ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРОВ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Пункты редуцирования газа (ПРГ) понижают давления газа в газовых сетях и поддерживают его на заданном уровне независимо от изменения расхода и входного давления. Устройствами, обеспечивающими редуцирование, являются регуляторы давления газа. Они выполняют главную функцию ПРГ. Именно под регуляторы подбирается остальное оборудование ПРГ.

Пропускная способность регулятора

Основной параметр, характеризующий ПРГ – пропускная способность, которая измеряется в метрах кубических в час (м³/ч). Чем больше газа проходит через ПРГ, тем он важнее для системы газоснабжения. Есть домовые шкафные ПРГ для газоснабжения частных домов. Они дают немного газа, обычно до 10 м³/ч. И есть головные ГРП, обеспечивающие газом целые города с пропускной способностью до 200 000 м³/ч и даже более. В первом случае ПРГ представляют собой небольшой шкаф, легко размещающийся на опоре или на стене дома (рис.1). А головной ГРП является зданием, часто площадью в 100 м² и более. При относительно небольших расходах в качестве головных могут использовать шкафные ПРГ. В последние годы промышленностью налажено производство блочных ПРГ, которые используются в качестве головных.

Рис.1 Домовой ГРПШ

Пропускную способность всего ПРГ в основном определяет пропускная способность регулятора. В свою очередь, она зависит от диаметра седла клапана. Именно через него проходит газ.

Плоские тарельчатые клапаны обеспечивают максимальную пропускную способность при подъеме от седла на расстояние, составляющее одну четвертую от диаметра седла клапана. В этом случае площадь седла равна площади поверхности цилиндра, через которую газ проходит между клапаном и седлом. Например, у регулятора РДНК-400 диаметр седла D составляет 15 мм, а ход клапана h - 3,8 ± 0,1 мм (рис.2). Дальнейшее перемещение клапана от седла не влияет на пропускную способность регулятора.

Рис.2 Ход клапана регулятора РДНК-400

Регулятор, работающий при максимальном удалении клапана от седла, не может обеспечить устойчивое регулирование. Клапан не способен оперативно реагировать на резкое уменьшение расхода газа. В ряде случаев в результате роста выходного давления происходит закрытие предохранительного запорного клапана по верхнему пределу.

Рис.3 Зависимость пропускной способности регулятора РДНК-50 от входного давления

Кроме диаметра седла клапана пропускная способность регулятора зависит еще от одного параметра – входного давления. С его увеличением через ПРГ проходит больше газа. При росте в пределах допустимых для большинства регуляторов значений от 0,1 до 1,2 МПа расход изменяется неравномерно. В начале происходит значительное увеличение пропускной способности, в конце расход растет незначительно, что видно на примере регулятора РДНК-50 (рис.3).

Регулятор подбирают так, чтобы расход газа лежал в пределах от 10 до 85% его пропускной способности. Иначе говоря, проход газа должен превышать расчетный расход на 10–15%. При расходе менее 10% возможна «качка», более 85% – неустойчивое регулирование.

При «качке» происходит непрекращающееся самопроизвольное колебание выходного давления. Но при этом оно не выходит за определенные пределы, как при росте, так и при уменьшении. В таком режиме регулятор может работать длительное время. «Качку» устраняют, проводя настройку или внеплановый ремонт.

Не всегда удается удержать выходное давление в заданных пределах, в отдельных случаях происходит его самопроизвольное повышение с закрытием предохранительного запорного клапана. Проход газа через ПРГ прекращается.

При небольшом расходе газа причина качки заключается в следующем. Клапан регулятора находится близко к седлу, самое незначительное его перемещение приводит к серьезному изменению расхода, а значит, и выходного давления, на которое регулятор вынужден реагировать, перемещая клапан в противоположную сторону. При увеличении расхода клапан приближается к седлу, при уменьшении – отодвигается. Для прекращения «качки» необходимо увеличить инерционность регулятора с тем, чтобы он реагировал на изменения выходного давления с некоторой временной задержкой. Одним из способов служит уменьшение проходного сечения импульсных трубопроводов к регулятору посредством регулирования или установки дросселей.

Немного про дроссели

Регулируемые дроссели служат для настройки на спокойную, без качки, работу регулятора. У регулятора РДБК они позволяют изменять проход газа под основную мембрану и сброс газа в импульсную колонку (рис.4).

Рис.4 Регулируемые дроссели регулятора РДБ 

Регулируемый дроссель состоит из корпуса 1, регулирующей иглы 2 и пробки 3 (рис.5). В корпусе 1 имеется сквозное внутреннее сверление, в котором перемещается игла 2. Она движется при вращении по резьбе, нарезанной внутри шестигранника корпуса. С противоположной стороны внутри корпуса запрессовано фторопластовое кольцо 4, в которое плотно входит конец иглы, так как диаметр отверстия в кольце равен наружному диаметру конца иглы. Игла 2 изготавливается из медного сплава, что облегчает ее вращение в стальном корпусе 1. С одной стороны иглы имеется прорезь под отвертку, с другой – прорези, через которые проходит газ.

Рис.5 Устройство регулируемого дросселя регулятора РДБК

Газ попадает внутрь корпуса 1 из импульсной трубки через проточку с четырьмя отверстиями. Далее он поступает к фторопластовому кольцу 4, где его проход изменяется при движении иглы относительно кольца. Чем глубже вдвинута игла 2 в кольцо 4, тем меньше площадь прорезей, через которые газ проходит через дроссель. Таким образом, при вкручивании иглы 4 проход газа уменьшается, при выкручивании – увеличивается. Аналогично устроен дроссель, регулирующий сброс газа в импульсную колонку.

Характеристики регуляторов

Пропускная способность – главная характеристика. Но для регуляторов давления газа устанавливают и другие параметры:

• диапазон регулирования выходного давления;

• неравномерность (точность) регулирования;

• постоянная времени;

• максимальное входное давление;

• зона нечувствительности;

• давление закрытия.

Диапазон регулирования выходного давления – разность между верхним и нижним пределами давления, между которыми возможна настройка регулятора. У регуляторов прямого действия диапазон регулирования невелик, у пилотных регуляторов непрямого действия он намного шире.

Неравномерность регулирования показывает точность, с которой регулятор поддерживает выходное давление при изменении входного давления и расхода в допустимых пределах. Для большинства находящихся в эксплуатации регуляторов неравномерность регулирования составляет 10%. Изготовленные в прошлом веке РДУК2, РДБК1 имеют неравномерность, доходящую до 20%. У современных регуляторов этот параметр может составлять 5% и даже меньше - 2,5%.

Постоянная времени – это время переходного процесса регулирования при резких изменениях расхода газа или входного давления, она не должна превышать 60 с. Иначе говоря, это временной промежуток, в течение которого регулятор должен среагировать на изменение расхода газа и вернуть выходное давление к установленной ранее величине. Для современных регуляторов постоянная времени может составлять 30 с.

Для отечественных газораспределительных сетей характерны два максимальных входных давления – 1,2 МПа или 0,6 МПа. Большая часть регуляторов работает при максимуме в 1,2 МПа. Есть отдельные устройства с наибольшим входным давлением в 0,6 МПа.

Из ранее изготавливаемых регуляторов исключение составляют РД-50М, у которого при диаметре седла 20 мм максимальное входное давление 0,3 МПа, а при 25 мм – только 0,1 МПа. Пример современного устройства – РДГД-20М-0,3 с седлом диаметром 7 мм, где наибольшее допустимое давление на входе 0,3 МПа (рис.6).

Рис.6 Регулятор РДГД-20М

У регуляторов иностранного производства могут быть другие значения максимального входного давления. Например, у производимых немецкой фирмой RMG Messtechnik GmbH регуляторов RMG 342 оно составляет 4 бар (приблизительно 0,4 МПа), а у изготавливаемых итальянской фирмой Tartarini регуляторов серии REGAL 3, серии R - 10 бар (приблизительно 1 МПа).

Зоной нечувствительности регулятора называется разность регулируемого давления, необходимая для изменения направления движения регулирующего органа. Она измеряется в процентах от выходного давления. Иначе говоря, это наибольшее изменение выходного давления, которое регулятор «не видит» и не перемещает клапан, чтобы вернуть давление к настроенному значению. У многих современных регуляторов зона нечувствительности не превышает 2,5% верхнего предела настройки выходного давления. Например, у прямоточного регулятора Vеnio-C (рис.7).

Рис.7 Регулятор Vеnio-C

Важным показателем является повышение выходного давления при нулевом расходе – давление закрытия. Газовики именуют его «тупик». Прекращение расхода газа потребителями должно приводить к прекращению прохода газа через регулятор. Клапан должен герметично закрыться. Давление закрытия для различных моделей может составлять 2,5%, 5%, 10% или 20%.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь