Система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві

Система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві, яка включає поворотні заслінки 1, приводи поворотних заслінок 2, блоки розподільників стиснутого повітря З, контролер 4, датчики тиску газу 6, яка відрізняється тим, що система додатково включає насосперетворювач 7 і модем 5, вбудований у контро лер 4, а приводи поворотних заслінок 2 механічно з'єднують з поворотними заслінками, що їх установлюють на трубопроводи споживача 8 і пневматично з'єднують з блоками розподільників 3, які, у свою чергу, електрично з'єднують з контролером 4 і пневматично з'єднують з насосомперетворювачем 7, при цьому контролер 4 із вбудованим модемом 5 з'єднують з пультом оператора 10 і одночасно контролер 4 електрично з'єднують з датчиками тиску 6, що їх установлюють на трубопроводи споживача 8, а насос-перетворювач 7 пневматично з'єднують з магістральним трубопроводом 11, на якому встановлюють регулятор тиску газу 12 і після регулятора тиску газу 12 з'єднують згаданий насос-перетворювач 7 з трубопроводом споживача 8. Корисна модель стосується систем автоматичного регулювання поворотними заслінками трубопроводів, зокрема на газорозподільних станціях. На даний час на газотранспортних підприємствах виникнула необхідність проведення низової автоматизації шляхом створення сучасних засобів регулювання відбору газу споживачами. Місцем установки таких пристроїв мають стати ГРС і ГРП газотранспортної мережі. Відома з роботи Деточенко А В., Михєєвої А. Л., Волкової М. М. ["Спутник газовика/Довідник".М.,Надра.-1978.-311с, стор.279], система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві, що включає заслінки, наприклад сидільні клапани або кульові крани, приводи поворотних заслінок, у якості котрих часто використовують пневматичні приводи, що зарекомендували себе як надійні і дешеві засоби реалізації як прямолінійних, так і обертальних переміщень кінцевих виконавчих ланок трубопровідної арматури. В цьому випадку для керування пневмоприводом використовується лише один моностабільний або бістабшьний розподільник, який по черзі комутує порожнини пневмоприводу стиснутим повітрям, викликаючи висування або втягування штока. Від мінність бістабільного розподільника від моностабільного полягає в тому, що бістабильний розподільник є розподільником із запам'ятовуванням (тригером), управляється імпульсом струму або тиску й не потребує постійного споживання енергії. Проте недоліком відомої системи є те, що дуже складно без значного ускладнення конструкції зупинити пневмопривід у середньому положенні. Тобто шток пневмоприводу рухається від упора і до упора, що для регулювання витрати середовища, яке проходить через заслінки, дуже часто є недостатнім, оскільки в цьому випадку є лише два значення витрати - мінімальне і максимальне {граничні значення будуть при повністю відкритій і закритій заслінці). Проміжні положення легко можна одержати, використовуючи декілька пневмоприводів - пневмоциліндрів, реалізуючи так зване цифрове керування. Найпростішим з погляду механічної складності конструкції є використання двох пневматичних циліндрів. Якщо два пневматичних циліндри з різними ходами штока скріплюються між собою своїми задніми кришками, то така система матиме 4 різноманітних положення (два кінцевих і два проміжних). Проте це й далі усклад О) со < D 5Г 10439 нить систему й потребуватиме додаткову систему керування. Задача даної корисної моделі полягає в розробці системи автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві, яка забезпечила б дистанційне регулювання об'єму відбируваного газу і його розподіл від одного магістрального трубопроводу на декілька трубопроводів споживача, та забезпечила б демпфування стрибків тиску газу в мережі. Поставлена задача вирішується запропонованою системою автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві, яка включає поворотні заслінки 1, приводи поворотних заслінок 2, блоки розподільників стиснутого повітря З, контролер 4, датчики тиску газу 6, яка відповідно до винаходу передбачає, що система додатково включає насос-перетворювач 7 і модем 5, вбудований у контролер 4, а приводи поворотних заслінок 2 механічно з'єднують з поворотними заслінками 1, що їх установлюють на трубопроводи споживача 8 і пневматичне з'єднують з блоками розподільників 3, що їх, у свою чергу, електричне з'єднують з контролером 4 і пневматично з'єднують з насосом-перетворювачем 7, при цьому контролер 4 з вбудованим модемом 5 з'єднують з пультом оператора 10 і одночасно контролер 4 електрично з'єднують з датчиками тиску 6, що їх установлюють на трубопроводи споживача 8, а насос-перетворювач 7 пневматично з'єднують з магістральним трубопроводом 11, на якому встановлюють регулятор тиску газу 12 і після регулятора тиску газу 12 з'єднують згаданий насосперетворювач 7 з трубопроводом споживача 8. Далі пояснюється схема здійснення керування засобами регулювання подання газу споживачеві за допомогою доданих креслень, на яких представлено: Фіг.1 Система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві; Фіг.2 Схема механічного з'єднання приводу і заслінки; Фіг.З Схема пневматичних з'єднань між приводом 2 і блоком розподільників 3. Запропонована система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві (ФІг.1) містить поворотні заслінки 1, приводи заслінок 2, блоки розподільників стиснутого повітря 3, контролер 4 з умонтованим у нього модемом 5, датчики тиску газу 6 і насосперетворювач 7. Установлюють на трубопроводи споживача 8 приводи заслінок 2 і механічно з'єднують їх з поворотними заслінками!'. Приводи заслінок у свою чергу пневматичне з'єднують Із блоками розподільників 3, які, у свою чергу, електрично з'єднують з контролером 4 і пневматично з'єднують з насосом-перетворювачем 7. Контролер 4, у який умонтований модем 5, з'єднують за допомогою телефонного кабелю 9 з віддаленим пультом оператора 10. Одночасно контролер 4 електрично з'єднують з датчиками тиску 6, що їх установлюють на трубопроводи споживача 8. Насос-перетворювач 7 з'єднують пневматично з магістральним трубопроводом 11 до регулятора тиску газу 12 (який є невід'ємною частиною газорозподі льної станції) і після регулятора тиску газу з одним із трубопроводів споживача 8. На Фіг.2 подана схема з'єднання пристроїв, яка здійснюється в такий спосіб. Заслінку 1, наприклад кульовий кран, з'єднують з приводом за допомогою важеля 13, який, у свою чергу, через вилку 14, з'єднують з вилкоподібною голівкою, що прикріплюється до пневматичного циліндра 15. Пневматичні циліндри 15 і 16 з'єднують один з одним за допомогою їхніх задніх кришок. Вилкоподібну голівку 17 нагвинчують на шток циліндра 16 і з'єднують з опорою 18. Хід циліндрів різниться хід циліндра 15 більший за хід циліндра 16 приблизно вдвічі. Це забезпечує 4 ступені відкриття кульового крана. Циліндри 15 і 16 разом являють собою привід заслінки 2, поданий на Фіг.1. На Фіг.З показана схема пневматичних з'єднань між приводом 2 і блоком розподільників 3. Пневматичні циліндри 15 і 16 з'єднують з бістабільними 5/2 розподільниками 19 і 20 з електромагнітним керуванням. Входи електромагнітних розподільників з'єднують з блоком підготовки повітря 21. Стиснуте повітря надходить з насосаперетворювача 7 (Фіг. 1). Насос-перетворювач 7, за допомогою якого здійснюють одержання стиснутого повітря за допомогою енергії проточного середовища в трубопроводах під тиском, складається (Фіг.4) з бістабільного лінійного двопозиційного розподільника з механічним керуванням 22, вхід 23 якого з'єднують з магістральним трубопроводом 11, по якому протікає рідке або газоподібне середовище, наприклад природний газ. Вихлопні отвори 24 І 25 розподільника 22 з'єднують з трубопроводом споживача 8. Магістральний трубопровід 11 розділяють з трубопроводом споживача 8 регулятором тиску 12, що знижує тиск у трубопроводі від магістрального до тиску споживання. Виходи 26 і 27 розподільника 22 з'єднують зі штоковою і безштоковою порожнинами силового пневмоциліндра 28, що його, у свою чергу, механічно з'єднують штоком через муфту 29 із хитним пневмоциліндром ЗО. Одночасно до муфти 29 прикріплюють через кронштейн 31 вилку 32. На вилці 32 укріплюють регульовані упори 33 і 34. Штокова і безштокова порожнини хитного пневмоциліндра ЗО пневматичне з'єднують з оберненими клапанами 35 і 36 і одночасно кожну з порожнин цього циліндра з'єднують із входами 37 і 38 пневматичного логічного елемента "ІЛІ" 39. Вихід 40 логічного елемента пневматичне з'єднують з ресивером 41. Система автоматичного керування засобами регулювання подання газу споживачеві працює таким чином. Оператор або центральна система керування з пульта керування 10 (Фіг. 1) по телефонному кабелю 9 видає на контролер 4 через модем 5 команду на закриття або відкриття, наприклад на ЗО відсотків, однієї з поворотних заслінок 1. Контролер 4 відповідно до раніше закладеної' програми видає зі своїх виходів керуючі електричні сигнали на блок розподільників 3. Якщо обидві пневмоциліндри 15 і 16 (Фіг.2) будуть утягнені, то поворотна заслінка 1 буде повністю закрита. Якщо буде висунутий один короткий пневмоциліндр 16, то поворотна заслінка буде відкрита на 33%. Якщо буде висунутий довший пневмоциліндр 10439 15, а циліндр 16 буде втягнутий, то поворотна заслінка буде відкрита на 66%. Якщо будуть висунуті обидва пневмоциліндри 15 і 16, то поворотна заслінка 1 буде повністю відкрита. Відсоток відкриття заслінки при висуванні кожного пневмоциліндра залежить від величини ходу циліндра. При висуванні одного з пневмоциліндрів лінійний розмір системи пневмоциліндрів 15 і 16 збільшується. ВилкоподІбні голівки 14 і 17, повертаючись відносно опори 18, діють на важіль 13, який повертає заслінку 1. Для висування циліндра 15 контролер видає електричний сигнал на праву електромагнітну котушку розподільника 19 (Фіг.З). Для висування пневмоциліндра 16 контролер видає електричний сигнал на ліву котушку розподільника 20. Для втягування пневмоциліндрів 15 і 16 контролер видає електричні сигнали на ліву і праву котушки розподільників 19 і 20 відповідно. Блок підготовки повітря 21 фільтрує і стабілізує тиск стиснутого повітря, що надходить з насоса-перетворювача. Насос-перетворювач працює таким чином (Фіг 4). Природний газ під магістральним тиском надходить з магістрального трубопроводу 11 через вхід 23 на вихід 27 розподільника 22. З виходу 27 розподільника 22 газ надходить у безштокову порожнину силового пневмоциліндра 28. Пневмоциліндр 28 висувається під дією надлишкового тиску магістрального газу. Газ із штокової порожнини при русі поршня витискується через вихід 26 і вихлоп 24 розподільника 22 у трубопровід споживача 8, у якому тиск природного газу значно менший за магістральний, оскільки трубопровід споживача встановлений після знижуючого редуктора 12. При висуванні штока силового циліндра 22 разом з ним утягується хитний пневмоциліндр ЗО, оскільки обидва пневмоциліндри з'єднані механічно через муфту 39, причому хід силового пневмоциліндру 28 дорівнює ходу хитного пневмоциліндра ЗО. З безштокової порожнини пневмоциліндра ЗО витискують повітря, що надходить на обернений клапан 36 і вхід 38 логічного елемента "ІЛІ" 39. Обернений клапан 36 під дією надлишкового тиску витискуваного повітря закривається, отже, повітря не може вийти в атмосферу. Логічний елемент "ІЛІ" відкриває свій вхід 38, закриває вхід 37, і повітря з виходу 40 надходить у ресивер 41. Одночасно у штоковій порожнині циліндра 30 створюється розрядження, відкривається обернений клапан 35, і атмосферне повітря надходить у штокову порожнину При досягненні силовим циліндром 28 кінцевого положення (шток повністю висунутий) вилка 32 діє через регульований упор 33 на розподільник 22. Розподільник 22 переключається в другу позицію. При цьому природний газ під магістральним тиском надходить з магістрального трубопроводу 11 через вхід 23 на вихід 26 розподільника 22. З виходу 26 розподільника 22 газ надходить у штокову порожнину силового пневмоциліндра 28. Пневмоциліндр 28 утягують під дією надлишкового тиску магістрального газу. Газ із безштокової порожнини при русі поршня витискують у трубопровід споживача 8. При втягуванні штока силового циліндра 28 разом з ним висувається хитний пневмоциліндр ЗО. Із штокової" порожнини пневмоци ліндра ЗО витискують повітря, що надходить на обернений клапан 35 і вхід 37 логічного елемента "ІЛІ" 39. Обернений клапан 35 під дією надлишкового тиску витискуваного повітря закривається, отже, повітря не може вийти в атмосферу Логічний елемент "ІЛІ" відкриває свій вхід 37, закриває вхід 38 і повітря з виходу 40 надходить у ресивер 41. Одночасно у штоковій порожнині циліндра ЗО створюється розрядження, відкривається обернений клапан 35, і атмосферне повітря надходить у штокову порожнину. При досягненні силовим циліндром 28 кінцевого положення (шток повністю висунутий) вилка 32 діє через регульований упор 33 на розподільник 22. Розподільник 22 переключається в другу позицію. При цьому природний газ під магістральним тиском надходить з магістрального трубопроводу 11 через вхід 23 на вихід 26 розподільника 22. З виходу 26 розподільника 22 газ надходить у штокову порожнину силового пневмоциліндра 28. Пневмоциліндр 28 утягують під дією надлишкового тиску магістрального газу. Газ із безштокової порожнини при русі поршня витискують у трубопровід споживача 8. При втягуванні штока силового циліндра 28 разом з ним висувається хитний пневмоциліндр ЗО. Із штокової порожнини пневмоциліндра ЗО витискують повітря, що надходить на обернений клапан 35 І вхід 37 логічного елемента "ІЛІ" 39. Обернений клапан 35 під дією надлишкового тиску витискуваного повітря закривається, отже, повітря не може вийти в атмосферу. Логічний елемент "ІЛІ" відкриває свій вхід 37, закриває вхід 38 І повітря з виходу 40 надходить у ресивер 41. Одночасно у безштоковій порожнині циліндра ЗО створюється розрядження, відкривається обернений клапан 36, і атмосферне повітря надходить у безштокову порожнину При досягненні силовим циліндром 28 кінцевого положення (шток повністю втягнено) вилка 32 діє через регульований упор 34 на розподільник 22. Процес повторюється - шток пневмоциліндра 28 висувається. Коливальні рухи циліндрами здійснюються доти, доки в ресивері набереться такий тиск стиснутого повітря, який створить зусилля в порожнинах хитного циліндра ЗО, що перевищують зусилля, утворюване тиском магістрального газу в силовому пневмоциліндрі 28. В міру витрати стиснутого повітря в ресивері 41 насос автоматично підкачує стиснуте повітря в ресивер. Таким чином, природний газ не потрапляє в атмосферу, й одержують стиснуте повітря для керування поворотними заслінками для регулювання подання газу. Одержуючи дані про тиск у трубопроводах споживача з датчиків тиску 6 (Фіг.1), контролер 4 через модем 5 передає по телефонному кабелю цю інформацію на центральний пульт керування. Ця інформація може використовуватися центральною системою керування для гасіння гідравлічних ударів, що виникають у газових трубопроводах шляхом подання керуючих сигналів на контролер 4. У свою чергу контролер управляє закриттям або відкриттям заслінок 1. Швидке відкриття або закриття заслінок у необхідні моменти часу дозволяють згладити гідравлічний удар у газопроводі. Запропонована система автоматичного керування засобами регулювання подання газу спожи 8 10439 вачеві забезпечує дистанційний кількісний газорозподіл від одного магістрального трубопроводу на декілька трубопроводів споживача за допомогою енергії газу, що протікає в трубопроводах без викиду природного газу в атмосферу і здійснює демпфування стрибків тиску газу в газотранспортній мережі, і=О ФІГ. 1 Фіг. 2 10439 10 II Фіг. З Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601