Регулятор давления газа

Регулятор давления газа

Регулятор давления газа

Регулятор, или редуктор давления газа является одной из разновидностей регулирующей арматуры. Это автономное, автоматически действующее устройство, которое служит для того, чтобы поддерживать постоянный уровень давления газа в трубопроводе.

Во время процесса регулирования давления происходит снижение изначально высокого уровня давления на более низкий конечный уровень. Этого удается достичь путем автоматического изменения степени открытия дросселирующего органа в регуляторе, вследствие чего осуществляется автоматическое изменение сопротивления проходящему потоку газа.

В зависимости от того, какое давление способен поддерживать регулятор (расположение на газопроводе контролируемой точки), регуляторы давления подразделяются на два типа, а именно регуляторы «после себя» и регуляторы «до себя». В газорегуляторных пунктах (ГРП) применяются только регуляторы типа «после себя». По принципу работы регуляторы подразделяются на комбинированные и прямоточные.

Принцип работы

В состав автоматического регулятора давления входят регулирующий орган и исполнительный механизм. Главной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, задача которого состоит в сравнивании сигналов, получаемых от задатчика и текущего значения давления, которое регулируется. Исполнительный механизм осуществляет преобразование командного сигнала в регулирующее воздействие, а также в соответствующее перемещение двигающейся части рабочего органа за счет использования энергии, получаемой либо непосредственно от рабочей среды (к примеру, энергия проходящего через регулятор газа), либо же от внешнего источника (гидравлическая, электрическая, сжатый воздух).

В случае если перестановочное усилие, регуляция которого осуществляется чувствительным элементом регулятора, является достаточно большим, то в этом случае он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Регуляторы такого типа носят название регуляторов прямого действия. Также к этому же типу относятся и пружинные регуляторы, в которых задатчик давления исполнен в виде пружины. Кроме того, задатчиком величины выходного давления может также быть и энергия рабочей среды. Прибор, задачей которого является подача командного сигнала на исполнительный механизм в виде управляющего давления, в этом случае именуется «пилотом», а непосредственно регулятор – пилотным.

Исходя из положенного в основу работы закона регулирования, регуляторы давления бывают изодромные, статические и астатические. В системах газораспределения наибольшее распространение получили статические и астатические регуляторы давления.

Изодромный регулятор

Изодромный регулятор с упругой обратной связью в случае, когда регулируемое давление Р2 отклоняется, сначала перемещает регулирующий орган на величину, которая пропорциональна величине отклонения, однако если при этом давление Р2 не нормализуется, придя к заданному значению, то перемещение регулирующего органа будет осуществляться до тех пор, пока значение давления Р2 не достигнет заданного уровня.

Астатический регулятор

Схема астатического регулятора давления: 1 — регулирующий (дроссельный) орган; 2 — мембранно-грузовой привод; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть

Схема астатического регулятора давления: 1 — регулирующий (дроссельный) орган; 2 — мембранно-грузовой привод; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть

В астатических регуляторах роль чувствительного элемента исполняет мембрана, на которую воздействует постоянная сила от груза 2. Противодействующей (активной) силой называется усилие, которое воспринимается мембраной от выходного давления Р2. Если отбор газа из сети 4 будет увеличиваться, то давление Р2 будет уменьшаться, что нарушит баланс сил, мембрана опустится вниз и регулирующий орган откроется.

Астатические регуляторы после возмущения приводят давление, которое они регулируют, к заданному значению независимо от того, в каком положении находится регулирующий орган и какой является величина нагрузки. Равновесие системы наступает только тогда, когда давление приходит к заданному значению регулируемого давления, причем это не зависит от положения рабочего органа. Регуляторы данного типа хорошо подходят для эксплуатации в сетях с большим самовыравниванием, к примеру, в тех же сетях низкого давления, обладающих достаточно большой емкостью.

Статический регулятор

Схема статического регулятора давления; 1 — регулирующий (дроссельный) орган; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть; 5 — мембранно-пружинный привод.

Схема статического регулятора давления; 1 — регулирующий (дроссельный) орган; 3 — импульсная трубка; 4 — объект регулирования — газовая сеть; 5 — мембранно-пружинный привод.

Трение в сочленениях и люфты могут регулирование может стать неустойчивым. Для того чтобы стабилизировать этот процесс, в регуляторе используют жесткую обратную связь. Такие регуляторы носят название статических.

Во время статического регулирования равновесное значение давления всегда имеет отличие от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение давления сравнивается с номинальным, и характеризуется неравномерностью (регулируемое давление).

В статическом регуляторе вместо груза используется пружина – стабилизирующее устройство. Усилие, которое развивается при помощи пружины, является пропорциональным ее деформации. Когда мембрана располагается в крайнем верхнем положении, то есть, регулирующий орган является закрытым, пружина является максимально сжатой и давление Р2 – максимальное. Когда регулирующий орган является полностью открытым, значение давления Р2 уменьшается до минимального уровня. Статическую характеристику регуляторов давления выбирают пологой, для того ,чтобы неравномерность была небольшой, а процесс регулирования при этом становился затухающим.

Термины, применяемые для характеристики работы регуляторов давления газа

  • Относительная протечка. Термин применяется для обозначения отношения максимального значения протечки жидкости через затвор регулирующего клапана при условной пропускной способности Кv и перепаде давления на 0,1 Мегапаскаля.
  • Условная пропускная способность Кv – это величина, которая равняется расходу воды, имеющей плотность 1 г/см³ (1000 кг/м³) в кубических метрах в час через регулятор при номинальном (полном) ходе клапана и перепаде давления 0,1 МПа (1 кг/см²).
  • Зона пропорциональности – изменение давления, регуляция которого осуществляется. Необходимо для того, чтобы переместить регулирующий клапан (орган) на значение его полного (номинального) хода.
  • Зона нечувствительности. Так называют разность давления, которое регулируется, необходимую для того, чтобы изменить направление движения регулируемого органа.
  • Зона регулирования. Зоной регулирования называют разность между давлениями, которые регулируются, при 10% а также при 90% от максимального расхода.
  • Верхний предел настройки давления – это максимально высокий уровень давления, на который можно произвести настройку регулятора.
  • Диапазон настройки – это разность между нижним и верхним пределами давления, между которыми возможно настроить регулятор.
  • Ход клапана. Расстояние, на которое клапан перемещается от седла.
  • Динамическая ошибка. Так называют максимальное отклонение давления в переходный период от одного режима к другому.
  • Статическая ошибка. Также называют неравномерностью регулирования. Таким термином обозначают отклонение давления, которое регулируется, от заданного при установившемся режиме.
  • Постоянная времени. Термин обозначает время переходного процесса регулирования в случае резких изменений расхода газа либо входного давления.

Конструкции регуляторов давления и требования, что к ним предъявляются

Конструкции регуляторов давления газа должны удовлетворять следующему ряду требований:

  • Постоянная времени не должна превышать 60 секунд.
  • Зона нечувствительности не должна превышать 2,5 процента верхнего предела настройки выходного давления.
  • Зона пропорциональности не должна быть больше 20 процентов от верхнего предела настройки выходного давления для регуляторов баллонных установок и комбинированных регуляторов, а также не более 10 процентов для всех остальных регуляторов.

Основными элементами дросселирующих (регулирующих) органов являются затворы. Они могут быть заслоночные (в дисковых затворах), крановые (в трубопроводных кранах), шланговые (в шланговых задвижках), диафрагментарные (в регулирующих клапанах), а  также односедельные и двухседельные.

В городских системах газоснабжения в основном эксплуатируются регуляторы давления газа с двухседельными и односедельными затворами, в более редких случаях – с шланговыми и заслоночными.

Регулятор давления газа домовой

Регулятор давления газа домовой

Двухседельные и односедельные затворы могут исполняться как с эластичным уплотнением (прокладки из фторопласта, кожи, резины и тому подобное) так и с жестким уплотнением (металл по металлу). Затворы такого типа состоят из клапана и седла. К достоинствам, которыми обладают односедельные затворы, можно отнести то, что они с легкостью обеспечивают герметичность уплотнения. Однако клапаны в односедельных затворах, в виду того, что на них действует разность выходного и входного давлений, являются неразгруженными.

Затворы с двумя седлами при аналогичных условиях имеют существенно большую пропускную способность благодаря суммарной площади проходного сечения седел. Клапаны этого типа являются разгруженными, однако в случае отсутствия расхода газа они не обеспечивают должную герметичность вследствие того, что посадка затвора одновременно по двум плоскостям является затруднительной. Двухседельные регулирующие органы в большей части случаев применяются в регуляторах с постоянным источником энергии.

Заслоночные затворы в большей части случаев эксплуатируются в ГРП с большими расходами газ, тех же ТЭЦ, к примеру. Они используются в качестве регулирующего органа регуляторов непрямого действия с посторонним источником энергии.

В регуляторах давления газа, которые устанавливаются на газораспределительных пунктах, в качестве чувствительного элемента и в то же время привода в основном используются плоские и гофрированные мембраны.

Плоская мембрана – это исполненная из эластичного материала плоская круглая пластина, которая зажимается между фланцев нижней и верхней мембранных крышек. Центральная часть этой мембраны как с одной, так и с другой стороны зажата между двумя обжимными круглыми металлическими дисками. Жесткие диски уменьшают неравномерность процесса регулирования и увеличивают перестановочную силу.

Помимо всего этого, регуляторы давления различаются по нескольким конструктивным признакам, а именно:

  • Регуляторы с внутренним и внешним забором «импульса» (контролируемого давления).
  • Регуляторы комбинированного и простого исполнения.
  • Регуляторы одноступенчатого и двухступенчатого редуцирования.

Регуляторы давления с большими характеристиками расхода в основном обладают одной ступенью редуцирования. Для того, чтобы полностью исключить влияния расхода газа и колебаний входного давления на стабильность работы регулятора, применяется двухступенчатое понижение давления в регуляторах. Схема подобного типа применяется в домовых регуляторах, с расходными характеристиками до 25 м3/ч, которые предназначаются для индивидуального использования потребителями.

Регуляторы простого исполнения выполняют исключительно функцию поддержания газа на определенном, заданном ранее уровне, а также понижения давления газа. В состав конструкции комбинированных регуляторов давления могут входить шумоглушитель, фильтрующий элемент, предохранительный сбросной и предохранительный запорный клапаны.

В регуляторах, которые используют функцию пневматического контроля выходного давления, его забор может быть осуществлен как путем внешнего подключения импульса, так и непосредственно на выходе из регулятора. Основным условием правильного подключения импульса является размещение точки его забора в зоне стабильного потока без присутствия скачков давления и завихрений.

Если статья оказалась полезной, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок ниже - это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее. Спасибо!

Оставить комментарий

  

  

Ваше мнение для нас важно!

Не ругаемся, не спамим, не пустословим, стараемся писать грамотно. Не кричим (сообщения заглавными буквами). Проявляем уважение к другим участникам обсуждения, соблюдаем правила. Спасибо!

Я не робот (обязательно)

Copyright © 2009-2014 mingas.ru – Мир природного газа | на сайте Все права защищены

RATING ALL.BY Рейтинг@Mail.ru