы 24 таким образом, чтобы порция одоранта, поступающая за единичный цикл срабатывания насоса-дозатора 2 в емкость 19, прокапывала полностью через капельницу 24 за промежуток времени, незначительно меньший (на 5-10%) времени срабатывания насоса дозатора между единичными циклами, задаваемого командным блоком 8 при минимальном расходе газа через устройство. Минимальный расход газа задается техническими условиями на устройство (режимом функционирования газораспределительной станции, ГРС), расход газа измеряется датчиком расхода 27. После этих операций устройство переключается в автоматический режим работы.
В автоматическом режиме работы управление устройством и частотой срабатывания насоса-дозатора 2 обеспечивает командный блок (счетчик количества) 8, который по прохождению определенного количества газа через газопровод 28 подает импульс на срабатывание электромагнитного клапана двойного действия 7, вследствие чего обеспечивается единичный цикл поступления одоранта в емкость 19. Перемещение поршня привода насоса, обусловленное давлением управляющего газа, приводит к перемещению поршня 3 насоса-дозатора 2. При такте всасывания в полость насоса-дозатора через фильтр 17 и всасывающий клапан 16 поступает порция одоранта. При такте нагнетания вследствие обратного перемещения поршня 3 осуществляется вытеснение порции одоранта через нагнетающий клапан 15, трубку Вентури 18 в емкость 19 и далее через игольчатый вентиль 22 и капельницу 24 в газопровод низкого давления 28.
В качестве счетчика количества может использоваться штатная система расходомерного узла (в магистралях подачи природного газа штатная система ГРС, ультразвуковой измеритель расхода и т.д.).
При увеличении газопотребления возрастает перепад давлений на диафрагме (местном сужении) 26 и это повышение давления через вентиль 37 и соединительную магистраль передается в емкости 19 и 20. Увеличение расхода газа и сопутствующее этому увеличение давления в емкостях 19 и 20 приводит к тому, что одорант поступает (прокапывает через капельницу 24) с большей скоростью, пропорциональной увеличению расхода газа.
Для повышения надежности устройства в систему включена резервная емкость 20 с капельницей 25. В случае засорения капельницы 24 или иного отказа уровень жидкости в емкости 19 повышается и по трубке перелива 21 поступает в емкость 20 и далее через капельницу 25 одорант поступает в газопровод 28.
Работа по варианту 2 аналогична работе устройства по варианту 1.
В предлагаемом устройстве осуществляется пропорциональное разбавление газа одорантом путем дозированной подачи жидкого одоранта с автоматическим управлением от измерителя расхода. Герметичное соединение расходной емкости с одорантом и системы привода и управления насосом-дозатором повышает эксплуатационную надежность работы устройства, предотвращает утечку одоранта в атмосферу и обеспечивает простоту обслуживания газовых магистралей.