Назначение принцип действия и устройство регулятора давления газа возможные неисправности
Основное назначение регулятора давления в системах водоснабжения многоквартирных домов, а также при устройстве газопроводов и нефтепроводов заключается в снижении или стабилизации давления на заданном уровне.
К примеру регулятор давления марки 18с7нж отечественного производства, используется для стабилизации давления, трубопроводных систем различных зданий и сооружений. Устанавливается в системах теплофикации, в тепловых пунктах, котельных, в системах водоснабжения. Регулятор давления позволит продлить срок службы трубопровода при изменчивом гидравлическом режиме
Конструктивно регулятор давления состоит из:
- Корпуса, преимущественно состоящего из чугуна, стали или латуни;
- Клапана, выполняющего роль регулятора поперечного сечения рабочей среды, вплоть до полного перекрытия;
- Пружины и регулировочного винта, для отстройки воздействия на клапан;
- Мембраны или поршня, на которые с одной стороны воздействует пружина, а с другой – давление рабочей среды.
Подключение регулятора давления
Подключение регулятора давления выполняется с использованием следующих типов присоединений: фланцевое, резьбовое и сварное соединение.
Схемы подключения регуляторов давления до себя:
Схема с использованием регулятора на байпасной линии насоса в условиях, при которых расход воды сильно изменяется. В данной схеме поддерживается такой режим работы насоса, при котором расход не изменяется. Также данная схема позволяет снизить шумообразование на регулирующей диафрагме.
Схема с установкой регулятора в трубопроводе, соединяющим подающий и обратный водопровод. Такая схема обеспечивает постоянный расход через насос и источник тепла в системах с изменяющимся расходом.
Давление газа регулируют с помощью регуляторов давления, которые поддерживают (стабилизируют) рабочее давление на заданном уровне при переменном расходе газа.
Регуляторы давления газа являются важнейшими приборами городских газораспределительных сетей. От их работы зависит бесперебойная подача газа к объектам газопотребления.
В зависимости от назначения и места установки используются различные регуляторы давления, отличающиеся конструктивным исполнением, формой, размерами, пропускной способностью и принципом действия. По принципу действия различают регуляторы прямого и непрямого действия.
У регуляторов прямого действия изменение конечного (рабочего) давления вызывает усилие, необходимое для осуществления регулирующего действия прибора.
У регуляторов непрямого действия изменение конечного (рабочего) давления приводит в действие лишь один из механизмов (командный прибор, регулятор управления), кото¬рый включает источник энергии и осуществляет регулирующие функции.
В зависимости от типа дроссельных устройств регуляторы могут быть одно- и двухседельными, а также с твердыми и мягкими клапанами.
На рис.75 показаны различные виды клапанов дроссельных устройств регуляторов давления: а) жесткий односедельный; б)- мягкий односедельный, выполненный из кожи или газоустойчивой резины; в) полый цилиндр с окнами для прохода газа; г) жесткий двухседельный, неразрезной, с направляющими перьями; д) мягкий двухседельный со свободно насаженными на шток клапанами.
Жесткие клапаны по сравнению с мягкими, хотя и более долговечны в работе, но с течением времени или при засоре не обеспечивают плотного закрытия седла. Клапаны жесткие двухседельные, имеющие двойное сопряжение, не обеспечивают герметичности, поэтому не используются на тупиковых газопроводах.
РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
У регуляторов давления прямого действия регулирующее устройство приводят в движение мембраной, находящейся под воздействием регулируемого давления.
Изменение регулируемого (рабочего) давления вызывает смещение мембраны, а через передаточный механизм и изменение количества прохода газа через регулирующее устройство регуляторов давления.
Таким образом, на изменение рабочего давления регулятор давления реагирует изменением количества пропускаемого газа.
Принцип действия регулятора давления прямого действия показан на рисунке.
Газ с давлением поступает во входной патрубок регулятора, затем проходит через седло клапана 2 и уходит из регулятора через выходной патрубок 3. Регулятор должен поддерживать после себя рабочее давление постоянные в условиях переменного расхода.
При изменении расхода газа будет изменяться рабочее давление которое воздействует снизу на мембрану 4. При увеличении расхода газа давление в первый момент несколько упадет и сила, действующая на мембрану снизу, несколько уменьшится, в результате чего под действием груза 5 мембрана вместе с клапаном 6 сместится на некоторую величину вниз и увеличит проход для газа. Давление поднимется до прежней величины.
При уменьшении расхода газа давление в первый момент несколько увеличится и мембрана будет смещаться вверх, прикрывая проходное сечение для газа клапаном. Уменьшение подачи газа через регулятор вызовет снижение до первоначальной величины.
Таким образом, регулятор давления будет поддерживать рабочее давление на заданном уровне, который определяется величиной нагрузки мембраны.
Учитывая, что разнообразие конструкций регуляторов давления очень велико, будут рассмотрены только те конструкции, которые широко используются при городском газоснабжении.
Регулятор давления РДК. Нормальная работа бытовых газовых приборов в большой степени зависит от постоянства давления газа во внутри домовых газовых сетях.
При газоснабжении бытовых потребителей сжиженным газом применяют регулятор давления типа РДК, используемый при баллонных установках и рассчитанный на начальное давление до 16 кгс/см 2 .
Давление на выходе можно регулировать в пределах 100—300 мм вод. ст. Производительность регулятора при перепаде давления в 1 кгс/см 2 и удельном весе пропанбутановой смеси около 2 кг/м 3 равна 1 м з /ч. На рис. показано устройство регулятора.
Газ высокого давления поступает через входной штуцер под клапан 2 с уплотнением из масло-, бензо- и морозостойкой резины. Положение клапана по отношению к седлу, расположенному на входном штуцере, определяется положением мембраны 3, связанной с клапаном рычажно-шарнирным механизмом.
На мембрану сверху воздействует пружина 4, а снизу давление газа. Сжатие пружины регулируется винтом 5, которым осуществляют настройку регулятора на рабочее дав¬ление. В этом случае газ, проходя через клапан, будет его и поступать через выходное отверстие 6 регулятора к газовым приборам.Если выходное давление будет повышаться сверх заданного, то пружина 4 сожмется, мембрана пойдет вверх и через рычажно-шарнирный механизм 7 подаст клапан вниз и уменьшит проход газа через регулятор. В мембрану регулятора вмонтирован предохранительный клапан 8, который работает следующим образом: при закрытом клапане 2 и повышении давления под мембраной сверх установленного ('при отсутствии расхода газа и неплотном закрытии клапана) мембрана, преодолевая действие пружины 4 и пружины 9 предохранительного клапана 5, отойдет от уплотнения 10 и сбросит излишек давления газа через отверстие под верхнюю крышку 12 регулятора, которая соединяется выбросной трубкой с атмосферой.
После настройки регулятора на определенное рабочее давление регулировочный винт 5 закрывается колпачком 13 и закрепляется винтом 14, который пломбируется. Абонентам запрещается производить регулировку давления газа винтом 5.
Для создания нормальных условий работы регулятора давления, когда положение клапана находится в области регулирования, расчетная производительность его должна быть примерно на 20% больше требуемой максимальной производительности регулятора. По этой причине регулятор рекомендуется подбирать так, чтобы он был загружен при требуемой производительности не более чем на 80%, а при минимальном расходе не менее чем на 10%.
РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
Автоматический регулятор непрямого действия состоит из следующих основных частей: а) задающего устройства, при помощи которого регулятор настраивают на заданную величину давления; б) воспринимающего элемента, который осуществляет перестановку регулирующего устройства; в) измерительного устройства, измеряющего сигнал, полученный от воспринимающего устройства, и сравнивающего его с заданной величиной; г) устройства для усиления сигнала за счет включения вспомогательной энергии; д) исполнительного механизма, перемещающего регулирующий орган (клапан или дроссельную заслонку).
Из автоматических регуляторов давления непрямого действия в газоснабжении получили пневматические регуляторы. Они широко применяются на газораспределительных и газгольдерных станциях, а также на крупных городских и промышленных установках для регулирования давления газа, где не могут быть применены регуляторы давления прямого действия. По этой причине в дальнейшем будут рассмотрены только пневматические регуляторы давления непрямого действия.
Пневматические регуляторы давления. Использование регуляторов давления прямого действия для регулирования высоких давлений газа не представляется возможным из-за тех 1 больших усилий, которые развиваются на мембраннопружинных приводах дрооссельных устройств.
Чтобы сохранить прежние размеры мембран, потребовалось бы их выполнять из более прочных материалов, а это , опять сказалось бы на чувствительности регуляторов и точ¬ности регулирования контролируемого давления.
Для того чтобы не увеличивать прочности мембран и не уменьшать их размеров, применяют пневматические реле, которые уменьшают силы, действующие на рабочие мембраны при использовании регуляторов на высоких давлениях.
Пневматическое реле. Устройство пневматического реле показано на схеме (рис. 85).
Пневматическое реле включается между газопроводом контролируемого давления и рабочей мембраной регулирующего газового клапана.
Назначение реле состоит в том, чтобы снижать высокое
давление и поддерживать это сниженное давление (не выше 1,1 кгс/см 2 ) над рабочей мембраной 9 регулирующего клапана 11 в зависимости от величины регулируемого давления.
На схеме положение частей регулирующего клапана следующее. Газ высокого давления Р1, пройдя газовый кран Л,. фильтр и редуктор, поступает в корпус 8 под золотник реле 7, который находится в закрытом положении.
Давление газа над рабочей мембраной 9 отсутствует, так как оно было сброшено в атмосферу через осевой канал в ниппеле 5, закрепленном на эластичной мембране 6. Под действием пружины 10 газовые клапаны подняты и находятся в открытом положе¬нии. Возможный пропуск газа через золотник 7, за счет недостаточной герметичности закрытия, будет сбрасываться в атмосферу.
При повышении регулируемого давления PS увеличится давление на мембрану реле 1 и она сместится вправо, сжимая пружину 2 и подавая шток 4 с ниппелем 5 к золотнику 7. При достижении давления Рч заданной величины ниппель 5 подойдет своим осевым отверстием к малому конусу золотника 7 и перекроет сброс газа в атмосферу.
Дальнейшее небольшое повышение давления Ру, заставит подвижную систему реле еще сместиться вправо, и тогда ниппель 5 будет открывать золотник 7 и пропускать газ на мембрану 9, которая, прогибаясь вниз, сожмет пружину 10 и несколько закроет двухседельный клапан. Контролируемое давление Рч будет снижаться до заданной величины.
В случае снижения Ps ниже заданной величины, процесс регулирования повторится в обратном порядке.
Настройка пневматического реле на определенное рабочее давление Рч осуществляется величиной сжатия пружины 2 с помощью гайки 3.
Применение пневматического реле позволяет регулировать очень высокие и очень низкие давления газа обычными регулирующими клапанами, обеспечивая при этом большую точность в стабилизации регулируемого давления на заданном уровне.
Пневматическое реле с обратной связью. Реле с обратной связью поаволяет поддерживать заданное давление в контролируемом газопроводе более постоянным и независимым при изменениях расхода газа.
На рис. 86 показано пневматическое реле с обратной связью, у которого между механизмом, воспринимающим контролируемое давление Рч, трубчатой манометрической пружиной и механизмом, регулирующим подачу газа в газопроводе, существуют прямая и обратная связи, вызывающие замедленное перемещение запорно-регулирующих деталей клапана.
В корпусе реле помещается подвижная система, состоящая из двух мембран 2 с подвешенным между ними ниппелем 3, пружины 4, золотника 5 и пружины 6. При работе реле эта подвижная система находится в равновесии под действием сил: водной стороны—давления на мембрану 2 в полости корпуса реле; с другой—действия двух пружин 4 и 6.
При горизонтальном возвратно-поступательном движении этой подвижной системы она принимает три положения, при которых: а)редуцированный и очищенный газ в фильтре 7 и редукторе 5 может поступать в над мембранное пространство привода 9 (см. стрелки), когда система находится в левом положении; б) газ из полости привода 9 может уходить на сброс в атмосферу через отверстие А (система находится в правом положении); в) газ в полости привода запирается (система находится в промежуточном положении).
Допустим, что регулируемое давление Рч по величине ста¬ло несколько меньше заданного. Снижение давления вызовет некоторое сжатие манометрической пружины 1, и она поднимет левый конец заслонки 10. Открывание сопла 11 снизит давление газа на .мембрану 2 в полости, так как поступление газа через калиброванное отверстие в насадке 12 останется прежним, а выход газа через сопло 11 в атмосферу увеличится. Под действием пружины 4 мембрана 2 будет смещаться вправо, и ниппель 3, отойдя от малого конуса золотника 5, откроет проход газу из полости привода 9 в атмосферу (через ниппель, затем между мембранами 2 в отверстие А). Под действием пружины привода 13 регулирующий клапан К откроет проход газа, и давление будет повышаться.
Повышение давления Pi вызывает закрывание сопла 11 увеличение давления в полости N и смещение подвижной системы влево. Когда ниппель сядет на малый конус золотника 5, сброс газа из полости привода 9 в атмосферу прекратится и регулирующий клапан перестанет открываться. Давление увеличится до заданной величины и может несколько ее перейти за счет инерции регулятора. В этом случае подвижная система 'будет смещаться еще влево, сместит большой конус золотника 5 и увеличит проход в седле 14, в результате чero увеличится проход газа из редуктора 8 в над мембранное пространство 9 и регулирующий клапан закроется.
Регулируемое давление Ps теперь будет падать, а процесс регулирования повторяться с определенной амплитудой колебания давления. Эти колебания могут в значительной степени усиливаться неравномерностью расхода газа в газопроводах. Для уменьшения этих колебаний в пневматическое реле вводится обратная связь, которая вызывает замедление перестановок, а в некоторых случаях даже обратные перестановки дроссельного устройства в регулирующем клапане. Обратная связь осуществляется манометрической пружиной-сильфоном 15, .которая открытым концом соединена с полостью привода 9, а глухим — связана с коромыслом 16, к которому шарнирно присоединен правый конец заслонки 10. Действие на сопло 11 обратной связи сильфона 15 противоположно действию прямой связи от трубчатой манометрической пружины.
Обратная связь способствует более плавной работе регулирующего клапана и выравниванию контролируемого давления.
Степень влияния прямой и обратной связи на процесс регулирования давления устанавливается путем изменения положения сопла 11 по горизонтали под заслонкой 10.
Настройка реле на определенное давление производится с помощью кнопки 17, связанной системой зубчатой передачи с манометрической пружиной и позволяющей изменять ее положение.
В зависимости от упругости трубчатой манометрической пружины 1 регулирующие клапаны этого типа могут работать при давлениях от 3 до 30 кгс/см 2 .
Регулятор давления универсальный Казанцева РДУК 2 предназначен для понижения давления газа и поддержания его на заданном уровне. Максимальное входное давление - 1,2 МПа. Выходное давление может быть:
- - 50 - 6000 даПа (0,05 - 0,6 кгс/см 2 ): тип регулятора - РДУК 2Н, в этом случае он комплектуется пилотом КН2;
- - 0,06 - 0,6 МПа (0,6 - 6 кгс/см 2 ), РДУК 2В с пилотом КВ2.
Регулятор давления газа РДУК2 состоит из регулирующего клапана -
исполнительного механизма (рис. 77) - и регулятора управления - пилота (рис. 78).
Рис. 77. Регулирующий клапан РДУК-2
Регулирующий клапан состоит из корпуса с седлом, к которому снизу крепится мембранная коробка. В ней зажата большая мембрана с тарелкой, в центр которой упирается толкатель. Толкатель упирается в шток, на котором свободно устанавливается основной клапан с резиновым уплотнением. Шток свободно перемещается в направляющей колонке. Сверху корпус закрыт крышкой.
Рис. 78. Пилот КН-2
Пилот состоит из корпуса, к которому крепится крышка корпуса. Между ними зажата мембрана с тарелкой, в центр которой упирается толкатель. В корпус снизу вкручивается регулировочный стакан с нагрузочной пружиной. Сверху к крышке корпуса прикреплена крестовина, в которой находится клапан пилота, седло и маленькая пружинка, которая стремиться закрыть клапан (посадить его на седло). Шток клапана пилота (игла) упирается в толкатель.
Регулирующий клапан, пилот и выходной газопровод обвязаны между собой импульсными трубопроводами - газопроводами обвязки (рис. 79).
Рис. 79. Обвязка РДУК
По импульсу 1 газ входного давления подается из регулирующего клапана в пилот. По импульсу 2 газ из пилота поступает в подмембранное пространство регулирующего клапана через демпфирующий дроссель. Излишки газа постоянно сбрасываются в выходной газопровод по импульсу 3 через сбросной дроссель. Импульс 4 соединяет между собой надмем- бранное пространство регулирующего клапана и выходной газопровод. По импульсу 5 газ из выходного газопровода поступает на мембрану пилота. Дроссель - это специальный винт, который имеет калиброванное отверстие малого диаметра. Диаметр отверстия в сбросном дросселе больше чем в демпфирующем.
РДУК2 работает за счет энергии проходящего газа. Работой регулирующего клапана управляет пилот. В начале клапан пилота и основной клапан закрыты, газ в выходной газопровод не проходит. При вкручивании стакана пилота нагрузочная пружина поднимает мембрану, которая посредством толкателя поднимает клапан пилота от седла. Пройдя через пилот, газ по импульсу 2 поступает под большую мембрану через демпфирующий дроссель. Излишки газа постоянно сбрасываются в выходной газопровод по импульсу 3 через сбросной дроссель. На большую мембрану по импульсу 4 подается газ из выходного газопровода. При наличии непрерывного потока газа по импульсам 2 и 3 под большой мембраной поддерживается давление немного больше выходного, т. е. под мембраной давление больше чем над мембраной. Из-за разности давлений под и над мембраной она поднимается вверх и открывает основной клапан. Газ начинает поступать в выходной газопровод, его давление снижается при прохождении между клапаном и седлом.
Автоматическое поддержание давления происходит следующим образом. При уменьшении расхода газа выходное давление растет, что передается по импульсу 4 на основную мембрану и по импульсу 5 на мембрану пилота. Так как сила сжатия пружины пилота неизменна, а давление над мембраной увеличится, мембрана пойдет вниз. Клапан пилота также опустится вниз, уменьшая количество газа, проходящего через пилот. Давление под большой мембраной уменьшится, она опустится вниз. Основной клапан прикроется, уменьшая проход газа, выходное давление понизится до исходного.
При увеличении расхода выходное давление уменьшится, давление над большой мембраной и мембраной пилота также станет меньше. Пружина поднимет мембрану пилота, а с ней и клапан. Газа через пилот пойдет больше, давление под большой мембраной увеличится. Она поднимется вверх, через основной клапан пойдет больше газа, давление в выходном газопроводе поднимется до исходного.
При отсутствии расхода газа клапан пилота и основной клапан полностью закрываются. При вворачивании стакана пилота выходное давление растет. Для полной остановки регулятора стакан надо до конца вывернуть.
К основным неисправностям РДУК2 относятся:
В настоящее время регуляторы РДУК2 для нового строительства газо- распределительных сетей не применяются, некоторые заводы производят его для замены ранее установленных регуляторов.
Регуляторы давления блочные Казанцева РДБК имеют три условных прохода: 50, 100 и 200 мм. Максимальное входное давление составляет 1,2 МПа. Регуляторы РДБК1-50 имеют сменные седла диаметром 25 и 35 мм, РДБК1-100 - диаметром 50 и 70 мм. Ранее выпускались регуляторы РДБК 1-25 (условный проход - 25 мм) с седлом диаметром 21 мм, некоторое количество которых и ныне находятся в эксплуатации.
Выходное давление, до которого РДБК понижает давление:
- - регулятор РДБК 1: 100-6000 даПа (0,001-0,06 МПа);
- - регулятор РДБК1П: 0,03-0,6 МПа (0,3 -6 кгс/см2 ).
Регулятор РДБК1 появился в результате совершенствования регулятора РДУК2. Так же как в РДУК2 в нем имеется исполнительный механизм - регулирующий клапан. Для управления регулирующим клапаном РДБК1 комплектуется регулятором управления прямого действия и регулятором управления низкого давления, конструктивно похожим на пилот КН2. Регулятор управления прямого действия ранее поставлялся в составе РДБК1 под названием стабилизатор.
Регулирующий клапан имеет фланцевый корпус вентильного типа, в который вворачивается сменное седло клапана. К нижней части корпуса крепится мембранный привод, в нижнюю и верхнюю крышки которого вворачиваются регулируемые дросселя. В центр тарелки мембраны упирается толкатель, в него - шток клапана, передающий вертикальное перемещение мембраны основному клапану. Шток перемещается в направляющей колонке. На верхнем конце штока свободно сидит клапан с резиновым уплотнением. Сверху корпус закрыт крышкой.
Регулятор управления прямого действия создает постоянный перепад давления на регуляторе управления низкого давления, что делает работу регулятора практически независимой от колебаний входного давления.
Регулятор управления низкого давления управляет работой регулирующего клапана. Регулируемые дросселя служат для настройки на спокойную, без качки, работу регулятора без его отключения. Регулируемый дроссель состоит из корпуса, иглы с прорезью и пробки.
Регулятор РДБК1 работает следующим образом (рис. 80).
Рис. 80. Обвязка регулятора РДБК1
Газ входного давления поступает к регулятору управления прямого действия 2, а от него - к регулятору управления низкого давления 3, от которого газ через регулируемый дроссель 7 поступает под мембрану регулирующего клапана, а через регулируемый дроссель 6 - в над- мембранное пространство. Надмембранная полость регулирующего клапана 1 через дроссель 8 и надмембранная полость регулятора низкого давления (пилота) 3 находятся под воздействием выходного давления. Благодаря непрерывному потоку газа давление перед дросселем 7, а следовательно, и в подмембраной полости регулирующего клапана больше выходного давления. Благодаря перепаду давления на основной мембране образуется подъемная сила, которая открывает клапан 1. При уменьшении выходного давления импульс передается в надмембранную полость регулирующего клапана 1 и надмембранную полость регулятора управления 3. Усилие воздействия выходного давления на мембрану регулятора управления низкого давления уменьшается и под воздействием пружины клапан регулятора 3 увеличит проход газа через него. Давление под мембраной регулирующего клапана 1 увеличится, он приподнимется от седла, увеличивая проход газа через клапан 1. Давление газа за регулятором РДБК1 увеличится до прежней величины. В случае уменьшения расхода выходное давление увеличивается и все происходит в обратном порядке.
давление восстановится до прежнего. В случае уменьшения расхода выходное давление увеличится и всё произойдет в обратном порядке.
Неисправности при работе РДБК1 аналогичны неисправностям регулятора РДУК. Особенности заключаются в том, что для стабильной, без качки, работы РДБК1 необходима правильная настройка регулируемых дросселей. Дроссель в подмембранную полость регулирующего клапана должен быть ввернут больше, чем дроссель в надмембранную полость. В то же время, если слишком сильно вывернуть дроссель в надмембранную полость, регулятор не будет реагировать на попытки увеличить выходное давление вворачиванием стакана пилота, так как слишком много газа будет сбрасываться в выходной газопровод.
Комбинированные регуляторы давления газа РДГ имеют в своем составе предохранительно-запорный клапан, который прекращает проход газа при повышении или понижении выходного давления за установленные пределы. Регуляторы выпускаются с низким выходным давлением (обозначение РДГ-Н) и средним или высоким выходным давлением (обозначение РДГ-В). Условный проход - 50, 80 и 150 мм. Выходное давление для регуляторов: РДГ-Н - от 100 до 6000 даПа, РДГ-В - от 0,03 до 0,6 МПа (от 0,3 до 6 кгс/см).
Рис. 82. Общий вид регулятора РДГ-В
В состав регуляторов давления газа РДГ-В (рис. 82) входят следующие основные узлы:
- - регулятор управления 1 (пилот);
- - механизм контроля отсечного клапана 2;
- - корпус отсечного клапана 3;
- - исполнительное устройство регулятора 4;
- - мембранная коробка регулятора 5;
- - регулируемые дроссели регулятора 6 и 7.
Устройство и принцип работы исполнительного устройства, непосредственно понижающего давление газа, у регулятора РДГ во многом схож с регулятором РДБК1. Исполнительное устройство 4 имеет фланцевый корпус, внутри которого установлено сменное седло. К нижней части корпуса крепится мембранный привод 5, который состоит из мембраны, в центральное гнездо которой упирается толкатель, а в него - шток, перемещающийся во втулках направляющей колонки и передающий вертикальное перемещение мембраны основному клапану.
Регулятор управления 1 вырабатывает управляющее давление, которое поступает в подмембранную полость исполнительного устройства, что приводит к перемещению основного клапана. Он состоят из корпуса, узла мембраны с пружинной нагрузкой, рабочего клапана и регулировочного стакана, с помощью которого осуществляется настройка выходного давления регулятора.
Механизм контроля 2 предназначен для отслеживания выходного давления и выдачи сигнала на срабатывание отсечного клапана при повышении или понижении выходного давления сверх допустимых значений. Механизм состоит из разъемного корпуса, мембраны, штока, большой и малой настроечной пружины, уравновешивающих действие выходного давления газа на мембрану газа. Его конструкция аналогична контрольному устройству, применяемому на предохранительных запорных клапанах КПЗ.
На отсечном клапане имеется перепускной клапан, который необходим для выравнивания давления в полостях корпуса исполнительного устройства до и после отсечного клапана при пуске регулятора.
Регулятор работает следующим образом. Газ входного давления поступает в регулятор управления 1 (пилот). От регулятора управления газ через регулируемый дроссель 6 поступает в подмембранную полость мембранной коробки 5. Надмембранная полость исполнительного устройства через регулируемый дроссель 7 и импульсную трубку связана с выходным газопроводом за регулятором.
Давление в подмембранной полости при работе всегда будет больше выходного давления. Надмембранная полость находится под воздействием выходного давления. Регулятор управления 1 (пилот) поддерживает за собой постоянное давление, поэтому давление в подмембранной полости также будет постоянным (в установившемся режиме).
Отклонения выходного давления от заданного пилотом вызывает изменения давления в надмембранной полости исполнительного устройства. Это приводит к перемещению основного клапана в новое равновесное состояние, соответствующее новым значениям выходного давления и расхода, при этом восстанавливается выходное давление.
При отсутствии расхода газа основной клапан закрыт, так как отсутствует разность давлений в надмембранной и подмембранной полостях. При наличии минимального расхода газа появляется перепад давлений между надмембранной и подмембранной полостями. В результате мембрана исполнительного устройства с соединенным с ней штоком, на конце которого свободно насажен рабочий клапан, придет в движение и откроет проход для газа через образовавшийся зазор между основным клапаном и седлом.
При дальнейшем увеличении расхода газа перепад давлений в надмембранной и подмембранной полостях возрастет. Мембрана приподнимется выше, основной клапан увеличит проход газа через увеличивающийся зазор между клапаном и седлом. При уменьшении расхода газа основной клапан уменьшит проход газа через зазор между клапаном и седлом, а при отсутствии расхода газа клапан перекроет седло, подача газа прекратится.
В случае повышения и понижения выходного давления сверх установленных пределов мембрана механизма контроля перемещается влево или вправо, шток механизма контроля через кронштейн выходит из зацепления с упором и высвобождает рычаги, связанные со штоком отсечного клапана. Отсечной клапан под действием пружины перекрывает проход газа через регулятор.
Прямоточные регуляторы РДП-50В и РДП-50Н имеют условный проход 50 мм, максимальное рабочее давление до 1,2 МПа. Пределы изменения выходного давления регулятора РДП-50В составляют от 0,06 до 0,6 МПа. Выходное давление регулятора РДП-50Н может изменяться от 0,0005 до 0,06 МПа (от 50 до 6000 даПа). Регуляторы РДП обеспечивают большую пропускную способность в сравнении с традиционными регуляторами с корпусом вентильного типа РДБК, РДГ. Вместе с тем, увеличение пропускной способности приводит к увеличению скорости потока газа, в результате при больших расходах редуцированный газ сильно шумит. Для снижения уровня шума рекомендуется установка шумоглушителей, которые обеспечивают понижение уровня шума до 25 дБ.
Регулятор давления РДП (рис. 83) состоит из исполнительного устройства, стабилизатора, пилота и соединительных трубопроводов. Между корпусом 1 и крышкой 2 исполнительного устройства закреплена подвижная система, которая состоит из мембраны с тарелкой 3 и неподвижно соединенной с ней гильзой 4.
Рис. 83. Регулятор давления газа РДП:
- 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - мембрана с тарелкой; 4 - гильза; 5 - клапан;
- 6 - пружина; 7 - стабилизатор; 8 - пилот; 9, 10, 11 - дроссели
Гильза может совершать возвратно-поступательные движения в направляющих втулках корпуса и крышки, которые имеют кольцевые резиновые уплотнения. В крышке 2 неподвижно закреплен клапан 5. Пружина 6 поджимает гильзу к клапану. Стабилизатор 7 предназначен для создания постоянного перепада давления на пилоте 8, что снижает зависимость работы регулятора от входного давления. Конструкция пилота аналогична конструкции стабилизатора, но пилот имеет устройство регулировки выходного давления. Пилот предназначен для задания величины выходного давления за регулятором. Он поддерживает его постоянным путем изменения давления в правой полости мембранной камеры исполнительного устройства.
Благодаря редуктору рабочее давление остается постоянным даже тогда, когда изменяется величина давления газа в баллоне.
Приборы различаются по принципу действия (прямого или обратного) и производятся для редуцирования различных газов: водорода, пропан-бутана, кислорода, ацетилена. Конструктивно они имеют две или одну ступень и возможность установки рабочего давления пневматическим или пружинным устройством.
В зависимости от вида регулируемого газа, редукторы для газового баллона с регулятором давления окрашивают в различные цвета.
Подсоединение прибора происходит с помощью гаек, соответствующих по резьбе нарезке штуцера на вентиле. Исключение составляют редукционные устройства для ацетилена, крепящиеся к баллону с помощью хомутов с упорными винтами.
Важно, что редукторы для баллонов с горючими газами имеют левую резьбу, что исключает присоединение их к кислороду. Баллоны с инертными газами или кислородсодержащие имеют правостороннюю резьбу.
Редуктор подбирается в зависимости от расхода газа и параметров входного и выходного давления.
Редукторы
Редуктор – это механическое устройство для стабилизации давления газа. Сжатый газ в баллоне находится под очень высоким давлением. Редуктор обеспечивает понижение давления на выходе до необходимых показателей (зависит от вида газовой смеси). И поддерживает давление на постоянном уровне.
Если вы планируете работать с газосварочным оборудованием, рекомендуем купить редуктор. Редукторы улучшают качество сварного шва, стабилизируют сварочный процесс и оптимизируют расход газа при сварочных работах.
Устройство
Основными рабочими элементами редуктора являются редуцирующий клапан, мембрана и запорная пружина. Пружина пытается перекрыть клапан редуктора с одной стороны. С другой стороны воздействует мембрана, стремясь его открыть. Одновременно осуществляется противодействие редуцированного газа с пониженным давлением. Когда рабочее давление снижается ниже нормы, сила воздействия мембраны превышает силу воздействия пружины, и клапан открывается. Для регулировки и контроля уровня давления редукторы оснащаются вентилями и манометрами.
Виды
Основная классификация газовых редукторов — по виду редуцируемого газа. В зависимости от рабочего газа редукторы делятся на кислородные, углекислотные, ацетиленовые, метановые, пропан-бутановые. Выбирать необходимо исходя из того, какими технологиями сварки вы пользуетесь – аргонодуговой, газовой, углекислотной.
Цветовая маркировка редуктора соответствует цвету газового баллона, для которого он предназначен. Экспериментировать с использованием неподходящих по газу редукторов настоятельно не рекомендуется. Редукторы для некоторых газов категорически запрещается применять для работы с другими газами.
Редукторы для горючих газов имеют левую резьбу, для негорючих – правую.
Пропускная способность
Пропускная способность определяет производительность газового редуктора. По пропускной способности редукторы делятся на два класса: постовые и рамповые. Постовые редукторы малой пропускной способности способны подавать до 5 м3/ч газа при давлении 3 атм или до 25 м3/ч при давлении 10 атм. Такие редукторы используют для обслуживания одного сварочного поста.
Рамповые редукторы отличаются высокой пропускной способностью до 100 м3/ч, могут обслуживать сварочные комплексы из нескольких постов, сверхмощные посты для резки и другое профессиональное специализированное оборудование. За счет того, что у рамповых редукторов сечения большего размера, они больше по весу и габаритам.
Применение устройств
Применение редукторов обусловлено их свойством понижения и стабилизации давления газа и используется как в домашнем и сельском хозяйстве, так и в медицине и промышленности.
Это требуется в таких случаях:
- редуктор с регулятором для бытового газового баллона – применяется в бытовых автономных газоснабжающих системах и в баллонах, подающих газ на варочные поверхности;
- в автомобильном газовом оборудовании – перед подачей сжиженного газа в двигатель;
- на магистральных трубопроводах – для отвода природного газа в населенные пункты, где давление существенно ниже;
- на подаче в сварочное, слесарное и отопительное оборудование;
- для обеспечения медицинской помощи;
- при проведении строительных работ – пропановые газовые редукторы для баллонов с регулятором применяются при настилах битумных и кровельных материалов.
Газовый редуктор – это прибор для регулирования и контроля давления газа на выходе из баллона. Все кто пользуются газовыми баллонами для газосварочных работ или бытовой газовой техники знают про регуляторы давления газа. Но, а для тех кто не знает зачем они нужны и что будет если не пользоваться ими мы подготовили данную статью.
Зачем нужен газовый редуктор?
Природный компримированный (сжатый) газ в баллонах используется человечеством как в бытовых целях так и на производстве. Его используют как топливо для отопительных приборов, как дешёвое автомобильное топливо, для газосварочных работ, для кухонных газовых плит и других бытовых газовых приборов.
Все знают, что газ, который используется как топливо для бытовых целей является взрыво/пожароопасным веществом. В баллонах пропан находится в сжатом состоянии и для того чтобы регулировать его на выходе из ёмкости необходим прибор который и называется газовым редуктором.
Нужен ли газовый редуктор для ГБО?
Редуктор для газового баллона рассматривается как необходимая составляющая установки газобаллонного оборудования (ГБО) в автомобиле. От этого прибора зависит слаженная работа всей системы газового оборудования, он выравнивает давление газа на выходе из пропанового баллона и испаряет его. Стоит помнить, что редукторы для пропана и метана отличаются друг от друга. У метанового редуктора мощность выше, так как рабочее давление составляет 250 ат., а у пропановой смеси 16 ат. Мощность редуктора должна соответствовать мощности двигателя автомобиля. Стабильная работа редуктора, это гарантия безопасного использования ГБО.
Качественный газовый редуктор для баллона обезопасит вас и ваше имущество от рисков взрыва, который может произойти по разным причинам, в том числе и из-за низкокачественного несертифицированного прибора.
Типы газовых редукторов
Существуют разные типы редукторов, бытовые типы отличаются от промышленных. Так же выбор прибора должен зависеть от используемого горючего газа и назначения. Редукторы по виду горючих газов отличаются друг от друга, нельзя использовать редуктор для метана с пропановым баллоном.
Приборы регулировки давления газа нужно выбирать исходя из:
- Типа используемого газа;
- Способа подключения;
- Диапазона давления;
- Максимальной мощности;
- Диапазона рабочих температур.
При покупке обязательно стоит проверить все составные части и крепления прибора и наличие нормативных документов и гарантии.
Регуляторы давления газа
При подаче начального высокого давления дроссель регулятора автоматически устанавливает величину открытия до нужного значения, что приводит к изменению гидравлического давления и снижению рабочего давления газового потока.
Поддержка полученного значения с помощью регуляторов реализуется двумя способами – до себя или после путем воздействия на подвижную составляющую через мембранную головку.
В зависимости от вида усилия, прилагаемого на подвижную систему, регуляторы подразделяются на рычажные и пружинные.
Принцип действия прямого редуктора
Конструктивно все газовые редукторы для баллона с регулятором устроены аналогично, отличаясь лишь размерами прибора и отверстий, площадью мембран и размером пружин.
Конструкция обычного прямого редукционного аппарата для газа представляет собой двухкамерную (высокого и низкого давления) полость с разделителем в виде резиновой мембраны, на входе и выходе полости расположены штуцеры. В современных моделях есть еще и третий вход для подключения манометра.
Подаваемый газ движется по шлангу и, проходя через входной штуцер, попадает внутрь первой камеры. Давление топлива пытается отщелкнуть клапан, который с другой стороны поддерживает запорная пружина – она возвращает его на посадочное место. Двигаясь в этом направлении, клапан не дает газу под высоким давлением свободно поступать из баллона.
Мембрана является второй действующей силой, которая оказывает противоположное действие, пытаясь поднять клапан с посадочного места и открыть ход газу высокого давления. То есть, создается ситуация, при которой с одной стороны на мембрану давит открывающая нажимная пружина, а с другой – газ, поступивший в камеру низкого давления.
При выходе газа рабочее давление в камере понижается, и пружинка распрямляется, выталкивая клапан и позволяя новой порции газа поступать в прибор. При этом давление начинает повышаться, надавливая на пружину и возвращая клапан на свое место, тем самым перекрывая поток газа. Далее процесс повторяется.
Следует отметить, что регулируемые редукторы для газового баллона прямого типа не нашли широкого распространения из-за сложной конструкции, в отличие от обратных, которые считаются даже более безопасными.
Редуктор обратного типа
Редуктора такого типа имеют противоположный принцип действия от описанного выше.
Сжиженный газ подается в камеру высокого давления и, накопившись, не позволяет клапану открыться. После поворота ручки, обеспечивающей поступление газа к потребителю, накручивающийся винт начинает давить на нажимную пружинку. В свою очередь, она сжимается и давит на мембрану, которая приоткрывает клапан, увеличивая щель. Через этот зазор газ попадает в камеру низкого давления.
Это приводит к увеличению давления не только в камере, но и в баллоне, и в шланге. Под этим воздействием с помощью пружины мембрана распрямляется, давление возрастает и передаточный диск, опускаясь, ослабляет обратную пружину. Та, в свою очередь, стремится возвратить клапан на место и закрыть зазор, ограничив поступление газа и снизив давление. С этого момента процесс начинается сначала.
В целом принцип работы газового редуктора для баллона с регулятором напоминает поплавковую камеру.
Суть работы
Редуктор пропановый БПО-5-3 Redius работает следующим образом. После выхода из резервуара природный газ проходит сквозь такой элемент, как сетчатый фильтр. Из этого элемента вещество переходит в нижнюю камеру под довольно высоким давлением. После этого в этой камере происходит настройка давления до рабочего значения. Для того чтобы осуществить эту процедуру, необходимо вращать регулировочный винт по часовой стрелке. Этот элемент будет передавать усилие на задающую пружину. Этот элемент будет толкать нажимной диск, и через редуцирующую пружину, а также толкатель и мембрану усилие дойдет до редуцирующего клапана.
После этого клапан откроется и возникнет зазор между этим элементом и его седлом. Через этот зазор пропан и будет поступать в рабочую камеру. Для того чтобы контролировать фактическое давление, редуктор снабжается манометром низкого давления. Однако есть и такие модели, как пропановый редуктор БПО-5-3 БМ, которые не имеют этого устройства в комплекте.
Выбор редуктора
При выборе устройств этого типа следует учитывать некоторые факторы.
К таковым относят:
- Важным параметром работы редуктора является показатель максимального расхода газа, определяемый размером отверстия входного клапана. Другими словами, это показатель того, сколько редуктор пропустит газа с полностью открытым клапаном при заданном входном давлении.
- При выборе устройства нужно обратить внимание на наличие посадочного места под манометр – с ним намного легче регулировать сдавливание пружины для получения нужного давления на выходе.
- Выбирая газовый баллон важно помнить, что сейчас на смену старым пришли новые композитные баллоны, безопасные и менее тяжелые.
- При выборе нужно обратить внимание на то, есть ли гайка для ручной регулировки, на срок эксплуатации мембраны, герметичность конструкции, на способ крепления шланга к штуцеру (резьба или хомут).
- При покупке учитывают тип газа, который будет заправляться в баллон, расход и выходное давление.
Наилучшие характеристики по отзывам и широкое применение получил производимый в Италии газовый редуктор для баллона с регулятором М714.
Устройство и принцип работы регулятора газа
На сегодняшний день существует большое количество разновидностей регуляторов газа, но в целом их устройство и принцип работы схожи. Так, у любого устройства для регулирования давления газа есть две основные части:
Измеритель определяет расход газа и в зависимости от полученных показаний подает сигнал на клапан на открытие или закрытие. Таким образом осуществляется регулирование подачи смеси. Многие современные модели имеют встроенный процессор, позволяющий автоматизировать регулировку и тем самым исключить человеческий фактор. Это особенно актуально при работе со взрывоопасными газовыми смесями. Конечно, полагаться на автоматику можно только при абсолютной исправности оборудования, поэтому для установок высокого давления рекомендуется использовать регуляторы с ротаметром – устройством, позволяющим осуществлять визуальный контроль за работой прибора.
Классификация регуляторов газа
Прежде чем купить регулятор газа, нужно определить, какой тип данного прибора необходим в конкретном случае. Для этого стоит познакомиться с классификацией регуляторов газа, они отличаются по следующим параметрам:
- по назначению;
- по способу задания регулируемой величины;
- по типу чувствительного элемента;
- по типу регулирующего воздействия;
- по связям между входным и выходным значением;
- по характеристике клапанов.
По способу задания регулируемой величины устройства бывают механическими, пневматическими, электрическими и пневмо-электронными.
По типу чувствительного элемента выделяют поршневые, мембранные, сильфонные и с трубкой Бурдона.
По типу регулирующего воздействия приборы бывают астатические и статические.
По характеристике клапанов различают измерительные, турбинные, вихревые, термомассовые, электромагнитные.
Как подобрать устройство для регулировки газа
Приборы для регулировки газа подбираются с учетом особенностей объекта газорегулировки, показателей входного и выходного давления, требуемого расхода газа. Немаловажно обратить внимание на скорость срабатывания, герметичность затвора регулятора при его закрытии и точность регулировки (возможную погрешность). Также перед тем, как купить регулятор газа стоит оценить уровень шумового сопровождения. Наличие шума – это не только дискомфорт, но и преждевременный износ, как самого прибора, так и соединенных с ним элементов. В некоторых случаях приходится дополнительно устанавливать гаситель шума, он продлевает срок службы оборудования.
Учитывая специфику и опасность работы с газом, при выборе любого оборудования нужно тщательно изучить все детали и подбирать приборы в строгом соответствии с поставленными задачами. Однако даже правильно подобранное устройство не гарантирует безупречной работы. Чтобы минимизировать возможные риски отдавайте предпочтение только сертифицированным приборам от зарекомендовавших себя производителей.
Осмотр и сервис
Для того чтобы редуктор правильно работал длительное время, необходимо соблюдать несложные правила.
- Не реже одного раза в неделю требуется фиксировать показания манометра для контроля, так как упругость пружин со временем может падать, и тогда будет наблюдаться постоянное изменение давления в большую или меньшую сторону.
- Не реже одного раза в три месяца с помощью мыльного раствора проверяют герметичность клапанов, прокладок и манометра в местах соединения с корпусом прибора.
- С такой же периодичностью, как в предыдущем пункте, продувают предохранительный клапан, чтобы исключить его залипание. Для этого редуктор подключают к подаче сжатого воздуха, закрывают выходное отверстие и повышают давление газа до срабатывания защиты.
- Запрещается проведение сервисных или ремонтных работ находящегося под давлением устройства во избежание разгерметизации, выпуска или воспламенения газа.
- Не менее двух раз в год необходимо очищать клапан редуктора от засорений.
- Перед включением осматривать прибор и манометр на повреждения.
Меры предосторожности и возможные неисправности
Для устранения проблем с прибором необходимо пригласить специалиста, но некоторые из проблем можно решить самостоятельно.
Поврежденная мембрана или разгерметизированный корпус могут дать утечку газа и отклонение давления от установленных значений. В этом случае заменяют мембрану и вкладыши с помощью герметика. Для восстановления давления проверяют местоположение и годность пружины – она может сместиться или подлежать замене.
В пневматических редукторах ремонт произвести сложно, поэтому в случае поломки их заменяют полностью. Потерю герметичности в соединительных местах устраняют подтягиванием шайб. При износе каучуковых прокладок их заменяют на новые. После произведенного ремонта редуктор проверяют на герметичность.
Специалисты советуют производить ремонт только в тех случаях, когда быстро заменить сам прибор не представляется возможным. В остальных же ситуациях лучше покупать новое устройство исходя из низкой цены на это оборудование.
В паровых системах нередко необходимы различные давления пара. Один парогенератор может обеспечивать несколько потребителей, которым требуются отличающиеся по параметрам характеристики теплоносителя. Кроме того, для нормальной работы системы в основном трубопроводе необходимо поддерживать постоянное давление даже при колеблющемся расходе пара, которое спровоцировано как потребностями паропотребителей, так и его конденсированием. Для того, чтобы соблюсти все условия, необходимые для функционирования системы, и сохранить постоянное редуцирование пара, на паровой магистрали устанавливают регуляторы давления.
По назначению различают следующие регуляторы давления: редукционный клапан (редуктор или регулятор давления пара после себя), перепускной клапан (регулятор давления до себя), регулятор перепада давления.
Регулятор давления после себя
Главная задача редукционного клапана — обеспечить потребителя теплоносителем с заданными характеристиками. Он не только снижает давление пара до заданной величины, но и поддерживает его на необходимом уровне при любых изменениях на входе в оборудование.
Регулятор давления после себя устанавливается перед любым паропотребителем с обязательной обвязкой из фильтра грубой очистки, сепаратора, конденсатоотводчиков, предохранительного клапана и запорной арматуры.
Весь перечисленный комплект оборудования называют редукционной установкой — более подробно об этом узле рассказывается в этой статье. При этом стоит помнить, что без обвязки нормальная работа редуктора невозможна:
Устройство достаточно капризно, уязвимо к механической эрозии и быстро изнашивается под действием влажного пара, проходящего через него на высокой скорости. Поэтому использование редукционного клапана без сопутствующего оборудования экономически невыгодно из-за частого выхода из строя регулятора.
Также самостоятельная установка редуктора без обвязки может привести к различным негативным последствиям. Если давление за клапаном будет быстро расти, например, в случае протечки теплоносителя, это может спровоцировать выход из строя паропотребителя, не рассчитанного на повышенное давление.
Также возможно возникновение гидроударов при начале разбора пара, обусловленных образованием конденсата на участке между редуктором и отсечным клапаном.
Редукционный узел позволяет решить все эти проблемы, обеспечивая нормальную работу как редуктора, так и потребителя пара.
Перепускной клапан
Регулятор давления пара до себя предназначен для решения проблем, связанных с повышенным напором теплоносителя в трубопроводе. Перепускной клапан открывается при поднятии давления выше заданного и стравливает часть рабочей среды в атмосферу. По назначению перепускной клапан аналогичен предохранительному, однако имеет значительное отличие. Во втором случае устройство защищает само оборудование и используется для автоматического сброса теплоносителя при аварийном повышении давления. В то время как регулятор давления до себя работает в постоянном режиме и воздействует непосредственно на процесс, протекающий в трубопроводе. При использовании перепускного клапана излишки теплоносителя удаляются более плавно и равномерно, что позволяет значительно снизить теплопотери.
Принцип действия регулятора достаточно прост. При увеличении давления на входе, клапан открывается и перепускает через себя часть пара, оставляя давление до себя без изменений.
Регулятор перепада давления
Эти регуляторы позволяют поддерживать постоянный перепад давления за счет уравновешивания силы, действующей на мембрану или упругую пружину устройства. При изменении условий в трубопроводе и отклонении параметра от заданного значения механическое равновесие нарушается, что приводит к перемещению затвора в нужную сторону. За счет чего изменяется площадь сечения проточного отверстия и, как следствие, расход теплоносителя. В результате достигается требуемый перепад давления.
Главное достоинство регулятора перепада давления — его применение позволяет получать постоянный расход теплоносителя на отдельных участках паровой системы и предоставляет возможность выполнять более точную регулировку температуры. Кроме того, в зависимости от модели устройство может использоваться не только для поддержания перепада давлений, но и обеспечения постоянного давления пара до и после себя.
Читайте также: