|
|
Навигация:  Регуляторы давления
Регуляторы давления Классификация регуляторов. Регуляторы давления классифицируют по назначению, характеру регулирующего воздействия, связи между входной и выходной величинами, способу воздействия на регулирующий клапан. Кроме того, регуляторы давления различаются по устройству, диапазонам входных и выходных давлений, способам настройки, регулировки.
Рис. 1. Схемы регуляторов давления: По характеру регулирующего воздействия регуляторы подразделяют на пропорциональные (статические) и астатические. Мембрана – астатического регулятора давления газа имеет поршневую форму и ее активная площадь, воспринимающая Давление газа, практически не меняется при любых положениях регулирующего клапана. Следовательно, если сила давления газа уравновешивает силу тяжести мембраны стержня и клапана, то мембранной подвеске соответствует состояние астатического (безразличного) равновесия. Процесс регулирования давления газа будет протекать следующим образом. Предположим, что расход газа через регулятор равен его притоку и клапан 6 занимает какое-то определенное положение. Если расход газа увеличится, то давление уменьшится и произойдет опускание мембранного устройства, что приведет к дополнительному открытию регулирующего клапана. После того как произойдет восстановление равенства между притоком и расходом, давление газа увеличится до заданной величины. Если же расход газа уменьшится и соответственно произойдет увеличение давления газа, процесс регулирования будет протекать в обратном направлении. Настройка регулятора на необходимое давление газа достигается с помощью специальных грузов, причем с увеличением их массы выходное давление газа возрастает. Астатические регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо.от величины нагрузки и положения регулирующего клапана. Равновесие системы возможно только при заданном значении регулируемого параметра, при этом регулирующий клапан может занимать любое положение. В настоящее время астатические регуляторы часто заменяют пропорциональными. В пропорциональных (статических) регуляторах в отличие от астатических подмембранная полость отделена от коллектора сальником и соединяется с ним импульсной трубкой, т. е. узлы обратной связи расположены вне объекта. Вместо грузов на мембрану действует сила сжатия пружины 2. Если в астатическом регуляторе малейшее изменение выходного давления газа может привести к перемещению регулирующего клапана из одного крайнего положения в другое, то в статическом полное перемещение клапана из одного крайнего положения в другое происходит только при соответствующем сжатии пружины. Как астатические, так и пропорциональные регуляторы при работах с очень узкими пределами пропорциональности обладают свойствами систем, работающих по принципу «открыто — закрыто», т. е. при незначительном изменении параметра газа перемещение клапана происходит мгновенно. Чтобы устранить это явление, устанавливают специальные дроссели в штуцере, соединяющем рабочую полость мембранного устройства с газопроводом или свечой. Установка дросселей позволяет уменьшить скорость перемещения клапанов и добиться более устойчивой работы регулятора. По способу воздействия на регулирующий клапан различают регуляторы прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия регулирующий клапан находится под действием регулирующего параметра прямо или через зависимые параметры и при изменении величины регулируемого параметра приводится в действие усилием, возникающим в чувствительном элементе регулятора, достаточным для перестановки регулирующего клапана без постороннего источника энергии. В регуляторах непрямого действия чувствительный элемент воздействует на регулирующий клапан посторонним источником энергии (сжатый воздух, вода или электрический ток). При изменении величины регулирующего параметра усилие, возникающее в чувствительном элементе регулятора, приводит в действие вспомогательное устройство, открывающее доступ энергии от постороннего источника в механизм, перемещающий регулирующий клапан.
Рис. 2. Дроссельные устройства регуляторов давления газа: Регуляторы давления прямого действия менее чувствительны, чем регуляторы непрямого действия. Относительно простая конструкция и высокая надежность регуляторов давления прямого действия обусловила их широкое применение в газовом хозяйстве. Дроссельные устройства регуляторов давления. Дроссельными устройствами регуляторов давления являются клапаны различных конструкций. В современных регуляторах давления газа применяются односедельные и двухседельные клапаны. На односедельные клапаны действует одностороннее усилие, равное произведению площади отверстия седла на разность давлений с обеих сторон клапана. Наличие усилия только с одной стороны затрудняет процесс регулирования и одновременно увеличивает влияние изменения давления до регулятора на выходное давление. Вместе с тем эти клапаны обеспечивают надежное отключение газа при отсутствии его отбора, что обусловило их широкое применение в конструкциях регуляторов, используемых в ГРП. Двухседельные клапаны не обеспечивают герметичного закрытия. Это объясняется неравномерностью износа седел, сложностью притирки затвора одновременно к двум седлам, а также тем, что при температурных колебаниях неодинаково изменяются размеры затвора и седла.
Рис. 3. Кольцевая мембрана: От размера клапана и величины его хода зависит пропускная способность регулятора. Поэтому регуляторы подбирают в зависимости от максимально возможного потребления газа, а также по размеру клапана и величине его хода. Регуляторы, устанавливаемые в ГРП, должны работать в диапазоне нагрузок от 0 («на тупик») до максимума. Пропускная способность регулятора зависит от отношения давлений до и после регулятора, плотности газа и конечного давления. В инструкциях и справочниках имеются таблицы пропускной способности регуляторов при перепаде давления 0,01 МПа. Для определения пропускной способности регуляторов при других параметрах необходимо делать пересчет. Мембраны. С помощью мембран энергия давления газа переводится в механическую энергию движения, передающуюся через систему рычагов на клапан. Выбор конструкции мембран зависит от назначения регуляторов давления. В астатических регуляторах постоянство рабочей поверхности мембраны достигается приданием ей поршневой формы и применением ограничителей изгиба гофра. Наибольшее применение в современных конструкциях регуляторов нашли кольцевые мембраны. Их использование облегчило замену мембран во время ремонтных работ и позволило унифицировать основные измерительные устройства различных видов регуляторов. Движение мембранного устройства вверх и вниз происходит за счет деформации плоского гофра, образованного опорным диском 1. Если мембрана находится в крайнем нижнем положении, то активной площадью мембраны (Ртах) является вся ее поверхность. Если мембрана перемещается в крайнее верхнее положение, то ее активная площадь уменьшается до площади диска (Pmin)- С уменьшением диаметра диска разность между максимальной и минимальной активной площадью будет увеличиваться. Следовательно, для подъема кольцевых мембран необходимо постепенное нарастание давления, компенсирующее уменьшение активной площади мембраны. Если мембрана в процессе работы подвергается попеременному давлению с обеих сторон, ставят два диска — сверху и снизу. У регуляторов низкого выходного давления одностороннее давление газа на мембрану уравновешивается пружинами или грузами. У регуляторов высокого или среднего выходного давления газ подводится к обеим сторонам мембраны, разгружая ее от односторонних усилий. Регуляторы прямого действия подразделяют на пилотные и беспилотные. Пилотные регуляторы (РСД, РДУК и РДВ) имеют управляющее устройство в виде небольшого регулятора, который называется пилотом. Беспилотные регуляторы (РД, РДК и РДГ) не имеют управляющего устройства и отличаются от пилотных габаритами и пропускной способностью. Рассмотрим наиболее распространенные регуляторы давления прямого действия. Регуляторы РД-32М и РД-50М. Эти регуляторы беспилотные, прямого действия, различаются по условному проходу 32 и 50 мм и обеспечивают подачу газа соответственно до 200 и 750 м3/ч. Корпус регулятора РД-32М присоединяется к газопроводу накидными гайками. По импульсной трубке редуцируемый газ подается в подмембранное пространство регулятора и оказывает давление на эластичную мембрану. Сверху на мембрану оказывает противодавление пружина. Если расход газа увеличится, то его давление за регулятором понизится, соответственно уменьшится и давление газа в подмембранном пространстве регулятора, равновесие мембраны нарушится и она под действием пружины переместится вниз. Вследствие перемещения мембраны вниз рычажный механизм отодвинет поршень от клапана. Расстояние между клапаном и поршнем увеличится, это приведет к увеличению расхода газа и восстановлению конечного давления. Если расход газа за регулятором уменьшится, то выходное давление повысится и процесс регулирования произойдет в обратном направлении. Сменные клапаны позволяют изменять пропускную способность регуляторов. Настройка регуляторов на заданный режим Давления осуществляется с помощью регулируемой пружины, гайки и регулировочного винта. В часы минимального газопотребления выходное давление газа может повыситься и вызвать разрыв мембраны регулятора. Предохраняет мембрану от разрыва специальное устройство, предохранительный клапан, встроенный в центральную часть мембраны. Клапан обеспечивает сброс газа из подмембранного пространства в атмосферу. Регуляторы РСД-32М и РСД-50М. Эти регуляторы пилотные прямого действия различаются по условному проходу 32 и 50 мм, обеспечивают снижение давления газа с 0,3 до 0,01 …0,11 МПа. Регуляторы типа РСД разработаны на базе регуляторов РД-32М и РД-50М. Принцип работы регуляторов заключается в следующем. Газ выходного давления по импульсной трубке через штуцер поступает в подмембранное пространство регулятора и стремится переместить мембрану вверх. Перемещению мембраны вверх содействует также сжатая пружина, опирающаяся внизу на шайбу, а вверху в диск, закрепленный на штоке, связанном с мембраной.
Рис. 4. Регулятор давления РД-32М: По импульсной трубке газ начального давления подается на регулятор управления. После понижения до заданной величины давления газ из пилота поступает через дроссель в надмембранное пространство регулятора и создает противодействующее усилие на мембрану сверху. В результате усилия на мембрану сверху и снизу выравниваются и клапан устанавливается на определенном расстоянии от седла. Если расход газа увеличится, то давление в импульсной трубке и в подмембранном пространстве уменьшится, мембрана переместится вниз и через рычажную передачу клапан переместится влево, увеличив проход газа. Это приведет к восстановлению выходного давления газа. Если расход газа уменьшится, процесс регулирования осуществится в обратном направлении. Предохранительный клапан при отсутствии расхода газа и неплотном закрытии клапана пилота» сбрасывает через свечу избыточное давление газа. Регулятор на заданный режим давления Настраивают, регулируя пружины регулятора и пилота.
Рис. 5. Регуляторы давления РСД-32М и РСД-50М (в скобках даны размеры для РСД-32М): Регуляторы давления конструкции Казанцева (РДУК). Регуляторы РДУК2 выпускаются с условным проходом 50, 100 и 200 мм. Регуляторы РДУК-2 состоят из следующих элементов: регулирующего клапана с мембранным приводом (исполнительный механизм); регулятора управления (пилот); дросселей и соединительных трубок. Газ начального давления до поступления в регулятор управления проходит через фильтр, что улучшает условия работы пилота. Мембрана регулятора по периферии зажата между корпусом и крышкой мембранной коробки, а в центре — между плоским и чашеобразным диском. Чашеобразный диск упирается в проточку крышки, что обеспечивает центрирование мембраны перед ее зажимом. В середину гнезда тарелки мембраны упирается толкатель, а на него давит шток, который свободно перемещается в колонне. На верхний конец штока свободно навешен золотник клапана. Плотное закрытие седла клапана обеспечивается за счет массы золотника и давления газа на его площадь. Газ, выходящий из пилота, по импульсной трубке поступает под мембрану регулятора и частично по трубке сбрасывается в выходной газопровод. Для ограничения этого сброса в месте соединения трубки с газопроводом устанавливается дроссель диаметром 2 мм, за счет чего достигается получение необходимого давления газа под мембраной регулятора при незначительном расходе газа через пилот. Импульсная трубка соединяет надмембранную полость регулятора с выходным газопроводом. Надмембранная полость пилота, отделенная от его выходного штуцера, также сообщается с выходным газопроводом через импульсную трубку. Если давление газа на обе стороны мембраны 8 регулятора одинаково, то клапан регулятора закрыт. Клапан может быть открыт только в том случае, если давление газа под мембраной достаточно для преодоления давления газа на клапан сверху и преодоления силы тяжести мембранной подвески.
Рис. 6. Регулятор РДУК-2: Регулятор работает следующим образом. Газ начального давления из надклапанной камеры регулятора попадает в пилот. Пройдя клапан пилота, газ движется по импульсной трубке 12, проходит через дроссель и поступает в газопровод после регулирующего клапана. Клапан пилота, дроссель и импульсные трубки представляют собой усилительное устройство дроссельного типа. Импульс конечного давления, воспринимаемый пилотом, усиливается дроссельным устройством, трансформируется в командное давление и по трубке передается в подмембранное пространство исполнительного механизма, перемещая регулирующий клапан. При уменьшении расхода газа давление после регулятора начинает возрастать. Это передается по импульсной трубке на мембрану пилота, которая опускается вниз, закрывая клапан пилота. В этом случае газ с высокой стороны по импульсной трубке не может пройти через пилот. Поэтому давление его под мембраной регулятора постепенно уменьшается. Когда сила давления под мембраной окажется меньше тяжести тарелки и давления, оказываемого клапаном регулятора, а также давления газа на клапан сверху, то мембрана пойдет вниз, вытесняя газ из-под мембранной полости через импульсную трубку на сброс. Клапан постепенно начинает закрываться, уменьшая отверстие для прохода газа. Давление после регулятора понизится до заданной величины. При увеличении расхода газа давление после регулятора уменьшается. Это передается по импульсной трубке на мембрану пилота. Мембрана пилота под действием пружины идет вверх, открывая клапан пилота. Газ с высокой стороны по импульсной трубке 3 поступает на клапан пилота и затем по импульсной трубке идет под мембрану регулятора. Часть газа поступает на сброс по импульсной трубке 14, а часть — под мембрану. Давление газа под мембраной регулятора возрастает и, пересиливая тяжесть мембранной подвески и давления газа на площадь клапана, перемещает ее вверх. Клапан регулятора при этом открывается, увеличивая отверстие для прохода газа. Давление газа после регулятора повышается до заданной величины. При повышении давления газа перед регулятором РДУК реагирует так же, как в первом рассмотренном случае. На понижение Давления газа перед регулятором РДУК срабатывает так же, как во втором случае. Регуляторы давления РДБК-1. Регуляторы давления типа РДБК-1 являются модернизацией рассмотренного выше регулятора РДУК-2, а также статическим устройством прямого и непрямого действия с командным прибором — регулятором управления. Регулятор поддерживает заданное выходное давление при переменном входном давлении и при изменении расхода газа от нуля до максимального. Регуляторы могут применяться на закольцованных и тупиковых городских ГРП, а также на газорегуляторных пунктах промышленных и коммунальных предприятий. В зависимости от исполнения в состав регулятора давления типа РДБК могут включаться различные приборы. Эти приборы управления имеют следующие назначения: регулирующий клапан с регулируемыми дросселями обеспечивает настройку регулятора на устойчивую работу (без вибрации и качки) путем изменения площади проходных сечений потоков газа на сбросе к подмембранной камере регулирующего клапана. Регулятор управления непрямого действия обеспечивает поддержание постоянного давления за регулятором независимо от изменения входного давления и расхода путем изменения давления в подмембранной камере регулирующего клапана; Регуляторы РДБК изготовляют в двух исполнениях. В первом исполнении: регулятор типа РДБК1, собранный по схеме непрямого действия и включающий односедельный регулирующий клапан, регулятор управления непрямого действия, стабилизатор, два регулируемых дросселя и дроссель из надмембранной камеры регулирующего клапана. Во втором исполнении: регулятор типа РДБК1П, собранный по схеме прямого действия и включающий односедельный регулирующий клапан, регулятор управления прямого действия, два регулирующих дросселя, а также дроссель из надмембранной камеры регулирующего клапана. В обоих случаях регуляторы устанавливают только на горизонтальном участке газопровода мембранной камерой вниз. Похожие статьи: Навигация: Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум |
|
|
|
|
Информационный сайт о строительных материалах и технологиях. Контакты: Никита Королёв - © 2008-2014 |
© Все права защищены.
Копирование материалов невозможно. |
|