Регулятор давления природного газа
Регуляторы давления газа нужны для стабилизации и поддержания выходного давления в определенном диапазоне, независимо от расхода рабочей среды и изменений входного давления.
Регулятор давления оснащен регулирующим органом, который автоматически меняет положение (степень открытия и закрытия), вследствие чего меняется и гидравлическое сопротивление проходящей рабочей среды.
Устройство регулятора давления газа
Регулятор давления состоит из следующих элементов:
- Датчик (Д). Непрерывно отслеживает текущие значения контролируемого параметра, отправляет сигнал регулирующему органу.
- Задатчик (З). Определяет заданное значение и передает регулирующему органу данные о величине контролируемого параметра.
- Регулирующий орган (Р). Суммирует фактическое и заданное значение контролируемого параметра, передает полученные данные исполнительному механизму.
- Исполнительный механизм (ИМ). Отвечает за преобразование полученного от регулирующего органа сигнала в регулирующее воздействие. За счет этого регулирующий орган меняет положение под воздействием рабочей среды.
В современных регуляторах давления датчиком является контролируемое давление («импульс»), в качестве задатчика выступает затвор или мембранный элемент. Исполнительный механизм представляет собой корпусную часть с регулирующим органом и разделителем сред (эластичным затвором или мембраной).
Классификация регуляторов даления газа
На современном рынке представлены регуляторы давления в различных исполнениях. Модели сильно отличаются по характеристикам и областям применения, что затрудняет классификацию устройств.
Специалисты обычно классифицируют регуляторы давления по следующим признакам:
-
По предназначению. Различают регуляторы давления для бытового и промышленного использования. При этом область применения в первую очередь обусловлена возможностями настройки давления (входного и выходного), расхода газа и других параметров. Все это также определяет и варианты конструктивного исполнения устройств. Бытовые регуляторы обычно отличаются невысокой пропускной способностью и возможностью регулировать низкое (реже – среднее) давление. Устройства для промышленного использования имеют большую пропускную способность, а их работа ориентирована на среднее или высокое давление.
-
По давлению. По возможности настройки входного и выходного давления регуляторы принято делить на три категории: модели с «высоким-средним», «средним – низким», «высоким-низким» давлением. Несмотря на существующую нормативную базу с четкими границами давлений в газопроводе, разделение давления в регуляторах отличается размытыми значениями. Большинство специалистов относят давление в диапазоне от 0,001 до 0,005 МПа к низкому, от 0,05 до 0,3 МПа - к среднему, более 0,3 МПа – к высокому.
- По конструктивному исполнению. Классификация по конструктивному исполнению предполагает разделение устройств по количеству ступеней редуцирования (простые модели с одной ступенью, двухступенчатые и комбинированные приборы), виду задатчика выходного давления (прямое и непрямое действие). Многие модели оснащены также предохранительным сбросным клапаном или предохранительным запорным клапаном. В некоторых приборах могут присутствовать оба предохранительных клапана.
Ступенчатое редуцирование
Ступенчатое редуцирование позволяет увеличить надежность приборов, стабилизировать рабочий процесс и сделать его более точным. При этом минимизируется зависимость от скачков расхода рабочей среды и скачков давления. За счет встроенных ПСК и ПЗК минимизируется риск попадания высокого выходного давления к потребителю. Современные регуляторы оснащены контрольным «регулятором-монитором», который обеспечивает стабильную подачу газа даже при поломке основного регулятора.
Регуляторы давления газа прямого и непрямого действия
В устройствах прямого действия функцию задатчика выполняет настроечная пружина, а в моделях непрямого действия в качестве задатчика выступает пилот.
Регуляторы прямого действия (пружинные) отличаются простой конструкцией и мгновенной реакцией на изменение объема расходуемого газа, но за счет невысокой пропускной способности такие устройства работают в узких диапазонах выходного давления (это обусловлено ограниченными возможностями настройки пружины).
Пропускная способность регуляторов непрямого действия (пилотных) может достигать нескольких тысяч м3 ежечасно, а обширный функционал открывает больше возможностей для настройки приборов. Однако реагируют на изменение расхода газа эти модели медленнее, по сравнению с пружинными аналогами.
Как выбрать регулятор давления газа?
При покупке регулятора давления необходимо учитывать:
-
Виды регулируемого объекта;
-
Максимальные и минимальные значения расхода газа;
-
Максимальные и минимальные значения входного и выходного давления;
-
Степень точности регулирования (скорость переходного процесса и максимальные значения возможных отклонений давления);
-
Целесообразность абсолютной герметичности при закрытии устройства;
-
Акустические требования к работе приборов с большим расходом газа и высоким входным давлением.
При выборе регулятора давления нужно убедиться в стабильности его работы во всех возможных режимах – для этого лучше выбирать модель для конкретного объекта.
Если речь идет о тупиковых газопроводах (предполагается, что отбор газа осуществляется в конце газопровода), лучше выбирать статические модели прямого действия. Если планируемый расход газа высокий, то выбирайте модель непрямого действия.
Кольцевые и разветвленные газовые сети обладают способностью к самовыравниванию, и в таком случае подойдет любой регулятор давления. Но из-за больших расчетных значений расхода газа для эффективной работы лучше обратить внимание на астатические пилотные регуляторы непрямого действия. Такие модели обеспечивают точное поддержание значений давления после себя.
Неравномерность регулирования у статических устройств с пружинами - приблизительно 0-20%, у статических и астатических пилотных моделей – от 5 до 10%.
При подключении к газовым сетям с высоким давлением и с большими колебаниями давления одноступенчатое снижение давления недопустимо. В таких случаях лучше подойдет двухступенчатая модель. Как вариант, можно использовать двухступенчатое редуцирование, когда первый регулятор снижает давление до промежуточных значений, а второй – до необходимого значения.
Учитывать нужно и степень шума работающего регулятора. Устройство может работать достаточно громко из-за газодинамических колебательных процессов у стенок регулятора и регулирующего органа. Если частота колебаний совпадает, то увеличивается амплитуда колебаний и вибрация устройства. Это может привести к преждевременному износу прибора. Чтобы снизить амплитуду колебаний, сразу после редуцирования газа можно установить перфорированный патрубок (гаситель шума).
Для определения пропускной способности обычно используют аналогию с проходимостью газа через сопло постоянного сечения или суживающее сопло. Процесс при этом считают адиабатическим. Если входное давление Р1 постоянно, то скорость проходимости и расход газа растет, а противодавление (выходное давление) Р2 уменьшается до определенного (критического) значения, которое определяется, как Р2/Р1. Если у природного газа показатель адиабаты К равен 1,31, то отношение Р2/Р1 = 0,5. Другими словами, в приборе, который поддерживает низкое давление 2000 Па (200 мм вод. ст.), при показателе входного избыточного давления в 0,1 МПА наступает критический режим проходимости газа. При этом газ проходит через седло с постоянной скоростью, равной скорости звука в этом газе и достигнутой при критическом отношении Р2/Р1.
В рабочих условиях объемный расход газа не изменяется, даже если в дальнейшем Р1 и Р2 повышаются. При этом изменяется массовый расход газа, а также объемный расход, который приводит к нормальным физическим условиям.
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.
При выборе регулятора учитывайте, что его пропускная способность должна на 15-20% превышать максимальное значение ежечасного расхода газа потребителем. Это значит, что даже при максимальном газопотреблении прибор будет загружен не более, чем на 85%, а при минимальном газопотреблении нагрузка на устройство составит не менее, чем 10%. Если это условие не будет соблюдаться, то при максимальном газопотреблении регулирующий орган откроется полностью, а значит – выполнять свои функции он не будет. Регулирование возможно только в том случае, когда исполнительный механизм и регулирующий орган находятся в подвижном состоянии. Если потребление газа снизится до минимального, а указанные условия не будут выполняться, то клапан может начать вибрировать и пульсировать.
 |
 |
|
