Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Общие сведения: Клапан отсекатель




 

Изобретение относится к трубопроводной арматуре для газовой промышленности, предназначено для автоматического отсечения потока флюида газовой скважины при аварийном повышении давления в нем и может быть использовано при разработке и создании клапанов-отсекателей, устанавливаемых в насосно-компрессорные трубы. Клапан-отсекатель для газовой скважины содержит корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом, включающий подпружиненный шток с осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с корпусом кольцевую полость для размещения управляющего агента, управляющего штоком, уплотнительные упорные кольца. Корпус и шток выполнены составными. Опорные элементы конструкции, воспринимающие усилие пружины штока и взаимодействующие с ответными упорными поверхностями корпуса и штока, выполнены с идентичными посадочными местами и с возможностью перестановки с одного конца штока на другой. Во входной части осевого канала штока установлена сменная профилированная втулка, кольцевая полость выполнена с возможностью одновременного глушения каналов подачи управляющего агента. Пружина штока составлена из нескольких частей с возможностью изменения ее силы упругости путем снятия одной или нескольких частей при одновременном глушении кольцевой полости. Упрощается обслуживание и ремонт клапанов..

 

В настоящее время для управления потоком трубного пространства газовой скважины при ее эксплуатации и его аварийного перекрывания в случае необходимости используются гидравлически управляемые клапаны-отсекатели, содержащие корпус с размещенной в его полости поворотной заслонкой, удерживаемой в открытом положении фиксирующим механизмом, содержащим поршневое устройство, подвижный орган которого с одной стороны подпружинен, а с другой - сообщен с полостью корпуса, которые работают следующим образом.

 

При работе скважины в расчетных условиях в управляющую полость клапана-отсекателя подается рабочая жидкость под давлением, которая воздействует на поршень исполнительного механизма и, преодолевая силу упругости возвратной пружины, перемещает рабочий орган исполнительного механизма, представляющий собой профилированный полый цилиндр, расположенный по оси клапана, к поворотной заслонке. Заслонка открывается и удерживается в открытом положении за счет поддержания давления в управляющей полости.

 

В случае возникновения аварийной ситуация или разрушения устьевой запорной арматуры давление рабочей жидкости уменьшается, возвратная пружина перемещает исполнительный механизм в исходное положение, в данном случае - вверх по отношению к поверхности, подвижная подпружиненная заслонка перекрывает проходное сечение клапана, отсекая подачу газовой смеси из скважины, тем самым предохраняя атмосферу и окружающую среду от масштабного загрязнения.

 

Также в случае выхода из строя линии управления данного клапана или возникновения негерметичности между клапаном и ниппелем гидравлически управляемый клапан извлекается из ниппеля в насосно-компрессорной трубе и на его место устанавливается автоматический механический клапан, управляемый потоком газа, идущим из скважины.

 

Автоматический управляемый клапан содержит корпус с размещенной в его полости поворотной заслонкой, удерживаемой в открытом положении рабочим органом исполнительного механизма, представляющим собой трубу с профилированной входной частью, при этом площадь проходного сечения входной части трубы определена из условия, при котором сила упругости возвратной пружины, воздействующей на исполнительный механизм, с одной стороны, и давление набегающего потока газа, с другой стороны, будут равны. При увеличении расчетных параметров потока, в частности расхода, исполнительный механизм, преодолевая силу упругости пружины, перемещается вверх по отношению к поверхности земли, и заслонка перекрывает проходное сечение клапана, отсекая, таким образом, поток.

 

Основными недостатками данных клапанов и способа их применения и эксплуатации в условиях скважины при ее работе является необходимость использования двух видов клапанов-отсекателей - гидравлически управляемого и автоматического механического, управляемого потоком газа, что приводит к необходимости иметь в наличии запас клапанов двух видов, к их обслуживанию, наличию запчастей и т.д.

 

Данный способ может быть реализован при использовании клапанов по патенту РФ

Известен отсекающий клапан, содержащий поворотный запорный орган типа заслонки и фиксирующий заслонку в открытом положении чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружиной штока

 

Известен клапан-отсекатель для газовой скважины, содержащий корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом, включающий поршень с осевым каналом для прохода газа, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с запорным органом и образующий с корпусом кольцевую камеру, гидравлически связанную с каналом для прохода газа, и узел перезарядки запорного органа, включающий подпружиненный шток с осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с корпусом кольцевую полость для размещения силового агента, управляющего штоком, при этом узел перезарядки выполнен в виде телескопически установленной внутри поршня и штока с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с поршнем и штоком защитной втулки с радиальными каналами, образующей с корпусом, поршнем и штоком кольцевое пространство, связанное при открытом положении запорного органа с каналом для прохода газа, а узел управления запорным органом выполнен в виде установленного с зазором в корпусе стакана, в котором размещен обратный клапан

 

Для открытия запорного органа создают давление силового агента, который, воздействуя на поршень подпружиненного штока, перемещает шток в крайнее нижнее положение и открывает запорный орган в виде подпружиненной заслонки.

 

При сбрасывании давления, например при возникновении аварийной ситуации, шток под действием пружины поднимается вверх, заслонка перекрывает проходное сечение штока, и поток газа перекрывается.

 

Известен клапан-отсекатель для газовой скважины, содержащий корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом, включающий подпружиненный шток с осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с корпусом кольцевую полость для размещения управляющего агента, управляющего штоком, уплотнительные упорные кольца, при этом корпус и шток выполнены составными, опорные элементы конструкции, воспринимающие усилие пружины штока и взаимодействующие с ответными упорными поверхностями корпуса и штока, выполнены с идентичными посадочными местами и с возможностью перестановки с одного конца штока на другой, во входной части осевого канала штока установлена сменная профилированная втулка, а кольцевая полость выполнена с возможностью одновременного глушения каналов подачи управляющего агента

Для открытия запорного органа создают давление силового агента, который, воздействуя на поршень подпружиненного штока, перемещает шток в крайнее нижнее положение и открывает запорный орган в виде подпружиненной заслонки.

 

При сбрасывании давления, например при возникновении аварийной ситуации, шток под действием пружины поднимается вверх, заслонка перекрывает проходное сечение штока, и поток газа перекрывается.

 

Основными недостатками данного клапана является то, при переоборудовании гидравлически управляемого клапана в механический автоматический нет возможности изменения силы упругости пружины, и в каждом конкретном случае, для каждого значения интервалов расхода, необходимо подбирать свою пружину.

 

Известен способ применения клапана-отсекателя, заключающийся в соединении его с адаптером насосно-компрессорных труб посредством цанговой муфты и установке его в ниппеле

 

Недостатком данного способа является то, что, в случае его выхода их строя, он полностью заменяется на новый, что требует значительных материальных затрат.

 

Известен способ эксплуатации клапана-отсекателя, заключающийся в его установке в ниппеле насосно-компрессорной трубы, пропускании потока газового флюида через полый подпружиненный шток клапана при его гидравлическом управлении и его замене, при возникновении аварийной ситуации, на автоматический механический клапан, управляемый потоком флюида, идущим из скважины, при этом при аварийном или ином отключении скважины клапан демонтируют из ниппеля насосно-компрессорной трубы, заглушают каналы в кольцевой полости для подачи управляющего агента, переставляют опорные элементы конструкции, воспринимающие усилие пружины штока и взаимодействующие с ответными упорными поверхностями корпуса и штока, с одного конца штока на другой, во входной части осевого канала штока устанавливают сменную профилированную втулку, проходное сечение которой подбирают таким образом, чтобы при увеличении скоростного напора потока газа выше расчетного происходило автоматическое перемещение штока с закрытием запорного органа, и устанавливают обратно в ниппель насосно-компрессорной трубы (патент РФ 2311578, МПК F16K, Е21 - прототип).

 

Основными недостатками рассмотренных клапанов является то, что их конструктивное исполнение в большинстве случаев не позволяет применять их или как гидравлически управляемые или как механически управляемые. Пружина, устанавливаемая на штоке в гидравлически управляемом клапане, из-за своей жесткости не позволяет ее использовать для механически управляемого клапана. Это приводит к необходимости иметь на скважине два вида пружин с различной силой упругости. При этом пружину с меньшей силой упругости устанавливают в механически управляемый клапан, а с большей - в гидравлический.

 

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание клапана, конструкция которого позволяет его использование как гидравлически управляемого, так и автоматического механического, управляемого потоком газа, с пружиной переменной силой упругости, что позволит значительно упростить обслуживание скважин и уменьшить потери, связанные с обслуживанием и ремонтом самих клапанов.

 

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенном клапане-отсекателе для газовой скважины, устанавливаемом в ниппель насосно-компрессорной трубы, содержащем корпус с седлом, запорный орган, узел управления запорным органом, включающий подпружиненный шток с осевым каналом, установленный в корпусе с возможностью осевого перемещения и образующий с корпусом кольцевую полость для размещения управляющего агента, управляющего штоком, уплотнительные упорные кольца, при этом корпус и шток выполнены составными, опорные элементы конструкции, воспринимающие усилие пружины штока и взаимодействующие с ответными упорными поверхностями корпуса и штока, выполнены с идентичными посадочными местами и с возможностью перестановки с одного конца штока на другой, во входной части осевого канала штока установлена сменная профилированная втулка, кольцевая полость выполнена с возможностью одновременного глушения каналов подачи управляющего агента, согласно изобретению, пружина штока составлена из нескольких частей с возможностью изменения ее силы упругости путем снятия одной или нескольких частей при одновременном глушении кольцевой полости.

 

Для оптимизации конструкции клапана пружина штока выполнена с возможностью замены ее на пружину с меньшей силой упругости или состоящей из нескольких частей.

 

Наиболее полно преимущества данной конструкции клапана раскрываются при следующем способе его эксплуатации, заключающемся в его установке в ниппеле насосно-компрессорной трубы, пропускании потока газового флюида через полый подпружиненный шток клапана при его гидравлическом управлении и его замене, при возникновении аварийной ситуации, на автоматический механический клапан, управляемый потоком флюида, идущим из скважины, при этом при аварийном или ином отключении скважины клапан демонтируют из ниппеля насосно-компрессорной трубы, заглушают каналы в кольцевой полости для подачи управляющего агента, переставляют опорные элементы конструкции, воспринимающие усилие пружины штока и взаимодействующие с ответными упорными поверхностями корпуса и штока, с одного конца штока на другой, во входной части осевого канала штока устанавливают сменную профилированную втулку, проходное сечение которой подбирают таким образом, чтобы при увеличении скоростного напора потока газа выше расчетного происходило автоматическое перемещение штока с закрытием запорного органа, и устанавливают обратно в ниппель насосно-компрессорной трубы, при этом при переоборудовании клапана из управляемого в механический пружину штока меняют на пружину, сила упругости которой меньше силы упругости пружины гидравлически управляемого клапана.

 

При данном способе эксплуатации сила упругости пружины штока автоматического механического клапана составляет Fм=(0,4-0,8)Fу, где Fм - сила упругости пружины штока автоматического механического клапана, Fу - сила упругости пружины штока гидравлически управляемого клапана.

 

Нижнее значение силы упругости пружины штока автоматического механического клапана составляет Fм=0,4Fу исходя из того, что при дальнейшем понижении его значения клапан будет срабатывать при любом рабочем расходе, и, кроме этого, клапан может не открыться из-за значительно большей силы трения подвижных частей и штока об уплотнительные элементы.

 

Верхнее значение силы упругости пружины штока автоматического механического клапана составляет Fм=0,8Fу исходя из того, что при дальнейшем повышении его значения сила, возникающая на сменной профилированной втулке от скоростного напора газового флюида, будет заведомо меньше силы упругости пружины и клапан не закроется.

 

С целью оптимизации конструкции и сокращения времени переоснащения клапана силу упругости пружины штока автоматического клапана уменьшают за счет снятия со штока одной из частей пружины.

 

Конструктивное решение устройства дает возможность использования предложенного клапана как гидравлически управляемого путем подачи давления рабочей жидкости - управляющего агента - в управляющую полость, так и автоматически управляемого механического с приводом узла управления запорным органом от набегающего потока газа, что позволяет значительно сократить ассортимент и количество используемых клапанов при обслуживании скважины, снизить время и стоимость их обслуживания, снизить время обслуживания скважины при ремонтных работах.

 

Сущность предложенного технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез предложенного клапана-отсекателя в варианте с гидравлически управляемой заслонкой, на фиг.2 - продольный разрез предложенного клапана-отсекателя в варианте с механически управляемой заслонкой, на фиг.3 - пружина, состоящая из нескольких частей.

 

В выходной части клапана установлен замок 1 с адаптером замка 2. Адаптер соединен с корпусом исполнительного механизма 3 клапана, в котором выполнены каналы 4 для подачи жидкости в управляющую полость 5. Полость 5 образована внутренней поверхностью корпуса 3 исполнительного механизма и наружной профилированной поверхностью полого цилиндра 6 со сменной профилированной выходной частью, в которой установлена сменная профилированная втулка 7, образующими составной шток с внутренним осевым каналом, установленный внутри внутреннего корпуса 8 исполнительного механизма с каналами для подачи рабочей жидкости 9. Внутри клапана, на полом цилиндре 6, установлена возвратная пружина 10, состоящая из нескольких частей, которая одним концом через опорные шайбы 11 упирается в опорную кольцевую поверхность полого цилиндра 6, а другим - в ответную опорную поверхность корпуса клапана 12, одним концом соединенного с корпусом исполнительного механизма 3, через промежуточную сменную втулку 13. Опорные шайбы 11, кольцевая поверхность полого цилиндра 6, опорная поверхность корпуса клапана 12 и промежуточная сменная втулка 13 являются сменными опорными элементами конструкции клапана. Во входной части корпуса клапана 12 установлена поворотная заслонка 14 с пружиной 15, взаимодействующая с входной частью полого цилиндра 6 исполнительного механизма.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-08-31; Просмотров: 1725; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.028 сек.