RU16024U1

RU16024U1 - EMERGENCY CLOSING AUTOMATIC GAS PIPELINE

Info

Publication number: RU16024U1
Application number: RU2000118889/20U
Authority: RU
Inventors: нников В.В. Овс; В.В. Овсянников; Г.Н. Курносов; нников А.В. Овс; А.В. Овсянников; О.Б. Сошников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" Открытого акционерного общества "Газпром"
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2000-11-27

Description

АВТОМАТ АВАРИЙНОГО ЗАКРЫТИЯ ВАЛОРНОЙ АРМАТУРЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА.EMERGENCY CLOSING AUTOMATIC OF VALORA VALVE OF THE MAIN GAS PIPELINE.

Полезная модель относится к арматуростроению и может быть использована в гаводсбывающей промышленности в системах автоматического управления запорной арматурой магистральных газопроводов .The utility model relates to valve engineering and can be used in the water-filling industry in automatic control systems of stop valves of gas pipelines.

Известен автомат аварийного закрытия крана ASK-84, содержащий пневмоцилиндр мембранного типа (мембранный привод), расширительную емкость и фильтр-осушитель. В пневмоцилиндре расположена подпружиненная мембрана, по обе стороны которой образованы две полости. Одна полость сообщается с газопроводом непосредственно, а другая - через дросселирующее отверстие в диафрагме и с расширительной емкостью. При достижении перепада давления достаточной величины подвижная мембранная система пневмоцилиндра, преодолевая усилие пружины, смещается в крайнее правое положение и воздействует на клапан, который открывает доступ газа в пневмопривод крана, и кран закрывается /.Known automatic emergency shut-off valve ASK-84, containing a membrane type pneumatic cylinder (membrane drive), expansion tank and filter drier. A spring-loaded membrane is located in the pneumatic cylinder, on both sides of which two cavities are formed. One cavity communicates directly with the gas pipeline, and the other through a throttling hole in the diaphragm and with an expansion tank. Upon reaching a pressure differential of sufficient magnitude, the movable membrane system of the pneumatic cylinder, overcoming the spring force, is shifted to the extreme right position and acts on the valve, which opens the gas access to the pneumatic valve, and the valve closes /.

Недостатком данного автомата закрытия крана является малая надежность из-за ограниченного ресурса мембраны и поджимающей ее пружины.The disadvantage of this tap closing machine is its low reliability due to the limited life of the membrane and its spring.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является автомат аварийного закрытия отсечных кранов ASK-125/1400, содержащий пневмоцилиндр сильфонного типа. который состоит из корпуса, кожуха и нескольких крышек, баллон сравнения и фильтры-осушители. Пневмоцилиндр включает в себя подпружиненный чувствительный элемент - сильфон. одной своей стороной приваренный к неподвижной детали, а другой - к подвижному фланцу, нагруженному пружиной, золотник, валик с закрепленным на нем кулачковым барабаном, ващелку, фиксированную пружиной, рычаг с упором. Чувствительный элемент образует в корпусе автомата рабочие полости, сообщенные между собой сменным дросселем, при этом одна полость сообщается с газопроводом, а другая - с баллоном сравнения. При разрушении линии магистрального газопровода давление в полости, соединенной с линией, начинает стремительно падать, а давление в баллоне сравнения и во второй полости сохраняется. Действие возросшего перепада давле,mm 7МПК F16K17/34Closest to the claimed combination of essential features is an emergency shut-off valve ASK-125/1400, containing a bellows-type pneumatic cylinder. which consists of a housing, a casing and several covers, a comparison cylinder and filter driers. The pneumatic cylinder includes a spring-loaded sensing element - a bellows. one side welded to a fixed part, and the other to a movable flange loaded with a spring, a spool, a roller with a cam drum fixed to it, a latch fixed by a spring, a lever with a stop. The sensitive element forms working cavities in the machine body, interconnected by a replaceable throttle, while one cavity communicates with the gas pipeline, and the other with the reference balloon. With the destruction of the main gas pipeline line, the pressure in the cavity connected to the line begins to fall rapidly, and the pressure in the reference cylinder and in the second cavity remains. The effect of the increased pressure difference, mm 7MPK F16K17 / 34

ния на, эффективную площадь сильфона создает усилие, превышающее усилие пружины, в результате чего подвижный фланец сильфока начинает перемежаться в сторону защелки. Защелка перестает удерживать упор рычага, который поворачивается вокруг своей оси и освобождает кулачковый барабан. Под действием пружины кручения валик поворачивается, а кулачок, расположенный на его конце, воздействует на рычаг блока управления. Блок срабатывает - перепускает через систему пневмоклапанов газ, поступающий из газопровода по предусмотренной линии отбора газа на блок управления, непосредственно на привод запорной арматуры и кран закрывается /2/.The effective area of the bellows creates a force that exceeds the force of the spring, as a result of which the movable bellows flange begins to alternate in the direction of the latch. The latch ceases to hold the lever stop, which rotates around its axis and releases the cam drum. Under the action of the torsion spring, the roller rotates, and the cam located at its end acts on the lever of the control unit. The unit is triggered - passes through the pneumatic valve system gas coming from the gas pipeline through the provided gas extraction line to the control unit, directly to the shutoff valve actuator and the valve closes / 2 /.

Недостатком данного автомата аварийного закрытия отсечных кранов является сложность и ненадежность конструкции, обусловленные наличием пневмоцилиндра, выполненного из корпуса, кожуха и нескольких крышек с требующими их уплотнения манжетами, сильфона и пружины, упругие свойства которых со временем изменяются в связи с усталостью металла, что приводит к необходимости периодической перенастройки автомата. Кроме того, управляющий сигнал, вырабатываемый автоматом аварийного закрытия отсечных кранов, передается блоку управления и только затем на привод запорной арматуры, что обуславливает зависимость работы автомата от состояния системы пневмоклапанов блока управления и целостности линии отбора газа из газопровода на блок управления.The disadvantage of this emergency shut-off machine is the complexity and unreliability of the design, due to the presence of a pneumatic cylinder made of a body, a casing and several covers with cuffs requiring sealing, a bellows and a spring, the elastic properties of which change over time due to metal fatigue, which leads to the need for periodic reconfiguration of the machine. In addition, the control signal generated by the emergency shut-off valve shut-off valve is transmitted to the control unit and only then to the shut-off valve actuator, which determines the dependence of the machine on the state of the pneumatic valve system of the control unit and the integrity of the gas extraction line from the gas pipeline to the control unit.

Заявляемая полезная модель решает задачу повышения надежности работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры путем упрощения его конструкции и обеспечения автономности его работы.The inventive utility model solves the problem of increasing the reliability of the emergency shut-off automatic shutoff valve by simplifying its design and ensuring the autonomy of its operation.

Поставленная задача решается тем, что в автомате аварийного закрытия запорной арматуры магистрального газопровода, содержащем пневмоцилиндр, разделенный чувствительным элементом на рабочие полости, и баллон сравнения, при этом одна полость пневмоцилиндра сообщена с газопроводом и приводом запорной арматуры, а другая - с баллоном сравнения, чувствительный элемент выполнен в виде поршня с кольцевой проточкой и штоком, кинематически связанным с механизмом открытия крана линии подачи газа на привод запорной арматуры, при этом в поршне выполнены перепускные каналы с установленными в них обратными клапанами, два из которых разнонаправлено соединяют между собой рабочие полости пневмсцилиндра, причем обратный клапан одного из них имеет калиброванное (дросселирующее) отверстие, а третий - одну из полостей пневмошлиндра с пространством, образованным кольцевой проточкой поршня со стенками пневмойилиндра.The problem is solved in that in the emergency shut-off valve of the main gas pipeline, containing a pneumatic cylinder divided by a sensing element into working cavities, and a comparison cylinder, while one cavity of the pneumatic cylinder is in communication with the gas pipeline and the shut-off valve actuator, and the other with a comparison cylinder, sensitive the element is made in the form of a piston with an annular groove and a rod kinematically connected with the mechanism for opening the tap of the gas supply line to the drive of the stop valves, while the piston bypass channels are installed with check valves installed in them, two of which connect the working cavities of the pneumatic cylinder in different directions, the check valve of one of them having a calibrated (throttling) hole, and the third one of the cavities of the pneumatic cylinder with a space formed by an annular groove of the piston with walls pneumoilindra.

Заявляемая полезная модель отличается от прототипа более совершенной конструкцией пневмоцилиндра с размещенным в нем поршнем ее штоком, которая проста в изготовлении, обслуживании и ремонте. При этом значительно снижено количество мест возможного появления утечек гава и исключено влияние износа манжет. Использование в качестве чувствительного элемента поршня со штоком в отличии от прототипа, использующего сильфон с поджимающей его пружиной, позволило исключить необходимость дополнительной перенастройки автомата, связанной с изменением упругих свойств чувствительного элемента по причине усталости металла. Наличие в поршне перепускных каналов с установленными в них обратными клапанами, подобранных с учетом определенных перепадов давления, и подбор сечения дросселирующего отверстия одного из них обеспечивает гарантированное срабатывание автомата на любой валорной арматуре, оснащенной или не оснащенной любым блоком управления или просто ручным насосом для перестановки запорной арматуры из одного положения в другое.The inventive utility model differs from the prototype in a more advanced design of the pneumatic cylinder with its piston rod located in it, which is easy to manufacture, maintain and repair. At the same time, the number of places of possible occurrence of gava leaks is significantly reduced and the influence of cuff wear is excluded. The use of a piston with a rod as a sensitive element, in contrast to the prototype using a bellows with a spring pressing it, eliminated the need for additional reconfiguration of the machine associated with a change in the elastic properties of the sensitive element due to metal fatigue. The presence of bypass channels in the piston with non-return valves installed in them, selected taking into account certain pressure drops, and the selection of the throttle opening of one of them ensures guaranteed operation of the machine on any valor armature equipped or not equipped with any control unit or simply a hand pump for moving the shut-off valve fittings from one position to another.

Благодаря такому конструктивному выполнению автомата достигается новый технический результат, заключающийся в снижении до минимума мест возможных утечек газа, исключении влияния износа манжет и необходимости периодической перенастройки автомата, обеспечении автономности его работы, обусловленной возможностью подключения автомата непосредственно к приводу запорной арматуры магистрального газопровода. Этим и обеспечивается повышение надежности работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры.Thanks to such a constructive design of the machine, a new technical result is achieved, which consists in minimizing the places of possible gas leaks, eliminating the influence of cuff wear and the need for periodic reconfiguration of the machine, ensuring the autonomy of its operation, due to the possibility of connecting the machine directly to the shutoff valve of the main gas pipeline. This ensures increased reliability of the emergency shut-off machine.

На рис.1 представлена схема автомата аварийного закрытия запорной арматуры, подключенного к валорной арматуре газопровода.Fig. 1 shows a diagram of an emergency shutdown automatic shutoff valve connected to gas pipeline valor.

Автомат аварийного закрытия запорной арматуры магистрального газопровода содержит пневмоцилиндр 1 и баллон сравнения 2. Б пневмоцилиндре размещен поршень 3 со штоком 4, выходящим наружу через торцевую крышку 5 цилиндра, уплотненную резиновым кольцом. По обе стороны поршня образованы рабочие полости А иThe emergency closing automatic shutoff valve of the main gas pipeline contains a pneumatic cylinder 1 and a comparison cylinder 2. The pneumatic cylinder has a piston 3 with a rod 4 that goes out through the cylinder end cover 5, sealed with a rubber ring. On both sides of the piston, working cavities A and

WOOMWWWOOMWW

Ј. при этом полость А автомата сообщена через фильтр-осушитель 5 и кран 7 непосредственно с магистральным газопроводом 3 и с приводом 9 запорной арматуры 10 через кран 11, а полость Б - с баллоном сравнения 2 через кран 12. В поршне выполнены кольцевая проточка между уплотнительными кольцами и перепускные каналы с установленными в них обратными клапанами, два ив которых (13 и 14) разнонаправлено соединяют между собой рабочие полости пневмоцилиндра. причем обратный клапан перепускного канала 14 имеет калиброванное (дросселирующее) отверстие 15, а третий канал 16 - одну из полостей, например полость А, пневмоцилиндра с пространством, образованным кольцевой проточкой поршня со стенками пневмоцилиндра. Кроме того, поршень со стороны полости А имеет выступ 17, ограничивающий перемещение поршня в сторону полости А. Шток кинематически связан с механизмом открытия крана 11, например через систему рычагов. Ка торцевой крышке цилиндра выполнен фиксатор 13 для удержания штока в сработанном состоянии.Ј. the cavity A of the machine is communicated through the filter dryer 5 and the valve 7 directly with the main gas pipeline 3 and with the actuator 9 of the shutoff valve 10 through the valve 11, and the cavity B with the reference cylinder 2 through the valve 12. An annular groove between the sealing rings is made in the piston and bypass channels with check valves installed in them, two willows of which (13 and 14) connect the working cavities of the pneumatic cylinder in different directions. moreover, the check valve of the bypass channel 14 has a calibrated (throttling) hole 15, and the third channel 16 has one of the cavities, for example cavity A, of a pneumatic cylinder with a space formed by an annular groove of the piston with the walls of the pneumatic cylinder. In addition, the piston from the side of the cavity A has a protrusion 17, restricting the movement of the piston towards the cavity A. The rod is kinematically connected with the opening mechanism of the valve 11, for example, through a system of levers. A retainer 13 is made on the end cap of the cylinder to hold the rod in the actuated state.

Автомат аварийного закрытия запорной арматуры работает следу шим образом.The emergency shut-off valve operates as follows.

Газ из магистрального газопровода 8 по импульсной линии через кран 7 и фильтр-осушитель 6 поступает в полость А пневмоцилиндра 1, затем по каналу 14 через обратный клапан с дросселирующим отверстием 15 поступает в полость Б пневмоцилиндра, а далее через кран 12 - в баллон сравнения 2. Когда давление в баллоне, а также в полостях А и Б пневмоцилиндра, станет таким же, как в газопроводе, автомат готов к действию и находится в режиме ожидания. Кран 7 на импульсной линии должен быть полностью открыт. Сечение дросселирующего отверстия подобрано таким образом, что при работе газопровода в обычных условиях колебания давления как в полости А, так и в полости Б происходят почти одновременно. Поэтому, если скорость падения давления в магистральном газопроводе находится в пределах тех значений, которые характерны для нормальной эксплуатации газопровода, то автомат на это не реагирует. Перепад давления при этом между его полостями А и Б незначителен, вследствие чего усилие, воздействующее на поршень со стороны полости А и созданное разкостью площадей поверхностей поршня с обеих его сторон, больше усилия от действия перепада давления между полостями А и Б наGas from the gas main 8 through a pulse line through a valve 7 and a filter drier 6 enters the cavity A of the pneumatic cylinder 1, then through the channel 14 through the check valve with a throttling hole 15 it enters the cavity B of the pneumatic cylinder, and then through the valve 12 to the comparison cylinder 2 When the pressure in the cylinder, as well as in the cavities A and B of the pneumatic cylinder, becomes the same as in the gas pipeline, the machine is ready for operation and is in standby mode. The valve 7 on the impulse line must be fully open. The cross section of the throttling hole is selected in such a way that when the gas pipeline is operating under normal conditions, pressure fluctuations both in cavity A and cavity B occur almost simultaneously. Therefore, if the rate of pressure drop in the main gas pipeline is within the values that are typical for normal operation of the gas pipeline, the machine does not respond to this. In this case, the pressure drop between its cavities A and B is insignificant, as a result of which the force acting on the piston from the side of the cavity A and created by the difference in the surface area of the piston on both its sides is greater than the force from the action of the pressure difference between the cavities A and B by

эффективную площадь поршня, а поэтому положение поршня не меняется .effective piston area, and therefore the position of the piston does not change.

При разрушении линии магистрального газопровода давление в полости А автомата начинает стремительно падать, а давление в баллоне сравнения и полости Б сохраняется, поскольку эта полость отделена от полости А дросселирующим отверстием 15. При достижении перепада давления на эффективную площадь поршня определенной величины, зависящей от настройки автомата, производимой подбором сечения дросселирующего отверстия в обратном клапане в зависимости от расчетного темпа падения давления и объема баллона сравнения, а также соотношения диаметров поршня и штока, поршень 3 начинает перемещаться в сторону полости А ло положения, ограниченного выступом 17, и шток перестанет удерживать зацеп рычага механизма открытия крана 11, который повернется вокруг своей оси и откроет кран 11 линии подачи газа на привод 9 запорной арматуры 10. Газ из полости А через кран 11 по линии подачи газа начнет поступать в привод 9 запорной арматуры. Одновременно срабатывает фиксатор 18. который удерживает поршень в сработанном состоянии. Поршень в таком положении отсекает газопровод от автомата, но газ из газопровода продолжает поступать в автомат теперь уже через полость, образованную кольцевой проточкой поршня и стенкой пневмоцилиндра, и канал 16 с обратным клапаном, который настроен так, что открыт он только, пока давление в газопроводе не упадет до определенного минимального предела, после чего клапан закроется. Если давление в газопроводе упало слишком быстро и его не хватило для полного закрытия запорной арматуры, то откроется обратный клапан канала 13 и газ из полости Б и баллона сравнения 2 начнет поступать в полость А и. далее, по линии подачи газа - в привод запорной арматуры, что значительно сократит время ее закрытия. Это обеспечивает надежность работы автомата по закрытию запорной арматуры газопровода даже в случае мгновенного падения давления до нуля, например, при разрушении газопровода в непосредственной близости от запорной арматуры или в случае порыва импульсной линии, соединяющей магистральный газопровод с автоматом аварийного закрытия запорной арматуры.With the destruction of the main gas pipeline line, the pressure in the cavity A of the machine starts to drop rapidly, and the pressure in the comparison cylinder and cavity B is maintained, since this cavity is separated from the cavity A by a throttling hole 15. When the pressure drop to the effective piston area of a certain size, depending on the setting of the machine produced by the selection of the cross-section of the throttling hole in the non-return valve, depending on the calculated rate of pressure drop and the volume of the comparison balloon, as well as the ratio diameter of the piston and the rod, the piston 3 begins to move towards the cavity A at the position limited by the protrusion 17, and the rod will no longer hold the hook of the lever of the valve opening mechanism 11, which will turn around its axis and open the valve 11 of the gas supply line to the actuator 9 of the shutoff valve 10. Gas from the cavity A through the valve 11 through the gas supply line will begin to flow into the actuator 9 of the stop valve. At the same time, the latch 18. which holds the piston in the actuated state. In this position, the piston cuts off the gas pipeline from the machine, but the gas continues to flow into the machine through the cavity formed by the annular groove of the piston and the wall of the pneumatic cylinder, and channel 16 with a check valve, which is configured so that it is open only while the pressure in the gas pipe will not fall to a certain minimum limit, after which the valve closes. If the pressure in the gas pipeline dropped too quickly and was not enough to completely close the shutoff valves, the check valve of channel 13 will open and gas from cavity B and reference cylinder 2 will begin to flow into cavity A and. further, through the gas supply line - to the drive of the shutoff valves, which will significantly reduce the time of its closure. This ensures the reliability of the machine to close the gas pipeline shutoff valves even in the event of an instantaneous pressure drop to zero, for example, when the gas pipeline is destroyed in the immediate vicinity of the shutoff valves or in the event of an impulse line connecting the gas main to the emergency shut-off valve.

Детали автомата остаются в сработанном состоянии до тех пор. пока фиксатор 18 не будет вручную взведен. Для этого необходимо нажать на подвижную деталь фиксатора до тех пор, пока поршень под действием силы, постояннодействующей на него со стороны полости А за счет разности площадей поверхностей поршня, не вернется в исходное положение и шток снова не зафиксирует зацеп рычага, закрыв кран 11.Details of the machine remain in the operating state until then. until the latch 18 is manually cocked. For this, it is necessary to press on the movable part of the clamp until the piston, under the action of a constant force acting on it from the side of the cavity A due to the difference in the area of the surfaces of the piston, returns to its original position and the rod again does not lock the lever hook by closing valve 11.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволяет повысить надежность работы автомата аварийного закрытия запорной арматуры за счет упрощения конструкции автомата, а также за счет обеспечения автономности его рабсты.Thus, the use of the proposed utility model allows to increase the reliability of the emergency shut-off valve by simplifying the design of the machine, as well as by ensuring the autonomy of its slave.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на полезную модель:Sources of information taken into account when applying for a utility model:

1.Андреев Г.С. Запорная арматура.- Л.: Недра. - 1974.- С.69-71.1.Andreev G.S. Shutoff valves. - L.: Subsoil. - 1974.- P.69-71.

2.Гуревич Д.Ф., Шпаков О.Н., Заринский D.H. Защитно-предохранительные устройства нефтегазового оборудования. - Л.: Недра. - 1991. - С.362-369. (прототип).2. Gurevich D.F., Shpakov O.N., Zarinsky D.H. Protective and safety devices of oil and gas equipment. - L .: Subsoil. - 1991. - S.362-369. (prototype).

Claims

An automatic emergency shut-off valve for the main gas pipeline containing a pneumatic cylinder divided by a sensing element into working cavities and a comparison cylinder, while one pneumatic cylinder cavity is in communication with a gas pipeline and a shut-off valve actuator, and the other with a comparison cylinder, characterized in that the sensitive element is made in in the form of a piston with an annular groove and a rod kinematically connected with the mechanism for opening the tap of the gas supply line to the shutoff valve actuator, while the piston has bypass valves channels with check valves installed in them, two of which connect the working cavities of the pneumatic cylinder in different directions, the check valve of one of them having a calibrated (throttling) hole, and the third one of the cavities of the pneumatic cylinder with a space formed by an annular groove of the piston with the walls of the pneumatic cylinder.