Регуляторы давления газа – Основные принципы выбора регуляторов давления газа. — Регуляторы давления газа — Газовое оборудование — Каталог статей

Регулятор давления газа — это… Что такое Регулятор давления газа?

Регулятор давления — разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служaщее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП применяют только регуляторы «после себя».

Принцип работы

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор, либо энергия среды от внешнего источника — электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).

Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель — командный прибор (иногда называемый «пилотом»). Измеритель управляет усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган.

Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.

В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение.

Астатический регулятор

В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усиление, которое воспринимает мембрана от выходного давления Р2. При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление Р2, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.

Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой емкости.

Статический регулятор

Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым. Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному. характеризуются неравномерностью.

В регуляторе груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р2 — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р2 уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим.

Изодромный регулятор

Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления Р2 сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление Р2 не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление Р2 не достигнет заданного значения.

Термины, используемые для характеристики работы регуляторов давления газа

• Статическая ошибка — отклонение регулируемого давления от заданного при установившемся режиме, также называют неравномерностью регулирования.
• Динамическая ошибка — максимальное отклонение давления в переходный период от одного режима к другому.
• Ход клапана — расстояние, на которое перемещается клапан от седла.
• Диапазон настройки — разность между верхним и нижним пределами давления, между которыми может быть осуществлена настройка регулятора.
• Верхний предел настройки давления — максимальное выходное давление, на которое может быть настроен регулятор.
• Зона регулирования — разность между регулируемыми давлениями при 10 % и 90 % от максимального расхода.
• Зона нечувствительности — разность регулируемого давления, необходимая для изменения направления движения регулирующего органа.
• Зона пропорциональности — изменение регулируемого давления, необходимое для перемещения регулирующего органа (клапана) на значение его номинального (полного) хода.
• Условная пропускная способность Кv — величина, равная расходу воды плотностью 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).
• Относительная протечка — отношение максимального значения протечки воды через затвор регулирующего органа при перепаде давления на 0,1 МПа и условной пропускной способности Кv.

Конструкции регуляторов давления газа должны удовлетворять следующим требованиям:

• зона пропорциональности не должна превышать 20 % верхнего предела настройки выходного давления для комбинированных регуляторов и регуляторов баллонных установок и 10 % для всех других регуляторов;
• зона нечувствительности не должна быть более 2,5 % верхнего предела настройки выходного давления;
• постоянная времени (время переходного процесса регулирования при резких изменениях расхода газа или входного давления) не должна превышать 60 с.

Основными элементами регулирующих (дросселирующих) органов являются затворы. Они могут быть односедельные, двухседельные и диафрагменные (регулирующие клапаны), шланговые (шланговые задвижки), крановые (трубопроводные краны) и заслоночные (дисковые затворы).

В городских системах газоснабжения в основном применяют регуляторы с одно- и двухседельными затворами, реже — с заслоночными и шланговыми.

Односедельные и двухседельные затворы могут выполняться как с жёстким уплотнением (металл по металлу), так и с эластичным (прокладки из маслобензостойкой резины, кожи, фторопласта и т.п.). Такие затворы состоят из седла и клапана. Достоинством односедельных затворов является то, что они легко обеспечивают герметичность уплотнения. Однако клапаны односедельных затворов являются неразгруженными, так как на них действует разность входного и выходного давлений.

Двухседёльные затворы при тех же условиях обладают значительно большей пропускной способностью вследствие большей суммарной площади проходного сечения седел. Эти клапаны являются разгруженными, однако при отсутствии расхода газа они не обеспечивают герметичности, что объясняется трудностью посадки затвора одновременно по двум плоскостям. Двухседельные регулирующие органы используют чаще в регуляторах с постоянным источником энергии.

Заслоночные затворы применяют обычно в ГРП с большими расходами газа (например, ТЭЦ) и используют как регулирующий орган регуляторов непрямого действия с посторонним источником энергии.

В регуляторах давления газа, устанавливаемых в ГРП, в качестве чувствительного элемента и одновременно привода в основном используют мембраны (плоские и гофрированные).

Плоская мембрана представляет собой круглую плоскую пластину из эластичного материала. Мембрана зажимается между фланцами верхней и нижней мембранных крышек. Центральная часть мембраны с обеих сторон зажата между двумя круглыми металлическими дисками (обжимными). Жесткие диски увеличивают перестановочную силу и уменьшают неравномерность регулирования.

Литература

Справочник «Промышленное газовое оборудование» / Издание 5-е. Под редакцией Е. А. Карякина, 2010—148 с., Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», ISBN 978-5-9758-1209-4

dic.academic.ru

Газовые регуляторы давления: виды, устройство, принцип работы

Газовая трубопроводная инфраструктура включает в себя широкий набор регулирующих устройств. Большинство из них ориентируется на обеспечение безопасной работы системы и возможность контроля отдельных эксплуатационных параметров. Одним из важнейших устройств данного типа является регулятор газового давления, работающий в автоматическом режиме.

Принцип действия устройства

Рабочий процесс осуществляется за счет функций двух частей газовой арматуры – исполняющей механики и непосредственно регулятора. Первая часть выступает в качестве чувствительного элемента, благодаря которому такие устройства в принципе могут считаться автоматическими. Исполнительные органы газового регулятора давления в постоянном режиме сравнивают текущие показатели обслуживаемой среды и нормативные эксплуатационные значения, которые были изначально заложены оператором на конкретный рабочий сеанс. Далее при обнаружении расхождения в показателях этот же механизм генерирует сигнал для регулирующей системы, которая корректирует величину давления, понижая или повышая ее. Причем способ влияния на рабочие показатели может быть разным – это зависит от энергетической среды питания. Например, может использоваться потенциал того же газа или заряд от внешнего источника – гидравлического, теплового, электрического и т. д.

Существуют и модели, в которых реализуется прямой принцип регуляции. То есть чувствительный или исполнительный механизм отвечает и за сравнение целевых показателей системы, и за их коррекцию. К таким устройствам, в частности, относятся пружинные газовые регуляторы давления. Принцип работы такой арматуры заключается в управлении диафрагмой, механически воздействующей на состояние обслуживаемой системы. Обычно такие модели применяются в газораспределительных сетях, которые требуют быстрого и прямого механизма контроля.

Конструкция арматуры

К основным элементам регуляторов этого типа относятся затворы, которые применяются в разных видах. Например, данная арматура может быть клапанной, диафрагменной, шланговой и дисковой. Существуют в некотором роде комбинированные регуляторы газового давления, в конструкции которых используются седельные и клапанные затворы. К преимуществам таких устройств специалисты относят высокую герметичность системы уплотнения. Для трубопроводов с высокой пропускной способностью используют двухседельные затворы, у которых площадь проходного сечения больше, чем у других регуляторов. На крупных станциях также получили распространение заслоночные затворы. Они срабатывают в два этапа и требуют использования внешних источников энергии, но зато отличаются надежностью при контроле больших объемов газового расхода.

В качестве чувствительного органа применяют мембраны. Некоторые системы предполагают их использование и как приводных устройств. Сама мембрана может быть гофрированной или плоской, но в обоих случаях жесткость и способность выдерживать различные нагрузки варьируется в широких диапазонах.

В соответствии с техническими нормативами, устройство газовых регуляторов давления с запорными и контролирующими элементами должно соответствовать следующим требованиям:

• Нечувствительная зона работы в своем значении не должна превышать 2,5% относительно уровня максимального выходного давления.
• Зона пропорциональности в случае с баллонными и комбинированными регуляторами также не должна быть выше 20% относительно верхнего предела давления на выходе.
• В условиях резких перепадов давления в контуре время технического перехода регулирования не должно быть выше 1 мин.

Разновидности технического исполнения

Регуляторы для газовых сред классифицируются по нескольким технико-конструкционным признакам. В частности, разделение касается количества ступеней редуцирования (понижения), сложности механического исполнения и способа забора импульса выходного давления.

Что касается первого признака, то существуют одно- и двухступенчатые модели, которые отличаются по расходным характеристикам. К примеру, газовый регулятор давления для дома с показателем расхода не более 25 м³/ч с большей вероятностью будет иметь две ступени редуцирования. Данная схема работы отличается более высокой стабильностью контроля и многоуровневой безопасностью, реализуемой за счет вспомогательных компонентов. В системах с повышенным расходом газа чаще используют одноступенчатые устройства.

В плане сложности конструкции выделяют простые и комбинированные регуляторы, которые можно разделить и по набору функций. В первом случае выполняется только задача понижения давления, а во втором – предусматриваются также возможности для шумоподавления в трубопроводе, предохранения клапана и фильтрации. По системе импульсного забора можно разделить газовые регуляторы давления с непосредственным контролем показателей на выходе, и устройства с внешним подключением чувствительных элементов. Главная проблема использования второго принципа забора заключается в обязательном соблюдении условия поддержания стабильности потока на исследуемом контуре, иначе данные будут некорректными.

Бытовые и коммерческие регуляторы давления в газопроводах

Конструкционное, функциональное и эргономическое исполнение запорной арматуры в итоге сводится к требованиям конкретной сферы применения. Акцент делается на непосредственных рабочих параметрах, среди которых выходное давление, диапазоны замеров, объемы расхода и др. Так, газовые регуляторы давления для бытовых сетей, как правило, характеризуются низкой пропускной способностью и скромным спектром возможностей для настройки. С другой стороны, в такой арматуре делается ориентировка на безопасность и удобство эксплуатации. На практике бытовые регуляторы используются в системах газоснабжения котлов, плит, горелок и прочей домашней техники.

Промышленное и коммерческое применение накладывает более высокие требования на средства контроля газовых сред. Устройства этого типа отличаются расширенными диапазонами показателей выходного и входного давлений, точностью настроек, более высокой пропускной способностью и наличием дополнительных функций. Подобные модели используются газовыми службами, контролирующими снабжение объектов социального назначения, общепита, промышленности, инженерного хозяйства и т. д. Уже отмечалось, что существуют разные регуляторы с точки зрения сложности конструкционного исполнения. Но это не значит, что в промышленном секторе, например, применяются только лишь многофункциональные комбинированные устройства. Простейшие средства управления могут быть полезными на предприятиях благодаря высокой надежности и ремонтопригодности.

Газовый редуктор с регулятором давления

Редуктор представляет собой автономное устройство, предназначенное для контроля давления газовой смеси на выходе из какой-либо емкости или трубопровода. Основная классификация в данном случае предполагает разделение регулирующих узлов по принципу действия. В частности, различаются обратные и прямые устройства. Редуктор с обратным действием работает на понижение давления по мере выхода газа. Конструкция таких устройств включает клапаны, камеры для буферного содержания смеси, регулировочный винт и фурнитурные приспособления. Прямое действие означает, что регулятор будет работать на повышение давления при выпуске газа.

Также различают модели редукторов по типу обслуживаемого газа, количеству ступеней редуцирования и месту использования. Например, существуют регуляторы давления газа для баллонов, трубопроводных сетей и рамп (горелок). В случае с баллонами тип газа определит и способ подключения устройства. Практически все модели редукторов, кроме ацетиленовых, соединяются с баллонами посредством накидных гаек. Устройства, работающие с ацетиленом, обычно фиксируются к емкости хомутами с упорным винтом. Предусматриваются и внешние отличия между редукторами – это может быть маркировка по цвету и указанием информации о рабочей смеси.

Статические и астатические регуляторы

В статических системах характер регуляции нестабилен в местах прямого механического сопряжения с рабочей средой и запорной арматурой. В целях повышения устойчивости такого регулятора вводится дополнительная обратная связь, выравнивающая значения давления. Причем надо отметить, что фактическая величина давления в данном случае будет отличаться от нормативной до момента, пока не восстановится номинальная нагрузка на чувствительный элемент.

Традиционное исполнение статического регулятора давления газа предусматривает наличие собственного стабилизирующего устройства в виде пружины – для сравнения, в других версиях используется компенсирующий груз. В процессе рабочего момента сила, которую развивает пружина, должна соответствовать степени ее же деформации. Наибольшая степень сжатия обретается в ситуациях, когда мембрана полностью закрывает регулирующий канал.

Астатические регуляторы при любых нагрузках самостоятельно приводят показатель давления к нужной величине. Также восстанавливается и положение органа регуляции. Впрочем, у исполнительной механики, как правило, не бывает четкой позиции – в разные моменты регуляции он может находиться в любой позиции. Астатические регулирующие устройства чаще используют в сетях с высокой способностью к самовыравниванию рабочих показателей.

Изодромный регулятор газа

Если статическую систему контроля давления можно охарактеризовать как модель с жесткой обратной связью, то изодромные устройства взаимодействуют с упругими элементами восстановления характеристик. Изначально в момент фиксации отклонения от заданной величины регулятор займет позицию, которая соответствует значению, пропорциональному показателю отхождения от нормы. Если же давление не нормализуется, газовая арматура будет смещаться в сторону компенсации до тех пор, пока показатели не придут в норму.

С точки зрения характера эксплуатации изодромный регулятор можно назвать средним устройством между астатическими и статическими моделями. Но в любом случае отмечается высокая степень независимости данной регулирующей механики. Существует и разновидность изодромной арматуры с предварением. Данное устройство отличается тем, что скорость смещения исполнительного органа изначально превышает темпы изменения давления. То есть техника работает на опережение, экономя время на восстановление параметра. В то же время регуляторы с предварением затрачивают больше энергии от внешнего источника.

Теперь можно перейти к рассмотрению конкретных моделей газовых регуляторов давления. Обзор лучших представителей сегмента представлен ниже.

Производители регуляторов

Устройства для управления и контроля потоками газовых смесей в России широко представляют как отечественные, так и зарубежные изготовители. В частности, завод «Газаппарат» предлагает высокоточные регуляторы серии РДНК, которые стабильно поддерживают рабочие показатели в системе независимо от активности потребления газа. Еще один производитель качественных устройств для регуляции давления в газопроводах – предприятие «Метран», которое занимается разработкой контрольно-измерительных систем совместно с крупной зарубежной компанией Emerson. Данная продукция используется в промышленности и в бытовой сфере. Например, газовые службы задействуют в управляемых хозяйствах системы серии 1098-EGR, которые отличаются быстрым откликом, точностью настроек параметров и высокой производительностью. Базовые модификации вполне годятся для линий подачи газового топлива к сетевым и локальным точкам забора. Комплексно подходит к задачам контроля топливно-газового расхода предприятие «ГасТех». Специалисты предприятия разрабатывают индивидуальные решения для обслуживания газовых установок разного типа независимо от их сопряженности с другим оборудованием.

Эксплуатация регулятора

На корпусе устройства предусматривается несколько соединительных отверстий разного диаметра. Конфигурацию системы подключения следует подбирать исходя из конкретных условий эксплуатации. Наиболее распространенными считаются форматы каналов в диапазоне размеров от 0,25 до 1 дюйма. К таким соединениям подходят основные фитинги и переходники, подключаемые посредством вращающихся шайб.

Убедившись в возможностях введения регулятора в конкретную систему, можно приступать к непосредственной установке. Она выполняется по следующей инструкции:

• Включить клапан в рабочие контуры, проверив наличие газа. Закрыть клапан полностью и убрать заглушку для защиты отсекающего клапана при наличии такового.
• Плавно оттянуть рукоятку взвода. Ход должен быть небольшим – порядка 10 мм.
• Взвести вторую ступень, но постепенно, чтобы не было скачкообразной подачи газа. Если есть возможность, можно оставить небольшую утечку через отсекающий клапан.
• Заглушка отсекающего клапана ставится обратно.
• Медленно закрыть выходной клапан, предварительно устранив технологические утечки.

В процессе установки можно выполнить базовые настройки газового регулятора давления по нескольким параметрам: подаче, положению отсекателя, максимальной величине давления и т. д. Как правило, конкретные значения берутся или из проектных данных, или из паспорта производителя устройства. Рекомендуется производить настройки с отклонениями не более 10% от установленных в документации. Для управления рабочим давлением используют торцовочный ключ. Поворачивая им наконечник заглушки, можно повышать или понижать указанную величину.

Заключение

Применение контрольно-управляющей и, в частности, регулирующей арматуры при эксплуатации газового оборудования является крайне важной мерой не только с точки зрения выполнения технологических задач, но и как условие обеспечения безопасности. На крупных предприятиях, станциях и комплексах с гидравлическим режимом обслуживания газораспределительных сетей регулирующие устройства устанавливаются на нескольких точках, автоматически контролируя процессы передвижения рабочих смесей.

В чем же заключается необходимость использования газовой арматуры на практике? Понижение и повышение давления влияет на состояние оборудования и трубопроводных сетей, что особенно важно с учетом взрывоопасности газовых сред как таковых. Также регуляция требуется как условие для соблюдения установленных объемов распределения смесей по разным каналам внутри одной системы. Управление в этом смысле означает контроль интенсивности перемещения газа в соответствии с заданными потребностями и условиями эксплуатации.

Конечно, не только для нужд промышленности используются регуляторы давления в оборудовании, обслуживающем газовые смеси. И компактные горелки, и котлы с бойлерами на данном виде топлива также требуют подключения средств контроля. Другое дело, что встречаются разные схемы и конфигурации управления потоками газа. Поэтому существует множество разновидностей редукторов и регуляторов, конструкции которых ориентированы на потребности того или иного пользователя.

fb.ru

Тема 3.2 Регуляторы давления газа прямого действия

Регуляторы давления газа предназначены для автоматического понижения давления газа от начального до расчетного и поддержания его в заданном диапазоне независимо от изменения расхода газа и колебания входного давления.

Основными узлами регулятора типа РД являются:

— разъемный фланцевый корпус с мембранно-пружинным устройством и коленчатым рычагом, воздействующим на толкатель золотника;

— литой тройник вентильного типа с регулирующим клапаном;

— импульсная трубка, соединяющая выходное отверстие тройника с под- мембранной полостью и выполняющая роль звена обратного воздействия конечного давления на мембранно-пружинное измерительное устройство и регулирующий клапан;

— резьбовая накладная гайка, соединяющая корпус регулятора с тройником.

Пропускная способность регулятора давления зависит от размера клапана, величины его хода, от отношения давлений до и после регулятора давления, плотности газа, конечного давления.

Дросселирование – это увеличение или уменьшение проходного сечения, через которое проходит газ.

Чувствительным элементом в регуляторе давления газа прямого действия может быть мембрана, которая воспринимает давление газа и преобразует его в механическое действие рычажного механизма.

Мембрана кольцевого типа изготавливается из протестированной масло-бензоморозостойкой резины.

Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые автоматически поддерживают постоянное давление в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа.

При регулировании давления происходит снижение начального — более высокого — давления на  конечное — более низкое.

Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего

автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа.

Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент.

Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа).

Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом.

Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия.

Так как в регулирующих органах регуляторов давления происходит дросселирование газа, то их иногда называют дросселирующими.

В связи с тем, что регулятор давления газа предназначен для поддержания постоянного давления в заданной точке газовой сети, то всегда необходимо рассматривать систему автоматического регулирования в целом — «регулятор и объект регулирования (газовая сеть)».

Принцип работы регуляторов давления газа основан на регулировании по отклонению регулируемого давления.

Разность между требуемым и фактическим значениями регулируемого давления называется рассогласованием.

Оно может возникать вследствие различных возбуждений — либо в газовой сети из-за разности между притоком газа в нее и отбором газа, либо из-за изменения входного (до регулятора) давления газа.

Правильный подбор регулятора давления должен обеспечить устойчивость системы «регулятор-газовая сеть», т. е. способность ее возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущения.

Исходя из закона регулирования, положенного в основу их работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.

В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение.

В астатических регуляторах (рис. 63,  а) на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2.

Активная (противодействующая) сила — это усиление, которое воспринимает мембрана от выходного давления Р₂.

При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление Р₂, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.

Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа.

Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой емкости.

Рис. 63. Схемы регуляторов давления:

а — астатический регулятор;  б — статический регулятор давления;

1 — регулирующий (дроссельный) орган;

2 — мембранно-грузовой привод;

3 — импульсная трубка;

4 — объект регулирования — газовая сеть;

5 — мембранно-пружинный привод.

Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым.

Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. Статические регуляторы характеризуются неравномерностью.

В регуляторе (рис.  63, б) груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р₂ — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р₂ уменьшается до минимального.

studfiles.net

Регулятор давления газа Википедия

Регулятор давления газа

Регулятор давления, редуктор давления газа — разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служащее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП применяют только регуляторы «после себя». По принципу работы регуляторы делятся на прямоточные и комбинированные.

Принцип работы[ | код]

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор, либо энергия среды от внешнего источника — электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).

Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. К ним относятся регуляторы с задатчиком давления в виде пружины, называемыми пружинными регуляторами. Также в качестве задатчика величины выходного давления может выступать энергия рабочей среды. Прибор, подающий командный сигнал на исполнительный механизм в виде управляющего давления в данном случае называется «пилотом», а сам регулятор — пилотным.

Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.

В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение.

Астатический регулятор[ | код]

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

В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усилие, которое воспринимает мембрана от выходного давления P₂. При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление P₂, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.

Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой ёмкости.

Статический регулятор[ | код]

ru-wiki.ru

Регулятор давления газа — это… Что такое Регулятор давления газа?

Регулятор давления — разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служaщее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП применяют только регуляторы «после себя».

Принцип работы

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор, либо энергия среды от внешнего источника — электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).

Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель — командный прибор (иногда называемый «пилотом»). Измеритель управляет усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган.

Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.

В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение.

Астатический регулятор

В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усиление, которое воспринимает мембрана от выходного давления Р2. При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление Р2, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.

Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой емкости.

Статический регулятор

Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым. Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному. характеризуются неравномерностью.

В регуляторе груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р2 — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р2 уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим.

Изодромный регулятор

Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления Р2 сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление Р2 не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление Р2 не достигнет заданного значения.

Термины, используемые для характеристики работы регуляторов давления газа

• Статическая ошибка — отклонение регулируемого давления от заданного при установившемся режиме, также называют неравномерностью регулирования.
• Динамическая ошибка — максимальное отклонение давления в переходный период от одного режима к другому.
• Ход клапана — расстояние, на которое перемещается клапан от седла.
• Диапазон настройки — разность между верхним и нижним пределами давления, между которыми может быть осуществлена настройка регулятора.
• Верхний предел настройки давления — максимальное выходное давление, на которое может быть настроен регулятор.
• Зона регулирования — разность между регулируемыми давлениями при 10 % и 90 % от максимального расхода.
• Зона нечувствительности — разность регулируемого давления, необходимая для изменения направления движения регулирующего органа.
• Зона пропорциональности — изменение регулируемого давления, необходимое для перемещения регулирующего органа (клапана) на значение его номинального (полного) хода.
• Условная пропускная способность Кv — величина, равная расходу воды плотностью 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).
• Относительная протечка — отношение максимального значения протечки воды через затвор регулирующего органа при перепаде давления на 0,1 МПа и условной пропускной способности Кv.

Конструкции регуляторов давления газа должны удовлетворять следующим требованиям:

• зона пропорциональности не должна превышать 20 % верхнего предела настройки выходного давления для комбинированных регуляторов и регуляторов баллонных установок и 10 % для всех других регуляторов;
• зона нечувствительности не должна быть более 2,5 % верхнего предела настройки выходного давления;
• постоянная времени (время переходного процесса регулирования при резких изменениях расхода газа или входного давления) не должна превышать 60 с.

Основными элементами регулирующих (дросселирующих) органов являются затворы. Они могут быть односедельные, двухседельные и диафрагменные (регулирующие клапаны), шланговые (шланговые задвижки), крановые (трубопроводные краны) и заслоночные (дисковые затворы).

В городских системах газоснабжения в основном применяют регуляторы с одно- и двухседельными затворами, реже — с заслоночными и шланговыми.

Односедельные и двухседельные затворы могут выполняться как с жёстким уплотнением (металл по металлу), так и с эластичным (прокладки из маслобензостойкой резины, кожи, фторопласта и т.п.). Такие затворы состоят из седла и клапана. Достоинством односедельных затворов является то, что они легко обеспечивают герметичность уплотнения. Однако клапаны односедельных затворов являются неразгруженными, так как на них действует разность входного и выходного давлений.

Двухседёльные затворы при тех же условиях обладают значительно большей пропускной способностью вследствие большей суммарной площади проходного сечения седел. Эти клапаны являются разгруженными, однако при отсутствии расхода газа они не обеспечивают герметичности, что объясняется трудностью посадки затвора одновременно по двум плоскостям. Двухседельные регулирующие органы используют чаще в регуляторах с постоянным источником энергии.

Заслоночные затворы применяют обычно в ГРП с большими расходами газа (например, ТЭЦ) и используют как регулирующий орган регуляторов непрямого действия с посторонним источником энергии.

В регуляторах давления газа, устанавливаемых в ГРП, в качестве чувствительного элемента и одновременно привода в основном используют мембраны (плоские и гофрированные).

Плоская мембрана представляет собой круглую плоскую пластину из эластичного материала. Мембрана зажимается между фланцами верхней и нижней мембранных крышек. Центральная часть мембраны с обеих сторон зажата между двумя круглыми металлическими дисками (обжимными). Жесткие диски увеличивают перестановочную силу и уменьшают неравномерность регулирования.

Литература

Справочник «Промышленное газовое оборудование» / Издание 5-е. Под редакцией Е. А. Карякина, 2010—148 с., Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», ISBN 978-5-9758-1209-4

biograf.academic.ru

Регуляторы давления газа — характеристики и эксплуатация

В элементы промышленного газового оборудования входит такой незаменимый, как регулятор давления газа. Собственного говоря уже из названия данного элемента видно, какую работу он выполняет. Однако рассмотрим более детально, что такое регулятор давления газа, как он работает и какими качественными и рабочими характеристиками он обладает.

По сути, регулятор давления газа относится к одной из разновидностей арматуры регулирующего действия, которая является системой автономного типа работы. Данная система служит для того, чтобы поддерживать давление в трубопроводе в постоянном неизменном виде.

 

Посредством работы регулятора давление переходит из одного высокого режима, в другой, который является, конечно-низким. Данная регулировка происходит за счет работы специального дросселя, который работает в регулирующей системе, и посредством выполнения всех данных действий происходит изменение гидравлического сопротивления касаемо проходящего потока газов.

 

Устройство регулятора давления газа

Конструктивно регулятор давления газа выглядит следующим образом. В его состав входят такие рабочие органы, как механизм исполнительного действия и элемент чувствительного типа, который производит сравнение сигналов.
Регуляторы давления газа могут иметь подразделения на регуляторы, которые имеют прямое действие и регуляторы непрямого действия. При этом оба вида регуляторов могут иметь прерывное и непрерывное действие.

 

 

 

В регуляторе, который имеет непосредственный вид прямого действия, орган регулировки находится в прямом виде и посредством усилий приводится в действие. Во втором виде регуляторов давления газа чувствительный элемент производит воздействие на орган регулировки посредством источника со стороны, этими источниками могут являться жидкость, газ или даже воздух.

 

Разновидности регуляторов давления газа

Регуляторы давления воздуха могут подразделяться на несколько видов. Так существуют такие виды регуляторов, как регулятор давления газа астатического типа. В данном варианте на мембрану, которая является чувствительным органом всей конструкции, воздействует сила, которая появляется от груза. Данный вид регуляторов целесообразно использовать на таких сетях, где присутствует самостоятельное выравнивание. Примером такого использования могут слыть газовые сети с низким давлением в большой емкости.

 

 

Следующей разновидностью регуляторов газа становятся такие, как регуляторы давления газа статического типа работы. Данный тип регуляторов работает за счет введения жесткой связи обратного действия. В данном виде регуляторов силовой элемент заменяется элементом пружинного действия.

И, наконец, еще одним типом регуляторов давления газа, становится такой тип регуляторов, которые называются изодромные регуляторы. Данные регуляторы являются устройствами, обратная связь которых имеет упругий характер. Наибольшей популярностью в промышленных целях на сегодняшний день пользуются регуляторы, которые имеют пневматический принцип работы.

 

Они обладают высокой степенью производительности, не имеют практически никаких недостатков в работе. К тому же данный вид регуляторов давления газа относится к самым безопасным в использовании. Поскольку при работе с данным типом регуляторов практически отсутствует вероятность возгорания и взрыва. Широкое применение такого вида регуляторов происходит на газовых станциях распределительного характера.

promplace.ru

Регулятор давления газа — это… Что такое Регулятор давления газа?

Регулятор давления — разновидность регулирующей арматуры, автоматически действующее автономное устройство, служaщее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.

В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП применяют только регуляторы «после себя».

Принцип работы

Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы задатчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор, либо энергия среды от внешнего источника — электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).

Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель — командный прибор (иногда называемый «пилотом»). Измеритель управляет усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган.

Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.

В системах газораспределения два первых типа регуляторов получили наибольшее распространение.

Астатический регулятор

В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усиление, которое воспринимает мембрана от выходного давления Р2. При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление Р2, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.

Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой емкости.

Статический регулятор

Люфты, трение в сочленениях могут привести к тому, что регулирование станет неустойчивым. Для стабилизации процесса в регулятор вводят жесткую обратную связь. Такие регуляторы называются статическими. При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному. характеризуются неравномерностью.

В регуляторе груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р2 — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р2 уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим.

Изодромный регулятор

Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления Р2 сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление Р2 не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление Р2 не достигнет заданного значения.

Термины, используемые для характеристики работы регуляторов давления газа

• Статическая ошибка — отклонение регулируемого давления от заданного при установившемся режиме, также называют неравномерностью регулирования.
• Динамическая ошибка — максимальное отклонение давления в переходный период от одного режима к другому.
• Ход клапана — расстояние, на которое перемещается клапан от седла.
• Диапазон настройки — разность между верхним и нижним пределами давления, между которыми может быть осуществлена настройка регулятора.
• Верхний предел настройки давления — максимальное выходное давление, на которое может быть настроен регулятор.
• Зона регулирования — разность между регулируемыми давлениями при 10 % и 90 % от максимального расхода.
• Зона нечувствительности — разность регулируемого давления, необходимая для изменения направления движения регулирующего органа.
• Зона пропорциональности — изменение регулируемого давления, необходимое для перемещения регулирующего органа (клапана) на значение его номинального (полного) хода.
• Условная пропускная способность Кv — величина, равная расходу воды плотностью 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).
• Относительная протечка — отношение максимального значения протечки воды через затвор регулирующего органа при перепаде давления на 0,1 МПа и условной пропускной способности Кv.

Конструкции регуляторов давления газа должны удовлетворять следующим требованиям:

• зона пропорциональности не должна превышать 20 % верхнего предела настройки выходного давления для комбинированных регуляторов и регуляторов баллонных установок и 10 % для всех других регуляторов;
• зона нечувствительности не должна быть более 2,5 % верхнего предела настройки выходного давления;
• постоянная времени (время переходного процесса регулирования при резких изменениях расхода газа или входного давления) не должна превышать 60 с.

Основными элементами регулирующих (дросселирующих) органов являются затворы. Они могут быть односедельные, двухседельные и диафрагменные (регулирующие клапаны), шланговые (шланговые задвижки), крановые (трубопроводные краны) и заслоночные (дисковые затворы).

В городских системах газоснабжения в основном применяют регуляторы с одно- и двухседельными затворами, реже — с заслоночными и шланговыми.

Односедельные и двухседельные затворы могут выполняться как с жёстким уплотнением (металл по металлу), так и с эластичным (прокладки из маслобензостойкой резины, кожи, фторопласта и т.п.). Такие затворы состоят из седла и клапана. Достоинством односедельных затворов является то, что они легко обеспечивают герметичность уплотнения. Однако клапаны односедельных затворов являются неразгруженными, так как на них действует разность входного и выходного давлений.

Двухседёльные затворы при тех же условиях обладают значительно большей пропускной способностью вследствие большей суммарной площади проходного сечения седел. Эти клапаны являются разгруженными, однако при отсутствии расхода газа они не обеспечивают герметичности, что объясняется трудностью посадки затвора одновременно по двум плоскостям. Двухседельные регулирующие органы используют чаще в регуляторах с постоянным источником энергии.

Заслоночные затворы применяют обычно в ГРП с большими расходами газа (например, ТЭЦ) и используют как регулирующий орган регуляторов непрямого действия с посторонним источником энергии.

В регуляторах давления газа, устанавливаемых в ГРП, в качестве чувствительного элемента и одновременно привода в основном используют мембраны (плоские и гофрированные).

Плоская мембрана представляет собой круглую плоскую пластину из эластичного материала. Мембрана зажимается между фланцами верхней и нижней мембранных крышек. Центральная часть мембраны с обеих сторон зажата между двумя круглыми металлическими дисками (обжимными). Жесткие диски увеличивают перестановочную силу и уменьшают неравномерность регулирования.

Литература

Справочник «Промышленное газовое оборудование» / Издание 5-е. Под редакцией Е. А. Карякина, 2010—148 с., Научно-исследовательский центр промышленного газового оборудования «Газовик», ISBN 978-5-9758-1209-4

med.academic.ru