Регулятор тиску газу

1. Регулятор тиску газу, який містить привід у вигляді виконавчого пристрою, який складається з корпусу, сполученого з вхідним і вихідним фланцями, що мають осьовий отвір, сідла, затвора з регулюючим клапаном з пружним елементом у вигляді взаємодіючої з циліндричним поршнем заздалегідь стиснутої пружини і керуючого органа з мембранним приводом, а також імпульсних трубок, що з'єднують перераховані вузли, при цьому затвор виконаний у вигляді циліндричного поршня, який коаксіально розміщений у циліндричному C2 2 83637 1 3 83637 запобіжник настроюється на заданий тиск за допомогою пружини. Недоліком пристрою аналога є складність його конструкції, а також необхідність частого проведення ремонтно-профілактичних робіт в зв'язку з високою імовірністю відмови роботи регуляторів в процесі його експлуатації (прорив мембрани або поломка пружини внаслідок їх постійного деформування, попадання під клапан бруду і інш., або підвищення тиску в підмембранній зоні зверх допустимої межі). Відомий також регулятор тиску типу РДУК (регулятор тиску універсальний Казанцева) [2]. Регулятор тиску газу РДУК містить привід у вигляді виконавчого пристрою, який складається з корпусу з фланцем, що має отвір, сідла, затвора з регулюючим клапаном і мембранним приводом, причому мембрана цього приводу виконана з еластичного матеріалу (як правило, бензиново-і холодостійкого гумовотканинного листа), керуючого органу з мембранним приводом, а також імпульсних трубок, що з'єдн ують перераховані вузли. Недоліком пристрою [2] аналога є складність його конструкції, а також необхідність частого проведення ремонтно-профілактичних робіт в зв'язку з високою імовірністю порушення роботи регуляторів в процесі його експлуатації. Це зумовлене тим, що при тривалій роботі такого регулятора тиску його мембрана згодом витягується, тобто змінює свої технічні характеристики, особливо в холодний період року. До того ж літій чавунний корпус має значні габарити і велику металоємність. Наприклад, вага регуляторів РДУК-2Н ("H" низького тиску) з умовним діаметром Ду 50,100 і 200 мм складає відповідно 45, 80 і 300кг. Як найбільш близький аналог пристрою, який заявляється, вибраний регулятор тиску [3], який містить привід у вигляді виконавчого пристрою, який складається з корпусу, сполученого з вхідним і вихідним фланцями, що мають осьовий отвір, сідла, затвора з регулюючим клапаном з пружним елементом у вигляді взаємодіючої з циліндричним поршнем заздалегідь стислої пружини і керуючого органу з мембранним приводом, а також імпульсних трубок, що з'єднують перераховані вузли, при цьому затвор виконаний у вигляді циліндричного поршня, який коаксіально розміщений у циліндричному корпусі з кришкою з можливістю здійснення герметичного контакту між циліндричним поршнем і циліндричним корпусом і утворення між кришкою і циліндричним поршнем робочої порожнини змінного об'єму, що сполучена через перепускну імпульсну тр убку і імпульсну трубку скидання газу з керуючим органом, який через імпульсну трубку низького тиску газу сполучений з порожниною низького тиску виконавчого пристрою, а на бічній поверхні циліндричного корпусу з боку вихідного фланця виконані наскрізні вирізи, Недоліком пристрою найбільш близького аналога є відсутність забезпечення стійких вихідних параметрів регулятора тиску газу, а також тривалої і надійної його роботи. Це не забезпечує стабільні вихідні параметри регулятора тиску газу, створює істотні тр уднощі і незручності при експлуатації систем газопостачання, в яких використову 4 ються вказані регулятори газу, а також збільшує експлуатаційні витрати газових господарств. В основу винаходу поставлена задача забезпечення стійких вихідних параметрів регулятора тиску газу, а також тривалої і надійної його роботи при одночасному спрощенні монтажу і обслуговування регулятора шляхом вибору раціональної конструкції і матеріалу складових елементів регулятора та підвищення точності регулювання тиску газу, що дозволить раціонально і економно використовувати газове паливо і мінімізувати його втрати в процесі регулювання тиску газу. Поставлена задача досягається тим, що в регуляторі тиску газу, який містить привід у вигляді виконавчого пристрою, який складається з корпусу, сполученого з вхідним і вихідним фланцями, що мають осьовий отвір, сідла, затвора з регулюючим клапаном з пружним елементом у вигляді взаємодіючої з циліндричним поршнем заздалегідь стислої пружини і керуючого органу з мембранним приводом, а також імпульсних трубок, що з'єднують перераховані вузли, при цьому затвор виконаний у вигляді циліндричного поршня, який коаксіально розміщений у циліндричному корпусі з кришкою з можливістю здійснення герметичного контакту між циліндричним поршнем і циліндричним корпусом і утворення між кришкою і циліндричним поршнем робочої порожнини змінного об'єму, що сполучена через перепускну імпульсну трубку і імпульсну тр убку скидання газу з керуючим органом, який через імпульсну тр убку низького тиску газу сполучений з порожниною низького тиску виконавчого пристрою, а на бічній поверхні циліндричного корпусу з боку ви хідного фланця виконані наскрізні вирізи, новим є те, що циліндричний поршень розміщений з можливістю здійснення герметичного контакту між циліндричним поршнем і циліндричним корпусом та виконаний з корозійностійкого матеріалу з малою питомою вагою. На зовнішній поверхні циліндричного поршня в площині його перетину виконані еквідистантні проточки під ущільнюючі манжети. На зовнішній поверхні циліндричного поршня в площині його перетину виконані щонайменше дві еквідистантні проточки під ущільнюючі манжети. Пружний елемент виконаний або лінійним, або нелінійним. Циліндричний поршень виконаний з алюмінієвого сплаву. Перераховані ознаки пристрою складають сутність винаходу. Наявність причинно-наслідного зв'язку між сукупністю істотних ознак винаходу і те хнічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Управління гідравлічним режимом роботи системи газопостачання здійснюють за допомогою регуляторів тиску, які автоматично підтримують постійний тиск в точці відбору імпульсу газу незалежно від інтенсивності споживання газу, тобто його витрати Q. При регулюванні тиску газу відбувається зниження початкового, більш високого тиску p1, на кінцевий (більш низький) тиск p2Як правило, автоматичні регулятори тиску складаються з регулюючого і реагуючого пристрою. Основною частиною реагуючого пристрою 5 83637 є чутливий елемент (як правило, мембрана), а основною частиною регулюючого пристрою є регулюючий орган (у регуляторів тиску газу це в основному дросельний орган). При цьому чутливий елемент і регулюючий орган сполучаються між собою виконавчим зв'язком. Надійність роботи регулятора тиску залежить від надійності роботи складаючих його вузлів в процесі експлуатації. Тому ви хід з ладу якогонебудь його вузла, особливо ключового, неминуче призводить до необхідності зупинки процесу газопостачання і проведення позапланових ремонтнопрофілактичних робіт, особливо в осінньо-зимовий період. Як показав багаторічний досвід експлуатації зразків регуляторів тиску газу, що пропонуються, технічне рішення, що заявляється, забезпечує стійкі вихідні параметри при будь-яких погодних умовах, а також надійні експлуатаційні характеристики. Це досягається шляхом заміни найбільш слабкого в плані надійності, але в той же час і найбільш відповідального елемента регулятора, а саме приводу на базі мембрани, яка згодом витягується, тобто змінює свої технічні характеристики, а також вибору раціональної і надійної конструкції приводу регулятора тиску газу, що замінюється, у вигляді приводу поршневого типу. Розміщення циліндричного поршня з можливістю здійснення герметичного контакту між циліндричним поршнем і циліндричним корпусом, а також виконання на зовнішній поверхні циліндричного поршня в площині його перетину еквідистантних проточок (як мінімум, пари штук) під ущільнюючі манжети дозволяє здійснювати надійний герметичний контакт між зовнішньою поверхнею циліндричного поршня і внутрішньою поверхнею циліндричного корпусу в процесі тривалої експлуатації регулятора, що сприяє високій точності регулювання тиску газу. Конкретною відмінністю регулятора є і те, що поршень виконаний з корозійностійкого матеріалу з невеликою питомою вагою, наприклад, з алюмінієвого сплаву. У свою чергу, технічний результат застосування пружного елемента, виконаного як лінійним, так і нелінійним, наприклад, у ви гляді взаємодіючої з циліндричним поршнем заздалегідь стислої пружини, полягає в тому, що при варіюванні чутливості регулятора, а саме при регулюванні тиску або витрати при перепадах 1-2 тор, він дозволяє досягнути високої точності регулювання при зриві вакууму до 1атм без заміни деталей або переналагодження. Це також сприяє високій точності регулювання тиску газу. На Фіг.1-3 представлена конструкція регулятора тиску газу непрямої дії, де на Фіг.1 зображений вигляд збоку на корпус регулюючого пристрою зприєднаним до нього за допомогою технологічної обв'язки із з'єднувальних і імпульсних тр убок командного вузла - пілота; на Фіг.2 вигляд спереду (А-А) на перший (вхідний) фланець регулятора тиску по ходу р уху газу; на Фіг.3 схематично зображений поздовжній розріз (повернуто) по осі корпусу регулюючо го пристрою. 6 Регулятор тиску газу посередньої (непрямої) дії (див. Фіг.3) складається з виконавчого пристрою у вигляді корпусу (1), керуючого органу (або командного вузла - пілота) типу КН-2 (2) і обв'язувальних елементів, що з'єднують виконавчий пристрій з регулятором управління КН-2 (2), в тому числі у складі вхідного (3) і вихідного (4) фланців. До вихідного фланцю (4) корпусу (1) виконавчого пристрою через фланець-проставку (5) болтами кріпиться циліндричний корпус (6). У фланець-проставку (5) укручене сідло (7), до якого через ущільнювач (8) і пружний елемент, виконаний (в залежності від конкретних експлуатаційних умов) як лінійним, так і нелінійним, наприклад, у вигляді взаємодіючої з циліндричним поршнем (9) заздалегідь стиснутої пружини (11), притиснутий циліндричний поршень (9), що ущільняється, манжетами (12). Циліндричний корпус (6) заглушений кришкою (13) з ущільнюючим кільцем (14), що зафіксовані стопорними кільцями (15). На бічній поверхні циліндричного корпусу (6) з боку вихідного фланця (4) виконані симетричні вирізи певних розмірів (10) для проходу скрізь них газу з вхідним тиском. У фланець-проставку (5) через фланець (на Фіг.3 не позначений) циліндричного корпусу (6) і ущільнююче кільце (16) вставлена перепускна імпульсна трубка (17), яка іншим кінцем через ущільнююче з'єднання (18), наприклад, кільце або втулку, вставлена в центральний отвір (на Фіг.3 не визначено) кришки (13) і зафіксована в ній за допомогою фіксатора, наприклад, гайки (19). У корпусі (1) виконавчого пристрою розміщена бобишка (20) з різьбовим отвором. У фланці-проставці (5) виконаний торцевий отвір (21), який сполучений через перепускну імпульсну тр убку (17) з робочою порожниною (22), розташованою між циліндричним поршнем (9) і кришкою (13), а також розміщений штуцер (23) у вигляді бобишки з різьбою, який сполучений за допомогою обв’язки (24, 2, 25) з порожниною середнього тиску (26) і за допомогою обв’язки (24, 2, 27) з порожниною низького тиску (28). У вихідному фланці (4) виконаний осьовий отвір (30) для розміщення сідла (7). Регулятор тиску газу також технологічно обв'язаний з порожнинами високого тиску (29) і низького тиску (28), а порожнина високого тиску (29) - з корпусом (1) виконавчого пристрою (на Фіг.3 технологічна обв’язка показана частково). Регулятор управління (2) типу КН-2 виконаний у вигляді мембрани (31), сполученої з боку основи з пружиною (33), а з іншого боку - з клапаном (32). Регулятор тиску газу працює таким чином. 1. При зменшенні витрати газу Q вихідний тиск р2 зростає і передається по імпульсній трубці низького тиску газу (27) на мембрану (31) керуючого органу КН-2 (2). Ця мембрана опускається вниз, закриває клапан (32) керуючого органу (2), перекриваючи таким чином прохід газу середнього тиску через регулятор управління КН-2 (2) і імпульсну трубку середнього тиску газу газу (25). Газ середнього тиску починає поступати через штуцер (23) в перепускну імпульсну трубку (17) і циліндричний корпус (6) в робочу порожнину (22) між кришкою (13) і циліндричним поршнем (9). 7 83637 Циліндричний поршень (9) під дією тиску газу переміщається до сідла (7), перекриваючи отвір (30) для проходу газу, внаслідок чого встановлюється командний тиск р x, а вихідний тиск p2 знижується до заданої величини. Таким чином, варіюванням командного тиску рx регулюється робота виконавчого пристрою. У залежності від об'єму робочої порожнини (22) командний тиск рx може змінюватися від p1 (циліндричний поршень (9) знаходиться в крайньому лівому положенні) до максимальної величини (циліндричний поршень (9) знаходиться в крайньому правому положенні). 2. При збільшенні витрати газу Q ви хідний тиск р2 меншає, що передається по імпульсній трубці низького тиску газу (27) на мембрану (31) керуючого органу КН-2 (2), яка під дією пружини (33) йде вгору, відкриваючи клапан (32) керуючого органу КН-2 (2). Газ, що знаходиться під поршнем (9), проходить через регулятор управління КН-2 (2), імпульсну тр убку скидання газу (24), штуцер (23), тобто відбувається скидання газу. Тиск рх в циліндричному корпусі (6) в робочій порожнині (22) меншає, внаслідок чого поршень (9) починає переміщатися у бік кришки (13), збільшуючи отвір (30) для проходу газу. Внаслідок цього вихідний тиск р2 підвищується до заданої величини. При підвищенні тиску на вході р2 (в магістралі) регулятор тиску газу працює так само, як у разі зменшення витрати газу Q. При пониженні тиску на вході р1 (в магістралі) регулятор тиску газ у працює так само, як у разі збільшення витрати газу Q. Як показав багаторічний досвід експлуатації зразків регуляторів, що заявляються, в Донецькому регіоні, зокрема, в Донецькміськгазі і Макіївміськгазі, технічне рішення, що пропонується, забезпечує стійкі вихідні параметри при будь-яких погодних умовах, а також надійні експлуатаційні характеристики. Регулятори тиску газу, що пропонуються, розраховані на максимальний тиск до 1,2МПа. Тиск газу на виході з регулятора при застосуванні керуючого органу КН-2 становить 1-3кПа. Продуктивність регуляторів при кінцевому тиску р 2 0,00050,06МПа і щільності газу р=0,73кг/м 3 в залежності від величини початкового тиску P1 і діаметра регулятора становить 900-12500м 3/год. Пропонована конструкція регулятора тиску газу непрямої дії із застосуванням надійного пілота низького тиску типу КН-2, що серійно випускається, для переходу з середнього тиску газу на низький тиск газу, дозволяє при невеликих поворотнопоступальних поздовжніх переміщеннях поршня 8 підвищити точність підтримання заданого рівня тиску газу при різних умовах експлуатації. Вона ремонтнопригодна, дозволяє при різних умовах експлуатації швидко усувати неполадки, легко замінювати ущільнення в поршні, сідлі дросельного пристрою і т.п. Технічна вживаність заявленого регулятора тиску газу разом з технічними характеристиками обумовлена також економічними перевагами, наприклад, у вигляді зниження матеріалоємкості у 1,5-2 рази в порівнянні з регулятором РДУК-2 для типорозмірів з умовними діаметрами Ду 50, 100 і 200мм. Так, для Ду=50мм вага регулятора тиску газу, що заявляється, складає 30кг у порівнянні з 45кг для регулятора тиску газу РДУК 2Н-50; для Ду=100мм відповідно 50кг у порівнянні з 80кг для РДУК 2Н-100; для Ду=200 мм відповідно 150 кг у порівнянні з 300кг для РДУК 2Н-200. Конструкція регулюючого пристрою з поршневим приводом, що заявляється, може бути також використана при модифікації регуляторів тиску типу РДБК-1. Розроблені регулятори тиску газу знайшли застосування для постачання житлових будинків і кварталів газом з мережі середнього або високого тиску. їх застосовують також для окремих промислових підприємств. У залежності від місцевих умов ці регулятори монтують безпосередньо у агрегатів, в стальних ша фах, що встановлюються на стінах будівель або в окремо стоячих регуляторних пунктах. Рішення, що пропонується, дозволяє забезпечити стійкі вихідні параметри регулятора тиску газу, тривалу і надійну його роботу, розширити діапазон регулювання, а також дистанційне регулювання параметрами середовища, що приводить до раціонального і економного використання газового палива. За рахунок зменшення габаритів і маси спрощується також монтаж і обслуговування вказаних регуляторів тиску газу. Крім того, регулятор управління (2), що входить до складу регулятора тиску газу, є купованим серійним виробом (виготівник завод «Газприлад» м. Могилів-Подольськ), що ще раз підкреслює його перевагу в порівнянні з відомими пристроями. Джерела інформації 1. Ионин А.А. Газоснабжение. - M.: Стройиздат, 1981. - C. 137-138. 2. Ионин А.А. Газоснабжение. - M.: Стройиздат, 1981. - C. 137-139. 3. Патент на винахід U A №29015, опубл. 16.10.2000р. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83637 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601