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

Регулятор газовой магистрали

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

Бытовой регулятор давления газа

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

Регуляция давления в газовом трубопроводе

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

Регулятор давления газовой среды

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.

Регулятор газового давления в баллоне

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

Регулятор газовой горелки

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

Регулятор газа

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.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Следят за новыми комментариями — 6
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.