Регулятор давления газа на схеме

Опубликовано: 17.05.2024

Регулятор давления газа или редукционный клапан предназначен для снижения давления в линии отводимой от основной и поддержании этого давления на постоянном уровне.

Регуляторы давления используют для поддержания давления, необходимого для работы пневматического, газового или другого оборудования.

Например, редукционные клапаны устанавливаются на баллоны с газом и позволяют настроить необходимое давление в линии отводимой к потребителю. Редукционные клапаны, установленные на баллонах часто называют редукторами давления, так как они редуцируют или снижают давление в отводимой линии (reduction - сокращение, уменьшение, снижение).

Устройство регулятора давления

Принципиальная схема регулятора давления показана на рисунке.

В корпусе клапана установлена пружина 1, поджатие который регулируется винтом 2. Пружина через мембрану 3 и толкатель 4 воздействует на седельный клапан 7, на который в противоположном направлении воздействует пружина 8.

Давление на выходе зависит от величины зазора между клапаном 7 и седлом 5, кроме того оно воздействующие на мембрану 3 через канал 6.

Представленный клапан имеет два канала входной и выходной, поэтому его называют двухлинейным.

Регуляторы давления РДНК: особенности конструкции, принцип работы и применение

Регуляторы давления газа РДНК широко применяются в системах газоснабжения.

Конструкция и принцип действия РДНК

РДНК представляет собой комбинированный регулятор давления газа. Он состоит из собственно регулятора давления, предохранительного сбросного клапана и автоматического отключающего устройства, работающих независимо друг от друга.

В состав регулятора давления входят корпус с мембранной камерой и крестовина с седлом.

На мембране расположен предохранительный сбросной клапан. Мембрана закреплена в корпусе с помощью крышки, в которой имеется ниппель, предназначенный для сброса газа в атмосферу в случае повышения выходного давления. Для настройки параметров выходного давления предназначены регулировочный винт и пружина, помещенный в стакан, находящийся в крышке мембранной камеры.

В автоматическом отключающем устройстве имеется мембрана с толкателем. Отсечной клапан фиксируется в открытом положении с помощью штока, прижатого пружиной к толкателю. Для настройки отключающего устройства по повышению и понижению выходного давления предназначены пружины, пробка и втулка.

Принцип работы регулятора давления газа РДНК можно описать следующим образом.

Газ со средним или высоким давлением поступает в регулятор через входной патрубок и проходит через щель между седлом и рабочим клапаном. Здесь его давление понижается до нужного уровня.

Импульс контролируемого давления поступает под мембрану регулятора и в надмембранное пространство отключающего устройства. В случае повышения выходного давления происходит автоматическое открытие сбросного клапана, и излишки газа сбрасываются в атмосферу.

Последующее повышение давления на выходе вызывает перемещение мембраны отключающего устройства, и отсечной клапан перекрывает поступление газа. То же самое происходит при снижении выходного давления.

Типы регуляторов

Основная классификация предполагает разделение регулирующих узлов по принципу действия.

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.

Устройство регулятора давления

Принципиальная схема регулятора давления показана на рисунке.

Представленный клапан имеет два канала входной и выходной, поэтому его называют двухлинейным.

Регулятор давления с фильтром

Это устройство совмещает в себе редукционный клапан и фильтр, который очищает сжатый воздух от примесей, частиц грязи, пыли. Подробнее об устройстве и принципе действия такого регулятора (РДФ) можно узнать здесь https://izpk.ru/reduktor-rdf-3-1-rdf-3-2.

Как работает регулятор давления?

В исходом состоянии газ поступает на вход клапана, протекает в зазоре между седлом и клапаном и поступает на выход. Величина зазора определяется степенью поджатия пружины, которое изменяется с помощью регулировочного винта. Получается, что давление на выходе зависит от давления на входе и величины зазора между клапаном 7 и седлом 5.

В случае, если давление на выходе вырастет, то под его воздействием мембрана переместится и сожмет пружину, которая, в свою очередь, переместит клапан 7, проходное сечение уменьшится. Потери давления на нем возрастут, что вызовет падение давление в отводимой линии до величины настройки.

Если давление на выходе регулятора упадет ниже установленной величины, давление с которым газ воздействует на мембрану уменьшится, в результате снизится поджатие пружины 1. Клапан 7 переместится и увеличит проходное сечение. Потери на нем снизятся, что вызовет рост давления в отводимой линии до величины настройки.

Как регулятор поддерживает давление на постоянном уровне

Получается, что величина давления в отводимой линии поддерживается на постоянном уровне, за счет изменения величины потерь на регуляторе. Регулятор настраивается с помощью регулировочного винта, который изменяет поджатие пружины 1, управляющее воздействие на клапан через мембрану оказывает давление газа из отводимой линии.

Давление на выходе регулятора определяется как разность между давлением на входе и величиной потерь давления на клапане.

Трехлинейный регулятор давления

Регулятор имеющий помимо входного и выходного каналов еще и дополнительный - для сброса воздуха при критическом повышении давления называют трехлинейным.

Конструкция этого регулятора отличается от конструкции двухлинейного наличием отверстия в мембране, которое открывается в случае если давление превысит критическую величину. В обычных условиях регулятор работает также как и двухлиненый.

Если давление на выходе возрастает до значения, достаточного чтобы переместить мембрану в крайнее верхнее положение и открыть канал сброса. Газ через этот канал отправляется в атмосферу. Давление в отводимой линии снижается до тех, пока усилия пружины не будет достаточно чтобы закрыть канал сброса.

Так как сброс избыточного давления осуществляется в атмосферу, трехлинейные регуляторы представленной конструкции используют для регулирования давления воздуха.

Таким образом, принцип действия регулятора давления газа, схож в принципом действия гидравлического редукционного клапана, показанном на видео.

1 РАЗРАБОТАН научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом промышленных гидроприводов и гидроавтоматики (НИИГидропривод), Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ)

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 10 от 4 октября 1996 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Таджикский государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации

3 Настоящий стандарт соответствует ИСО 1219-91 «Гидропривод, пневмопривод и устройства. Условные графические обозначения и схемы. Часть 1. Условные графические обозначения» в части направляющих и регулирующих аппаратов, устройств управления и контрольно-измерительных приборов

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 7 апреля 1997 г. № 122 межгосударственный стандарт ГОСТ 2.781-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1998 г.

5 ВЗАМЕН ГОСТ 2.781-68

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 1997 г.

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ.

АППАРАТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ, УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

Unified system for design documentation.
Graphic designations. Hydraulic and pneumatic valves, control devices and measuring instruments, indicators, switches

Дата введения 1998-01-01

Настоящий стандарт устанавливает условные графические обозначения направляющих и регулирующих аппаратов, устройств управления и контрольно-измерительных приборов в схемах и чертежах всех отраслей промышленности.

Условные графические обозначения аппаратов, не указанных в настоящем стандарте, строят в соответствии с правилами построения и приведенными примерами.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения

ГОСТ 17752-81 Гидропривод объемный и пневмопривод. Термины и определения

ГОСТ 20765-87 Системы смазочные. Термины и определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 17752 и ГОСТ 20765.

4.1 Обозначения отражают назначение (действие), способ работы устройств и наружные соединения.

4.2 Обозначения не показывают фактическую конструкцию устройства.

4.3 Если обозначение не является частью схемы, то оно должно изображать изделие в нормальном или нейтральном положении (в положении «на складе»).

4.4 Обозначения показывают наличие отверстий в устройстве, но не отражают действительное месторасположение этих отверстий.

4.5 Применяемые в обозначениях буквы представляют собой только буквенные обозначения и не дают представления о параметрах или значениях параметров.

4.6 Размеры условных обозначений стандарт не устанавливает.

4.7 Общие принципы построения условных графических обозначений гидро- и пневмоаппаратов приведены в таблице 1.

1 Базовое обозначение: квадрат (предпочтительно) и прямоугольник

2 Обозначения гидро- и пневмоаппаратов составляют из одного или двух и более квадратов (прямоугольников), примыкающих друг к другу, один квадрат (прямоугольник) соответствует одной дискретной позиции

3 Линии потока, места соединений, стопоры, седельные затворы и сопротивления изображают соответствующими обозначениями в пределах базового обозначения:

- линии потока изображают линиями со стрелками, показывающими направления потоков рабочей среды в каждой позиции

- места соединений выделяют точками

- закрытый ход в позиции распределителя

- линии потока с дросселированием

4 Рабочую позицию можно наглядно представить, перемещая квадрат (прямоугольник) таким образом, чтобы внешние линии совпали с линиями потока в этих квадратах (прямоугольниках)

5 Внешние линии обычно изображают через равные интервалы, как показано. Если имеет место только одна внешняя линия с каждой стороны, то она должна примыкать к середине квадрата (прямоугольника)

6 Переходные позиции могут быть обозначены, если это необходимо, как показано, прерывистыми линиями между смежными рабочими позициями, изображенными сплошными линиями

7 Аппараты с двумя или более характерными рабочими позициями и с бесчисленным множеством промежуточных позиций с изменяемой степенью дросселирования изображают двумя параллельными линиями вдоль длины обозначения, как показано. Для облегчения вычерчивания эти аппараты можно изображать только упрощенными обозначениями, приведенными ниже. Для составления полного обозначения должны быть добавлены линии потоков:

Две крайние позиции

С центральной (нейтральной) позицией

- двухлинейный, нормально закрытый, с изменяющимся проходным сечением

- двухлинейный, нормально открытый, с изменяющимся проходным сечением

- трехлинейный, нормально открытый, с изменяющимся проходным сечением

4.8 Общие правила построения условных графических обозначений устройств управления приведены в таблице 2.

1 Обозначения управления аппаратом могут быть вычерчены в любой удобной позиции с соответствующей стороны базового обозначения аппарата

2 Обозначение элементов мускульного и механического управления по ГОСТ 2.721

3 Линейное электрическое устройство

Например, электромагнит (изображение электрических линий необязательно):

- с одной обмоткой, одностороннего действия

- с двумя противодействующими обмотками в одном узле, двухстороннего действия

- с двумя противодействующими обмотками в одном узле, каждая из которых способна работать попеременно в рабочем режиме, двухстороннего действия

4 Управление подводом или сбросом давления

4.1 Прямое управление:

- воздействие на торцовую поверхность (может быть осуществлено подводом или сбросом давления)

- воздействие на торцовые поверхности разной площади (если необходимо, соотношение площадей может быть указано в соответствующих прямоугольниках)

- внутренняя линия управления (канал управления находится внутри аппарата)

- наружная линия управления (канал управления находится снаружи аппарата)

4.2 Пилотное управление (непрямое управление):

- с применением давления газа в одноступенчатом пилоте (с внутренним подводом потока, без указания первичного управления)

- со сбросом давления

- с применением давления жидкости в двухступенчатом пилоте последовательного действия (с внутренним подводом потока управления и дренажом, без указания первичного управления)

- двухступенчатое управление, например, электромагнит и одноступенчатый, пневматический пилот (наружный подвод потока управления)

- двухступенчатое управление, например, пневмогидравлический пилот и последующий гидравлический пилот (внутренний подвод потока управления, наружный дренаж из гидропилота без указания первичного управления)

- двухступенчатое управление, например, электромагнит и гидравлический пилот (центрирование главного золотника пружиной; наружные подвод потока управления и дренаж)

4.3 Наружная обратная связь (соотношение заданного и измеренного значений контролируемого параметра регулируется вне аппарата)

4.4 Внутренняя обратная связь (механическое соединение между перемещающейся частью управляемого преобразователя энергии и перемещающейся частью управляющего элемента изображено с использованием линии механической связи; соотношение заданного и измеренного значений контролируемого параметра регулируется внутри аппарата)

4.5 Применение обозначений механизмов управления в полных обозначениях аппаратов:

- обозначения механизмов управления одностороннего действия изображают рядом с обозначением устройства, которым они управляют, таким образом, чтобы сила воздействия механизма мысленно перемещала обозначение устройства в другую позицию

- для аппаратов с тремя или более позициями управление внутренними позициями может быть пояснено расширением внутренних границ вверх или вниз и прибавлением к ним соответствующих обозначений механизмов управления

- обозначения механизмов управления для средней позиции трехпозиционных аппаратов могут быть изображены с внешней стороны крайних квадратов (прямоугольников), если это не нарушит понимания обозначения

- если механизм управления является центрирующим с помощью давления в нейтральной позиции, то изображают два отдельных треугольника по обеим внешним сторонам

- внутренний пилот и дренажные линии аппаратов с непрямым управлением обычно не включают в упрощенные обозначения

- если имеется один наружный пилот и/или одна дренажная линия в гидроаппаратах с непрямым управлением, то их показывают только с одного конца упрощенного обозначения. Дополнительный пилот и/или дренаж должны быть изображены на другом конце. На обозначениях, нанесенных на устройство, должны быть указаны все внешние связи

- при параллельном управлении (ИЛИ) обозначения механизмов управления показывают рядом друг с другом: например, электромагнит или нажимная кнопка независимо воздействуют на аппарат

- при последовательном управлении (И) обозначения ступени последовательного управления показывают в линию, например, электромагнит приводит в действие пилот, который приводит в действие основной аппарат

- фиксатор изображают количеством позиций и в порядке, соответствующем позициям управляемого элемента; выемки показаны только в тех позициях, в которых происходит фиксация. Черточку, показывающую фиксатор, изображают в соответствии с начерченной позицией аппарата

4.9 Примеры построения условных графических обозначений аппаратов приведены в таблице 3.

1 Распределитель 2/2 (в сокращенных записях распределители обозначают дробью, в числителе которой цифра показывает число основных линий, т.е. исключая линии управления и дренажа, в знаменателе - число позиций

- запорный двухлинейный, двухпозиционный с мускульным управлением

- с одноступенчатым пилотным управлением. Пилотная ступень. Четырехлинейный, двухпозиционный распределитель, управляемый электромагнитом и возвратной пружиной, давление управления - со стороны торцевой кольцевой поверхности основного распределителя, наружный слив

- Основная ступень. Двухлинейный, двухпозиционный распределитель, одна линия управления совмещена с камерой кольцевой поверхности, другая линия управления сообщена с камерой дифференциальной поверхности, пружинный возврат, срабатывающий от сброса давления управления

2 Распределитель 3/2

Трехлинейный, двухпозиционный, переход через промежуточную позицию, управление электромагнитом и возвратной пружиной

3 Распределитель 5/2

Пятилинейный, двухпозиционный, управление давлением в двух направлениях

4 Распределитель 4/3

- с одноступенчатым пилотным управлением. Пилотная ступень. Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, пружинное центрирование, управление двумя противоположными электромагнитами, с мускульным дублированием, наружным сливом

Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, пружинное центрирование, внутренний подвод давления управления в двух направлениях; линии управления в нейтральной позиции без давления

На упрощенном обозначении пружины центрирования пилота не показаны

- с одноступенчатым пилотным управлением. Пилотная ступень. Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, пружинное центрирование, управление одним электромагнитом с двумя противоположными обмотками, с мускульным дублированием, наружным подводом потока управления

Четырехлинейный, трехпозиционный распределитель, центрирование давлением и пружинное, срабатывает от сброса давления управления; линии управления в нейтральной позиции под давлением

На упрощенном обозначении отдельные треугольники показывают центрирующее давление

5 Дросселирующий распределитель

- четырехлинейный, две характерные позиции, одна нейтральная позиция, пружинное центрирование, бесконечный ряд промежуточных позиций

- с открытым центром все линии в нейтральной позиции сообщены

- с закрытым центром все линии в нейтральной позиции закрыты

- с серворегулированием, с закрытым центром, пружинным центрированием, электромагнитным управлением

6 Клапан обратный:

- без пружины; открыт, если давление на входе выше давления на выходе

- с пружиной; открыт, если давление на входе выше давления на выходе плюс давление пружины

7 Клапан обратный с поджимом рабочей средой, управление рабочей средой позволяет закрывать клапан без возвратной пружины

8 Гидрозамок односторонний

9 Гидрозамок двухсторонний

Выходная линия находится под давлением только тогда, когда обе входные линии под давлением

12 Клапан быстрого выхлопа

Когда входная линия разгружена, выходная свободна для выхлопа

14 Клапан напорный (предохранительный или переливной)

- прямого действия - с дистанционным управлением гидравлический

- прямого действия - с дистанционным управлением пневматический

- непрямого действия - с обеспечением дистанционного управления

- прямого действия с электромагнитным управлением

- непрямого действия с пропорциональным электромагнитным управлением

15 Клапан редукционный: одноступенчатый, нагруженный пружиной

- с дистанционным управлением

- двухступенчатый, гидравлический, с наружным регулированием возврата

- со сбросом давления гидравлический

- со сбросом давления пневматический

- со сбросом давления, с дистанционным управлением, гидравлический

- со сбросом давления, с дистанционным управлением, пневматический

16 Клапан разности давлений

17 Клапан соотношения давлений

18 Клапан последовательности, одноступенчатый, нагруженный пружиной, на выходе может поддерживаться давление, с наружным дренажом

19 Клапан разгрузки смазочной системы

20 Дроссель регулируемый

Без указания метода регулирования или положения запорно-регулирующего элемента, обычно без полностью закрытой позиции

21 Дроссель регулируемый

Механическое управление роликом, нагружение пружиной

Без указания метода регулирования или положения запорно-регулирующего элемента, но обычно с одной, полностью закрытой позицией

23 Дроссель с обратным клапаном

С переменным дросселированием, со свободным проходом потока в одном направлении, но дросселированием потока в другом направлении

24 Регуляторы расхода

Значение расхода на выходе стабилизируется вне зависимости от изменения температуры и/или давления на входе (стрелка на линии потока в упрощенном обозначении обозначает стабилизацию расхода по давлению):

- регулятор расхода двухлинейный с изменяемым расходом на выходе

- регулятор расхода двухлинейный, с изменяемым расходом на выходе и со стабилизацией по температуре

- регулятор расхода трехлинейный с изменяемым расходом на выходе, со сливом избыточного расхода в бак

- регулятор расхода трехлинейный с предохранительным клапаном

25 Синхронизаторы расходов:

Поток делится на два потока, расходы которых находятся в установленном соотношении, стрелки обозначают стабилизацию расходов по давлению

Поток объединяется из двух потоков, расходы которых находятся в установленном соотношении

26 Дроссельный смазочный дозатор (например регулируемый)

Примечание - Предпочтительно использовать упрощенное обозначение

4.10 Примеры построения условных графических обозначений смазочных питателей приведены в таблице 4.

1 Импульсный питатель

2 Последовательный питатель

3 Двухмагистральный питатель

4 Маслянопленочный питатель

5 Питатель с индикатором срабатывания

4.11 Примеры построения условных графических обозначений контрольно-измерительных приборов приведены в таблице 5.

1 Указатель давления

3 Манометр, дающий электросигнал (электроконтактный)

4 Манометр дифференциальный

5 Переключатель манометра

6 Реле давления

7 Выключатель конечный

8 Аналоговый преобразователь

10 Термометр электроконтактный

11 Прибор, управляющий работой смазочной системы:

- по тактам работы смазываемого объекта

12 Смазочный делитель частоты (например делитель, у которого смазочный материал появляется на выходе после трех импульсов на входе)

13 Счетчик импульсов с ручной установкой на нуль, с электрическим выходным сигналом

14 Счетчик импульсов с ручной установкой на нуль, с пневматическим выходным сигналом

15 Указатель уровня жидкости (изображается только вертикально)

16 Указатель расхода

18 Расходомер интегрирующий

20 Моментомер (измеритель крутящего момента)

Ключевые слова: обозначения условные графические, аппараты гидравлические и пневматические, устройства управления, приборы контрольно-измерительные

Давление газа регулируют с помощью регуляторов давления, которые поддерживают (стабилизируют) рабочее давление на заданном уровне при переменном расходе газа.

Регуляторы давления газа являются важнейшими приборами городских газораспределительных сетей. От их работы зависит бесперебойная подача газа к объектам газопотребления.

В зависимости от назначения и места установки используются различные регуляторы давления, отличающиеся конструктивным исполнением, формой, размерами, пропускной способностью и принципом действия. По принципу действия различают регуляторы прямого и непрямого действия.

У регуляторов прямого действия изменение конечного (рабочего) давления вызывает усилие, необходимое для осуществления регулирующего действия прибора.

У регуляторов непрямого действия изменение конечного (рабочего) давления приводит в действие лишь один из механизмов (командный прибор, регулятор управления), кото¬рый включает источник энергии и осуществляет регулирующие функции.

В зависимости от типа дроссельных устройств регуляторы могут быть одно- и двухседельными, а также с твердыми и мягкими клапанами.

На рис.75 показаны различные виды клапанов дроссельных устройств регуляторов давления: а) жесткий односедельный; б)- мягкий односедельный, выполненный из кожи или газоустойчивой резины; в) полый цилиндр с окнами для прохода газа; г) жесткий двухседельный, неразрезной, с направляющими перьями; д) мягкий двухседельный со свободно насаженными на шток клапанами.

Жесткие клапаны по сравнению с мягкими, хотя и более долговечны в работе, но с течением времени или при засоре не обеспечивают плотного закрытия седла. Клапаны жесткие двухседельные, имеющие двойное сопряжение, не обеспечивают герметичности, поэтому не используются на тупиковых газопроводах.

РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

У регуляторов давления прямого действия регулирующее устройство приводят в движение мембраной, находящейся под воздействием регулируемого давления.

Изменение регулируемого (рабочего) давления вызывает смещение мембраны, а через передаточный механизм и изменение количества прохода газа через регулирующее устройство регуляторов давления.

Таким образом, на изменение рабочего давления регулятор давления реагирует изменением количества пропускаемого газа.

Принцип действия регулятора давления прямого действия показан на рисунке.

Газ с давлением поступает во входной патрубок регулятора, затем проходит через седло клапана 2 и уходит из регулятора через выходной патрубок 3. Регулятор должен поддерживать после себя рабочее давление постоянные в условиях переменного расхода.

При изменении расхода газа будет изменяться рабочее давление которое воздействует снизу на мембрану 4. При увеличении расхода газа давление в первый момент несколько упадет и сила, действующая на мембрану снизу, несколько уменьшится, в результате чего под действием груза 5 мембрана вместе с клапаном 6 сместится на некоторую величину вниз и увеличит проход для газа. Давление поднимется до прежней величины.

При уменьшении расхода газа давление в первый момент несколько увеличится и мембрана будет смещаться вверх, прикрывая проходное сечение для газа клапаном. Уменьшение подачи газа через регулятор вызовет снижение до первоначальной величины.

Таким образом, регулятор давления будет поддерживать рабочее давление на заданном уровне, который определяется величиной нагрузки мембраны.

Учитывая, что разнообразие конструкций регуляторов давления очень велико, будут рассмотрены только те конструкции, которые широко используются при городском газоснабжении.

Регулятор давления РДК. Нормальная работа бытовых газовых приборов в большой степени зависит от постоянства давления газа во внутри домовых газовых сетях.

При газоснабжении бытовых потребителей сжиженным газом применяют регулятор давления типа РДК, используемый при баллонных установках и рассчитанный на начальное давление до 16 кгс/см 2 .

Давление на выходе можно регулировать в пределах 100—300 мм вод. ст. Производительность регулятора при перепаде давления в 1 кгс/см 2 и удельном весе пропанбутановой смеси около 2 кг/м 3 равна 1 м з /ч. На рис. показано устройство регулятора.

Газ высокого давления поступает через входной штуцер под клапан 2 с уплотнением из масло-, бензо- и морозостойкой резины. Положение клапана по отношению к седлу, расположенному на входном штуцере, определяется положением мембраны 3, связанной с клапаном рычажно-шарнирным механизмом.

На мембрану сверху воздействует пружина 4, а снизу давление газа. Сжатие пружины регулируется винтом 5, которым осуществляют настройку регулятора на рабочее дав¬ление. В этом случае газ, проходя через клапан, будет его и поступать через выходное отверстие 6 регулятора к газовым приборам.Если выходное давление будет повышаться сверх заданного, то пружина 4 сожмется, мембрана пойдет вверх и через рычажно-шарнирный механизм 7 подаст клапан вниз и уменьшит проход газа через регулятор. В мембрану регулятора вмонтирован предохранительный клапан 8, который работает следующим образом: при закрытом клапане 2 и повышении давления под мембраной сверх установленного ('при отсутствии расхода газа и неплотном закрытии клапана) мембрана, преодолевая действие пружины 4 и пружины 9 предохранительного клапана 5, отойдет от уплотнения 10 и сбросит излишек давления газа через отверстие под верхнюю крышку 12 регулятора, которая соединяется выбросной трубкой с атмосферой.

После настройки регулятора на определенное рабочее давление регулировочный винт 5 закрывается колпачком 13 и закрепляется винтом 14, который пломбируется. Абонентам запрещается производить регулировку давления газа винтом 5.

Для создания нормальных условий работы регулятора давления, когда положение клапана находится в области регулирования, расчетная производительность его должна быть примерно на 20% больше требуемой максимальной производительности регулятора. По этой причине регулятор рекомендуется подбирать так, чтобы он был загружен при требуемой производительности не более чем на 80%, а при минимальном расходе не менее чем на 10%.

РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Автоматический регулятор непрямого действия состоит из следующих основных частей: а) задающего устройства, при помощи которого регулятор настраивают на заданную величину давления; б) воспринимающего элемента, который осуществляет перестановку регулирующего устройства; в) измерительного устройства, измеряющего сигнал, полученный от воспринимающего устройства, и сравнивающего его с заданной величиной; г) устройства для усиления сигнала за счет включения вспомогательной энергии; д) исполнительного механизма, перемещающего регулирующий орган (клапан или дроссельную заслонку).

Из автоматических регуляторов давления непрямого действия в газоснабжении получили пневматические регуляторы. Они широко применяются на газораспределительных и газгольдерных станциях, а также на крупных городских и промышленных установках для регулирования давления газа, где не могут быть применены регуляторы давления прямого действия. По этой причине в дальнейшем будут рассмотрены только пневматические регуляторы давления непрямого действия.

Пневматические регуляторы давления. Использование регуляторов давления прямого действия для регулирования высоких давлений газа не представляется возможным из-за тех 1 больших усилий, которые развиваются на мембраннопружинных приводах дрооссельных устройств.

Чтобы сохранить прежние размеры мембран, потребовалось бы их выполнять из более прочных материалов, а это , опять сказалось бы на чувствительности регуляторов и точ¬ности регулирования контролируемого давления.

Для того чтобы не увеличивать прочности мембран и не уменьшать их размеров, применяют пневматические реле, которые уменьшают силы, действующие на рабочие мембраны при использовании регуляторов на высоких давлениях.

Пневматическое реле. Устройство пневматического реле показано на схеме (рис. 85).

Пневматическое реле включается между газопроводом контролируемого давления и рабочей мембраной регулирующего газового клапана.

Назначение реле состоит в том, чтобы снижать высокое

давление и поддерживать это сниженное давление (не выше 1,1 кгс/см 2 ) над рабочей мембраной 9 регулирующего клапана 11 в зависимости от величины регулируемого давления.

На схеме положение частей регулирующего клапана следующее. Газ высокого давления Р1, пройдя газовый кран Л,. фильтр и редуктор, поступает в корпус 8 под золотник реле 7, который находится в закрытом положении.

Давление газа над рабочей мембраной 9 отсутствует, так как оно было сброшено в атмосферу через осевой канал в ниппеле 5, закрепленном на эластичной мембране 6. Под действием пружины 10 газовые клапаны подняты и находятся в открытом положе¬нии. Возможный пропуск газа через золотник 7, за счет недостаточной герметичности закрытия, будет сбрасываться в атмосферу.

При повышении регулируемого давления PS увеличится давление на мембрану реле 1 и она сместится вправо, сжимая пружину 2 и подавая шток 4 с ниппелем 5 к золотнику 7. При достижении давления Рч заданной величины ниппель 5 подойдет своим осевым отверстием к малому конусу золотника 7 и перекроет сброс газа в атмосферу.

Дальнейшее небольшое повышение давления Ру, заставит подвижную систему реле еще сместиться вправо, и тогда ниппель 5 будет открывать золотник 7 и пропускать газ на мембрану 9, которая, прогибаясь вниз, сожмет пружину 10 и несколько закроет двухседельный клапан. Контролируемое давление Рч будет снижаться до заданной величины.

В случае снижения Ps ниже заданной величины, процесс регулирования повторится в обратном порядке.

Настройка пневматического реле на определенное рабочее давление Рч осуществляется величиной сжатия пружины 2 с помощью гайки 3.

Применение пневматического реле позволяет регулировать очень высокие и очень низкие давления газа обычными регулирующими клапанами, обеспечивая при этом большую точность в стабилизации регулируемого давления на заданном уровне.

Пневматическое реле с обратной связью. Реле с обратной связью поаволяет поддерживать заданное давление в контролируемом газопроводе более постоянным и независимым при изменениях расхода газа.

На рис. 86 показано пневматическое реле с обратной связью, у которого между механизмом, воспринимающим контролируемое давление Рч, трубчатой манометрической пружиной и механизмом, регулирующим подачу газа в газопроводе, существуют прямая и обратная связи, вызывающие замедленное перемещение запорно-регулирующих деталей клапана.

В корпусе реле помещается подвижная система, состоящая из двух мембран 2 с подвешенным между ними ниппелем 3, пружины 4, золотника 5 и пружины 6. При работе реле эта подвижная система находится в равновесии под действием сил: водной стороны—давления на мембрану 2 в полости корпуса реле; с другой—действия двух пружин 4 и 6.

При горизонтальном возвратно-поступательном движении этой подвижной системы она принимает три положения, при которых: а)редуцированный и очищенный газ в фильтре 7 и редукторе 5 может поступать в над мембранное пространство привода 9 (см. стрелки), когда система находится в левом положении; б) газ из полости привода 9 может уходить на сброс в атмосферу через отверстие А (система находится в правом положении); в) газ в полости привода запирается (система находится в промежуточном положении).

Допустим, что регулируемое давление Рч по величине ста¬ло несколько меньше заданного. Снижение давления вызовет некоторое сжатие манометрической пружины 1, и она поднимет левый конец заслонки 10. Открывание сопла 11 снизит давление газа на .мембрану 2 в полости, так как поступление газа через калиброванное отверстие в насадке 12 останется прежним, а выход газа через сопло 11 в атмосферу увеличится. Под действием пружины 4 мембрана 2 будет смещаться вправо, и ниппель 3, отойдя от малого конуса золотника 5, откроет проход газу из полости привода 9 в атмосферу (через ниппель, затем между мембранами 2 в отверстие А). Под действием пружины привода 13 регулирующий клапан К откроет проход газа, и давление будет повышаться.

Повышение давления Pi вызывает закрывание сопла 11 увеличение давления в полости N и смещение подвижной системы влево. Когда ниппель сядет на малый конус золотника 5, сброс газа из полости привода 9 в атмосферу прекратится и регулирующий клапан перестанет открываться. Давление увеличится до заданной величины и может несколько ее перейти за счет инерции регулятора. В этом случае подвижная система 'будет смещаться еще влево, сместит большой конус золотника 5 и увеличит проход в седле 14, в результате чero увеличится проход газа из редуктора 8 в над мембранное пространство 9 и регулирующий клапан закроется.

Регулируемое давление Ps теперь будет падать, а процесс регулирования повторяться с определенной амплитудой колебания давления. Эти колебания могут в значительной степени усиливаться неравномерностью расхода газа в газопроводах. Для уменьшения этих колебаний в пневматическое реле вводится обратная связь, которая вызывает замедление перестановок, а в некоторых случаях даже обратные перестановки дроссельного устройства в регулирующем клапане. Обратная связь осуществляется манометрической пружиной-сильфоном 15, .которая открытым концом соединена с полостью привода 9, а глухим — связана с коромыслом 16, к которому шарнирно присоединен правый конец заслонки 10. Действие на сопло 11 обратной связи сильфона 15 противоположно действию прямой связи от трубчатой манометрической пружины.

Обратная связь способствует более плавной работе регулирующего клапана и выравниванию контролируемого давления.

Степень влияния прямой и обратной связи на процесс регулирования давления устанавливается путем изменения положения сопла 11 по горизонтали под заслонкой 10.

Настройка реле на определенное давление производится с помощью кнопки 17, связанной системой зубчатой передачи с манометрической пружиной и позволяющей изменять ее положение.

В зависимости от упругости трубчатой манометрической пружины 1 регулирующие клапаны этого типа могут работать при давлениях от 3 до 30 кгс/см 2 .

Газовая отрасль не случайно считается одной из самых консервативных, особенно при решении вопросов выбора поставщиков оборудования и применения новых технических решений. Слишком велика цена ошибок. Как минимум, это нарушение установленных режимов газоснабжения. А в ряде случаев эти «ошибки» приводят к серьезным авариям, связанным с большими материальными потерями, а иногда – с человеческими жертвами.
Для потребителей опасным является подача на вход газопотребляющего оборудования (ГПО) газа высокого давления, что может произойти, например, при отказе установленного в ГРП регулятора давления (по причине разрыва основной мембраны и несрабатывания предохранительно-запорного (ПЗК) и предохранительно-сбросного (ПСК) клапанов). Самые распространенные причины подобных отказов – применение некачественных комплектующих изделий и конструкционных материалов, а также нарушение технологии изготовления и контроля качества изготовленной продукции. [1, 2]

Новые технические решения, обеспечивающие повышение безопасности газоснабжения и комфортность работы ГПО, успешно реализованные в большинстве европейских стран, внедряются у нас крайне медленно, а их внедрение требует на начальном этапе значительных финансовых затрат. А с этим у нас, как известно, также имеются серьезные проблемы…
Кроме того, в зимнее время выход из строя газораспределительного пункта (ГРП) населенного пункта может менее чем за сутки привести к размораживанию систем отопления, а выход из строя ГРП завода ‒ привести к необратимому выходу из строя технологического оборудования.

Процесс внедрения современных систем газоснабжения и газораспределения и, соответственно, современных устройств, на которых строятся данные системы, идет и наше предприятие, имеющее 25-летний опыт работы в данной области, совместно с партнерами готово предложить полную линейку таких устройств, обеспечивающих надежное поддержание необходимых режимов газоснабжения для всех типов газопроводов:

высокого давления (например, на вводах в крупные ТЭЦ, металлургические комбинаты, крупным газораспределительным компаниям);
магистральных газопроводов среднего давления (в том числе, для обеспечения газоснабжения крупных и средних населенных пунктов)
индивидуальных газопроводов среднего и низкого давления (используемых, прежде всего, для подачи газа индивидуальным потребителям небольших населенных пунктов и коттеджных поселков).

Рассмотрим последовательно предлагаемые современные подходы для решения указанных задач. При этом сразу же оговоримся, что речь идет о газорегуляторном оборудовании, полностью адаптированном к российским условиям эксплуатации, сохраняющем работоспособность при экстремально низких температурах окружающей среды и газа: до минус 40 0 С и более, и в полной мере отвечающем критериям импортозамещения.

Итак, задача первая – редуцирование давления газа в газопроводах высокого давления.

Специалистам хорошо известно, что для этих целей на протяжении уже, как минимум, 30-40 лет применялись и применяются отечественные (еще советской разработки!) регуляторы давления газа РД-У и РД-М. [3]. Максимальный диаметр условного прохода указанных регуляторов DN составляет всего 100 мм, а коэффициент пропускной способности Kv не превышает 200 м 3 /ч. Для установки на газопроводы высокого давления больших диаметров применялись исключительно регуляторы давления импортного производства, прежде всего, таких известных зарубежных фирм как RMG, Tartarini и P.Fiorentini.
Несмотря на высокое качество изготовления и примененные в конструкции регуляторов передовые конструкторские решения, указанные регуляторы имеют высокую стоимость (в разы больше, чем у российских аналогов). Значительные проблемы вызывают и вопросы их сервисного обслуживания: стоимость и сроки поставки комплектующих не удовлетворяют современным требованиям. К сожалению, политическая ситуация последних лет, введенные Западом против России санкции и ослабление курса рубля только усугубляют данную ситуацию.
В этих условиях особое внимание приковывает к себе продукция, соответствующая лучшим мировым образцам, производство которой локализовано в России или странах ЕАС и полностью соответствует критериям импортозамещения.

Этим критериям полностью соответствуют регуляторы серии 500 (для газотранспортных систем промышленного назначения - модель HON 512), предназначенные для редуцирования и поддержания с высокой точностью давления в газопроводах высокого давления (рис. 1). Указанные регуляторы (ранее хорошо известные под аббревиатурой RMG) теперь изготавливаются в ООО «Эльстер Газэлектроника» (г. Арзамас Нижегородской области). [4] Они, благодаря выбору различных типов пилотов, отличаются большим диапазоном технических характеристик и дополнительных функций, к которым относятся:

Возможность дистанционной настройки уставки (при использовании системы автоматизации);
Пневмо-регулирование (пилоты серии HON 650);
Регулирование выходного давления и перепада давления, например, для защиты счетчиков газа;
Электро‒пневматическое регулирование для решения сложных задач автоматизации;
Высокая пропускная способность благодаря осевой конструкции регулятора;
Доступность версий со встроенным шумоглушением, а также с внешним шумопоглощающим патрубком.

Задача вторая - редуцирование давления газа в магистральных и поселковых газопроводах среднего давления. Здесь до настоящего времени широко применяются разработанные также 30-40 лет назад, морально и технически устаревшие регуляторы давления РДБК, РДГ и даже РДУГ (возраст разработки последнего превышает полвека). Все эти регуляторы частично или полностью не соответствуют современным требованиям, причем, не только по точности поддержания выходного давления, но и по безопасности работы. Например, корпуса регуляторов РДБК изготовлены методом литья в землю из серого чугуна, применение которого в изделиях, работающих в опасных зонах и в широком диапазоне изменения температур запрещено. К недостаткам данных регуляторов следует также отнести значительную погрешность поддержания выходного давления, а также нестабильную работу при низких температурах газа и окружающего воздуха. Прежде всего, по причине нестабильного качества применяемых эластомеров - резин, из которых изготавливаются мембраны как самих регуляторов, так и входящих в их состав или эксплуатируемых совместно в составе ГРП клапанов ПЗК и ПСК. Это уже явилось причиной ряда серьезных аварий газораспределительных систем, из которых можно выделить аварию в ряде домов на Шелепихинской набережной в Москве (ноябрь 2014 г.), когда в результате резкого повышения давления газа в газопроводе низкого давления пострадало более 10 квартир.

Чтобы избежать подобных ситуаций впредь, рядом ведущих изготовителей были проведены специальные исследования материалов, доработки конструкции и промышленные испытания. По их результатам потребителям был предложен целый ряд регуляторов давления газа нового поколения в комплекте с встроенными или выносными ПЗК и ПСК.

Из них можно выделить регуляторы давления MR SF12 (DN = 25 и 50 мм, PN = 1,6 МПа) (рис. 2) и HON‒330 (DN = 25-100 мм, PN = 1,6 МПа), выпускаемые уже упомянутым ООО «Эльстер Газэлектроника» по лицензии компаний Elster GmbH и Honeywell (рис. 3), а также регуляторы-стабилизаторы газа серии РС (DN = 25-100 мм, PN = 0,6 МПа) производства СП «ТермоБрест» ООО (г. Брест, Белоруссия) (рис. 4) [4].

Все указанные регуляторы гарантированно работоспособны при температурах до минус 40 0 С, выполнены из высококачественных материалов, проходят многоступенчатый контроль качества и полностью соответствуют современным требованиям. Они обладают высокой пропускной способностью (например, регулятор HON 330 ДУ100 (седло Ø100 мм) имеет пропускную способность в диапазоне от 2,6 до 32 тыс. нм 3 /ч при изменении входного давления в диапазоне изменения входного давления от 0,05 до 1,6 МПа), обеспечивают надежную и безопасную работу регуляторов во всем диапазоне температур, давлений и расходов газа, имеют повышенную пропускную способность, возможность плавной настройки в самых широких пределах, сохраняют работоспособность при минимальных перепадах входного и выходного давления, поддерживая предустановленное значение выходного давления с погрешностью не более 5%. При необходимости оснащаются дополнительной предохранительной мембраной и системой шумоглушения, обеспечивающей бесшумность работы регулятора.

Задача третья - редуцирование давления газа в индивидуальных газопроводах среднего давления. Современные схемы газораспределения при обеспечении газоснабжения, прежде всего, индивидуальных потребителей предусматривают подвод к домам среднего давления газа (до 0,6 МПа), с последующим его редуцированием до низкого индивидуальными регуляторами давления газа. Такая технология газоснабжения не только обеспечивает существенную экономию затрат на прокладку газовых магистралей, которые могут выполняться трубами существенно меньшего диаметра (например, DN 50 мм вместо DN = 150-200 мм), но и, главное, обеспечивает комфортную и безопасную работу газопотребляющего оборудования (ГПО) за счет поддержания стабильного давления на входе ГПО (как правило, составляющего 2 кПа или 200 мм вод. ст.).

При реализации данной схемы уходят в прошлое времена, когда при пиковых нагрузках на систему газоснабжения в домах, расположенных поблизости от поселкового ГРП, образно говоря, «подпрыгивают комфорки» из-за превышения давлением газа допустимых пределов, а в домах, наиболее удаленных от ГРП газовое пламя еле видно или даже газ тухнет из-за недостаточного давления газа. Со всеми возможными последствиями в виде утечек и взрыва несгоревшего газа.

Однако при этом используемые в данной схеме распределения регуляторы давления газа должны обеспечивать:

- максимально высокую надежность и безопасность работы: они устанавливаются тысячами и обслуживать их при недостаточно надежной работе практически невозможно. Единственный выход – обеспечение работы данных регуляторов по принципу «установил и «забыл»;
- сохранение устойчивой работоспособности при экстремально низких температурах газа и окружающего воздуха (до минус 40 0 С, а в некоторых регионах России и ниже);
- обеспечение приемлемой стоимости регуляторов: они покупаются преимущественно непосредственно населением и поэтому их стоимость должна быть «подъемной».

В настоящее время в данном сегменте рынке имеется целый ряд предложений от производителей как российского, так и импортного производства. Все они конструктивно схожи: имеют двухступенчатую систему редуцирования газа и оснащены встроенными ПСК и ПЗК. И тут на первый план выходят стабильность качества выпускаемого оборудования, адаптированность к отмеченным выше российским условиям эксплуатации, а также развитая сеть дистрибуции и центров сервисного обслуживания.
По совокупности обеспечения указанных требований, а также опыту эксплуатации, основанному в том числе на специальных исследованиях регуляторов в условиях экстремально низких температур к лидерам в данном направлении следует отнести регуляторы давления газа M2R, производимые ООО «Эльстер Газэлектроника» по лицензии фирмы ELSTER GmbH (Германия) (рис. 5) [4], а также регуляторы давления газа РС-КД производства СП «ТермоБрест» ООО (рис. 6) [5, 6]. Регуляторы имеют все необходимые сертификаты и разрешения на применение, включая сертификат Газсерт.


Рис. 5 Регулятор давления газа M2R	Рис. 6 Бытовой регулятор давления газа РС-КД

Результаты специальных испытаний показали устойчивую корректную работу регуляторов указанных производителей во всем диапазоне температур, давлений и расходов природного газа и подтверждаются практикой их эксплуатации в самых тяжелых климатических условиях, а также на влажном газе. Последний фактор в принципе является нарушением со стороны поставщика газа, но, к сожалению, такие случаи еще встречаются. Тем более, что в соответствии с законами термодинамики, температура газа при редуцировании существенно понижается, что может привести к образованию конденсата и его замерзанию в условиях низких температур. В таких случаях СП «ТермоБрест» ООО рекомендует дополнительно предустанавливать на входе регулятора специально разработанный компактный фильтр ФН, конструктивно изготавливаемый как в прямом, так и в угловом исполнении, который, кроме непосредственно выполнения функции дополнительной очистки газа, также фактически является конденсатоотводчиком, для чего оборудован специальным отверстием для периодического слива конденсата из накопителя.

Регуляторы выпускаются с прямым (соосным), угловым и П-образным расположением входных и выходных штуцеров, что облегчает их встраивание в линию газоснабжения, делая шкафы, в которых они монтируются более компактными и дешевыми. В некоторых случаях регуляторы давления газа совмещают с установкой счетчиков газа (рис. 7).

Рис. 7 Варианты установки домовых регуляторов давления газа

Все представленная продукция сертифицирована на предмет соответствия стандартам ЕАС, а также в системе добровольного страхования Газсерт.

ООО «НПФ «РАСКО» - предприятие с 25-летним опытом поставок газорегуляторного и газоизмерительного оборудования – являясь генеральным дилером ООО «Эльстер Газэлектроника» и крупнейшим по объемам продаж дилером СП «ТермоБрест» ООО - принимает непосредственное участие в постоянном совершенствовании указанной продукции. Мы готовы не только предложить нашим клиентам новую линейку современных регуляторов давления газа для решения всех перечисленных выше задач, обеспечивающих надежную и безопасную работу систем газоснабжения и газораспределения, причем по оптимальным ценам и в минимальные сроки, но и, главное, являясь по своей сути инжиниринговым центром, подробно и квалифицированно проконсультировать потребителей, а также специалистов проектных и монтажных организаций по особенностям их подбора и применения.

Резюмируя изложенное, можно констатировать несомненный прогресс в развитии отечественного (в рамках ЕАС) производства современного газорегуляторного оборудования, позволяющего обеспечить надежное и безопасное газоснабжения на всех этапах: от передачи по магистральным газопроводам высокого давления, до подвода газа низкого давления в дома потребителей, с поддержанием с необходимо высокой точностью давления газа на входе в ГПО.

Читайте также: