РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к области управления или регулирования расхода в потоке текучей среды без вспомогательных источников энергии, а именно к регуляторам расхода жидкости, и может быть использована, например, в системах ввода ингибитора гидратообразования на газовых промыслах.
Задача регулирования потоков ингибиторов для газодобывающей отрасли особенно обострилась при эксплуатации «старых» месторождений, выработавших свой потенциал на 60-70% и вновь разрабатываемых «малых» месторождений.
Это связано с тем, что на «старых» месторождениях и «малых» со «слабыми» скважинами, скважины обводняются и выносят влагу в газосборную сеть, понижается температура газа, что приводит к образованию гидратов в скважинах, газосборной сети промысла, шлейфах, арматурных блоках и технологических аппаратах. Образующиеся гидраты изменяют характеристики трубопроводов, откладываясь на стенках трубопроводов, изменяют их проходное сечение, а в аварийных случаях закупоривают трубопроводы, арматуру.
Для этого по трубопроводной сети к защищаемым участкам газовых трубопроводов и арматуре подводят ингибитор гидратообразования - метанол, нагнетаемый в трубопровод централизованно, насосными агрегатами высокого давления. Количество точек ввода от единой сети может составлять от 10-15 до 50-100.
Для ввода метанола в точку с параметрами по давлению газа и количеству подаваемого метанола служат специальные устройства.
Устройство ввода метанола содержит запорную арматуру, устройства измерения и регулирующее устройство, в частности регуляторы расхода жидкости.
Регулятор расхода жидкости служит для задания расхода в зависимости от технологической потребности и поддержания установленного расхода независимо от колебаний давления в системе подачи ингибитора.
Известен Регулятор расхода жидкости РРЖ-1 (Б.Ф.Тараненко, В.Т.Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М. «Недра», 1976, с.173 рис.70). Регулятор расхода жидкости представляет собой автоматический регулятор постоянного перепада давления прямого действия.
Регулятор расхода представляет собой регулируемый дроссель, совмещенный с регулятором перепада давления. Он имеет пневматический мембранный привод с
позиционером (на рис.70 позиционер не показан), жестко соединенный с плунжером, также содержит корпус с чувствительным элементом - мембраной, компенсирующей пружиной и регулирующим органом - поршень, который регулирует степень открытия впускного отверстия, изменяя входное давление.
Недостатком данного регулятора является сложность конструкции, требуется дополнительная энергия - сжатый воздух; изменение расходных характеристик в связи с неконтролируемыми утечками через поршень и плунжер (рабочие органы), причем величина утечки возрастает по мере износа рабочих поверхностей в процессе эксплуатации; возможный выход регулятора из строя вследствие заедания рабочих органов при попадании твердых включений.
Известен Регулятор расхода жидкости РРЖ-2 для задания расхода жидкости в зависимости от технологической потребности и поддержания установленного расхода независимо от колебаний давления в системе подачи и сброса жидкости (Б.Ф.Тараненко, В.Т.Герман. Автоматическое управление газопромысловыми объектами. М. «Недра», 1976, с.174), содержащий корпус с регулирующим органом - плунжер, соединенным шарнирно с мембраной, компенсирующую пружину, дросселирующий поршень на выходе.
Недостатком данного регулятора является изменение расходных характеристик в связи с неконтролируемыми утечками при износе рабочих органов; возможный выход регулятора из строя вследствие заедания рабочих органов при попадании твердых включений.
Известен Регулятор расхода жидкости (SU 393731 А1, МПК 6: G05D 7/01, опубл. 1973.01.01). Регулятор содержит корпус с входным и выходным каналами с расположенным в нем чувствительным элементом, связанным с регулирующим органом, и дросселирующее устройство с регулируемым проходным сечением, выполненное в виде дроссельной шайбы, сектора и поводка и установленное в под мембранной полости. Сектор дросселирующего устройства прижат к дроссельной шайбе пружиной, расположенной между сектором и поводком, между торцами которых предусмотрен зазор.
Недостатком данного устройства является его низкая надежность вследствие «залипания» регулирующего органа при оседании на нем различных солей ингибитора, а также засорение проходного отверстия дросселя вследствие малого диаметра проходного отверстия и попадания твердых частиц, мембрана не защищена от порыва при одностороннем давлении.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в
качестве прототипа, является Регулятор расхода жидкости (RU 2216031 С2, МПК 7: G05D 7/01, опубл. 2003.06.27). Регулятор содержит разборный корпус с входным и выходным каналами и подвижный подпружиненный регулирующий орган. Последний делит внутреннюю полость корпуса на три части. Эти части сообщены между собой посредством последовательно установленных двух дросселей (задающего значение расхода и автоматически регулируемого). Регулирующий орган выполнен в виде мембранного привода. Мембрана по периферии зажата между фланцами корпуса. Мембрана в центре свободно посажена на шток с возможностью образования с тарелкой подвижного регулирующего органа обратного клапана.
Недостатком данного устройства является изменение расходных характеристик в процессе износа автоматически регулируемого дросселя; не высокая надежность в связи с тем, что мембрана не защищена от порыва при одностороннем давлении.
Задача, на решение которой направлена полезная модель состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, которое повышало бы надежность работы регулятора.
Техническим результатом является повышение надежности и увеличение долговечности работы регулятора.
Для достижения названного технического результата регулятор расхода жидкости содержит разборный корпус с входным и выходным каналами, мембрану с компенсирующей пружиной, дроссельное устройство и регулирующий орган.
Заявляемый регулятор отличается от прототипа тем, что мембрана защищена тарелями, которые при одностороннем давлении опираются на плоскости, выполненные в верхней и нижней частях корпуса, тем самым препятствуя порыву мембраны; для создания необходимого расхода, дополнительное усилие на мембране создается регулировочной пружиной по средством винта, через плоскую пяту; дросселирующее устройство выполнено в виде пакета дросселей с калиброванными отверстиями, который обеспечивает расчетный перепад давлений; регулирующий орган выполнен в виде сопла, направляющая которого имеет квадратное сечение и трение происходит по граням, что исключает вероятность залипания, также для увеличения долговечности работы регулятора заслонка и наконечник сопла (элементы подверженные большему износу) выполнены сменными.
Полезная модель изображена на чертеже, где на фиг.1 показан продольный разрез и на фиг.2 поперечный разрез по сечению А-А регулятора в рабочем положении.
Регулятор расхода жидкости содержит разъемный корпус состоящий из нижней 1 и верхней 2 частей, жестко зафиксированных между собой гайкой 3, входной 4 и выходной
5 каналы. Мембрана 6, с защитными тарелями 7, по периферии зажата между частями корпуса. Тарели соединены с мембраной посредством втулки 8 с заслонкой 9 и гайкой 10, в которой размещен пакет дросселей 11. Ход мембраны ограничен плоскостями 12 и 13 на нижней и верхней частях корпуса соответственно. В верхней части корпуса установлено сопло 14 с наконечником 15. Сопло прижато к верхней части компенсирующей пружиной 16, вторым концом пружина опирается на тарель. Тарель, с противоположной стороны мембраны, подпирается регулировочной пружиной 17, которая нагружается регулировочным винтом 18, через пяту 19.
Регулятор работает следующим образом.
Все основные элементы регулятора находятся на одной оси.
Усилие на мембране 6 со стороны входного канала 4, создаваемое перепадом давления на пакете дросселей 11 уравновешивается компенсирующей пружиной 16 и регулировочной пружиной 17, которая задавливается вручную по средством регулировочного винта 18, через пяту 19, создавая дополнительное усилие и обеспечивая необходимый зазор между наконечником 15 и заслонкой 9, соответствующий пропуску такого количества ингибитора, которое вызывает соответствующий перепад на пакете дросселей 11.
Ход мембраны ограничен плоскостями 12 и 13, что препятствует ее порыву от одностороннего давления. Крайнее верхнее положение мембраны соответствует закрытому состоянию регулятора, крайнее нижнее положение мембраны - полному проходу.
Компенсирующая пружина 16 установлена с таким расчетным усилием, которое необходимо для уравновешивания максимального усилия от перепада давлений, а регулировочная пружина 17 увеличивает усилие на мембрану, чтобы добиться необходимого расхода через пару сопло-заслонка.
Благодаря тому, что мембрана защищена тарелями, дросселирующее устройство выполнено в виде пакета дросселей с калиброванными отверстиями, регулирующий орган имеет квадратное сечение, элементы регулирующего узла (сопло-заслонка) выполнены сменными повышается надежность и увеличивается долговечность работы устройства.