Газораспределительная сеть

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское и проектно-технологическое республиканское унитарное предприятие Институт НИПТИС имени Атаева С.С.(72) Авторы Осипов Сергей Николаевич Пилипенко Владимир Митрофанович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское и проектно-технологическое республиканское унитарное предприятие Институт НИПТИС имени Атаева С.С.(57) Газораспределительная сеть, содержащая газораспределительный пункт с газопроводом и систему регулирования расхода и давления газа в бытовой распределительной сети,причем на входе в газораспределительный пункт установлен предохранительно-запорный клапан (3), связанный с датчиком давления (2), настроенным на предельное давление на выходе из газораспределительного пункта, на прямолинейном участке газопровода перед предохранительно-сбросным клапаном организована точка (4) сопряжения ветвей газопровода под углом от 90 до 135 с последующими такими же угловыми поворотами от одной до трех последующих точек для ветви (11) газопровода, направленной к газораспределительной сети низкого давления, причем в точке сопряжения (4) непосредственно после ответвления газопровода от прямолинейного участка установлен мембранный предохранитель (5), рассчитанный на предельную величину допустимого давления газа, с отводом (6) для выброса газа в атмосферу, причем установленный мембранный предохранитель (5) оборудован системой (12) аварийного оповещения о разрушении мембраны с возможностью передачи сигнала на пульт дежурного газового хозяйства. 14263 1 2011.04.30 Изобретение относится к области газоснабжения, в том числе обеспечения безопасности функционирования газопотребляющих устройств преимущественно коммунальнобытового назначения (газовые плиты для приготовления пищи, проточные водонагреватели, квартирные отопители для низкого давления газа и т.д.), и предназначено для защиты от бесконтрольного повышения давления газа в распределительной сети и в газопотребляющих устройствах. Давно известны случаи одновременного отказа на газораспределительных пунктах(ГРП) регуляторов давления газа (РД) и предохранительно-запорных клапанов (ПЗК), в результате чего газ среднего давления попадал в сеть низкого давления, что приводило к взрывам (например, 13.10.2007 г. в украинском г. Днепропетровске, где погибли 17 человек, и др.). Известен способ газоснабжения газопотребляющих устройств 1, при котором необходимый для их нормального и безопасного функционирования диапазон допустимого изменения давления газа в распределительной сети обеспечивается за счет работы регуляторов давления различного типа, а для локализации последствий их отказа используются ПЗК, которые в свою очередь могут выходить из строя. Данный способ имеет следующие недостатки использование предохранительносбросных клапанов (ПСК) для распределительной сети с пониженным давлением из-за малой пропускной способности не может понизить среднее давление газа до низкого под действием среднего давления в распределительной сети интенсивность и скорость выхода газа из горелок многократно возрастают, вследствие чего многократно увеличивается длина пламени или происходит его отрыв и затухание, что приводит к поступлению газа в атмосферу помещения и образованию большого объема взрывчатой газовоздушной смеси резкое увеличение расхода газа через аварийный ГРП приводит к существенному нарушению режима работы всей распределительной сети среднего давления повышение давления газа в сети низкого давления до значений более 5 кПа, при котором проводят заводские испытания бытовых газопотребляющих устройств, возможны пробои смазок герметизаторов (уплотнений) многочисленных кранов, что приведет к интенсивной утечке газа и образованию взрывчатой газовоздушной смеси. В качестве прототипа выбран способ регулирования расхода и давления при поставках газа потребителям 2, который предназначен для снабжения потребителей газом из газотранспортной сети. Технический результат состоит в том, что способ позволяет обеспечить надежную поставку газа всем потребителям согласно заключенным с ними контрактам,независимо от удаленности потребителя, и обеспечить нормальную работу газотранспортных предприятий. Этот способ регулирования расхода и давления включает стабилизацию расхода и давления газа, которую осуществляют с помощью соответствующих регуляторов, выходы которых через селектор соединяют с исполнительным клапаном. Однако главным недостатком этого способа является невозможность предотвращения распространения ударной волны давления газа, которая распространяется по газопроводам со скоростью звука для данных параметров физической среды, в случае внезапного отказа РД и ПЗК на ГРП, т.к. система реализации способа, принятого за прототип, срабатывает на достигнутое давление газа через селектор выбора и механический исполнительный механизм. При достаточно крутом переднем фронте волны роста давления газа в газопроводе только при использовании специальных способов защиты можно предотвратить или резко уменьшить появление опасного роста давления в газопотребляющих устройствах. Задачами предлагаемого способа газоснабжения газопотребляющих устройств являются повышение безопасности функционирования газопотребляющих устройств преимущественно коммунально-бытового назначения в случае отказа РД и ПЗК на сетевом ГРП и предотвращение резкого роста давления газа в сети 2 14263 1 2011.04.30 ограничение поступления газа из городской сети среднего (высокого) давления в ГРП на предельном расчетном уровне подача аварийного сигнала на диспетчерский пункт дежурному работнику службы газоснабжения для срочного прибытия аварийной бригады отключение подачи газа на аварийный ГРП из сети среднего (высокого) давления или пониженного давления в распределительную сеть после ГРП. Для решения указанных задач авторами предлагается газораспределительная сеть, содержащая газораспределительный пункт с газопроводом и систему регулирования расхода и давления газа в бытовой распределительной сети, причем на входе в газораспределительный пункт установлен предохранительно-запорный клапан, связанный с датчиком давления, настроенным на предельное давление на выходе из газораспределительного пункта, на прямолинейном участке газопровода перед предохранительно-сбросным клапаном организована точка сопряжения ветвей газопровода под углом от 90 до 135 с последующими такими же угловыми поворотами от одной до трех последующих точек для ветви газопровода, направленной к газораспределительной сети низкого давления, причем в точкесопряжения непосредственно после ответвления газопровода от прямолинейного участка установлен мембранный предохранитель, рассчитанный на предельную величину допустимого давления газа, с отводом для выброса газа в атмосферу, причем установленный мембранный предохранитель оборудован системой аварийного оповещения о разрушении мембраны с возможностью передачи сигнала на пульт дежурного газового хозяйства. Сущность предлагаемого изобретения поясняется посредством фигуры, на которой представлена схема системы безопасности функционирования газораспределительной сети. На данной схеме показаны 1 - газораспределительный пункт (ГРП) 2 - датчик давления 3 - дополнительный предохранительно-запорный клапан (ПЗК) 4 - точка сопряжения 5 - мембранный предохранитель 6 - отвод для выброса газа в атмосферу 7 - точка поворота газопровода 8 - точка отвода от газопровода низкого давления в ПСК 9 9 предохранительно-сбросной клапан (ПСК) 10 - выброс в атмосферу 11 - потребительская ветвь газораспределительной системы низкого давления 12 - линия системы аварийного оповещения. Газораспределительная сеть включает систему подачи газа определенного предельного давления, поддержание которого производится путем понижения давления газа с более высокого до необходимого в специальных регулирующих системах, содержащих РД и ПЗК, в соответствии с которым, согласно изобретению, как показано на фигуре, на входе в систему подачи газа 1 дополнительно установлен предохранительно-запорный клапан 3,связанный с датчиком давления 2, настроенным на предельное давление на выходе из системы, а на прямолинейном участке газопровода перед предохранительно-сбросным клапаном организованы точка 4 сопряжения ветвей газопровода под углом от 90 до 135 и от одной до трех последующих точек 7 поворота под углом от 90 до 135 для ветви 11 газопровода, направляемой к газораспределительной сети низкого давления. В точке сопряжения 4 непосредственно после ответвления газопровода от прямолинейного участка дополнительно установлен мембранный предохранитель 5, рассчитанный на предельную величину допустимого давления газа, с отводом 6 для выброса газа в атмосферу, причем упомянутый мембранный предохранитель оборудуют системой 12 аварийного оповещения о разрушении мембраны с передачей сигнала на пульт дежурного газового хозяйства. Технические цели, согласно изобретению, достигаются тем, что в системе подачи газа,содержащей ГРП, на выходе газа пониженного давления из регулирующей системы перед ПСК дополнительно устанавливают специальный ПЗК, связанный с датчиком давления,настроенным на предельное расчетное давление, на прямолинейном участке газопровода устанавливают мембранный предохранитель, рассчитанный на предельную величину допустимого давления газа, с отводом для выброса газа в атмосферу, а непосредственно перед мембранным предохранителем делают ответвление газопровода с сопряжением ветвей 3 14263 1 2011.04.30 под углом 90-135 с последующими такими же 1-3 угловыми поворотами для подачи газа в распределительную сеть пониженного давления. При этом мембранный предохранитель оборудуют сигнальной системой аварийного оповещения о разрушении мембраны с передачей сигнала на пульт диспетчера газового хозяйства. Таким образом создают дополнительную независимую систему безопасности функционирования распределительной системы газоснабжения пониженного давления и газопотребляющих устройств, а также повышают надежность сохранения нормального режима работы распределительной сети более высокого давления, от которого получает газ аварийный ГРП. Предложенная сеть с защитой распределительных газопроводов от внезапного быстрого роста давления газа имеет следующее техническое обоснование. Цель установки независимого дополнительного ПЗК 3 на входе в существующую систему подачи газа ГРП 1, которая обычно содержит стандартный набор РД и ПЗК, со стороны повышенного давления с установкой датчика давления 2 или присоединения импульсной линии на выходе из ГРП с газом пониженного давления заключается в обеспечении резервной линии защиты газораспределительной системы в случае отказа имеющихся в составе ГРП регулятора давления и предохранительно-запорного клапана. Как показано на схеме, приведенной на фигуре, после необходимого уменьшения давления в системе стандартного ГРП 1 это значение измеряется датчиком давления 2 и передается непосредственно в дополнительный ПЗК 3, настроенный на закрытие (сработку) при достижении расчетной величины. Дальнейший путь потока газа в конце прямолинейного участка в точке сопряжения 4 разветвляется на прежнем прямом направлении устанавливают мембранный предохранитель 5, срабатывающий (разрушающийся) под действием волны давления газа в случае отказа ПЗК и РД, обычно устанавливаемых на ГРП. При разрушении мембраны подается сигнал по линии 12 системы аварийного разрушения мембраны 5 диспетчеру газового хозяйства для срочной посылки аварийной бригады. Прошедший через разорванную мембрану 5 газ выбрасывается в атмосферу по отводу 6 газопровода постоянного диаметра, который соответствует диаметру участка газопровода до мембранного устройства. В нормальных условиях работы ГРП газ пониженного давления в точке сопряжения 4 изменяет направление движения в газопроводе на 90-135 и далее также в точке поворота 7 изменяет направление движения на 90-135 (фигура). Такое резкое изменение направления движения позволяет существенно понизить давление на фронте ударной волны 3,с. 179-180 и значительно уменьшить максимальное давление газа на входе в газоиспользующее устройство 9 в зависимости от его удаленности от ГРП при срабатывании аварийного ПЗК 3 4, с. 45-47. Технически и экономически обоснованное количество точек поворота 7 может составлять от 1 до 3. В качестве примера эффективности использования дополнительного ПЗК можно оценить уменьшение вероятности одновременного отказа нормального функционирования трех (РДПЗКПЗК) - согласно предложенному изобретению, вместо двух обычно применяемых (РДПЗК) уровней защиты распределительной системы низкого давления от аварийного проникновения более высокого давления. Как показывает многолетняя статистика отказов РД и ПЗК в системах газоснабжения,примерная вероятность отказов составляет 10-2 год-1. Тогда вероятность совпадения отказов РДПЗК составляет 10-210-210-4 год-1, что, например, для Беларуси означает возможность возникновения такой серьезной аварии каждые 5-10 лет. При установке в ГРП 3-го уровня защиты в виде дополнительного независимого ПЗК (по данному способу) вероятность совпадения отказов РДПЗКПЗК составляет 10-210-210-210-6 год-1, что соответствует требованиям пожарной безопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 5. В качестве примера уменьшения давления газа на фронте ударной волны при использовании конфигурации газопровода, приведенной на фигуре, приводится расчет в соответ 4 14263 1 2011.04.30 ствии с рекомендациями 3 для потерь давления на сопряжениях и поворотах при начальном избыточном давлении на фронте ударной волны ф 0,25 МПа. Тогда давление на фронте ударной волны Рф 4 (МПа) после прохода сопряжения в точке 4 и поворота на 135 в соответствии с 3, рис. 6 составит Рф 40,06 МПа. После поворота в точке 7 Рф 70,03 МПа, что достаточно много, но по сравнению с первоначальным давлением на порядок меньше. При дальнейшем распространении ударной волны по распределительной системе газопроводов (которая может содержать дополнительные точки поворота) избыточное давление уменьшится еще в несколько раз, что в итоге не представляет опасности повреждения или отрыва пламени в действующих газопотребляющих устройствах. Дополнительные затраты на реализацию предлагаемого изобретения составляют около 10 стоимости ГРП, что несопоставимо с размерами ущерба от возможной аварии в случае неприменения данного способа. Каких-либо отрицательных последствий от использования данного изобретения не предвидится. Источники информации 1. Ионин А.А. Газоснабжение. - М. Стройиздат, 1989. - С. 440. 2. Патент 2176100, МПК 705 16/00,05 27/00. 3. Устав ВГСЧ по организации и ведению горноспасательных работ. - М. Недра, 1970. С. 200. 4. Осипов С.Н., Кессарийский Ю.В. Использование шахтных трубопроводов для подачи азота в горные выработки. - Донецк Донбасс, 1973. - С. 88. 5. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования ГОСТ 12.1.004-91. - М. Издательство стандартов, 1992. - С. 100. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5