СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

Полезная модель относится к устройству защиты от гидравлического удара и может быть использована в трубопроводах большой протяженности для защиты от повреждений, вызванных волнами давления. Как правило, волны давления возникают, когда происходит изменение скорости течения жидкости в замкнутом трубопроводе, например, при остановке насосов или быстром закрытии запорной арматуры из-за резкого торможения потока рабочей среды.
Из существующего уровня техники известен предохранительный пружинный клапан для сглаживания волны давления в трубопроводе (RU 58648 U1, F16K 17/06, опубл. 27.11.2006), содержащий корпус с входным и выходным отверстиями для рабочей среды трубопровода, седло клапана, расположенное в корпусе между входным и выходным отверстиями, затвор, установленный в корпусе с возможностью перемещения затвора для его герметичного соединения с седлом и обратно, пружину, установленную в корпусе с возможностью давления на затвор по направлению к седлу, цилиндр, дополнительно нагружающий затвор, расположенный над затвором, содержащий жидкую среду дополнительного давления на затвор и герметично соединенный внутренней полостью с проходом в корпусе для жидкой среды дополнительного давления, поршень, установленный с возможностью перемещения в дополнительно нагружающем цилиндре, при этом поршень выполнен в виде полого цилиндра, один торец которого открыт и герметично установлен в дополнительно нагружающем цилиндре, а другой торец неподвижно и герметично соединен с затвором.
Также известен пилотный предохранительный клапан пропорционального действия, предназначенный для сброса части жидкости из трубопровода в сливной канал при превышении давления жидкости в трубопроводе на установленную величину и включающий главный клапан с входным каналом, сообщающимся с полостью трубопровода, запорный орган, перекрывающий входной канал в момент закрытия клапана, поршень, объединенный с запорным органом, выходной канал корпуса клапана, соединенный со сливным каналом. Управление главным клапаном осуществляется пилотом с сенсорной мембраной (см. проспект фирмы «Андерсон Гринвуд Кросби» (США) на пилотный предохранительный клапан серии 400).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты от скачков давления (патент US 5396923, F16K 31/124, опубл. 14.03.1995), принятое за прототип и включающее датчик давления, клапан, содержащий в себе газовую камеру, седло, затвор и пружину, регулятор, датчик переменного давления, и устройство для тестирования и калибровки устройства.
Известные конструкции устройств защиты от гидравлического удара имеют ряд недостатков:
- большой объем отводимой жидкости, требуемый для сглаживания волны давления;
- невозможность точного задания начального усилия открытия запорного клапана;
- попадание загрязняющих веществ и образование гидратов на стенках вспомогательного клапана, которое может привести к нарушению правильной работы устройства защиты от гидравлического удара.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности и стабильности работы системы.
Технический результат заключается в повышении быстродействия системы, уменьшении объема отводимой жидкости, требуемого для сглаживания волны давления, исключении возможности попадания загрязняющих веществ и образования гидратов на стенках вспомогательных клапанов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в системе защиты от гидравлического удара, состоящей из датчика давления, первого клапана, содержащего в себе газовую камеру, седло, затвор и пружину и имеющего входное и выходное отверстия, согласно полезной модели, дополнительно введена электропневматическая система автоматического управления, состоящая из второго и третьего клапанов, электромагниты которых связаны с блоком управления, и пневмоаккумулятора, связанных между собой посредством трубопроводов, при этом датчик давления выполнен в виде преобразователя давления в электрический сигнал, установлен на нефтепроводе и связан с блоком управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.приведена схема системы защиты от гидравлического удара.
Система защиты от гидравлического удара состоит из первого клапана 1 и электропневматической системы автоматического управления, состоящей из пневмоаккумулятора 2, второго клапана 3 и третьего клапана 4, электромагниты которых связаны с блоком управления 5. Трубопроводы 6 осуществляют соединение между элементами электропневматической системы автоматического управления.
Первый клапан 1 имеет входное отверстие 7 для подачи рабочей среды из нефтепровода 8, на котором установлен датчик давления 9. Выходное отверстие 10 первого клапана 1 служит для отвода рабочей среды из первого клапана 1 в линию отвода рабочей среды (на чертеже не показана). В первом клапане 1 между входным отверстием 7 и выходным отверстием 10 расположено седло 11. Первый клапан 1 содержит затвор 12, установленный с возможностью перемещения для его соединения с седлом 11 и обратно (для разъединения с седлом 11). Герметичность соединения затвора 12 и седла 11 достигается за счет, например уплотнительного элемента (на чертеже не показан). В первом клапане 1 имеется пружина 13, которая установлена с возможностью давления на затвор 12 по направлению к седлу 11. Над затвором 12 расположена камера 14, содержащая газообразную среду.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
После запуска блок управления 5 принимает показания с датчика давления 9, и сравнивает полученное значение с заданными значениями давления и скорости изменения давления, формируя два управляющих сигнала: один - пропорциональный скорости изменения давления в нефтепроводе 8, другой - пропорциональный уровню давления в нефтепроводе 8. Как только контролируемое переменное давление в нефтепроводе 8 изменяется, блок управления 5 передает сигналы на электромагниты второго клапана 3 и третьего клапана 4.
Второй клапан 3 получает сигнал от блока управления 5, пропорциональный скорости изменения давления в нефтепроводе 8, вследствие чего происходит открытие второго клапана 3 и выпуск газа из системы управления.
Третий клапан 4 получает сигнал от блока управления 5, пропорциональный уровню давления в нефтепроводе 8, вследствие чего происходит открытие третьего клапана 4 и выпуск газа из системы управления.
При открытии хотя бы одного из клапанов 3 или 4 давление в камере 14 первого клапана 1 снижается и становится меньше давления на затвор 12 со стороны нефтепровода 8. Первый клапан 1 открывается, осуществляя отвод рабочей среды из нефтепровода 8 через выходное отверстие 10 для сглаживания волны давления, о которой свидетельствует скорость изменения давления или уровень давления в нефтепроводе 8.
Питание системы защиты от гидравлического удара осуществляется с помощью пневмоаккумулятора 2.
Итак, заявляемая полезная модель позволяет уменьшить объем отводимой жидкости, требуемый для сглаживания волны давления, исключить возможность попадания загрязняющих веществ и образование гидратов на стенках вспомогательных клапанов, а также уменьшить время быстродействия системы защиты от гидравлического удара.