Модуль регуляторов давления
PRESSURE REGULATORS MODULE

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и предназначено для эксплуатации на газораспределительных станциях, автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, передвижных автогазозаправщиках и в других технологических системах нефтегазовой промышленности.
Известен модулирующий газовый клапан, содержащий корпус клапана, включающий в себя вход и выход газа, магистральный газопровод, по меньшей мере, один главный клапан, сообщающийся по текучей среде с магистральным газопроводом и управляющим газопроводом, причем каждый главный клапан работает между несколькими различными давлениями для переменного регулирования потока газа через магистральный газопровод, по меньшей мере, один регулятор, предназначенный для регулирования давления газа, выходящего из главного клапана между первым давлением газа и вторым давлением газа, отличным от первого давления газа, и модулятор, приспособленный для модуляции газа, выходящего из газового клапана, под давлением между первым и вторым давлениями газа (патент №WO 2007109664, МПК G05D 16/00, опубл. 27.09.2007).
Известен регулятор давления - ограничитель расхода газа содержит со стороны входа газа регулятор давления непрямого действия, выход которого соединен со входом дросселирующего элемента, выполненного в виде сопла Вентури и установленного на трубопроводе за регулятором. Вход сопла непосредственно соединен с выходом регулятора давления непрямого действия осевого типа, а выход сопла - со входом дополнительного, аналогичного регулятора, при этом регуляторы и сопло установлены соосно относительно друг друга и скомпонованы в единый компактный модуль, состоящий из двух проверенных в работе высоконадежных регуляторов непрямого действия осевого типа (патент № RU 2150139, МПК G05D 16/10, G05D 7/00, опубл. 27.05.2000).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является модуль регуляторов давления, содержащий канал входа с фильтром и канал выхода газа. Между каналами входа и выхода установлены последовательно два регулятора давления, смонтированные в едином блоке. Первый по ходу газа, входной регулятор давления (РД1), является контрольным и настроен на давление, превышающее заданное (номинальное) давление на 5-10%. Второй по ходу газа, выходной регулятор давления (РД2), является рабочим и настроен на номинальное давление. В корпусах РД1 и РД2 установлены с возможностью осевого перемещения штоки. С одной стороны на штоке смонтирован клапан, состоящий из деформируемой прокладки, накидной гайки и регулировочной шайбы, которая ограничивает деформацию прокладки. С другой стороны на штоке жестко закреплен поршень, образующий и герметично разделяющий в корпусе полость командного давления и полость давления обратной связи. Полость управляющего давления через штуцер, в котором установлен жиклер-клапан, соединена с командным устройством. Жиклер-клапан имеет возможность перемещаться, вследствие чего изменяется его проходное сечение. Каналы обратной связи в корпусах регуляторов соединяют полости выходного давления РД1 и РД2 с полостями обратной связи регуляторов (патент № RU 2548586, МПК G05D 16/10, опубл. 20.04.2015).
Поставлена задача повысить эксплуатационные качества модуля регуляторов давления.
Технический результат заключается в повышении ресурса и надежности работы, точности поддержания выходного давления и стабильности работы, защиты магистрали потребителя от повышения давления.
Технический результат достигается за счет того, что в модуле регуляторов давления, включающем редуцирующие устройства, последовательно соединенные между собой, усилители-регуляторы, связанные с ресивером и редуцирующими устройствами, на входе модуля установлено редуцирующее устройство, связанное со следящим устройством, образуя отсекатель газа, при этом следящее устройство связано с ресивером и выходом модуля, кроме того ресивер связан с редуцирующими устройствами.
Модуль снабжен игольчатым клапаном и расположен на металлической раме.
Установка редуцирующего устройства на входе модуля, связанного со следящим устройством, образуя отсекатель газа, позволило повысить надежность и стабильность работы модуля, и обеспечить точность поддержания выходного давления, тем самым защитить магистраль потребителя от повышения давления.
Связь следящего устройства с ресивером и выходом модуля, а ресивера - с редуцирующими устройствами и наличие игольчатого клапана, также позволили повысить надежность и стабильность работы модуля, и обеспечить точность поддержания выходного давления.
Расположение модуля регуляторов давления на металлической раме позволило сделать его более мобильным и тем самым повысить его эксплуатационные качества.
Все вышеперечисленные признаки в совокупности позволили повысить эксплуатационные качества модуля регуляторов давления.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности изобретения - «изобретательский уровень» и «новизна».
Заявляемый модуль регуляторов давления поясняется чертежами:
фиг. 1 - схема модуля регуляторов давления;
фиг. 2 - редуцирующие устройства, в разрезе.
Модуль регуляторов давления состоит из трех последовательно соединенных между собой (по ходу движения газа): отсекателя потока газа, регулятора давления первой ступени редуцирования, регулятора давления газа второй ступени редуцирования, редуцирующие устройства которых соединены при помощи переходников.
Отсекатель потока газа предназначен для аварийной автоматической отсечки подачи газа потребителю при изменении давления в выходном трубопроводе выше установленных допустимых значений. Отсекатель потока газа состоит из редуцирующего устройства 1, расположенного на входе модуля, и следящего устройства 2. Следящее устройство 2 связано с входом модуля через игольчатый клапан 3 и с выходом модуля. Следящее устройство 2 связано с полостью командного давления редуцирующего устройства 1. Следящее устройство 2 состоит из трех основных узлов: узла отслеживания выходного давления в выходном трубопроводе, задающего устройства, предназначенного для создания требуемого давления, при котором происходит срабатывание отсекателя потока газа, и узла, состоящего из нескольких клапанов, объединенных штоком. При превышении давления газа в выходном трубопроводе выше заданного значения, шток при помощи одного из клапанов перекрывает подачу командного давления на редуцирующее устройство 1, а другой клапан открывается, и командное давление с полости редуцирующего устройства 1 сбрасывается на свечу 4 высокого давления, тем самым, отсекая подачу газа потребителю.
Максимальное рабочее давление следящего устройства 2 составляет 12,5 МПа. Предел срабатывания (закрытия) отсечного устройства - до 50% от выходного давления, в зависимости от настройки следящего устройства 2.
Регулятор давления первой ступени редуцирования предназначен для автоматического редуцирования газа высокого давления и поддержания давления ~ (3,0…4,0 МПа) на входе в регулятор давления второй ступени редуцирования независимо от отбора газа потребителем и колебания давления на входе модуля. Регулятор давления газа первой ступени редуцирования состоит из редуцирующего устройства 5 и усилителя-регулятора 6.
Регулятор давления газа второй ступени редуцирования предназначен для автоматического редуцирования газа высокого давления и поддержания требуемого давления ~ (0,3…3,0 МПа) в выходном трубопроводе независимо от отбора газа потребителем и колебания давления на входе модуля. Регулятор давления газа второй ступени редуцирования состоит из редуцирующего устройства 7 и усилителя-регулятора 8.
Редуцирующие устройства 1, 5, 7 выполнены с полостями командного давления 9 и давления обратной связи 10, которые разделены поршнем 11. Редуцирующие устройства 5 и 7 связаны с усилителями-регуляторами 6 и 8 соответственно посредством каналов командного давления.
Усилители-регуляторы 6 и 8 являются задающими устройствами для редуцирующих устройств 5, 7, и предназначены для стабилизации давления импульсного газа, подачи и поддержания необходимого командного давления газа в полости командного давления 9 редуцирующих устройств 5 и 7. Для питания усилителей-регуляторов 6 и 8 используется импульсный газ с входа в редуцирующие устройства 5, 7.
Модуль регуляторов давления содержит ресивер 12, связанный с редуцирующими устройствами 5, 7, усилителями-регуляторами 6, 8 и следящим устройством 2. На ресивере 12 установлен предохранительный клапан 13, настроенный на давление срабатывания.
Отбор газа для обратной связи усилителей-регуляторов, редуцирующих устройств и следящего устройства осуществляется из двух точек:
- отбор давления обратной связи на следящее устройство 2, редуцирующее устройство 7 и усилитель-регулятор 8 осуществляется с выходного трубопровода после модуля;
- отбор давления обратной связи на редуцирующее устройство 5 и усилитель-регулятор 6 осуществляется после редуцирующего устройства 5 первой ступени редуцирования со штуцера, установленного на переходнике.
Уплотнение и герметичность полостей, работающих под давлением, обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами.
Давление газа контролируется манометрами 14, 15, 16. Давление газа на входе в модуль и на выходе из него контролируется манометрами 14 и 15 соответственно. Для контроля давления импульсного газа на следящем устройстве 2, а также для контроля давления после редуцирующего устройства 5 первой ступени редуцирования используется манометр 16.
Модуль регуляторов давления расположен на металлической раме.
Работа модуля регуляторов давления описана на примере работы модуля «ЛОРД-ВД-МО-25».
Рабочее положение модуля регуляторов давления горизонтальное по потоку газа. Модуль работает без использования постороннего источника энергии.
В исходном состоянии краны на входе 17 и выходе 18 модуля закрыты, редуцирующие устройства 1, 5, 7 модуля закрыты, усилители-регуляторы 6, 8 и следящее устройство 2 отключены, краны 19, 20, 21, 22, 23 находятся в закрытом положении.
Включение модуля в работу производится в четыре этапа:
- включение в работу отсекателя потока газа, открытием клапана редуцирующего устройства 1;
- открытие клапана редуцирующего устройства 7 второй ступени редуцирования для обеспечения расхода газа, необходимого для настройки регулятора давления первой ступени редуцирования;
- включение в работу и настройка регулятора давления первой ступени редуцирование на давление ~ (3,0…4,0 МПа);
- настройка регулятора давления второй ступени редуцирование на требуемое выходное давление.
Включение в работу отсекателя потока газа производится в следующей последовательности: открывают краны 19, 21, 17, 22 и 23, после чего подается на следящее устройство 2 минимально необходимое давление ~ 0,3 МПа импульсного газа, которое проходя следящее устройство 2 поступает в командную полость редуцирующего устройства 1 и происходит открытие редуцирующего устройства 1.
Открытие клапана редуцирующего устройства 7 производится в следующей последовательности: вращением винта игольчатого клапана 3 подают давление величиной ~ 3,0 МПа в ресивер 12 обратной связи. Вращением регулировочного винта усилителя-регулятора 8 на 1…1,5 оборота открывают клапан редуцирующего устройства 7, после чего закрывают клапан игольчатый 3.
Включение в работу и настройка регулятора давления первой ступени редуцирования на давление ~ (3,0…4,0 МПа) производится в следующей последовательности: вращением регулировочного винта усилителя-регулятора 6 подают давление в командную полость редуцирующего устройства 5 и повышают его до момента открытия клапана редуцирующего устройства 5. Дальнейшим вращением регулировочного винта усилителя-регулятора 6 настраивают выходное давление первой ступени редуцирования в диапазоне ~ (3,0…4,0 МПа) и выходное давление на выходе модуля на требуемую величину. Давление газа контролируется манометрами 14, 15, 16.
После включения и настройки модуль регуляторов давления работает следующим образом.
При давлении в выходном трубопроводе ниже давления срабатывания отсекателя потока газа импульсный газ подается в полость командного давления 9 редуцирующего устройства 1. Открывается клапан редуцирующего устройства 1 и газ из входного трубопровода поступает на вход редуцирующего устройства 5 регулятора давления первой ступени редуцирования и редуцируется до давления ~ (3,0…4,0 МПа).
После первой ступени редуцирования газ поступает на вход редуцирующего устройства 7 регулятора давления второй ступени редуцирования, редуцируется до требуемого выходного давления и далее подается потребителю.
Редуцирование газа в редуцирующих устройствах 5 и 7 происходит за счет его дросселирования в щели, образованной между торцем поршня 11 и седлом клапана.
Усилители-регуляторы 6 и 8 устанавливают необходимое командное давление, которое поступает в полости командного давления 9 редуцирующих устройств 5, 7. Под действием командного давления поршень 11 перемещается вправо, при этом образуется необходимый зазор между торцем поршня 11 и седлом клапана редуцирующих устройств 5, 7.
Выходное давление подается в полости обратной связи 10 редуцирующих устройств 5, 7. При достижении равновесия всех сил, действующих на поршень 11 редуцирующих устройств 5, 7, он устанавливается в определенном равновесном положении при установившемся расходе газа и заданном выходном давлении.
При повышении давления на выходе модуля выше давления срабатывания отсекателя потока газа, следящее устройство 2 открывает линию сброса командного давления с редуцирующего устройства 1 на свечу, и после сброса командного давления с полости редуцирующего устройства 1 происходит отсечка подачи газа потребителю.
Таким образом, обеспечивается постоянство величины заданного выходного давления.
Заявляемое техническое решение позволило повысить эксплуатационные качества модуля регуляторов давления.
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено на стандартном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.