АВТОМАТ АВАРИЙНОГО ЗАКРЫТИЯ ЗАПОРНОЙ АРМАТУРЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

АВТОМАТ АВАРИЙНОГО ЗАКРЫТИЯ ВАЛОРНОЙ АРМАТУРЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА.
Полезная модель относится к арматуростроению и может быть использована в гаводсбывающей промышленности в системах автоматического управления запорной арматурой магистральных газопроводов .
Известен автомат аварийного закрытия крана ASK-84, содержащий пневмоцилиндр мембранного типа (мембранный привод), расширительную емкость и фильтр-осушитель. В пневмоцилиндре расположена подпружиненная мембрана, по обе стороны которой образованы две полости. Одна полость сообщается с газопроводом непосредственно, а другая - через дросселирующее отверстие в диафрагме и с расширительной емкостью. При достижении перепада давления достаточной величины подвижная мембранная система пневмоцилиндра, преодолевая усилие пружины, смещается в крайнее правое положение и воздействует на клапан, который открывает доступ газа в пневмопривод крана, и кран закрывается /.
Недостатком данного автомата закрытия крана является малая надежность из-за ограниченного ресурса мембраны и поджимающей ее пружины.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является автомат аварийного закрытия отсечных кранов ASK-125/1400, содержащий пневмоцилиндр сильфонного типа. который состоит из корпуса, кожуха и нескольких крышек, баллон сравнения и фильтры-осушители. Пневмоцилиндр включает в себя подпружиненный чувствительный элемент - сильфон. одной своей стороной приваренный к неподвижной детали, а другой - к подвижному фланцу, нагруженному пружиной, золотник, валик с закрепленным на нем кулачковым барабаном, ващелку, фиксированную пружиной, рычаг с упором. Чувствительный элемент образует в корпусе автомата рабочие полости, сообщенные между собой сменным дросселем, при этом одна полость сообщается с газопроводом, а другая - с баллоном сравнения. При разрушении линии магистрального газопровода давление в полости, соединенной с линией, начинает стремительно падать, а давление в баллоне сравнения и во второй полости сохраняется. Действие возросшего перепада давле,mm 7МПК F16K17/34
ния на, эффективную площадь сильфона создает усилие, превышающее усилие пружины, в результате чего подвижный фланец сильфока начинает перемежаться в сторону защелки. Защелка перестает удерживать упор рычага, который поворачивается вокруг своей оси и освобождает кулачковый барабан. Под действием пружины кручения валик поворачивается, а кулачок, расположенный на его конце, воздействует на рычаг блока управления. Блок срабатывает - перепускает через систему пневмоклапанов газ, поступающий из газопровода по предусмотренной линии отбора газа на блок управления, непосредственно на привод запорной арматуры и кран закрывается /2/.
Недостатком данного автомата аварийного закрытия отсечных кранов является сложность и ненадежность конструкции, обусловленные наличием пневмоцилиндра, выполненного из корпуса, кожуха и нескольких крышек с требующими их уплотнения манжетами, сильфона и пружины, упругие свойства которых со временем изменяются в связи с усталостью металла, что приводит к необходимости периодической перенастройки автомата. Кроме того, управляющий сигнал, вырабатываемый автоматом аварийного закрытия отсечных кранов, передается блоку управления и только затем на привод запорной арматуры, что обуславливает зависимость работы автомата от состояния системы пневмоклапанов блока управления и целостности линии отбора газа из газопровода на блок управления.
Заявляемая полезная модель решает задачу повышения надежности работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры путем упрощения его конструкции и обеспечения автономности его работы.
Поставленная задача решается тем, что в автомате аварийного закрытия запорной арматуры магистрального газопровода, содержащем пневмоцилиндр, разделенный чувствительным элементом на рабочие полости, и баллон сравнения, при этом одна полость пневмоцилиндра сообщена с газопроводом и приводом запорной арматуры, а другая - с баллоном сравнения, чувствительный элемент выполнен в виде поршня с кольцевой проточкой и штоком, кинематически связанным с механизмом открытия крана линии подачи газа на привод запорной арматуры, при этом в поршне выполнены перепускные каналы с установленными в них обратными клапанами, два из которых разнонаправлено соединяют между собой рабочие полости пневмсцилиндра, причем обратный клапан одного из них имеет калиброванное (дросселирующее) отверстие, а третий - одну из полостей пневмошлиндра с пространством, образованным кольцевой проточкой поршня со стенками пневмойилиндра.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа более совершенной конструкцией пневмоцилиндра с размещенным в нем поршнем ее штоком, которая проста в изготовлении, обслуживании и ремонте. При этом значительно снижено количество мест возможного появления утечек гава и исключено влияние износа манжет. Использование в качестве чувствительного элемента поршня со штоком в отличии от прототипа, использующего сильфон с поджимающей его пружиной, позволило исключить необходимость дополнительной перенастройки автомата, связанной с изменением упругих свойств чувствительного элемента по причине усталости металла. Наличие в поршне перепускных каналов с установленными в них обратными клапанами, подобранных с учетом определенных перепадов давления, и подбор сечения дросселирующего отверстия одного из них обеспечивает гарантированное срабатывание автомата на любой валорной арматуре, оснащенной или не оснащенной любым блоком управления или просто ручным насосом для перестановки запорной арматуры из одного положения в другое.
Благодаря такому конструктивному выполнению автомата достигается новый технический результат, заключающийся в снижении до минимума мест возможных утечек газа, исключении влияния износа манжет и необходимости периодической перенастройки автомата, обеспечении автономности его работы, обусловленной возможностью подключения автомата непосредственно к приводу запорной арматуры магистрального газопровода. Этим и обеспечивается повышение надежности работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры.
На рис.1 представлена схема автомата аварийного закрытия запорной арматуры, подключенного к валорной арматуре газопровода.
Автомат аварийного закрытия запорной арматуры магистрального газопровода содержит пневмоцилиндр 1 и баллон сравнения 2. Б пневмоцилиндре размещен поршень 3 со штоком 4, выходящим наружу через торцевую крышку 5 цилиндра, уплотненную резиновым кольцом. По обе стороны поршня образованы рабочие полости А и
WOOMWW
Ј. при этом полость А автомата сообщена через фильтр-осушитель 5 и кран 7 непосредственно с магистральным газопроводом 3 и с приводом 9 запорной арматуры 10 через кран 11, а полость Б - с баллоном сравнения 2 через кран 12. В поршне выполнены кольцевая проточка между уплотнительными кольцами и перепускные каналы с установленными в них обратными клапанами, два ив которых (13 и 14) разнонаправлено соединяют между собой рабочие полости пневмоцилиндра. причем обратный клапан перепускного канала 14 имеет калиброванное (дросселирующее) отверстие 15, а третий канал 16 - одну из полостей, например полость А, пневмоцилиндра с пространством, образованным кольцевой проточкой поршня со стенками пневмоцилиндра. Кроме того, поршень со стороны полости А имеет выступ 17, ограничивающий перемещение поршня в сторону полости А. Шток кинематически связан с механизмом открытия крана 11, например через систему рычагов. Ка торцевой крышке цилиндра выполнен фиксатор 13 для удержания штока в сработанном состоянии.
Автомат аварийного закрытия запорной арматуры работает следу шим образом.
Газ из магистрального газопровода 8 по импульсной линии через кран 7 и фильтр-осушитель 6 поступает в полость А пневмоцилиндра 1, затем по каналу 14 через обратный клапан с дросселирующим отверстием 15 поступает в полость Б пневмоцилиндра, а далее через кран 12 - в баллон сравнения 2. Когда давление в баллоне, а также в полостях А и Б пневмоцилиндра, станет таким же, как в газопроводе, автомат готов к действию и находится в режиме ожидания. Кран 7 на импульсной линии должен быть полностью открыт. Сечение дросселирующего отверстия подобрано таким образом, что при работе газопровода в обычных условиях колебания давления как в полости А, так и в полости Б происходят почти одновременно. Поэтому, если скорость падения давления в магистральном газопроводе находится в пределах тех значений, которые характерны для нормальной эксплуатации газопровода, то автомат на это не реагирует. Перепад давления при этом между его полостями А и Б незначителен, вследствие чего усилие, воздействующее на поршень со стороны полости А и созданное разкостью площадей поверхностей поршня с обеих его сторон, больше усилия от действия перепада давления между полостями А и Б на
эффективную площадь поршня, а поэтому положение поршня не меняется .
При разрушении линии магистрального газопровода давление в полости А автомата начинает стремительно падать, а давление в баллоне сравнения и полости Б сохраняется, поскольку эта полость отделена от полости А дросселирующим отверстием 15. При достижении перепада давления на эффективную площадь поршня определенной величины, зависящей от настройки автомата, производимой подбором сечения дросселирующего отверстия в обратном клапане в зависимости от расчетного темпа падения давления и объема баллона сравнения, а также соотношения диаметров поршня и штока, поршень 3 начинает перемещаться в сторону полости А ло положения, ограниченного выступом 17, и шток перестанет удерживать зацеп рычага механизма открытия крана 11, который повернется вокруг своей оси и откроет кран 11 линии подачи газа на привод 9 запорной арматуры 10. Газ из полости А через кран 11 по линии подачи газа начнет поступать в привод 9 запорной арматуры. Одновременно срабатывает фиксатор 18. который удерживает поршень в сработанном состоянии. Поршень в таком положении отсекает газопровод от автомата, но газ из газопровода продолжает поступать в автомат теперь уже через полость, образованную кольцевой проточкой поршня и стенкой пневмоцилиндра, и канал 16 с обратным клапаном, который настроен так, что открыт он только, пока давление в газопроводе не упадет до определенного минимального предела, после чего клапан закроется. Если давление в газопроводе упало слишком быстро и его не хватило для полного закрытия запорной арматуры, то откроется обратный клапан канала 13 и газ из полости Б и баллона сравнения 2 начнет поступать в полость А и. далее, по линии подачи газа - в привод запорной арматуры, что значительно сократит время ее закрытия. Это обеспечивает надежность работы автомата по закрытию запорной арматуры газопровода даже в случае мгновенного падения давления до нуля, например, при разрушении газопровода в непосредственной близости от запорной арматуры или в случае порыва импульсной линии, соединяющей магистральный газопровод с автоматом аварийного закрытия запорной арматуры.
Детали автомата остаются в сработанном состоянии до тех пор. пока фиксатор 18 не будет вручную взведен. Для этого необходимо нажать на подвижную деталь фиксатора до тех пор, пока поршень под действием силы, постояннодействующей на него со стороны полости А за счет разности площадей поверхностей поршня, не вернется в исходное положение и шток снова не зафиксирует зацеп рычага, закрыв кран 11.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры за счет упрощения конструкции автомата, а также за счет обеспечения автономности его рабсты.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на полезную модель:
1.Андреев Г.С. Запорная арматура.- Л.: Недра. - 1974.- С.69-71.
2.Гуревич Д.Ф., Шпаков О.Н., Заринский D.H. Защитно-предохранительные устройства нефтегазового оборудования. - Л.: Недра. - 1991. - С.362-369. (прототип).