Регулятор тиску природного газу
Регулятори тиску газу потрібні для стабілізації та підтримки вихідного тиску в певному діапазоні, незалежно від витрати робочого середовища і змін вхідного тиску.
Регулятор тиску оснащений регулюючим органом, який автоматично змінює положення (ступінь відкриття та закриття), внаслідок чого змінюється і гідравлічний опір робочого середовища, що проходить.
Пристрій регулятора тиску газу
Регулятор тиску складається з наступних елементів:
- Датчик (Д). Безперервно відстежує поточні значення контрольованого параметру, відправляє сигнал регулюючому органу.
- Задатчик (З). Визначає задане значення і передає регулюючому органу дані про величину контрольованого параметра.
- Регулюючий орган (Р). Підсумовує фактичне і задане значення контрольованого параметра, передає отримані дані виконавчому механізму.
- Виконавчий механізм (ІМ). Відповідає за перетворення отриманого від регулюючого органу сигналу в регулюючий вплив. За рахунок цього регулюючий орган змінює положення під впливом робочого середовища.
В сучасних регуляторах тиску датчиком є контрольований тиск ( «імпульс»), в якості задатчика виступає затвор або мембранний елемент. Виконавчий механізм являє собою корпусну частину з регулюючим органом і роздільником середовищ (еластичним затвором або мембраною).
Класифікація регуляторів тиску газу
На сучасному ринку представлені регулятори тиску в різних виконаннях. Моделі сильно відрізняються за характеристиками і областям застосування, що ускладнює класифікацію пристроїв.
Фахівці зазвичай класифікують регулятори тиску за такими ознаками:
-
За призначенням. Розрізняють регулятори тиску для побутового та промислового використання. При цьому область застосування в першу чергу обумовлена можливостями настройки тиску (вхідного та вихідного), витрати газу та інших параметрів. Все це також визначає і варіанти конструктивного виконання пристроїв. Побутові регулятори зазвичай відрізняються невисокою пропускною здатністю і можливістю регулювати низький (рідше - середній) тиск. Пристрої для промислового використання мають велику пропускну здатність, а їх робота орієнтована на середній або високий тиск.
-
За тиском. За можливістю налаштування вхідного та вихідного тиску, регулятори прийнято поділяти на три категорії: моделі з «високим-середнім», «середнім - низьким», «високим-низьким» тиском. Незважаючи на існуючу нормативну базу з чіткими кордонами тисків в газопроводі, поділ тиску в регуляторах відрізняється розмитими значеннями. Більшість фахівців відносять тиск в діапазоні від 0,001 до 0,005 МПа до низького, від 0,05 до 0,3 МПа - до середнього, більше 0,3 МПа - до високого.
- За конструктивним виконанням. Класифікація за конструктивним виконанням передбачає поділ пристроїв за кількістю ступеней редукування (прості моделі з однією ступінню, двоступеневі та комбіновані прилади), виду задатчика вихідного тиску (пряма та непряма дія). Багато моделей оснащені також запобіжно-скидним або запобіжно-запірним клапаном. У деяких приладах можуть бути присутні обидва запобіжних клапана.
Ступеневе редукування
Ступеневе редукування дозволяє збільшити надійність приладів, стабілізувати робочий процес і зробити його більш точним. При цьому мінімізується залежність від стрибків витрати робочого середовища і стрибків тиску. За рахунок вбудованих ЗСК та ЗЗК мінімізується ризик потрапляння високого вихідного тиску до споживача. Сучасні регулятори оснащені контрольним «регулятором-монітором», який забезпечує стабільну подачу газу навіть при поломці основного регулятора.
Регулятори тиску газу прямої та непрямої дії
У пристроях прямої дії функцію задатчика виконує налаштувальна пружина, а в моделях непрямої дії в якості задатчика виступає пілот.
Регулятори прямої дії (пружинні) відрізняються простою конструкцією і миттєвою реакцією на зміну обсягу витрат газу, але за рахунок невисокої пропускної здатності такі пристрої працюють у вузьких діапазонах вихідного тиску (це обумовлено обмеженими можливостями налаштування пружини).
Пропускна здатність регуляторів непрямої дії (пілотних) може досягати декількох тисяч м3 щогодини, а обширний функціонал відкриває більше можливостей для налаштування приладів. Однак реагують на зміну витрат газу ці моделі повільніше, порівняно з пружинними аналогами.
Як вибрати регулятор тиску газу?
При покупці регулятора тиску необхідно враховувати:
- Види регульованого об'єкта;
- Максимальні і мінімальні значення витрати газу;
- Максимальні і мінімальні значення вхідного і вихідного тиску;
- Ступінь точності регулювання (швидкість перехідного процесу і максимальні значення можливих відхилень тиску);
- Доцільність абсолютної герметичності при закритті пристрою;
- Акустичні вимоги до роботи приладів з великою витратою газу і високим вхідним тиском.
При виборі регулятора тиску потрібно переконатися в стабільності його роботи у всіх можливих режимах - для цього краще вибирати модель для конкретного об'єкта.
Якщо мова йде про тупикові газопроводи (передбачається, що відбір газу здійснюється в кінці газопроводу), краще вибирати статичні моделі прямої дії. Якщо заплановані витрати газу високі, то вибирайте модель непрямої дії.
Кільцеві та розгалуджені газові мережі мають здатність до самовирівнювання, і в такому випадку підійде будь-який регулятор тиску. Але через великі розрахункові значення витрат газу для ефективної роботи краще звернути увагу на астатичні пілотні регулятори непрямої дії. Такі моделі забезпечують точну підтримку значень тиску після себе.
Нерівномірність регулювання у статичних пристроїв з пружинами - приблизно 0-20%, у статичних і астатичних пілотних моделей - від 5 до 10%.
При підключенні до газових мереж з високим тиском і з великими коливаннями тиску одноступеневе зниження тиску є неприпустимим. У таких випадках краще підійде двоступенева модель. Як варіант, можна використовувати двоступеневе редукування, коли перший регулятор знижує тиск до проміжних значень, а другий - до необхідного значення.
Враховувати потрібно і ступінь шуму працюючого регулятора. Пристрій може працювати досить голосно через газодинамічні коливальні процеси біля стінок регулятора і регулюючого органу. Якщо частота коливань збігається, то збільшується амплітуда коливань і вібрація пристрою. Це може привести до передчасного зносу приладу. Щоб знизити амплітуду коливань, відразу після редукування газу можна встановити перфорований патрубок (поглинач шуму).
Для визначення пропускної здатності зазвичай використовують аналогію з витратою газу через сопло постійного перетину або звужуючго сопла. Процес при цьому вважають адіабатичним. Якщо вхідний тиск Р1 постійний, то швидкість прохідності і витрата газу зростає, а протитиск (вихідний тиск) Р2 зменшується до певного (критичного) значення, яке визначається, як Р2 / Р1. Якщо у природного газу показник адіабати К дорівнює 1,31, то співвідношення Р2/Р1 = 0,5. Іншими словами, в приладі, який підтримує низький тиск 2000 Па (200 мм вод. Ст.), При показнику вхідного надлишкового тиску в 0,1 МПа настає критичний режим витрати газу. При цьому газ проходить через сідло з постійною швидкістю, яка дорівнює швидкості звуку в цьому газі і досягнутої при критичному ставленні Р2/Р1.
У робочих умовах об'ємна витрата газу не змінюється, навіть якщо в подальшому Р1 і Р2 підвищуються. При цьому змінюється масова витрата газу, а також об'ємна витрата, яка призводить до нормальних фізичних умов.
В докритическом режиме проходимости газа пропускную способность определяют, как квадричную зависимость разности Р1 и Р2 (формула для определения перепада давления: ΔР = Р1 — Р2). В критическом и сверхкритическом режимах пропускная способность прямо пропорциональна входному давлению.
У докритичному режимі прохідності газу пропускну здатність визначають, як квадричну залежність різниці Р1 та Р2 (формула для визначення перепаду тиску: ΔР = Р1 — Р2). У критичному і сверхкритичному режимах пропускна здатність прямо пропорційна вхідному тиску.
При виборі регулятора враховуйте, що його пропускна здатність повинна на 15-20% перевищувати максимальне значення повсякчасної витрати газу споживачем. Це означає, що навіть при максимальному газоспоживанні прилад буде завантажений не більше, ніж на 85%, а при мінімальному газоспоживанні навантаження на пристрій складе не менше, ніж 10%. Якщо ця умова не буде дотримуватися, то при максимальному газоспоживанні регулюючий орган відкриється повністю, а значить - виконувати свої функції він не буде. Регулювання можливо тільки в тому випадку, коли виконавчий механізм і регулюючий орган знаходяться в рухомому стані. Якщо споживання газу знизиться до мінімального, а зазначені умови не виконуватимуться, то клапан може почати вібрувати і пульсувати.
