Автоматизированное зaпopнo-регулирующее устройство

Автоматизированное задорно-регулирующее устройство (АЗРУ) на давление до 320 кгс/см² для жидкости и газа (в том числе с механическими примесями размерами от 0,1 мм до 0,5% по объему) с условным проходом от 0 до 30 (40) мм - двухкамерный штуцерно-клапанный прямоточный регулятор, выполняющий функции: запирания (задвижки), регулирования расхода и давления жидкости (газа), а также воздействие на изменение нефтеотдачи пластов. Регуляторы могут устанавливаться на водоводах и арматуре для нагнетательных скважин, в блоке напорной гребенки и в насосной станции взамен существующих аналогов типа ЗДШ 65×210 (в том числе револьверного типа ЗДШ 5-65-210) в нефтедобыче и в других производствах, требующих ручного или программного регулирования жидких и (или) газообразных сред высокого давления. АЗРУ содержит делительную камеру со штуцерным корпусом и сборную (выходную) камеру с проходным корпусом. Корпусы (камеры) соединены между собой несколькими электромагнитными клапанами, управляемыми от контроллера с обратной связью с расходомером. При этом открытие - закрытие клапанов (по программе) обеспечивает регулирование жидкости: по времени от доли минуты и более; по расходу от Ду 0 до Ду, равного суммарной площади сечений штуцеров.

Автоматизированное запорно-регулирующее устройство на давление до 320 кгс/см² относится к дискретно регулирующим расход жидкости по программе контроллера регуляторам и может быть использовано во многих отраслях промышленности для поддержания расхода (подачи) в системах водораспределения.

Преимущественное применение регулятора - в производствах, связанных с трубопроводной транспортировкой под высоким давлением и большим расходом жидких сред, содержащих механические примеси, в том числе в системах поддержания пластового давления при нефтедобыче.

Известны регуляторы расхода (1), работающие на изменения общего проходного сечения путем комбинирования состояния клапанов на седлах регулирующих элементов.

Однако такое устройство предназначено для регулирования потока газа в вакуумных системах, то есть с низким давлением и чистой рабочей средой, не имеющей механические и другие примеси. Кроме того, конструкция достаточно сложна и недостаточно надежна (имеется в виду пружинный механизм).

Известны регуляторы или задвижки шиберные с быстросменными штуцерами, имеющими дроссельные отверстия от 2 до 12 мм и 32 мм, в том числе револьверного типа (2).

Недостатками штуцерной задвижки является: узкий диапазон регулирования условного прохода (от 2 до 12 мм и 32 мм); невозможность одновременного использования нескольких штуцеров или всех сразу или комбинированного их использования для достижения максимального количества вариантов суммарного проходного сечения регулятора; необходимость перекрытия водовода перед сменой штуцера; создание гидроудара на столб жидкости в нагнетательной скважине высотой 1500 и более метров; ручное управление задвижкой (сменой штуцеров). Увеличение количества штуцеров диаметром от 25 мм до 65 мм на данном устройстве привело бы к резкому увеличению его габаритов и веса, что не допустимо с точки зрения встраиваемости габаритной задвижки в стандартные элементы конструкции устьевой арматуры или трубопровода.

Известны автоматизированные регуляторы расхода жидкости (3), представляющие собой штуцерно-клапанные устройства, в которых комбинирование суммарного проходного сечения отверстий штуцеров осуществляется открытием-закрытием электромагнитных клапанов, управляемых от контроллера с обратной связью с расходомером электромагнитным.

Недостатком автоматизированных регуляторов является значительная металлоемкость конструкции.

Целью данного предложения является упрощение конструкции, сокращения времени прохождения жидкости от входа до выхода, уменьшение гидропотерь на отводах и переходах.

Предлагаемое устройство содержит входной фланец (1), образующий со штуцерным фланцевым корпусом (3) делительную камеру. Корпус (3) соединен с фланцевым проходным корпусом (4) через электромагнитные клапаны (12) или шаровые краны (5). К корпусу (4) шпильками (9) через уплотнительное кольцо (7) присоединен выходной фланец (2), образующие совместно сборную выходную камеру. В корпусе (3) по окружности расположены гнезда для установки (съема) керамических штуцеров (6) с калиброванными отверстиями от 2 до 20 мм (или нужным набором отверстий). Штуцеры керамические (6) устанавливаются в гнезда с резиновым уплотнительным кольцом, а их отверстия предохраняются от загрязнений фильтром-сеткой. Штуцеры и фильтра фиксируются в гнездах. Клапаны электромагнитные для управления подключены к контроллеру (11) с обратной связью от расходомера электромагнитного (13). Электромагнитные клапаны (12) или шаровые краны (5) соединяются с корпусами (3, 4) с помощью ниппеля (15) и гайки (16) (или муфты) для улучшения технологичности производства и ремонтопригодности устройства.

Запорно-регулирующее устройство может управляться от контроллера верхнего уровня, при этом в качестве расходомера могут быть использованы расходомеры (типа «Взлет»), входящие в блок гребенки или насосную станцию.

Автоматизированное запорно-регулирующее устройство работает следующим образом: в соответствии с технологической картой режимов (программой контроллера) открытие всех клапанов обеспечивает быстрое заполнение объекта регулирования, например водоводов к пласту; перекрытие всех клапанов обеспечивает срабатывание устройства как «закрыто», а комбинирование числом открытых-закрытых клапанов позволяет регулировать поток жидкости: по времени от доли минуты и более; по расходу: от Ду 0 до Ду, равного суммарной площади отверстий штуцеров (Ду - условный диаметр).

Число возможных комбинаций суммарного сечения составляет несколько десятков, а дискретность регулирования по времени и по объему (расходу) позволяет производить программно-регулируемое поддержание пластового давления при нефтедобыче.

Ссылки

1. А.С. №1275382 А1, 1985 г.

2. Задвижка стальная с дисковым шибером с быстросменными штуцерами ЗДШ-65-210 ТУ 3741-001-49652808-2000 и ЗДШ 5-65-210, производство «Техновек», Удмуртия, г.Воткинск.

3. Патент на полезную модель №43636 от 09.08.2004 г.

Формула полезной модели

Автоматизированное запорно-регулирующее устройство на высокое давление (до 320 кгс/см²) жидкости с механическими примесями, содержащее делительную штуцерную камеру и выходную сборную камеру, соединенные между собой клапанами электромагнитными, которые управляются от контроллера с обратной связью с расходомером жидкости электромагнитным, отличающееся тем, что штуцерная делительная камера образована входным присоединительным фланцем и корпусом фланцевым штуцерным с гнездами для керамических втулок (штуцеров), а выходная сборная камера образована фланцевым проходным корпусом и выходным присоединительным (к трубопроводу) фланцем; при этом клапаны обеспечивают регулирование: по времени от доли минуты и более; по расходу от Ду=0 до Ду, равного суммарной площади сечений штуцеров, и присоединение клапанов (или шаровых кранов) к корпусам осуществляется ниппельно-гаечным или муфтовым способами, что значительно улучшает технологичность производства и ремонтопригодность регулятора, а использование фланцев и корпусов в качестве образующих элементов для делительной и сборной камер обеспечивает прямоточность и снижение гидропотерь