Система для регулювання тиску рідинного або газового середовища, що транспортується по трубопроводу

Изобретение относится к автоматическому регулированию давления транспортируемой, преимущественно по водопроводу, газопроводу, паропроводу и т.д., жидкой или газообразной среды, и может быть быть спользовано в установках для технологической переработки нефти, жидких, газообразных химических и други х продуктов. Важнейшей особенностью многих общеизвестных систем автоматического регулирования давления является то, что их автоматические регуляторы прямого действия - статические, т.е. реагирующие только на один регулирующий импульс - отклонение значеня регулируемой величины (1). Наличие статической ошибки в отмеченных системах автоматического регулирования нередко является весьма нежелательной. Поэтому для ее ликвидации нередко систему снабжают прямого действия автоматическим регулятором, обладающим только регулирующим импульсом по интегралу от отклонения значения регулируемой величины. Общеизвестная конструкция такой системы [2] имеет мембранно-грузовой привод регулирующего клапана и содержит установленный на трубопроводе автоматический прямого действия регулятор давления, в корпусе которого между входным и выходным патрубками размещен двухседельный клапан, вертикально расположенный шток которого связан как с узлом рычажно-грузового нагружения, так и с практически нулевой жесткости мембраной. В данной конструкции надмчмбранная полость связана с трубопроводом за выходным патрубком, Важнейшим недостатком системы автоматического регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды, снабженной одноимпульсным астатическим регулятором, является существенное значение колебательности регулируемой величины и сравнительно медленное затухание переходных процессов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования системы для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды, путем введения дополнительного регулирующего импульса, чем обеспечивается существенное уменьшение колебательности регулируемой величины и убыстрение затухания переходных процессов. В первом варианте настоящего изобретения поставленная задача решается тем, что в системе для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды, содержащей установленный на трубопроводе регулятор давления, в корпусе которого между входным и выходным патрубками размещен регулирующий клапан, вертикально расположенный шток которого связан с узлом грузового нагружения и с мембранным приводом, надмембранная полость которого сообщена с трубопроводом за выходным патрубком, согласно изобретению, узел гр узового нагружения выполнен в виде вертикально расположенной грузовой зубчатой рейки, которая связана через облегченное зубчатое колесо с облегченной зубчатой рейкой, закрепленной на облегченном штоке регули-рующего клапана и соединена через пружину с облегченным штоком поршня, размещенного в цилиндре, заполненном вязкой жидкостью. При этом автоматический регулятор давления становится двухимпульсным - реагирующим не только на значение интеграла от отклонения регулируемой величины, но и на ее отклонение. На фигуре 1 представлена конструктивная схема первого варианте предлагаемой системы для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды. Основными конструктивными элементами данной системы являются трубопровод 1, связывающая отдельные узлы регулятора панель 2, снабженный двумя присоединительными фланцами и двумя седлами, связанный с панелью и трубопроводами корпус регулятора 3, связанный плунжером двухседельный регулирующий клапан 4, мембранная коробка 5, практически неупругая мембрана 6, связывающая верхнюю полость мембранной камеры с левым выходным трубопроводом импульсная трубка 7, связывающий мембрану и двухседельный регулирующий клапан, снабженный облегченной зубчатой рейкой 8, облегченный шток 9, находящееся в зубчатом зацеплении с облегченной рейкой 8 подвижно установленное на жестко связанную с панелью ось 10 облегченное зубчатое колесо 11, зубчато-реечный груз силового замыкания 12, связанная с панелью боковая опора (зубчато-реечного груза) 13. Гидромеханическое корректирующее устройство на схеме, представленное гидравлическим катарактом основными конструктивными элементами которого являются жестко связанный с панелью корпус-цилиндр 14, предельно облегченный и связанный с увеличенным зазором с корпусомцилиндром поршень 15. Последний через облегченный шток 16 и пружину 17 связан с зубчатореечным грузом 12. В качестве рабочей жидкости данного корректирующего устройства используется, например, машинное масло. При работе корректирующего устройства последнее перетекает из одной полости корпуса-цилиндра в другую, например, через увеличенный зазор между корпус-цилиндром 14 и поршнем 15. Особенностью второго варианта настоящего изобретения является то, что в системе для регулирования давления-первого варианта изобретения поршень гидромеханического корректирующего устройства снабжен корректирующей инерционной массой, обеспечивающей его нулевую плавучесть в рабочей жидкости герметичной полостью. При этом автоматический регулятор становится более совершенным - реагирующим не только на значение отклонения регулируемой величины и значение её интеграла, но и на скорость изменения регулируемой величины. В связи с нулевой плавучестью снабженного корректирующей массой поршня гидромеханического корректирующего устройства исключается нежелательное влияние силы тяжести отмеченной корректирующей инерционной массы на процесс регулирования. На фиг. 2 представлена конструктивная схема второго варианта предлагаемой системы для регулирования давления, содержащей снабженный корректирующей инерционной массой и герметичной полостью поршень 15. Особенностью третьего варианта настоящего изобретения является то, что в системе для регулирования давления первого варианта на облегченном штоке гидромеханического корректирующего устройства продольно закреплена облегченная зубчатая рейка, которая кинематически связана с инерционным зубчатым колесом. При этом как и во втором варианте у автоматического регулятора давления появляются такие же три регулирующи х импульса. На фиг. 3 представлена конструктивная схема третьего варианта системы для регулирования давления, содержащей инерционное зубчатое колесо 18. Последнее через ось 19, связанное с панелью, а через облегченную зубчатую рейку 20 с гидромеханическим корректирующим устройством. Зубчатая рейка 20 здесь имеет боковую опору 21. Система для регулирования давления работает следующим образом. При установившемся режиме давление транспортируемой по трубопроводу среды всегда имеет заданное значение. При этом мембрана 6, шток 9, регулирующий клапан 4, зубчатореечный груз 12. поршень 15 занимают определенные положения, приведенное к мембране 6 осевое гидростатическое усилие среды уравновешивается приведенной силой тяжести зубчатореечного груза 12, а пружина 17 находится в ненагруженном состоянии. Если произвести, например, некоторое одноступенчатое понижение расхода проходящей через левый трубопровод транспортируемой среды, то вследствие повышения ее давления произойдет увеличение приведенного к мембране осевого гидростатического усилия и перемещение вниз штока 9 с клапаном 4. На первом этапе переходного процесса этот избыток гидростатического усилия уравновешивается через пружину 17 гидравлическим сопротивлением перемещению поршня 15 вверх и инерционностью зубчато-реечного груза 12. На второе этапе переходного процесса происходит полное избавление пружины 17 от деформации и полное восстановление заданного значения регулируемой величины. При этом переходной процесс, как правило, совершается с некоторой колебательностью значения регулируемого давления и имеет определенную продолжительность. Особенностью работы представленных на фиг. 2 и 3 вариантов систем для регулирования давления является то, что в связи с наличием дополнительного регулирующего импульса по скорости изменения значения регулируемой величины переходные Процессы в них быстрее затухают, а регулирование имеет пониженную колебательность. Высокая точнЬсть регулирования й предельная простота конструкции обеспечивают предлагаемый вариантам систем для регулирования давления транспортируемой по трубопроводу жидкой или газообразной среды широкое внедрение.