Регулятор тиску газу прямої дії

Изобретение относится к области автоматического регулирования давления газа и может быть использовано в системах регулирования давления природного газа на автоматических газораспределительных пунктах ГРП. Известен регулятор давления газа, содержащий мембранный привод со штоком и установленными на нем защитными тарелками с закрепленной между ними мембранной, односедельным плунжером с гайкой сферической формы. При этом на верхней крышке мембранного привода установлен компенсаторный узел, состоящий из двух отдельных камер -расширительной и сифонной [Проспект фирмы "Америкэн метер компани"]. Недостатком регулятора является многоэлементность конструкции, сложность изготовления и невозможность его использования при высоких давлениях. Известен регулятор давления газа прямого действия типа РД-64, содержащий мембранный привод со штоком, установленным на выходном патрубке корпуса и закрепленными на нем защитными тарелками с мембраной между ними, втулкой направляющей с уплотнительными кольцами, двухседельным плунжером и направляющей втулкой плунжера, редуктор-задатчик, вход которого соединен с входным трубопроводом, а выход с надмембранной полостью [Справочник работника газопровода. Л., Недра, 1974. с. 286-289]. Недостатком известного регулятора давления является низкая чувствительность и устойчивость процесса регулирования. Этот недостаток объясняется тем, что уплотняющие резиновые кольца в седле при страгивании создают силу сопротивления и при изменении давления на входе возникают пульсации выходного давления. Кроме того, в часы пик при значительном увеличении расхода газа клапан открывается больше, надмембранная полость заполняется газом, а при уменьшении отбора газа клапан закрывается и в надмембранной полости давление газа увеличивается, одновременно увеличивается давление газа за регулятором. Для восстановления первоначального режима давления газа на выходе необходимо уменьшение давление газа в надмембранной полости, что может быть достигнуто стравливанием газа в атмосферу, причем вручную. Пропускная способность регулятора уменьшена на 50%. Кроме того, в зимнее время происходит обмерзание клапана. В основу изобретения поставлена задача создания регулятора давления газа прямого действия, в котором точность процесса регулирования и гидравлическая устойчивость обеспечивается стабилизацией пульсаций выходного давления, автоматическим стравливанием газа в часы пик в газопровод после регулятора и разгрузкой штока и за счет этого снижается металлоемкость конструкций, облегчается труд обслуживающего персонала, повышается надежность работы регулятора, предотвращается обмерзание регулятора в зимний период времени. Поставленная задача решается тем, что в регуляторе давления газа прямого действия, содержащем мембранный привод со штоком, защитные тарелки с мембраной между ними, втулку направляющую с уплотнительными кольцами, односедельный плунжер с уплотнением и гайкой, уравновешивающую пружину, командный прибор, выход которого соединен с выходным трубопроводом, а вход с надмембранным пространством через обратный клапан, предотвращающий попадание газа и трубопровода после регулятора в надмембранное пространство, регулятор-задатчик на импульсной трубке для забора газа из трубопровода до регулятора и фильтр, согласно изобретению, предусмотрены следующие конструктивные отличия: - установлен компенсаторный узел давления из концентрических сообщающихся цилиндров, заполненных маслом, при этом полость внутреннего цилиндра соединена со входом регулятора, а наружная полость соединена с его выходом, при этом предотвращаются пульсации выходного давления газа; - односедельный плунжер с гайкой помещен в перфорированную обойму и подпружинен к седлу, тем самым пропускная способность регулятора не уменьшается, а обеспечивается разгрузка штока; - гайка плунжера выполнена в виде усеченного конуса, где его образующая с основанием составляет угол a и равен 30° < a d > 0.6D, где D - диаметр мембранной полости, d - диаметр защемленной части мембраны обеспечивают чувствительность регулятора; - диаметр седла больше диаметра поршня и берется в пределах Dc = Dп + 2мм – Dп + 20 мм, где Dc диаметр седла, Dп - диаметр поршня обеспечивается автоматическое стравливание газа при значительном повышении расхода в часы пик; - перфорация в обойме выполнена в нижней ее части и составляет 0,2I < I п < 0,8I, где I - длина втулки, I п длина перфорации. Такое соотношение не меняет производительности регулятора. На приведенном чертеже изображен общий вид регулятора давления газа прямого действия и схема его соединения с командным прибором, задатчиком и фильтром. Регулятор содержит корпус 1 с установленным на нем седлом 2 перфорированной втулкой 3. На нижнем конце штока 4 крепится односедельный плунжер 5 с уплотнительным кольцом 6, гайкой 7. Плунжер к седлу поджимается пружиной 8, опирающейся на крышку 9, центрируется болтом 10. Внутри стойки 11 расположена направляющая втулка 12 с уплотнениями 13 и уплотнительным кольцом 14, закрепленным гайкой 15. Стойка 11 крепится на корпусе регулятора 1 и соединяется с мембранным приводом 16, состоящим из нижней крышки 17 и верхней крышки 18, между которыми установлена мембрана 19, защищенная тарелками 20, обеспечивающими чувствительность регулирования и закреплена гайкой 21. На верхней крышке 18 мембранного привода 16 установлен компенсаторный узел 22, состоящий из концентрических сообщающихся цилиндров 23 и 24 заполненных маслом 25, при этом полость внутреннего цилиндра 23 соединена со входом регулятора через вентиль 26, а наружная полость соединена с его выходом через вентиль 27. На верхнем конце штока 4 внутри цилиндра 23 компенсаторного узла 22 крепится поршень 28. Обратный клапан 29 и командный прибор 30 устанавливаются на линии отбора регулируемого давления газа 31, которая в свою очередь соединена с надмембранным пространством, а с выходом регулятора вентилем 32. К надмембранному пространству присоединена и линия отбора газа высокого давления 33 с установкой на нем редуктора-задатчика 34, фильтра 35 и вентилем 36. Подмембранное пространство соединено с выходом регулятора через вентиль 37. На выходе и входе регулятора установлены штуцер входа 37 и штуцер выхода 38. Положение плунжера контролируется по указателю 39. На стойке 11 установлена масленка 40. На выходном штуцере 38 установлена импульсная трубка 41. Устройство работает следующим образом. Газ из магистрального газопровода поступает на входной штуцер 37 регулятора давления газа и одновременно через фильтр 35 и регулятор-задатчик 34 в надмембранную полость, перемещая мембрану 19, защищенную тарелками 20, которые предохраняют ее от разрыва и повышают точность и чувствительность регулирования, со штоком 4 вниз, открывая дросселирующий зазор. Далее газ, проходя через переменный дросселирующий зазор, образуемый седлом 2 и гайкой 7 редуцируется до заданного выходного давления. Со стороны выходного штуцера 38 давление газа по импульсной трубке 41, поступает в подмембранную полость и оказывает воздействие на мембрану 19 с другой стороны. При постоянном расходе газа подвижная система регулятора находится в покое. При этом проходное сечение регулятора открыто на величину, соответствующую установившемуся расходу газа. Увеличение расхода газа вызывает падение давления за регулятором и, соответственно, падение давления в подмембранной полости, что нарушает равновесие сил, действующих на мембрану. Силы, действующие на мембрану сверху, становятся больше сил, действующих на мембрану снизу. Мембрана под действием разности сил, перемещается вниз. В результате увеличивается проходное сечение регулятора, соответственно увеличивается поток газа, который восполнив расход, доведет давление за регулятором и в подмембранной полости до первоначального значения. Силы, действующие на мембрану 19, уравновесятся и подвижная система регулятора остановится в новом равновесном положении, соответствующем новому расходу газа. Уменьшение расхода газа вызывает увеличение давления за регулятором и в подмембранной полости. В результате изменения соотношения сил, действующих через мембрану на подвижную систему, проходное сечение регулятора начнет уменьшаться до тех пор, пока уменьшение потока газа не вызовет падения давления за регулятором и в подмембранной полости до первоначального уровня. Таким образом, действие регулятора направлено на сохранение выходного давления на определенном заданном уровне вне зависимости от изменения расхода газа. Для того, чтобы установить на выходе регулятора значение выходного давления, в пределах характеристики регулятора, необходимо установить соответствующее постоянное давление в надмембранной полости. Это достигается определенной настройкой регулятора-задатчика 34 и командного прибора 38 и, кроме того, разницей размеров поршня 28 и седла 2 и усилия пружины 8. В подмембранной полости создается давление на 0,03 МПа больше чем в подмембранной, что позволяет стравить газ в трубопровод после регулятора. При резком изменении давления газа в выходном газопроводе за счет резкого отбора газа, подвижная система регулятора передвинется в новое положение не мгновенно, а по мере перетекания масла 25 из одной емкости в другую. Этим устраняются пульсации плунжера 5 и обеспечивается гидравлическая устойчивость его работы. Таким образом, применение заявляемого изобретения увеличивает чувствительность и точность регулирования, снижает металлоемкость конструкции, улучшает управление процессом регулирования, облегчает труд обслуживающего персонала, предотвращает обмерзание регулятора в зимний период времени.