Аварийные сигнальные устройства падения давления газов

Сущность изобретения: элемент запитки баллона выполнен в виде подпружиненного клапана с механическим приводом, соединенным с часовым механизмом, а для сжатия пружины последнего устройство снабжено газовой турбиной, создание крутящего момента на которой реализуется за счет перепада давления на запорном кране. Устройство содержит шаровой затвор 1 с серпоприводом 2, газовый баллон 3, запитка которого давлением газа осуществляется через подпружиненный клапан 4, взаимодействующий с кулачковым приводом 5, связанным с часовым механизмом 6. Пружина 7 часового механизма соединена с валом газовой турбины 8. Полость баллона 3 соединена с полостью чувствительного элемента 12, взаимодействующего с дифференциальным штоком 14. Шток содержит затвор 17 со стороны седла 18, обеспечивая перекрытие подвода газа в полость поршня сервопривода. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.


Устройство относится к области управления газовыми магистралями и может найти применение в системах их аварийного перекрытия.

В современных системах транспортирования различных рабочих газовых сред и, в первую очередь, природного газа техника безопасности требует установки через определенные интервалы пути трубопровода устройств аварийного перекрытия магистрали в случае нарушения ее работоспособности и главное - нарушения герметичности. Определение не разрыва трубопровода, а только течи по современным требованиям должно быть зафиксировано за время порядка нескольких минут (не более 3), после чего поврежденная магистраль за считанные секунды перекрывается специально устанавливаемым в этих целях запорным клапаном с сервоприводом, использующим в качестве энергии привода давление газа в магистрали.

Известно устройство, содержащее баллон, соединенный с газовой магистралью через жиклер, систему клапанов, датчиков, связанных с баллоном и магистралью, исполнительный клапан, обеспечивающий перекрытие магистрали [1] - прототип. Для получения сигнала о наличии течи используется рассогласование в уровнях давления в баллоне и в самой магистрали в случае его падения. Данное рассогласование давлений воспринимается чувствительным элементом, который через систему различных датчиков, клапанов и т.д. обеспечивает подвод рабочей среды к сервоприводу, воздействующему на исполнительный клапан, наиболее часто выполняемый с шаровым затвором.

Данное устройство имеет два существенных недостатка. Первый связан с тем, что система управления реагирует на абсолютную величину рассогласования давлений в баллоне и в магистрали, а отсюда и невозможность учета временного фактора и выдвижения каких-либо требований к быстродействию системы. Заданная настроечная величина рассогласования давлений может быть получена при любых диаметрах баллона, жиклера и принятом времени. Таким образом, она не исключает появление ложного сигнала, связанного с условиями подключения к магистрали различных потребителей. Система аварийного перекрытия газовой магистрали (САПМ) совершенно не учитывает динамику работы трубопровода, а только статические процессы. Любая величина разницы в уровнях давлений в баллоне и магистрали может быть получена при различных градиентах падения давления в них, но за разный промежуток времени. А современная система диагностики требует учета градиента падения давления в магистрали, при превышении величины которого и должно происходить срабатывание аварийного клапана.

Второй основной недостаток прототипа заложен в принципиальной схеме системы и связан с тем, что основные параметры САПМ определяются геометрическими параметрами жиклера, через который постоянно осуществляется и подпитка баллона, и его опорожнение. А это сопровождается и заращиванием жиклера, коррозией и т.д. Так как САПМ должна функционировать 8 - 12 лет при высокой степени надежности, обеспечить стабильность ее параметров практически не представляется возможным. Указанная система аварийного перекрытия магистрали громоздка, сложна и содержит большое количество различных устройств, снижающих надежность ее функционирования. Кроме того, для функционирования известных аварийных систем нужен электрический источник энергии, что неосуществимо на магистральных трубопроводах, проложенных в пустынных местах.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков и создание системы аварийного перекрытия магистрали, лишенной указанных недостатков, а именно не содержащей жиклера в линии, соединяющей баллон с магистралью, не требующей электрического источника энергии, позволяющей учитывать градиент падения давления в магистрали, а не абсолютную величину его снижения, уменьшить количество устройств системы и упростить их конструкцию.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве, содержащем исполнительный клапан с сервоприводом, чувствительный элемент, баллон с линиями питания, соединяющими его с газовой магистралью и полостью чувствительного элемента, элемент запитки баллона газом, магистрали с вентилями для подвода и сброса газа из полостей сервопривода, согласно изобретению, устройство снабжено часовым механизмом, а элемент запитки баллона выполнен в виде подпружиненного клапана с механическим приводом, соединенным с часовым механизмом.

Для привода часового механизма устройство содержит газовую турбину, с валом которой связана его пружина, а входная и выходная полости турбины соединены соответственно с входной и выходной полостями шарового затвора, при этом в выходной полости турбины установлен обратный клапан.

Сервопривод снабжен подпружиненным дифференциальным штоком, взаимодействующим торцовой поверхностью большего диаметра с чувствительным элементом и седлом, в штоке выполнен осевой канал, соединенный с пружинной полостью штока и через полость чувствительного элемента - с газовой магистралью, а полости размещения штока со стороны большего и меньшего диаметров соединены соответственно с рабочей и дренажной полостями сервопривода. При этом площадь седла равна дифференцированной площади штока.

Указанная совокупность признаков обеспечивает при осуществлении изобретения технический результат, а именно надежное аварийное перекрытие газовой магистрали по градиенту падения давления за требуемый промежуток времени без использования посторонних источников энергии за счет установки на линии запитки баллона вместо жиклера подпружиненного клапана с кулачковым приводом от часового механизма, привод которого осуществляется газовой турбиной, использующей в качестве рабочего тела магистральный газ.