РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА. ВВЕДЕНИЕ

Пункты редуцирования газа (ПРГ) предназначены для понижения его давления и поддержания на заданном уровне независимо от изменения входного давления и расхода газа. На линии редуцирования последовательно установлены фильтр, предохранительный запорный клапан, регулятор давления. К выходному газопроводу подключен предохранительный сбросной клапан. Это основное оборудование ПРГ.

Рис.1 Регулятор давления газа РДГ-50

В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 24856 «Арматура трубопроводная. Термины и определения» по функциональному назначению регуляторы относятся к регулирующей арматуре. Они понижают давление газа и поддерживают его на заданном уровне. То есть являются устройствами, выполняющими основную функцию ПРГ. Регулятор – главный работник в ПРГ (рис.1). Основные характеристики всего ПРГ, прежде всего пропускная способность, определяются его параметрами.

Клапан и седло

Рис.2 Схема работы односедельного регулятора с плоским клапаном

Основными узлами регулятора являются затвор и мембранный привод. Затвор - переменное гидравлическое сопротивление, изменяющее проход газа. В односедельных регуляторах его образуют плоский клапан и седло. Клапан имеет форму тарелки, поэтому часто именуется тарельчатым. Сторона, прилегающая к седлу, имеет резиновое уплотнение, что обеспечивает должную герметичность при закрытии клапана.

Схема работы односедельного регулятора с плоским клапаном с большой пропускной способностью (типа РДБК, РДГ и др.) представлена на рисунке 2. Снижение давления газа происходит, когда он проходит между клапаном и седлом. При перемещении клапана к седлу или от седла изменяется расстояние h между ними. Когда зазор увеличивается, газа проходит больше и выходное давление повышается. При приближении клапана к седлу газа проходит меньше, выходное давление понижается. Если клапан прижимается к седлу (садится на седло), поток газа прекращается. Через регулятор должно проходить ровно столько газа, сколько его в данный момент расходуют потребители. По своей сути регуляторы давления, применяемые в ПРГ, являются регуляторами расхода.

У регуляторов с большой пропускной способностью (РДУК, РДБК, РДГ и другие) газ с входным давлением прижимает клапан к седлу со значительным усилием. Тем самым обеспечивается защита от протечки газа в выходной газопровод, предотвращается повышение выходного давления при негерметичности клапана. 

Рис.3 Работа односедельного регулятора малой пропускной способности

У регуляторов с небольшой пропускной способностью (типа РДНК, РДГК и др.) газ с входным давлением отжимает клапан от седла (рис.3). При отсутствии расхода клапан должен прижиматься к седлу с усилием, достаточным для герметичного перекрытия потока газа. Обычно используется рычажный механизм при передаче усилия от мембраны к клапану.

Конструкции с тарельчатыми плоскими клапанами с круглыми седлами составляют основную массу регуляторов ПРГ. Пожалуй, больше всех произведено РДУК2 – легендарных ветеранов, изготавливаемых с 1950-х до 1990-х годов. Это самый массовый пилотный регулятор, по настоящее время работающий в ПРГ. Его изобрел Флорентий Флорентьевич Казанцев, который в 1956—1987 годах трудился инженером-конструктором газового оборудования в институте «Мосгазпроект». Он изобрел больше, чем весь институт. Разработал газогорелочное устройство ИГК  (инжекционная горелка Казанцева), системы автоматического регулирования и безопасности типа АПВ и ПМА для водогрейных котлов, регуляторы давления газа РДУК (регулятор давления универсальный Казанцева) и РДБК (регулятор давления блочный Казанцева).

Мембрана

Положением клапана относительно седла управляет мембранный привод. Клапан соединен с мембраной либо через рычаг и шток, как у регуляторов РДНК, РДГК и др., либо непосредственно через шток, как у регулятора РДБК, РДГД и др. 

Рис.4 Мембрана регулятора РДБК-50

Мембрана представляет собой круглую пластину из эластичного материала - маслобензостойкой резины, мембранного полотна (рис.4). Она по периметру зажимается в мембранной коробке. Мембрана служит для преобразования разности давлений (либо разности усилий) в механическое движение. Ее центральная часть с двух сторон обжимается круглыми металлическими дисками – «тарелками». Со стороны мембраны, на которую воздействует давление газа, приводящее к ее перемещению, устанавливают небольшую шайбу, необходимую для крепления основного диска, расположенного с противоположной стороны мембраны. Площадь этого диска составляет основную часть активной площади мембраны и, соответственно, определяет силу, необходимую для перемещения клапана.

Мембранный привод

Для преобразования разности давлений в механическое движение в технике чаще всего применяют три механизма: сильфонный, мембранный либо поршневой.

Давление газа подается либо по обе стороны мембраны (рис.5, а), либо с одной стороны на мембрану давит газ, а с другой – пружина (рис.5, б). В первом случае, если давление под мембраной Р₁ больше, чем давление над мембраной Р₂, то мембрана пойдет вверх. Такой способ подачи давления газа на мембрану (с обеих сторон) применяется в регуляторах с большой пропускной способностью (РДУК, РДБК, РДГ и других).

Во втором случае, если давление под мембраной создает усилие большее, чем усилие пружины, мембрана тоже пойдет вверх. Такой способ применяется в регуляторах небольшой пропускной способности (РДНК, РДГК, в пилоте регуляторов РДБК, РДГ и других). При отсутствии разности давлений (разности усилий) мембрана будет неподвижна.

Рис.5 Мембранный привод

В оборудовании ПРГ применяют плоские и манжетные мембраны. У манжетных мембран (рис.6) сила, возникающая в центре мембраны при  ее перемещении, не зависит от степени прогиба. Такая мембрана практически не создает неравномерности регулирования. У плоских мембран при прогибе изменяется активная площадь, что приводит к изменению перестановочной силы. По этой причине ограничивают ход (прогиб) мембраны с тем, чтобы неравномерность регулирования была минимальной.

Рис.6 Манжетная мембрана

Из чего делают мембраны?

Для мембран используют мембранное резинотканевое полотно (рис.7) либо литую резину с армирующей нитью. Отечественные полотна могут изготавливаться на основе полиамидных технических тканей с маслобензостойким резиновым покрытием на основе каучука. Они устойчивы к моторным маслам, топливу, смазкам, бензинам, к природным и сжиженным углеводородным газам. Применяют и зарубежные материалы. Например, в регуляторах ООО ПКФ «Экс-форма» было использовано мембранное полотно французской фирмы EFFBE.

Рис.7 Мембранное полотно

Опыт эксплуатации оборудования ПРГ позволяет утверждать, что надежная работа регуляторов давления, также как и предохранительных клапанов, во многом зависит от качества примененных резинотехнических изделий: мембран и резиновых уплотнений клапанов. Например, для уплотнений клапанов необходимо применять резиновые пластины средней степени твердости. Мягкая резина быстро повреждается, твердая не обеспечивает необходимую герметичность перекрытия. В оборудовании ПРГ используется маслобензостойкая резина (марки МБС), устойчивая к воздействию углеводородных газов.  Средний срок службы уплотнений и мембран регуляторов и предохранительных клапанов ГРПБ и ГРПШ – не менее 5 лет.

 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