А) цифровой позиционер ND9000

ПНЕВМОГИДРОПРИВОД С ЦИФРОВЫМ ПОЗИЦИОНЕРОМ ДЛЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ КЛАПАНОВ ПЕРЕМЫЧЕК И ЗАПОРНЫХ КРАНОВ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ

Горобченко С.Л., к.т.н., Санкт-Петербург

Назначение и основные характеристики

Пневмогидропривод предназначен для управления шаровых кранов магистральных газопроводов. В качестве источника энергии используется перекачиваемый газ. Для повышения качества регулирования и возможности диагностики в пневмогидроприводе предусматривается использование цифровых позиционеров.

Основное исполнение пневмогидропривода – кривошипно-поршневой, кулисно-поршневой и др.

Образцы – представители шаровых кранов, в которых может быть использован пневмогидропривод с цифровым позиционером – Камерон, Франция, Биффи, Италия, Борзиг, Германия, Грове, Италия, Кобе стил, Япония, Велан, Канада, Алексинский завод Тяжпромарматура, ПЗТПА, Россия и др.

Силовые характеристики привода. Крутящий момент на валу привода должен быть максимален при открытии и закрытии шарового крана.

Основные характеристики пневмогидроприводов:

- Исполнение для шаровых кранов.

- Условный проход 50-1250 мм.

- Давление для типоразмерных рядов, МПа: 6,4; 7,5; 8,0;10,0;12,5; 16,0.

Схемы управления пневмогидроприводом

Схема регулирующего пневмогидропривода с цифровым позиционером на перемычках магистральных газопроводов

Шаровой регулирующий кран с системой автоматического регулирования образует регулятор давления газа и позволяет направлять газ из магистрального газопровода в газопровод со снижением давления на 30-50%. Такие же схемы используются и на компрессорных станциях для понижения давления газа.

В регулятор давления газа входят: шаровой регулирующий кран; гидропривод двойного действия, пневмогидравлический агрегат управления и щит управления с бронированным электрическим кабелем длиной до 1500 м. Регулятор поддерживает автоматически заданное давление газа «после себя».

Дополнительно требуется кабель постоянного тока 110В для запитывания элементов сигнализации, контроля и подогрева. Устанавливается щит управления и ответвительная коробка. Климатическое исполнение – как правило, северное, до -55^оС (-60^оС).

Примерная схема пневмогидропривода приведена на рис. 1.

Рис. 1. Примерная пневмогидравлическая схема управления регулирующих и запорных шаровых кранов (компания Grove)

Шар крана 1 при помощи гидропривода 2 с кулисной передачей обеспечивает поворот шара крана на 90^о. Гидропривод состоит из 2-х гидроцилиндров 3 двойного действия. Встроенная коробка конечных выключателей 4 во взрывозащищенном исполнении имеет встроенный местный указатель положения шара. Имеется встроенный ручной насос 6 с ручным распределителем.

Пневмогидроприводом управляет агрегат, в состав которого входит двойной регулятор давления 9А и 9Б, пневмогидравлический насос 11, редуктор низкого давления 18, индикаторный регулятор давления 19, гидравлический распределитель 20, пневматический регулятор 21, пневмогидравлический аккумулятор 22, сигнализатор низкого и высокого давления 26. Все элементы пневмогидравлической системы управления размещаются в обогреваемом шкафу, герметичном и взрывозащищенном. Система обогрева, автоматически поддерживающая в шкафу температуру +16^оС, состоит из термостата 27 и электрического обогревателя 28.

Газ отбирается из магистрального газопровода до шарового крана 1 при помощи крана 7А. Пройдя фильтр 8 осушки и очистки от механических примесей, газ поступает в двойной регулятор давления, понижающий давление, с 7,5 МПа до 0,9МПа на первой ступени 9А и до 0,65 МПа на второй ступени 9Б. Расположенный между ними клапан максимального давления 10 предохраняет вторую ступень 9Б от случайного превышения давления при отказе первой ступени 9А. Затем газ поступает на пневмогидравлический насос 11 и приводит его в действие. Автоматическим возвратно-поступательным движением поршня насоса управляет автоматический распределитель. Насос всасывает жидкость из бака 14 через фильтр 13 и обратный клапан 12 и нагнетает ее в силовые цилиндры 3 привода 2 через гидравлический распределитель 20. Насос подает жидкость в цилиндры под давлением в 28,4 раза выше давления питающего газа (0,65 МПа) т.е. под давлением 18,4 МПа. Жидкость, находящаяся под давлением в нижней части аккумулятора, является резервной и используется, когда требуется быстрое срабатывание шарового регулирующего крана, а, следовательно, ускоренная подача жидкости. Аккумулятор снижает также перепады давления, возникающие при работе пневмогидравлического насоса.

Одновременно газ отбирается на выходе из второй ступени двойного регулятора давления. Он проходит из двух имеющихся кранов 15, фильтр 16 дополнительной осушки и очистки, обратный клапан максимального давления 17 и редуктор низкого давления 18, понижающий давление газа до 0,140-0,54 МПа, и поступает в индикаторный регулятор давления 19. На шкале этого регулятора показывается предварительно заданное давление на трассе и фактически имеющееся.

Сигнал, поступающий из индикаторного регулятора давления (0,02-0,2 МПа), питает пневматический регулятор 21, который сопоставляет усилие от давления на мембрану с усилием противодействующей пружины. Усилие пружины зависит от угла поворота кулисного механизма привода 2, с которым пневматический регулятор связан жесткой передачей. С другой стороны пневматический регулятор связан с гидравлическим распределителем 20 и воздействует на него. На пневматический регулятор устанавливается цифровой позиционер серии ND9000 (производства Метсо).

На выходе из регулирующего шарового крана газ отбирается при помощи крана 7Б и, пройдя фильтр механической очистки 29, поступает в индикаторный регулятор давления и сигнализатор низкого и высокого давления 26 с пределами измерения 4,9-5,9МПа, контролирующий давление транспортируемого газа «после себя».

С изменением контролирующего давления меняется пневматический сигнал, создаваемый индикаторным регулятором давления (позиционером) и положение пневматического регулятора, управляющего гидравлическим распределителем. Цифровой позиционер сравнивает значение положения регулятора с задатчиком и обеспечивает движение регулятора до достижения требуемого положения крана в соответствии с командным сигналом. Одновременно данные о работе регулятора и крана передаются в программный блок позиционера. В дальнейшем при диагностике данные обрабатываются с выделением тревожных сигналов, рис. 2.

А) б)

Рис. 2. Позиционер ND 9000 и схема его работы

А) цифровой позиционер ND9000