УЗЕЛ ОПРЕССОВКИ БЛОКА ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА СЖИГАНИЕ

Техническое решение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для проверки герметичности запорной арматуры газопроводов, в том числе расположенной перед газогорелочными устройствами теплогенерирующих установок.
Известно (RU, патент 2029195) устройство подачи природного газа на сжигания, позволяющее провести при необходимости операцию опрессовки. Устройство содержит газопровод подвода газа к горелке с отключающим устройством и расходомером. На газопроводе установлен главный клапан-отсекатель газа и рабочий клапан-отсекатель газа. Между указанными клапанами на газопроводе установлен дополнительный обводной трубопровод небольшого сечения с дросселем и клапаном опрессовки, второй конец которого соединен с основным газопроводом перед главным клапаном-отсекателем газа. По обе стороны от точки подключения обводного газопровода на газопроводе установлены манометры. Обводной трубопровод служит также для розжига запальника, к которому газ поступает через газопровод запальника, на котором установлены клапан запальника и клапан безопасности.
Недостатком известного устройства, позволяющего провести операцию опрессовки, следует признать неинформативность проведения процесса, отсутствие возможности оперативного отключения линии опрессовки в ручном режиме в аварийных ситуациях, а также невозможность проведения операции опрессовки в автоматическом режиме.
Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать (RU, патент 105718), характеризующий узел опрессовки блока подачи природного газа на сжигание. Известный узел содержит два отсечных клапанов, между которым установлена полость, предназначенная для заполнения природным газом, по меньшей мере, один датчик давления опрессовки, установленный с возможностью измерения давления природного газа в полости, байпасную линию, подключенную одним концом к указанной полости, а другим концом - перед затвором первого отсечного клапана и на которой последовательно установлены ручной шаровой кран, нормально закрытый электромагнитный клапан опрессовки и дроссель, при этом к емкости дополнительно подключен газопровод безопасности, на котором установлен нормально открытый электромагнитный клапан.
Недостатком известного устройства можно признать не надежность используемого клапана опрессовки.
Техническая задача, на решение которой направлено разработанное техническое решение, состоит в усовершенствовании контрольного оборудования средств подачи природного газа на сжигание.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции узла опрессовки, состоит в повышении безопасности использования блока опрессовки.
Для достижения указанного результата предложено использовать узел опрессовки блока подачи природного газа на сжигание разработанной конструкции. Блок содержит два отсечных клапана, между которыми установлена общая полость, предназначенная для заполнения природным газом, по меньшей мере, один датчик давления опрессовки, установленный с возможностью измерения давления природного газа в полости, байпасную линию, подключенную одним концом к указанной полости, а другим концом - перед затвором первого отсечного клапана и на которой последовательно установлены ручной шаровой кран, нормально закрытый электромагнитный клапан опрессовки и дроссель, при этом к полости дополнительно подключен газопровод безопасности, на котором установлен нормально открытый электромагнитный клапан, причем клапан опрессовки представляет собой электромагнитный клапан со встроенным электромагнитом, катушка которого установлена с возможностью ее замены без разборки клапана или его демонтажа.
Использование электромагнитного клапана со встроенным электромагнитом, с возможностью ее заменены без разборки клапана или его демонтажа позволяет повысить безопасность использования узла опрессовки, поскольку подобные клапана имеют меньшее время срабатывания по сравнению с электромагнитными клапанами с внешней установкой электромагнита. Кроме того, каждые разборка/демонтаж клапана повышает вероятность нарушения герметичности его подсоединения.
Датчик давления опрессовки может быть установлен на байпасной линии с возможностью подключения его к системе управления. Также датчик давления опрессовки может быть установлен на полости, предназначенной для заполнения природным газом, с возможностью подключения его к системе управления. Предпочтительно использованы одновременно устанавливаемые датчик максимального давления опрессовки и датчик минимального давления опрессовки, которые установлены с возможностью измерения давления природного газа в полости.
На чертеже приведен схематичный вид узла опрессовки блока подачи природного газа на сжигание в базовом варианте реализации, при этом использованы следующие обозначения: отсечной клапан 1, 2; ручной шаровой кран 3; нормально закрытый электромагнитный клапан 4 опрессовки; дроссель 5; датчик 6 минимального давления опрессовки; датчик 7 максимального давления опрессовки; нормально открытый электромагнитный клапан 8.
Разработанный узел опрессовки представляет собой конструкцию, содержащую два отсечных клапана 1, 2, между которыми расположена труба, представляющая собой полость для заполнения газом, к входу первого отсечного клапана 1 присоединен патрубок подвода газа, к выходу второго отсечного клапана 2 присоединен патрубок вывода газа. Параллельно первому отсечному клапану 1 подключена байпасная линия, содержащая последовательно установленные ручной шаровой клапан 3, вход которого подключен к патрубку подвода газа, нормально закрытый электромагнитный клапан опрессовки 4 и дроссель 5, выход которого подключен к указанной полости. Между дросселем 5 и полостью подключены датчик минимального давления опрессовки 6 и датчик максимального давления опрессовки 7. Также к полости подключен нормально открытый электромагнитный клапан 8, выход которого выполнен с возможностью подсоединения к газопроводу безопасности.
Сущность операции опрессовки состоит в следующем.
Между отсечными клапанами 1 и 2 блока установлены датчики (или один датчик, выполненный с возможностью измерения максимального и минимального давления опрессовки) минимального (Ропр. мин) 6 и максимального 7 (Ропр. макс.) давления опрессовки. Датчик 6 Ропр. мин. настраивают на давление около 3 кПа. Датчик 7 Ропр. макс. настраивают на давление, равное от 0,5 до 0,7 от рабочего давления газа перед блоком. При наличии на датчике давления выше заданного настройкой контакт датчика замыкается, включая соответствующий вход контроллера управления и/или элементы световой индикации состояния датчика.
Метод опрессовки основан на сравнении утечки газа через запорную арматуру блока с утечкой через дроссель 5 (калиброванное отверстие шайбы), установленный последовательно с электромагнитным клапаном опрессовки 4 на байпасе (опрессовочной гребенке) отсечного клапана 1. Утечку оценивают по динамике изменения давления в полости между отсечными клапанами 1 и 2. Значение давления между клапанами 1 и 2 поступает на контроллер (не показан) путем передачи состояния датчиков 6 и 7 давления, настроенных на минимальное (Ропр. мин.) и максимальное (Ропр. макс) давление опрессовки. Управление опрессовкой производят с использованием электромагнитного клапана "НО" (нормально открытый) 8, установленного на газопроводе безопасности с врезкой в полость между отсечными клапанами 1 и 2, электромагнитного клапана опрессовки 4, обеспечивающего пропуск газа в эту полость. Исполнение команд электромагнитными клапанами безопасности и опрессовки - мгновенное.
Операция опрессовки содержит следующие этапы:
1. Закрывание линии связи с атмосферой (путем включения электромагнитного клапана 8) и ожидание в течение некоторого времени (от 3 до 5 секунд) изменения давления в полости между отсечными клапанами 1 и 2. Срабатывание одного из датчиков опрессовки говорит о том, что не плотен отсечной клапан 1 или электромагнитный клапан опрессовки 4. Опрессовка должна быть прекращена. Если срабатывание датчиков не произошло, выполняется 2-й этап опрессовки.
2. Включение электромагнитного клапана опрессовки 4 и ожидание в течение некоторого времени (от 3 до 5 секунд) изменения давления между отсечными клапанами 1 и 2. Если в течение этого времени датчик Ропр. мин. не сработал, следовательно, отсечной клапан 2 или электромагнитный клапан "НО" 8 не плотны, и опрессовка прекращается. Если в течение этого времени давление между отсечными клапанами 1 и 2 достигает уровня настройки датчика Ропр. макс., то в линии электромагнитного клапана опрессовки 4 отсутствует шайба с отверстием или диаметр отверстия в ней слишком велик для объема полости между отсечными клапанами 1 и 2, и опрессовка прекращается. Если по окончании указанного интервала времени величина давления лежит между уставками Ропр. мин. и Ропр. макс., то выполняют 3-й этап.
3. Ожидание достижения давления между отсечными клапанами 1 и 2 уставки датчика Ропр. макс. с ограничением времени ожидания 20-30 секунд. Если в течение этого времени датчик Ропр. макс. не сработал, то отсечной клапан 2 или электромагнитный клапан "НО" 8 не плотны, и опрессовку прекращают. Если давление достигло уставки Ропр. макс., то проверка плотности закрытия запорной арматуры блока закончена и производят заключительный 4-й этап.
4. Закрывают (выключают) электромагнитный клапан опрессовки 4 блока. Электромагнитный клапан "НО" 8 открывается, если за опрессовкой данного блока не следует розжиг его горелки и оставляется закрытым, если далее производится операция розжига.
Перед опрессовкой, а также при выводе о неплотности отсечного клапана (давление не набирается) необходимо проверять наличие давления газа перед блоками и не приступать к опрессовке если необходимое давление газа отсутствует. При поиске причин неплотности рекомендовано пользоваться ручным краном 3, позволяющим исключить утечку через электромагнитный клапан 4 для уточнения причины неплотности.
В операциях управления могут быть применены два вида опрессовки: полная (по вышеизложенному методу) и сокращенная (без 3-го этапа). Вместо 2-го этапа при сокращенной опрессовке выполняется ожидание повышения давления до уровня Ропр. мин. в течение 10-15 секунд, а состояние Ропр. макс. не проверяется. Если давление между отсечными клапанами 1 и 2 не появляется при открытом электромагнитном клапане опрессовки 4, следовательно, не плотен отсечной клапан 2.
Сокращенная опрессовка имеет менее высокое качество сравнения с утечкой через дроссель 5, но не требует давления газа перед блоком, превышающего настройку датчика максимального давления опрессовки, что имеет значение при наличии дополнительного регулятора давления газа на линии подвода газа к котлу.
Сокращенная опрессовка блока горелки применяется при отключении горелки котла. Датчик максимального давления опрессовки при этом не используется.
Использование клапана опрессовки разработанной конструкции позволяет быстро обнаружить и устранить его неисправность, что фактически исключает самопроизвольный выброс природного газа и его воспламенение.