КОНСТРУКЦИИ РЕГУЛЯТОРОВ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Исторически сложилось, что в России в пунктах редуцирования газа (ПРГ) чаще всего применяют односедельные регуляторы с плоским круглым клапаном, который имеет резиновое уплотнение. Их основным достоинством является максимальная герметичность затвора, что обеспечивает безопасность потребителей при прекращении расхода. Регуляторы имеют корпус вентильного типа. Изменение количества проходящего газа, и, как следствие, изменение выходного давления происходит при перемещении клапана относительно круглого седла.

Рис.1 Прямоточный регулятор РДП

Вместе с тем, в настоящее время все большее применение находят прямоточные регуляторы (рис.1), в которых клапан неподвижен, а изменение давления газа за регулятором происходит за счет перемещения тонкостенной гильзы. Такие регуляторы при одинаковом условном проходе обеспечивают большую пропускную способность в сравнении с обычными регуляторами с корпусом вентильного типа, в которых поток среды должен дважды изменить направление при перемещении от входного к выходному патрубку. В прямоточных регуляторах газ движется по прямой и лишь огибает препятствие в виде неподвижного клапана. Отдельную группу представляют регуляторы с эластичным затвором (шланговые), в которых проток газа изменяет эластичная манжета, перемещающаяся относительно неподвижного клапана.

Типы регуляторов

По способу управления  регуляторы бывают:

• прямого действия - когда газ выходного давления обеспечивает перемещение клапана без вспомогательных устройств;

• непрямого действия - когда для управления клапаном используется импульсный механизм, обычно именуемый пилотом. 

Рис.2 Схема регулятора прямого действия

В регуляторах прямого действия клапан управляется мембраной, на которую с одной стороны действует пружина, а с другой – газ с выходным давлением (рис.2). Обычно клапан находится в равновесном состоянии. Он неподвижен относительно седла. Газа проходит ровно столько, сколько забирают потребители. При уменьшении расхода выходное давление растет, в том числе и под мембраной. Преодолевая сопротивление пружину, она приподнимается. Клапан приближается к седлу, газа проходит меньше, давление понижается до исходной величины. При увеличении расхода и уменьшении выходного давления мембрана под действием пружины опускается, клапан отходит от седла. Газа проходит больше, давление повышается до исходного значения.

Регуляторы прямого действия применяют при небольшой пропускной способности. Рабочей мембраной, а значит, и основным клапаном, управляет нагрузочная пружина. Ее возможности ограничены. По этой причине  регуляторы прямого действия могут изменять выходное давление в узких пределах. При этом увеличение расхода приводит к небольшому уменьшению выходного давления. К регуляторам прямого действия относятся РДНК, РДГК, РДГБ и другие.

При больших расходах используются регуляторы непрямого действия. В них на рабочую мембрану воздействует газ, проходящий через пилот, что обеспечивает намного большие усилия для перемещения клапана. Такие регуляторы обеспечивают широкие интервалы регулирования выходного давления, обычно 0,01 - 0,06 МПа и 0,06 – 0,6 МПа. К регуляторам непрямого действия относятся РДУК, РДБК, РДГ, РДП и другие.

Комбинированные регуляторы

Основным направлением развития редукционной арматуры является изготовление регуляторов, выполняющих несколько функций. В ПРГ все чаще применяются комбинированные регуляторы, в которых в одном изделии скомпонованы регулятор и отсечной клапан (ПЗК). В изделие также могут быть встроены регулятор-монитор, сбросной клапан и фильтр.

Отечественная промышленность выпускает широкую номенклатуру таких регуляторов с различной пропускной способностью: РДНК, РДСК, РДУ, РДГК, РДГ и другие. Подавляющее большинство регуляторов прямого действия с небольшой пропускной способностью являются комбинированными. Самым распространенным является РДНК-400М (рис.3). Его массовое производство было налажено в конце 1990-х годов.

Рис.3 Комбинированный регулятор РДНК-400

Регуляторы с двухступенчатым редуцированием

Последовательное понижение давления газа применяют, когда необходимо понизить высокое давление до низкого. Ряд регуляторов имеет две ступени редуцирования: на первой ступени давление понижается до промежуточного, на второй – до выходного. Благодаря стабильному промежуточному давлению на входе второй ступени двухступенчатое редуцирование обеспечивает высокую точность поддержания выходного давления. Кроме того, пропускная способность двухступенчатых регуляторов мало зависит от входного давления, так как на входе второй ступени всегда промежуточное давление. Многие изготовители производят двухступенчатые регуляторы: ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» - М2R, ООО ЭПО «Сигнал» - VENIO-A (рис.4) и другие.

Рис.4 Двухступенчатый регулятор VENIO-A

Регуляторы – мониторы

В последние годы в ПРГ часто используется схема с основным регулятором и дублирующим регулятором-монитором (контрольным регулятором), которые последовательно устанавливаются на линии редуцирования. Монитор используется в качестве защитного устройства. Он обеспечивает подачу газа потребителям при неисправности основного регулятора. В отличие от классической схемы с запорным клапаном газоснабжение не прекращается.

Рис.5 Основной регулятор исправен

Когда основной регулятор исправен, он обеспечивает необходимое выходное давление (рис.5). В этом случае регулятор-монитор понижает входное давление до промежуточного. Часто монитор при нормальной работе основного регулятора вообще не редуцирует давление. Он открыт, газ проходит напрямую.

Рис.6 Основной регулятор неисправен

В случае выхода из строя основного регулятора, когда его клапан не обеспечивает необходимого редуцирования, в работу вступает регулятор-монитор (рис.6), он понижает входное давление до выходного. Газоснабжение потребителей не прекращается.

Изготовители для защиты потребителей от повышенного давления могут установить на основной линии редуцирования последовательно три устройства: предохранительный запорный клапан, регулятор-монитор и основной регулятор. Это нарушает концепцию обеспечения бесперебойного газоснабжения потребителей, но позволяет увеличить безопасность системы газоснабжения. Кроме того, ПЗК обеспечивает защиту от понижения выходного давления ниже установленных значений.

Регулятор с монитором

Регулятор с монитором MFL-ВР является устройством, состоящим из двух узлов: собственно регулятора и установленного перед ним монитора (рис.7). Оба узла имеют схожую конструкцию, основу которой составляет мембранная камера (блок мембраны). Мембрана разделяет регулятор на две камеры. Она соединена с затвором. Затвор перемещается относительно неподвижного седла. 

Рис.7 Регулятор с монитором марки MFL-ВР

Одна из камер соединена с выходным давлением (Ра), другая - с управляющим давлением (Pm), которое задается пилотом и определяет выходное давление регулятора. При недостаточном давлении пружина регулятора, воздействуя на мембрану, закрывает затвор. Для открытия затвора необходимо пилотом задать управляющее давление. Проход газа открывается, когда усилие на мембрану, создаваемое управляющим давлением, становится больше суммарного усилия выходного давления и пружины регулятора. При установившемся режиме проход газа неизменен и затвор неподвижен. При этом усилие, создаваемое управляющим давлением, равно суммарному усилию выходного давления и пружины регулятора, а выходное давление регулятора соответствует величине настройки. Любое изменение расхода вызывает изменение выходного давления. Регулятор, управляемый пилотом, открывается или закрывается, поддерживая выходное давление постоянным при заданном расходе.

Монитор контролирует выходное давление в той же точке, что и основной регулятор, но он настроен на выходное давление, немного превышающее выходное давление основного регулятора. При исправном основном регуляторе монитор находится в полностью открытом положении, так как выходное давление ниже точки его настройки. При выходе основного регулятора из строя выходное давление начинает расти. Когда оно доходит до величины настройки монитора, он вступает в работу и обеспечивает редуцирование давления.

 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