Пневматический привод для арматуры нефтепроводов

Пневматический привод предназначен для арматуры нефтепроводов. Привод содержит червячный редуктор, струйный двигатель со штуцером на корпусе двигателя, валом и ротором с соплами в корпусе струйного двигателя, редуктор струйного двигателя с цилиндрической зубчатой передачей, электропневматическое управляющее устройство с пневмоклапаном, а также устройство контроля положения выходного вала, при этом на корпусе редуктора струйного двигателя установлен штуцер подвода газа, в роторе струйного двигателя выполнены дополнительно осевые каналы и установлены дополнительно сопла так, что ротор имеет возможность реверсивного вращения, со второго торца вала струйного двигателя выполнен осевой канал с радиальными ответвлениями подвода газа в дополнительные каналы ротора, а электропневматическое управляющее устройство снабжено дополнительно пневмоклапаном и связанным с ним штуцером, который соединен газоводом со штуцером на корпусе редуктора струйного двигателя, и выполнено с возможностью соединения подводящего штуцера электропневматического управляющего устройства с магистральным газопроводом. Технический результат - повышение надежности. 6 ил.

 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и касается привода для запорной арматуры трубопроводов, преимущественно нефтепроводов.

Пневматический привод может быть использован на трубопроводной арматуре магистральных нефтепроводов и газопроводов, на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях.

Из уровня техники известен привод запорной и регулирующей арматуры нефтепродуктопроводов, содержащий электродвигатель, резервный пневматический двигатель, подключенный к автономному источнику рабочего газа под давлением, механический редуктор, устройство контроля положения исполнительного органа и систему управления [1].

Резервный пневматический двигатель выполнен в виде струйного двигателя одностороннего вращения.

Для работы резервного двигателя на аварийное закрытие задвижки (арматуры) используется автономный источник рабочего газа в виде баллонов со сжатым газом или твердотопливные газогенераторы, которые имеют ограниченный ресурс.

Все это ограничивает технологические возможности привода, не обеспечивается длительная работа привода. Не обеспечивается двустороннее действие привода, т.е. на "открытие" и на "закрытие", а только на закрытие при возникновении аварийной ситуации.

Известен резервированный привод запорной и регулирующей арматуры нефтепродуктопроводов, содержащий электрический двигатель, резервный пневматический двигатель, подключенный к автономному источнику рабочего газа под давлением, механический редуктор, устройство контроля положения исполнительного органа, ограничитель передаваемого момента и электропневматическое управляющее устройство [2].

Пневматический резервный двигатель выполнен в виде струйного двигателя одностороннего действия. Для работы пневматического резервного двигателя на аварийное закрытие задвижки используется автономный источник рабочего газа в виде баллонов со сжатым газом или твердотопливные газогенераторы, которые имеют ограниченный ресурс.

Все это ограничивает технологические возможности привода, не обеспечивается длительная работа привода. Не обеспечивается двустороннее действие привода, т.е. на "открытие" и на "закрытие", а только на закрытие при возникновении аварийной ситуации (например, при разрыве трубопровода).

На большинстве месторождений газа и нефти в районах Крайнего Севера, Камчатки и Сахалина отсутствует электропитание трехфазного тока напряжением 380 вольт. В этих районах невозможно использовать приводы с асинхронными электродвигателями трехфазного тока напряжением 380 вольт.

В основу настоящего изобретения положена задача создания такого привода для арматуры нефтепроводов, который обеспечивал бы длительную работу привода с реверсом при отсутствии электропитания напряжением 380 вольт, т.е. расширял бы технологические возможности привода.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом приводе, содержащем червячный редуктор, струйный двигатель со штуцером на корпусе струйного двигателя, валом и ротором с соплами в корпусе струйного двигателя, редуктор струйного двигателя с цилиндрической зубчатой передачей, электропневматическое управляющее устройство с пневмоклапаном и электромагнитом, а также устройство контроля положения выходного вала, согласно изобретению на корпусе редуктора струйного двигателя установлен штуцер подвода газа, в роторе струйного двигателя выполнены дополнительно осевые каналы и установлены дополнительно сопла так, что ротор имеет возможность вращаться реверсивно, со второго торца вала струйного двигателя выполнен осевой канал с радиальными ответвлениями подвода газа в дополнительные каналы ротора, а электропневматическое управляющее устройство снабжено дополнительно пневмоклапаном и связанным с ним штуцером, который соединен газоводом со штуцером на корпусе редуктора струйного двигателя, и выполнено с возможностью соединения подводящего штуцера электропневматического управляющего устройства с магистральным газопроводом.

Сущность изобретения поясняется примерами конкретного выполнения и чертежами.

На фиг.1 изображен общий вид привода, вид сбоку.

На фиг.2 - то же, вид сверху.

На фиг.3 - кинематическая схема струйного двигателя и его редуктора с цилиндрической зубчатой передачей.

На фиг.4 - схема соединения струйного двигателя с червяком редуктора привода.

На фиг.5 - вариант выполнения ротора струйного двигателя.

На фиг.6 - второй вариант выполнения ротора струйного двигателя.

Пневматический привод содержит струйный двигатель 1 (фиг.1), механический червячный редуктор 2, электропневматическое управляющее устройство 3 (фиг.2).

В таком составе привод может использоваться на трубопроводной арматуре (задвижках) с диаметром проходного отверстия Ду 200...400 мм.

Для задвижек с диаметром проходного отверстия Ду 500...1200 мм привод используется со вторичным силовым редуктором 4 (фиг.1), увеличивающим крутящий момент.

Струйный двигатель содержит ротор 5 (фиг.3), вал которого снабжен зубчатым венцом, связанным с цилиндрической зубчатой передачей, размещенной в корпусе редуктора 6 струйного двигателя. На выходном валу струйного двигателя установлена на шпонке подружиненная кулачковая полумуфта 7, которая входит в зацепление с полумуфтой 8 червячного редуктора.

Полумуфта 7 может быть выполнена с возможностью перемещения по валу 9 (фиг.4) для расцепления с полумуфтой 8.

Для этого полумуфта 7 снабжена кольцевым буртом, в котором выполнены пазы 10, а в обойме 11 установлен стопор 12.

С помощью поворотного рычага (не показан) полумуфта 7 отводится в левое положение так, чтобы стопор 12 прошел в паз 10, после чего вал 9 с полумуфтой 7 поворачивается до зацепления буртом за стопор 12.

Поворот вала производится ключом через окно в корпусе 6, в котором установлена заглушка 13.

При вращении ротора 5 (фиг.3 и 4) и вала 9 полумуфта 7 под действием пружины 14 (фиг.4) срывается со стопора 12, перемещается по шпонке и валу 9 и входит в зацепление с полумуфтой 8. На торце вала 9 установлен упор 15, предотвращающий выпадание полумуфты 7 при демонтаже струйного двигателя с червячного редуктора 2.

Полумуфта 8 установлена на валу-червяке 16 редуктора 2. Вал-червяк 16 взаимодействует с червячным колесом 17, которое установлено на выходном валу 18.

Ротор 5 может быть выполнен в двух вариантах (фиг.5 и 6) в зависимости от того, как установлены сопла 19 и 20, что обеспечивает разные величины крутящих моментов.

Сопла 19 каналами 21 ротора 5 связаны с осевым отверстием вала с одной стороны, а сопла 20 каналами 22 ротора 5 связаны с осевым отверстием вала с другой его стороны (фиг.3).

Осевые отверстия вала разделены друг от друга.

На коробке передач 23 (фиг.4) привода имеется место для установки электродвигателя 24 в случае появления в будущем на трассе трубопроводов трехфазной сети тока напряжением 380 вольт.

Установочное место закрыто крышкой 25, к которой на кронштейне может быть установлено электропневматическое управляющее устройство 3.

На корпусе редуктора 6 струйного двигателя 1 установлен штуцер 26 подвода газа (фиг.2, 3, 4) в ротор струйного двигателя.

В плите 27 электропневматического управляющего устройства установлен штуцер 28 (фиг.2 и 4), который газоводом 29 соединен со штуцером 26 редуктора струйного двигателя. На плите 27 электропневматического управляющего устройства установлен пневмоклапан 30 (фиг.4) с электромагнитом 31. Пневмоклапан связан своим выходом со штуцером 28.

На корпусе червячного редуктора 2 установлены устройство контроля положения выходного вала 18 и устройство ограничения крутящих моментов, закрытые кожухом 32. Подводящий штуцер электропневматического управляющего устройства газоводом соединяется с магистральным газопроводом. Работает пневматический привод следующим образом.

На электропневматическое управляющее устройство 3 подается сигнал 220 вольт переменного тока или 110 вольт постоянного тока на срабатывание того или иного пневмоклапана 30 под действием электромагнита 31.

Газ из магистрального газопровода при этом поступает в струйный двигатель 1. Газ через осевое отверстие вала ротора 5 и, например, канал 21 (фиг.3) поступает в сопло 19. Истекая из сопла 19, струя газа создает реактивную силу. Ротор начинает вращаться и приводит в действие цилиндрическую зубчатую передачу редуктора 6 струйного двигателя 1.

Далее вращение от струйного двигателя передается на вал-червяк 16 (фиг.4), червячное колесо 17 и выходной вал 18, который передает движение запорному органу задвижки (или иной трубопроводной арматуры).

Для вращения в другую сторону и перемещения запорного органа задвижки в обратном направлении сигнал подается на второй электромагнит второго пневмоклапана блока управления приводом 3. Пневмоклапаны могут быть приведены в действие вручную путем нажатия на соответствующий рычаг пневмоклапана.

Из доступных источников информации авторы не выявили устройство со сходными признаками.

Применение пневматического привода со струйным двигателем в районах Крайнего Севера, Камчатки и Сахалина при отсутствии электросетей трехфазного тока напряжением 380 вольт позволит решить проблему энергетического кризиса в этих районах и обеспечить управление процессом транспортировки нефтепродуктов по магистральному трубопроводу.

Использование такого пневматического привода по сравнению с известными обеспечивает расширение технологических возможностей путем длительной работы с реверсом и обеспечивает процесс управления и обслуживания арматурой трубопроводного транспорта при отсутствии электроэнергии напряжением 380 вольт.

В конструкции привода используются широко известные и доступные материалы.

Изготовление привода возможно в условиях серийного производства машиностроительного предприятия. При этом не требуется уникальных станков и оборудования.

В рамках проекта "Сахалин-2" изготовлены и испытаны опытные образцы привода, которые были испытаны с использованием энергии сжатого газа в баллонах.

На демонстрационной площадке нефтеперекачивающей станции "Нурлино" (Башкирия) привод был испытал с использованием газа от компрессора и с использованием газа от твердотопливного газогенератора. Испытания показали положительные результаты.

Источники информации

1. Патент на изобретение "Система перекрытия нефтепродуктопроводов", RU №2173799, 10.11.2000 г.

2. Свидетельство на полезную модель "Резервированный привод запорной и регулирующей арматуры нефтепродуктопроводов", RU №3804, 05.09.1996 г.

Пневматический привод для арматуры нефтепроводов, содержащий червячный редуктор, струйный двигатель со штуцером на корпусе двигателя, валом и ротором с соплами в корпусе струйного двигателя, редуктор струйного двигателя с цилиндрической зубчатой передачей, электропневматическое управляющее устройство с пневмоклапаном, а также устройство контроля положения выходного вала, отличающийся тем, что на корпусе редуктора струйного двигателя установлен штуцер подвода газа, в роторе струйного двигателя выполнены дополнительно осевые каналы и установлены дополнительно сопла так, что ротор имеет возможность реверсивного вращения, со второго торца вала струйного двигателя выполнен осевой канал с радиальными ответвлениями подвода газа в дополнительные каналы ротора, а электропневматическое управляющее устройство снабжено дополнительно пневмоклапаном и связанным с ним штуцером, который соединен газоводом со штуцером на корпусе редуктора струйного двигателя, и выполнено с возможностью соединения подводящего штуцера электропневматического управляющего устройства с магистральным газопроводом.