بررسي آزمايشگاهي عملكرد سامانه تشخيص شكست خط لوله گاز در عملگرهاي ربع گرد

An Experimental Study on Gas Line Break Detection System in Quarter Turn Actuators

در عملگرهاي داراي سامانه تشخيص شكست خط لوله به دلايل متعدد در مناطقي با عدم دسترسي به شبكه سراسري برق، داراي شرايط صعب-العبور، يا با هدف نياز به ايجاد شرايط پدافند غيرعامل و يا حفاظت از زيست بوم هايي همچون رودخانه و جنگل روي خطوط انتقال نفت و گاز نصب مي شوند تا از هدر رفتن اين مواد به هنگام نشتي يا شكست خط جلوگيري نمايند. اثر مشخصه هاي قطر اوريفيس موجود در سامانه، فشار اوليه خط لوله و نرخ افت فشار ناشي از شكست خط بر اختلاف فشار طرفين شير ديافراگمي در سامانه تشخيص شكست خط به صورت آزمايشگاهي با گاز نيتروژن بررسي شده است. بيشينه اختلاف فشار طرفين شير ديافراگمي جهت تنظيم بار اعمالي به فنر شير 2/3 داراي اهميت بالايي است، زيرا سيال پرفشار نيتروژن در حالت آماده باش قبل از شير قرار دارد كه با رسيدنِ اختلاف فشار طرفين شير ديافراگمي به مقدار تنظيمي فنر سبب تغيير وضعيت آن و در نتيجه عملكرد عملگر مي شود. با افزايش نرخ افت فشار شكست خط، كاهش قطر اوريفيس و يا كاهش فشار اوليه خط لوله، اختلاف فشار طرفين ديافراگم (بين مخزن مرجع و خط لوله) افزايش مي يابد. مقدار زمان دست يابي به اختلاف فشار بيشينه طرفين شير ديافراگمي (معيار عملكردي عملگر) تنها به اندازه قطر اوريفيس بستگي دارد و مستقل از فشار اوليه خط لوله و افت فشار شكست است كه با افزايش قطر اوريفيس، كاهش مي يابد. نمودار اختلاف فشار بيشينه بر حسب نرخ افت فشار شكست براي مقادير مختلف فشارهاي اوليه خط لوله و قطرهاي اوريفيس ارايه شده كه مبناي طراحي و تنظيم اين نوع عملگر پركاربرد و با اهميت در خطوط انتقال گاز مي باشد.

In this paper the effects of orifice diameter, pipeline initial pressure and pipeline break pressure drop rate on the differential pressure of diaphragm valve in a quarter turn Scotch-Yoke actuator have been studied experimentally. The gas in this study was nitrogen. The pipeline break causes a growth in oil speed and fluid pressure reduction consequently. However pressure drop is not a good signal for line break detection, because it is low and this reference tank is used. The reference tank is connected to the pipeline through a calibrated orifice with a check valve. The tank pressure is higher than the pipeline pressure, when pressure reduction occurs by line breaking. If the pressure difference between the tank and the pipeline is higher than the sustainable pressure value of diaphragm valve, the valve will be closed by an actuator. This study shows the following conclusions differential pressure of diaphragm valve is increased by the growth of pipeline break pressure drop rate. The occurrence time of maximum differential pressure of diaphragm valve is constant for all different break pressure drop rate and initial pressure of pipeline with the same orifice diameter. The maximum of differential pressure increases with the decrease of orifice diameter. The differential pressure of diaphragm valve increases by decrease of pipeline initial pressure for constant orifice diameters and pipeline break pressure drop rates. The curves of maximum differential pressure generated by different pipeline break pressure drop rates are shown for different orifice diameters and pipeline initial pressure. These important curves will be used for the design and the setting of these actuators operation.