Пристрій для захисту регуляторів тиску газу від загідрачування

Цуркаленко Л.В. Балабай О.П. Грущак ®.О. Клас по MKU G 05 D 16/06 Улаштування для захисту регуляторів тиску газу від загідрачування. Винахід відноситься до області трубопровідного транспорту природного газа, а саме, до регуляторів тиску на газорозподільних станціях (ГРС) і на вузлах підготовки паливного газу на компресорних станціях (КС). Відомо, що в склад природного газу крім основної складаючої метана, входять також більш важкі газоподібні вуглеводні - етан, пропан, бутан та інш., а також пари води, конденсата і механічні домішки. Недивлячись на проводиму на головних промислових спорудженнях очистку і осушку, транспортуємий газ містить у невеликих кількостях всі вказані компоненти, які при певній температурі і тиску переходять із газової фази в тверду кристалічну, яка називається кристалогідратом (гідратом). Останній зовнішньо схожий на мокрий спресований сніг, який переходить у лід. Кристалогідрати являють собою нестійкі з'єднання вуглеводів з водою і можуть самостійно розпадатися при утворенні певних умов, наприклад, при зменшенні тиску. Особливу небезпеку представляють гідрати, які утворюються в регуляторах тиску, бо налипають на деталях останнього, що приводить до звуження прохідних січень, примерзанню затворів до сідел і зупинки регуляторів. Велику небезпеку представляють гідрати і на лінійній частині газопроводів. При цьому, для їх розкладання в газопроводи заливають метиловий спирт (метанол). Найбільш розповсюдженим засобом боротьби з загідрачуванням регуляторів тиску газа на ГРС є збільшення температури газа шляхом встановлення підігрівачів. Відомо улаштування для захисту регуляторів тиску від загідрачування (винахід № 13207797, СРСР) в якому затвір підігрівається рідким теплоносієм. Недоліком даного улаштування є те, ию енергія на. підігрів теплоносія розходується постійно, без обліку наявності умов для Відомо також улащтування для захисту регуляторів тиску газа, яке описано в книзі «Регулятори тиску газа», автор В.М.Плотніков та інш., видавництво «Надра», м.Ленінград», «Бібліотека експлуатаційника магістральних газопроводів», стор. 5 9, воно й прийнято за прототип. В ньому з зовнішньої сторони до корпуса регулятора приварюють стальний корпус, який підключають до системи циркуляції гарячої води на ГРС. Але й воно має суттєвий недолік, бо витрачає енергію на підігрів газа без врахування конкретних умов. Б основу винаходу поставлена задача удосконалення улаштування для захисту регуляторів тиску природного газа від загідрачування шляхом автоматичної подачі в потік газа, перед регулятором, метилового спирта (метанола) в період, коли з'являються перші ознаки загідрачування регулятора. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що початок загідрачування регулятора викликає скачкоподібні зміни вихідного тиску, яке збалансовано з роботою запірного клапана, який подає урівнюючий тиск в ємкість з метанолом, з послідуючою подачею останнього в потік газу, що дозволяє економити природний газ, автоматизувати подачу метанола і одержувати значний економічний ефект. На чертежі - г"" зображено регулятор тиску з улаштуванням, що заявляється. Боно включає участок редукуючої нитки ГРС 1, на якій змонтовано регулятор тиску газа 2 із вхідним і вихідним партубками 3; 4. Ємкість 5, частково заповнену метанолом, запірний клапан 6, з мембранним приводом 7, через який відбувається подача урівнюючого тиску в верхню порожнину ємкості. Трубки 8 і 9 при допомозі яких вхід і вихід клапана зт єднано з вхідним патрубком і верхньою порожниною ємкості. Трубки 10, яка з'єднує надмембранну порожнину з вихідним патрубком. Трубка з закритим нижнім кінцем 11, за допомогою якої мембранний привід жорстко з'єднано з верхньою частиною корпуса клапана. Штока 12, за допомогою якого тарілка з мембраною 13 жорстко з'єднана з постійним магнітом 14, закріпленим на нижній частині штока і рухомо з'єднана з пружиною стискування 15. Нижній кінець пружини спирається в края отвору верхньої кришки приводу, а верхній - в гайку 16 на штоку. Отвір у кришці приводу герметично закрито ковлаком 17. Затвір клапана 18 розташовано над сідлом 19 і знаходиться в зоні дії поля магніта. Надмембранна і підмембранна порожнини з'єднані за допомогою трубки 20, всередині якої є калібрований отвір 21. Трубка 22 має форму подвійного коліна і з'єднує нижню порожнину ємкості із вхідним патрубком. Буферна ємкість 23 з'єднана з підмембранною порожниною. Введені в улаштування нові елементи виконують слідуючі функції: - ємкість 5 - у неї утримується запас метанола; - запірний клапан б - відчиняє і зачиняє подачу урівнюючого тиску в ємкість 5; - мембранний привід 7 - перетворює імпульси вихідного тиску в силу, яка керує затвором 18. Під дією цієї сили мембрана прогинається донизу, стискуючи пружину, магніт наближається до затвору, який під дією магнітного поля піднімається доверху. При цьому газ із вхідного патрубка З надходить у верхню порожнину ємкості 5; - трубки 8 і 9 - з'єднують внутрішні порожнини запірного клапана з вхідним патрубком і ємкістю відповідно; - трубка 10 - забезпечує подачу вихідного тпску в надмембранну порожнину; - трубка 11 - забезпечує жорстке кріплення мембранного приводу над клапаном. В ній пересувається шток з магнітом. Вона розділяє високий тиск газа, який надходить з вхідного патрубка (до 55кг/см2) і низький тиск (до 12 кг/см2), який надходить в порожнини мембранного привода. - шток 12 - скріплює між собою мембрану з тарілкою, магніт і пружину; - мембрана з тарілкою 13 - перетворює змінний вихідний тиск в силу, під дією якої магніт, а з ним і затвір переміщуються вгору - вниз; - магніт 14 - керує роботою затвора. Коли він опускається донизу під дією магнітного поля, затвір притягується до трубки. А коли магніт піднімається вгору затвір, під власною вагою, падає на сідло 19, перекриваючи його; - пружина 15 - діє на шток, піднімає його у верхнє положення. При цьому, магніт знаходиться у верхньому положенні, а затвір перекриває сідло; - гайка 16 - дозволяє змінювати зусилля пружини і використовується при настройці; - ковпак 17 - герметизує надмембранну порожнину; - затвір 18, сідло 19 - забезпечують подачу урівнюючого тиску із вхідного патрубка у верхню порожнину ємкості з метанолом; - трубка 20, з каліброваним отвором 21 - з'єднує верхню і нижню порожнини мембранного приводу. Діаметр каліброваного отвору опреділює час, за який діється вирівнювання тиску в порожнинах мембранного привода. Регулюючи діаметр цього отвору і зусилля натяжіння пружини, можно регулювати час, за який затвір клапана буде знаходитися у верхньому положенні, інакше кажучи, буде виконуватися подача метанола; - трубка 22 - забезпечує подачу метанола во вхідний патрубок. Вона має вигляд подвійного коліна, щоб запобігти витіканню метанола при закритому затворі; - буферна ємкість 23 - забезпечує прийом витискуємого газу із підмембранно'і порожнини, дозволяя тим самим мембрані прогнутися донизу, при скачкоподібних збільшеннях вихідного тиску. На малюнку зображено подане улаштування, яке працює слідуючим чином Початковий стан. У вихідному патрубку 4 є заданий вихідний тиск Рвихг який автоматично підтримується регулятором 2. Цей тиск по трубці 10 надходить у верхню порожнину мембранного привода 7, а звідти по трубці 20, через калібрований отвір 21 в нижню порожнину. Таким чином, тиск в обох порожнинах дорівнює вихідному тиску. Але під дією пружини 15 мембрана 13 прогнута догори, а шток 12 і магніт 14 знаходяться в крайньому верхньому положенні. Затвір 18 знаходиться в крайньому нижньому положенні і герметично перекриває сідло 19. Тиск над затвором дорівнює вхідному тиску на ГРС Рвх, Тиск під затвором, тобто у верхній порожнині ємкості 5 дорівнює (Рвх-Рс,р. )# де Рс.р'~ тиск стовпчика рідини в ємкості. Тиск у .нижній частині трубки (яка має форму подвійного коліна) дорівнює Рвх. Метанол в газопровід не надходить. Робота улаштування. Припустимо, що в процесі роботи регулятора тиску створилися умови сприяючі відкладанню гідратів ( примерзанню затвора), при цьому, Рвих почне поступово зменшуватися. Тиск в обох площинах мембранного приводу також почне зменшуватися. Враховуючи наявність тертя в регуляторі тиску і те,що його затвір примерз до сідла, останній стоїть на місці. Після подальшого пониження Рвих, в регуляторі тиску на мембрані створюється тиск АР під дією якого затвір відривається від сідла, в результаті чого вихідний тиск скачкоподібно збільшується і стає рівним р'вих Під дією цього тиску мембрана 13, стискуючи пружину 15 і газ, який знаходиться під мембраною, почне пересуватися донизу. При цьому, частка газу із підмембранної порожнини перетече в буферну ємкість 23. Магніт спускається в крайнє нижнє положення, затвір 18 під дією магнітного поля піднімається вгору, а тиск Рвх надходить в верхню порожнину ємкості 5. Після цього метанол через трубку 22 починає надхолити до вхідного патрубка і далі в регулятор. Зіткаючися з гідратами, метанол починає руйнувати останні. Надходження метанола буде продовжуватися до тих пір, поки тиск в підмембранній порожнині не стане PaBMX. Тоді під дією пружини 15 меморана, шток і магніт піднімуться у верхнє положення, а затвір, під дією власної ваги, спуститься донизу і перекриє сідло 19. Після цього із ємкості витече ще деяка кількість метанола, а коли сумарний тиск газа у верхній порожнині ємкості 5 і тиск стовпа метанола стануть рівними Рвх, надходження метанола в газопровід припиниться. Час поступлення метанола залежить від діаметра каліброваного отвору, тобто від часу перетока газу із надмембранної порожнини в підмембранну. Якщо гідрати в регуляторі не зруйнувалися, то вихідний тиск почне знову зменшуватися з наступним скачкоподібним збільшенням, яке призведе до відкриття сідла 19 і надхоженню чергової порції метанолу. Очевидно, що поступове збільшення або зменшення вихідного тиску, яке може бути викликано змінами витрат газу або іншими причинами, не приведе до надходження метанолу. Отже процес надходження метанола в газопровід буде виконуватися автоматично до тих пір, поки в регуляторі тиску буде протікати процес загідрачування. Прикладом конкретного здійснення винаходу може служити робота улаштування для захисту регулятора тиску на Боярській ГРС, під Києвом. Ємкість для метанола виготовлена із труби 159X7 з сферичними заглушками. В якості регулятора подачі метанола використано корпус вентиля ВІ 15 на тиск 160 кг/мг . В улаштуванні застосовано санарієвокобалбтовий магніт 6X6X5. Калібрований отвір має діаметр 0,25 мм, що забезпечує подачу метанола протягом 5 хв. Труба, яка з'єднує нижню порожнину мембранного приводу з запірним клапаном, виготовлена із нержавіючої сталі ф 12X2, Таким чином, втілення улаштування для захисту регуляторів тиску від загідрачування дозволяє забезпечити безперебійну подачу газа споживачам і дати значний економічний ефект за рахунок раціонального витрачення метанола. Цуркаленко Л.В, Балабай А. II. Грущак А.О. ЦУРІСАЛЕНКС): І БАЛАБАЙ 0.11. ГР'ІІЦАКО.О.