автомат аварийного закрытия крана на магистральных газопроводах

Формула изобретения

Автомат аварийного закрытия крана на магистральных газопроводах, содержащий распределитель с установленным в его корпусе золотником в виде поршня, первой и второй управляющими камерами, соединенными с газопроводом, в котором установлен запорный орган, связанный с гидроприводом, отличающийся тем, что поршень установлен в корпусе между первой и второй управляющими камерами и закреплен на ступенчатом штоке с кольцевой проточкой, длина которой равна расстоянию между отверстием в корпусе, соединяющемся с емкостью для аварийного запаса газа, и отверстием в корпусе, соединяющемся с гидробаллоном закрытия крана, связанного с запорным органом на газопроводе, при этом первая управляющая камера расположена под нижним торцом крышки, а вторая управляющая камера под поршнем, а в верхней части корпуса установлен защитный колпак, на котором расположен взрывозащитный выключатель.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано при транспортировке газов по магистральным газопроводам, для автоматического перекрытия газопровода в случае возможных разрывов и утечек газа.

Известны автоматы аварийного отключения газопровода при его повреждении (Андреев Г.С. Запорная арматура магистральных газопроводов. - Л. г. Недра, 1968, - с. 73-76, патент РФ №2138720), включающие в себя газораспределительное устройство для управления приводом запорного органа на газопроводе и датчики, реагирующие на изменение скорости падения давления, содержащие баллоны, связанные с газопроводом через отверстие малого сечения.

Недостатками этих устройств является недостаточная надежность, так как возможно медленное протекание газа через запорный орган, вследствие недостаточной его герметичности и образования микротрещин при длительной эксплуатации, что приводит к ложному срабатыванию.

Известен автомат аварийного отключения газопровода при его повреждении, выбранный нами за прототип (патент РФ №2029191, МПК F 16 K 17/34, опубл. 20.02.1995 г.) Автомат содержит распределитель с установленным в его корпусе золотником в виде подпружиненного первого поршня, установленного в нижнем торце корпуса, на верхнем торце которого установлен второй поршень, связанный с размещенным в расточке корпуса поршнем гидродепфера, нагруженным пружиной, связанной через тарель с первым поршнем. Первый поршень оперт на тонкую металлическую мембрану, зажатую между нижним торцом корпуса и установленным на этом фланце с обеспечением разрыва этой мембраны в нижнем положении первого поршня.

Основным недостатком этого устройства является сложность конструкции, так как она имеет три поршня и два штока, несколько кольцевых уплотнений, сложную систему регулирования кольцевого канала гидродепфера, требующую разборки автомата аварийного закрытия крана дня ее настройки, также после срабатывания устройства необходима замена мембраны для восстановления выходной камеры. Дополнительное использование (наряду с пневмосистемой) гидросистемы с незамерзающей жидкостью. Это приводит к сложности технологии изготовления и настройки автомата аварийного закрытия крана, а также его эксплуатации, что, в конечном счете, отражается на основном показателе надежности.

Техническим решением предложенного устройства является повышение надежности, упрощение конструкции и эксплуатации автомата закрытия крана. Высокая надежность срабатывания обеспечивается отсутствием промежуточных рабочих тел (жидкость, пружины) и исключением ложных срабатываний, т.к. гидробаллон закрытия газа соединен с атмосферой. По сравнению с прототипом предложенное устройство не требует разборки при настройке к работе.

Техническое решение достигается тем, что в автомате аварийного закрытия крана на магистральных газопроводах, содержащем распределитель с установленным в его корпусе золотником в виде поршня, первой и второй управляющими камерами, соединенными с газопроводом, в котором установлен запорный орган, связанный с гидроприводом, согласно предложенному решению поршень установлен в корпусе между первой и второй управляющими камерами и закреплен на ступенчатом штоке с кольцевой проточкой длиной, равной расстоянию между отверстием в корпусе, соединяющемся с емкостью для аварийного запаса газа и отверстием в корпусе, соединяющемся с гидробаллоном закрытия, связанного с запорным органом на газопроводе, при этом первая управляющая камера расположена под нижним торцом, а вторая управляющая камера расположена под поршнем, а в верхней части корпуса установлен защитный колпак, на котором расположен взрывозащитный выключатель.

Пример конкретного выполнения.

На чертеже представлена схема автомата аварийного закрытия крана. Устройство состоит из распределителя, собранного в цилиндрическом корпусе 1 с крышкой 2 и прижимной гайкой 3, закрытым защитным колпаком 4 с дренажным отверстием 5. Внутри корпуса 1 расположен золотник, состоящий из поршня 6, в котором выполнены калиброванные отверстия 7 и штока 8 с кольцевой проточкой 9 и уплотнительными кольцами 10. Шток 8 выполнен ступенчато с большим диаметром над поршнем 6. Первая управляющая камера 11 расположена под нижним торцом крышки 2, а вторая управляющая камера 12 расположена под поршнем 6. Первая управляющая камера 11 через отверстие 13 соединена с ресивером 14 и через калиброванные отверстия 7 со второй управляющей камерой 12. Вторая управляющая камера 12 через отверстие 15 соединена с магистральным газопроводом 16. Кольцевая проточка 9 через отверстие 17 соединена с емкостью аварийного запаса газа 18. Отверстие 20 соединено с гидробаллоном закрытия 21 запорного органа 22 газопровода 16. Длина кольцевой проточки 9 равна 29 мм. Дренажное отверстие 23 соединяет рабочую зону гидробаллона закрытия 21 с атмосферой. Запорный орган 22 соединен с гидроприводом 24. На защитном колпаке 4 и верхней части штока 8 установлен взрывозащитный выключатель 25, который контролирует положение автомата аварийного закрытия крана. Взрывозащитный выключатель 25 подключен к системе телемеханики. Газ на автомат аварийного закрытия крана из газопровода 16 подается через вентиль 26 и отверстие 15, а на емкость аварийного запаса газа 18 через вентиль 26 и обратный клапан 27. Автомат аварийного закрытия крана работает следующим образом. Приведение в рабочее состояние.

При подключении автомата аварийного закрытия крана к газопроводу 16 газ отверстие 15 подается во вторую управляющую камеру 12, шток 8 вместе с поршнем 6 перемещается в исходное верхнее положение, далее через калиброванные отверстия 7 заполняется первая управляющая камера 11 и через отверстие 13 заполняется ресивер 14. Емкость аварийного запаса газа 18 заполняется через вентиль 26 и обратный клапан 27. При этом давление в камерах 11 и 12 уравнивается и равно давлению газа в газопроводе 16.

При повреждении газопровода 16 давление в первой управляющей камере 11 падает медленнее, чем давление во второй управляющей камере 12, что приводит к возникновению перепада давления между камерами на поршне 6. При достижении перепада давления достаточной величины (~ 0,4 кг/см) за счет ресивера 14 и калиброванных отверстий 7 подвижная система поршня 6 перемещается в крайнее нижнее положение. Поршень вместе со штоком 8 перемещается вниз и кольцевая проточка 9 в штоке 8 соединяясь с отверстием 19 образует выходную камеру. Газ из емкости аварийного запаса 18 через отверстие 17, кольцевую проточку 9 и отверстие 20 подается на гидробаллон закрытия 21, в котором создается давление для срабатывания запорного органа 22. Запорный орган 22 закрывается и перекрывает газопровод 16. При восстановлении рабочего давления газа в газопроводе после ликвидации разрыва поршень 6 со штоком 8 автоматически возвращаются в исходное положение за счет того, что шток 8 выполнен ступенчато, а за счет разницы площадей гасятся технологические рабочие колебания давлений в газопроводе. Кроме того, шток 8 выполнен цельным, что позволяет производить точную центровку.

Автомат аварийного закрытия крана прошел испытания в Юргинском линейном производственном управлении ООО “Томсктрансгаз” и показал высокие эксплуатационные свойства. Устойчивую работу в рабочем режиме и надежность при аварийных ситуациях. После устранения порывов на газопроводе предлагаемый автомат не требует разборки узлов автомата, а в автоматическом режиме приводится в эксплуатационное состояние путем возвращения поршня 6 и штока 8 давлением газа во второй управляющей камере 12 в верхнее исходное положение. Таким образом, предлагаемый автомат аварийного закрытия крана по сравнению с прототипом имеет более простую конструкцию и высокую надежность, не требуется его разборка для настройки. Автомат промышленно применим и прост в изготовлении.