Схема регулятора расхода газа

Обновлено: 08.01.2025

Данные приборы обеспечивают измерение и регулирование расхода газа с точностью от 1% до 0,5% от верхнего предела (ВП) в диапазоне от 0,001 стандартных см 3 /мин до 300 стандартных л/мин. Массовый расход газа определяется в единицах объёмного расхода при стандартных условиях: температуре 0°С и давлении 1 атм, т.е. прибор всегда измеряет расход газа в приведённых к стандартным условиям единицах объёма, что однозначно соответствует массовому расходу газа. Приборы изготавливаются и калибруются в соответствии с нормами ISO 9001.

В отличие от ротаметров, турбинных расходомеров и других устройств измерения, расходомеры потока газа компании MKS Instruments определяют непосредственно массовый расход. Точность и повторяемость их измерений не зависит от изменения температуры и давления газа на входе в прибор.

Расходомер потока газа включают в себя первичный блок (измеритель/регулятор расхода газа), вторичный блок (электронный модуль) и соединительные кабели.

Регуляторы расхода серии GE50A с эластомерным уплотнением

Расход от 5 до 50 000 ст.см3/мин
Варианты уплотнения и плунжера клапана из витона, буны, неопрена или калреза
Время срабатывания менее 750 миллисекунд

Измерители расхода газа

• 179D - полностью металлический
• 180A - цифровой полностью металлический
• 579B - на большие потоки до 300 slm

Регуляторы с эластомерными уплотнениями

• 1179D - классический РРГ
• 2179D - РРГ с отсечным клапаном
• 1579B - РРГ на большие потоки до 300 slm

Регуляторы с металлическими уплотнениями

• 1479D - универсальный регулятор расхода газа (РРГ)
• 1480A ALTA - цифровой
• MC20 ALTA - цифровой высокоточный
• P4B - цифровой, программируемый
• PFC-20 πMFC - цифровой, для процессов с низким перепадом давления
• PFC-50 πMFC - цифровой

Регуляторы на основе перепада давления

• Серия 1640A - полностью металлический, использующий принцип измерения перепада давления
• Серия 1150C - применяется принцип измерения перепада давления с использованием вязкого течения газа через диафрагму
• Серия 1152C - применяется принцип измерения перепада давления с использованием вязкого течения газа через трубку с ламинарным потоком
• Серия VoDM - Модуль подачи водяного пара

Контролер регулирования соотношения потоков

• Серия DELTA II

Электронные блоки питания и индикации

Данные блоки предназначены для электрического питания измерителей/регуляторов расхода газа и для индикации текущего потока. Большинство блоков запитываются напряжением 220 В. Одноканальные блоки работают с одним датчиком, многоканальные - с несколькими одновременно.

PR4000B - одноканальный или двухканальный микропроцессорный блок питания и индикации. Может работать как с Баратронами, так и с измерителями и регуляторами расхода. Имеет стандартный компьютерный интерфейс RS232. Индикация 4,5 знакоместа, две блокировки, выбор единиц измерения, запоминание мин/мах значений, сенсорная клавиатура, сохранение настроек в памяти.

247D - четырёхканальный блок (модель 246 для 4 каналов). Индикация каналов последовательным переключением. Режимы: независимое поканальное регулирование расхода, пропорциональный смеситель газов, ведомый/ведущий (все каналы зависят от одного, по которому происходит управление).

647C - многоканальный электронный блок на базе микропроцессора. 4..8 каналов по расходу и 1 канал по давлению. Управление с помощью меню. Хранение в памяти до 70 газов, их символов и ККРГ. Одновременная индикация всех каналов по расходу и канала по давлению. Управление каналов расхода независимое или в определенном соотношении. Пять конфигураций смесей газов с программируемым ККРГ. Два контакта реле на каждый канал для сигнала тревоги или индикации ухода расхода газа от контрольной точки. Возможность дистанционного управления - порт RS-232 входит в состав прибора. Возможность подачи сигнала на регулятор давления для приведения в действие исполнительного элемента, например, клапана с мотыльковой заслонкой.

Измеритель расхода газа

Классическая методика предполагает наличие одной нагревательной и двух измерительных обмоток, включенных в плечи одного измерительного моста. Напряжение, получаемое с измерительных обмоток, будет обратно пропорционально расходу газа.
Запатентованная методика компании MKS Instruments состоит в следующем. Нагревательные обмотки расположены на сенсорной трубке с ламинарным течением газа. Напряжение, необходимое для поддержания постоянного температурного профиля в этой трубке, пропорционально расходу газа через эту трубку. Каждая обмотка включена в плечи моста, дисбаланс которого при наличии расхода газа компенсируется поступлением в него количества энергии, прямо пропорционального по величине массовому расходу газа.

Расходомер потока газа имеет следующие преимущества:

Высокая динамика. Время отклика сенсора на изменение расхода - менее 500 мс, что обеспечивает оперативное регулирование без колебательного процесса.
Простой и надежный модуль обработки сигнала. Снимаемое с сенсора напряжение прямо пропорционально расходу, что не требует линеаризации сигнала, как в классической методике.
Минимальное влияние изменения температуры окружающей среды на сенсор, т.к. вся его трубка находится в кожухе, где поддерживается постоянная температура (температурное регулирование).
Возможно измерение/регулирование расхода вплоть до 140% от ВП (однако в этом случае возможно снижение точности работы прибора)

Как правильно заказать измеритель или регулятор расхода газа (РРГ)

Для заказа большинства моделей вам необходимо учесть:
Верхний предел измерения по азоту в ст.см 3 /мин (sccm) или в ст.л/мин (slm) из предлагаемого ряда.

Диапазон рабочих температур
Стандартный диапазон: 15 - 45°C. Имеются модели, работающие при повышенных температурах. При заказе уточните необходимый вам диапазон рабочих температур.

Выходной сигнал
Вы можете выбрать прибор с аналоговым выходным сигналом 0..5 В, либо прибор с дополнительным цифровым интерфейсом RS 485, Device Net или Profitbus, USB.

Штуцеры
Вы можете выбрать Swagelok 1/4", Cajon 4 VCR, Cajon 4 VCO, а для моделей на большие расходы - Swagelok 1/2", Cajon 8 VCR, Cajon 8 VCO. Подумайте, есть ли у вас подходящая арматура для этих штуцеров. Вы можете заказать ее вместе с нашим оборудованием.

Уплотнения
Компания MKS Instruments предлагает несколько видов уплотнений для газов различной степени агрессивности: Viton, Neoprene, Buna-N, Kalrez. Существуют полностью металлические приборы. Если вы не уверены в своем выборе, сообщите нам, с какими газами вы работаете, и мы поможем вам сделать правильный выбор.

Кабели
При покупке регуляторов и расходомеров необходимо предусмотреть закупку соединительных кабелей между этими датчиками и их электронными блоками. Компания "MKS" предлагает кабели стандартной длины 3 м. Если вам необходима другая длина кабеля, укажите ее в вашем заказе.

Монтаж
Компания "MKS Instruments" рекомендует монтировать регуляторы и расходомеры в горизонтальном положении (горизонтальная линия протока).
При использовании приборов на газовых линиях, питающихся напрямую от баллона с газом, или при использовании сомнительных по чистоте баллонов (даже с установленным фильтром грубой очистки) рекомендуется установить перед прибором защитный фильтр (ячейка 1..10 мкм) для предотвращения его закупоривания.

Выбор верхнего предела в зависимости от рода газа
Все приведенные ниже характеристики расходомеров и регуляторов расхода газа даны для приборов, калиброванных по азоту. При работе с иными газами для правильного выбора ВП прибора необходимо учесть коэффициент коррекции рода газа (ККРГ).

Пример 1. Необходимо регулировать массовый расход газа СО₂ в диапазоне до 100 ст.см 3 /мин.
Определяем ВП в азотном эквиваленте, используя коэффициент коррекции рода газа (ККРГ), который для СО₂ равен 0,74.
100 (ст.см 3 /мин) /0,74 = 135 ст.см 3 /мин в азотном эквиваленте.
Наиболее близкий сверху ВП для регулятора 1259 будет 200 ст.см 3 /мин.
Пример 2. Дан расходомер с ВП, равным 1000 ст.см 3 /мин, измеряющий расход азота.
Каков будет максимальный измеряемый расход (ВП) по аргону?
ККРГ для аргона К=1,45.
1000 ст.см 3 /мин х 1,45= 1450 ст.см 3 /мин по аргону.

ПРИМЕЧАНИЕ: если ваш рабочий газ имеет плотность большую, чем азот (1,25 кг/м 3 при 0°C), необходимо дополнительно уточнить у представителей компании рекомендации по выбору ВП.

В компании "БЛМ Синержи" вы можете заказать расходомер потока газа с доставкой в любой регион России.

Регуляторы расхода газа (РРГ) предназначены для поддержания заданного пользователем значения расхода. РРГ используются в промышленности и научно-исследовательских лабораториях для организации подачи газа из баллонов и магистралей. На рынке представлены устройства компаний Элточприбор, MKS, Bronkhorst и др. Стоимость таких приборов составляет 1000-2500 USD. Целью настоящей работы является создание регулятора расхода газа из более доступных компонентов. Идея состоит в организации системы с обратной связью, включающей в себя пропорциональный клапан и измеритель расхода. Ниже приведено краткое описание аппаратной и программной части системы, позволяющее воспроизвести ее всем, кто использует РРГ в своей деятельности. Все исходные коды доступны на GitHub.

Использовались изделия компании SMC, клапаны серии PVQ и измерители расхода серии PFM5 без индикации. Было собрано два РРГ с диапазонами регулируемых расходов 0.2-5 л/мин (PVQ13 + PFM510) и 1-50 л/мин (PVQ31 + PFM550), показанные на рисунке. Стоимость одного регулятора расхода можно оценить сверху как 100 USD (клапан PVQ31) + 80 USD (измеритель PFM5) + 20 USD (микроконтроллер Arduino Nano, блок питания и радиодетали) = 200 USD. Все описанное ниже относится к РРГ 1-50 л/мин. Создание регулятора 0.2-5 л/мин, а также любых других регуляторов из аналогичных компонентов следует той же схеме, но может отличаться незначительными деталями.

Аппаратная часть

Аппаратная часть показана на рисунке и состоит из:

Пропорционального клапана PVQ31
Измерителя расхода PFM550
Фильтра
Блока питания (24V, 1A)
Схемы управления силой тока
Микроконтроллера Arduino Nano и схемы его питания

Электрическая схема подключения компонентов показана на рисунке. Для питания схемы используется источник постоянного тока на 24 В, 1 А, которого более чем достаточно, учитывая потребление клапана менее 200 мА и измерителя менее 35 мА. Пропорциональные клапаны серии PVQ управляются силой тока. В соответствии с документацией не рекомендуется управлять ими путем контроля напряжения. Управление силой тока может быть реализовано с помощью схемы обсуждавшейся здесь, здесь и более подробно здесь. Схема управления силой тока выделена на общей электрической схеме (Рис.3) пунктирным прямоугольником. Клапаны серии PVQ подключаются двумя проводами питания: красный — DC+, черный — DC-.

Сила тока регулируется с помощью ШИМ сигнала, выдаваемого аналоговым пином микроконтроллера. По умолчанию контроллеры на базе ATmega328 (Arduino UNO/Nano/Pro Mini) генерируют 8 битный (значения 0-255) ШИМ сигнал на частоте 488 или 976 Гц, в зависимости от пина. Малая разрядность ШИМ сигнала снижает точность регулировки клапана. Низкая частота приводит к его гудению. Эти величины могут быть увеличены программно до 10 бит (0-1023) и 15.6 кГц, соответственно. Мы использовали частоту 7.8 кГц. Описание команд, которые необходимо вставить в функцию setup() прошивки Arduino приведено здесь и здесь.

Измерители расхода серии PFM5 имеют 2 сигнальных провода (черный — аналоговый выход, белый — установка времени отклика (не используем)) и два провода питания (коричневый — DC+, синий — DC-). Питание от источника постоянного тока 24 В. Измеритель расхода выдает аналоговый сигнал в диапазоне 1-5 В. Значение 1 В соответствует нулевому расходу газа, 5 В — максимальному для данного измерителя. Согласно документации зависимость между расходом и напряжением линейная. Между тем представляется нелишним проведение регулярной тарировки расходомера. Аналоговый сигнал с измерителя расхода (черный провод) принимается 10 битным (0-1023) аналоговым пином Arduino для обработки и отображения. Белый провод предназначен для установки времени отклика, мы его не используем. В этом случае время отклика 50 мс.

Питание платы Arduino следует осуществлять через пин 5V, напряжение питания не должно превышать 5.5 В. Такое питание может быть организовано от БП клапана и расходомера через стабилизатор L7805, как показано на схеме (Рис.3). Скорее всего будет нужен радиатор на стабилизатор. Питание от USB порта компьютера, использованное во время тестирования (Рис.2) не желательно так как в этом случае опорное напряжение при использовании АЦП нестабильно. Более подробно про питание платы см. здесь.

Программная часть
Программная часть состоит из прошивки микроконтроллера Arduino Nano и графического интерфейса пользователя, запускаемого на ПК.

Программа, загружаемая на микроконтроллер, циклически выполняет следующие действия:

Опрашивает последовательный порт и считывает с него данные, вводимые пользователем
Выводит данные, полученные с измерителя расхода в последовательный порт
В зависимости от данных, полученных от пользователя и измерителя расхода определяет величину открытия пропорционального клапана и формирует необходимый ШИМ-сигнал

Для использования ПИД-регулятора необходимо подобрать коэффициенты пропорциональной Kp , интегральной Ki и дифференциальной Kd составляющих, а также время итерации dtpid . Значение переменной dtpid надо подбирать в зависимости от инертности системы. Чем более инертна система тем больше должно быть dtpid . Исходя из оценок и результатов тестирования для рассматриваемого устройства мы выбрали значения dtpid = 100-330 мс. Коэффициенты Kp , Ki , Kd подбираются при фиксированном значении dtpid и существенно зависят от системы. Рекомендации по подбору коэффициентов можно найти здесь, здесь и здесь.

Итак, алгоритм, циклично выполняемый микроконтроллером выглядит следующим образом:

Графический интерфейс пользователя написан на языке Python с использованием графического фреймворка PyQt. Дизайн создан в программе Qt Designer, после чего код .ui-файла конвертировался в Python-файл. Введение в разработку графического интерфейса и использование PyQt см. здесь и здесь.

Графический интерфейс взаимодействует с прошивкой Arduino через последовательный порт с помощью библиотеки pyserial . Python-программа выполняет следующие действия:

Устанавливает соединение с последовательным портом микроконтроллера
Через графический интерфейс получает от пользователя данные о требуемом режиме работы, значении желаемого расхода газа или величины открытия клапана, в различных единицах измерения
Приводит полученные данные к диапазону 0-1023, принимаемому прошивкой микроконтроллера, по формулам пересчета
Передает данные п.3 микроконтроллеру через последовательный порт
Считывает из последовательного порта данные, полученные от измерителя расхода (значения 0-1023)
Переводит данные п.5 в требуемые единицы измерения и отображает в числовом и графическом виде

Для перевода из пользовательских единиц измерения в диапазон 0-1023 и обратно предназначен модуль units.py . Этот модуль позволяет легко добавлять новые единицы измерения. От пользователя требуется указать название единиц и формулу пересчета из 0-1023 в новые единицы измерения. Модуль снабжен подробными комментариями.

Данные полученные от измерителя расхода и выведенные прошивкой микроконтроллера в последовательный порт считываются с порта Python-программой и после перевода единиц измерения отображаются в текстовом и графическом виде. Для отрисовки графика текущего расхода используется библиотека pyqtgraph .

Результаты

Для начала работы с РРГ необходимо: прошить микроконтроллер, подключить питание, запустить Python-программу, установить соединение с последовательным портом. После этого пользователь может выбирать ражим работы (ручной или автоматический) и задавать требуемую величину открытия клапана в ручном режиме работы или поддерживаемое значение расхода в автоматическом. Текущий расход газа выводится в соответствующем поле и отображается на графике. График обновляется циклически, после достижения заданного количества точек график очищается и отрисовка начинается сначала. Пользователь может выбрать используемые единицы измерения.

На рисунке показан внешний вид графического интерфейса пользователя и график изменения расхода газа, полученный в автоматическом режиме и демонстрирующий переключение РРГ между разными значениями поддерживаемого расхода. Результаты приведены в единицах 0-1023.

Для демонстрации возможностей поддержания постоянного расхода газа был рассмотрен случай, когда расход при открытии пропорционального клапана на постоянную величину «плывет», как показано в левой части графика (x<950) на рисунке ниже. Результат работы режима автоматического поддержания заданного расхода можно видеть на правой части графика (x>1000). Тесты показали, что отклонение от заданного расхода в режиме автоматического удержания составляет не более 2%.

Замечания

Использование микроконтроллера Arduino Nano излишне так как задействована лишь малая часть его пинов. С другой стороны было бы лучше использовать микроконтроллеры с большей разрядностью аналоговых входов/выходов для повышения точности измерения и регулировки. При смене типа микроконтроллера может потребоваться своя реализация ПИД-регулятора, это не должно вызвать затруднений так как алгоритм простой.

На этапе разработки электрическая схема была собрана на макетной плате (см. Рис.2). Для дальнейшего использования необходимо спаять схему и поместить в корпус.

Авторы статьи не являются ни электронщиками, ни программистами, поэтому конструктивные советы по улучшению приветствуются.

Дополнительные материалы

Исходные коды прошивки Arduino и Python-программы, а также документацию на используемые измерители расхода и пропорциональные клапаны выложены на GitHub

Благодарности

Мы благодарны нашим коллегам за идею системы, реализованной в этой работе. AlexGyver и другим пользователям, щедро делящимся своим опытом, за информацию которую мы использовали в работе.

Компания выпускает для различных газовых хроматографов регуляторы расхода газа и М по привлекательным ценам.

Особенности конструкции

Регулятор расхода состоит из следующих частей:

Корпус. Включает в себя разъем для подключения к управляющему контроллеру и штуцеры для подключения входной и выходной газовых линий.
Калориметрический преобразователь. За счет нагрева газа по сечению потока определяется разность температур.
Исполнительный механизм (электромагнитный клапан).
Плата управления. Система элементов, отвечающая за преобразования сигналов, которые подает пользователь.

Какие модели вы можете купить у нас?

В настоящий момент компания выпускает следующие модификации приборов:

Электронные регуляторы давления (задание выходного давления осуществляется с помощью встроенного переменного резистора) (задание выходного давления осуществляется с помощью системы управления хроматографа) предназначены для поддержания давления на заданном уровне в хроматографах серии «Кристаллюкс». Коэффициент преобразования измерителя давления — 10 В/МПа.

На схеме: Механический регулятор давления

Механический регулятор давления состоит из следующих составных частей:
винта 1, деформирующего пружину 2 при установке необходимого давления, мембраны 4 с элементами передачи ее перемещений (под влиянием давления газа в рабочей полости) дросселя 6, выполненного с применением часовых камней, и корпуса 3, 5. Диапазон регулировки выходного давления от 0,005 до 0,35 МПа.

Технические характеристики РД

Давление газов на входе — (0,4 + 0,04) МПа.
Диапазоны рабочих расходов газов — от 5 до 800 мл/мин. Возможность задания типа газа (азот, гелий, водород, аргон, воздух).
Диапазоны давления — от 0, 001 до 0,40 МПа с дискретностью задания 0,0001 МПа.
Отклонение расхода газа-носителя от среднего значения — + 1,5 % в диапазоне расходов от 50 до 100 мл/мин и в диапазоне расходов от 3 до 50 мл/мин.
Относительное отклонение среднего установившегося значения расхода газа от заданного значения в диапазоне:
1. от 3 до 100 мл/мин.: + 2,5 %, но не менее 0,5 мл/мин;
2. от 100 до 200 мл/мин.: + 5 %;
3. от 200 до 800 мл/мин.: + 10 %.
Давление газов на входе — (0,4 + 0,04) МПа.
Отклонение регулируемого выходного давления регулятора от заданного значения — не более 1%.

Подать заявку на приобретение устройства вы можете, связавшись с нашими менеджерами по телефону или электронной почте. Вы также можете заказать обратный звонок, и мы сами перезвоним вам. Номер телефона и электронный ящик указаны в разделе «Контакты».

Стабильная работа оборудования во многом зависит от постоянства параметров рабочей среды. Для этого и нужен регулятор расхода газа. Устройство позволяет поддерживать скорость подачи вещества на заданном уровне вне зависимости от температуры и давления внутри баллона.

Особенности конструкции регулятора

Прибор объединяет в себе сразу два устройства – клапан и измеритель текущего расхода. Клапан получает сигнал от расходомера и регулирует подачу газа, изменяя диаметр проходного отверстия между плунжером и зазором седла.

Конструкция регулятора рассчитана таким образом, чтобы стабилизировать расход как от бытовых газовых баллонов с пропаном, так и от крупных промышленных емкостей независимо от давления и объема поступающей смеси. Устройство функционирует автоматически, что делает оборудование еще более надежным и безопасным в использовании. Встроенный процессор исключает риск ошибки и влияния человеческого фактора.

Какие бывают регуляторы расхода газа

По характеристике клапанов устройства бывают:

встроенные;
отдельно стоящие;
линейные;
нелинейные;
электромагнитные;
пневматические.

По принципу действия различают регуляторы:

измерительные;
турбинные;
вихревые;
термомассовые;
электромагнитные и т. д.

Критерии выбора

При покупке регулятора расхода решающее значение имеют следующие параметры:

максимальные и минимальные показатели расхода;
точность регулировки (допустимые отклонения);
показатели граничного давления;
вид баллона или другого регулируемого объекта;
акустические показатели;
требования герметичности;
скорость срабатывания.

Многие производители предлагают регуляторы расхода газа с ротаметром. Прибор представляет собой широкую стеклянную трубку со шкалой и подвижным шариком внутри. Ротаметр позволяет визуально контролировать работу оборудования. Приборы стоят дороже и актуальны только для баллонов высокого давления. Необходимость установки ротаметра зависит от вида сжиженного газа. Например, для контроля расхода аргона и регулятор, и ротаметр нужны. Газ дорогостоящий. При большом объеме потребления дешевого топлива покупка дополнительного оборудования может быть экономически не оправдана.

Регуляторы РД-6, РД-7 и РД-8 предназначены для потребителей с небольшим расходом газа и используются в баллонных установках сжиженного газа, но могут применяться для редуцирования природного газа. В настоящее время вместо регуляторов РДГ освоено производство регуляторов РДСГ.

В регуляторе РДСГ 1 -1,2 (рис. 3.4) между корпусом 12 и крышкой 9 зажата мембрана 13, на которую опирается тарелка 14, отжимаемая вниз пружиной 10. Сжатие пружины регулируется гайкой 8 при снятом защитном колпачке 7. Газ поступает в регулятор через входной штуцер 2 с накидной гайкой и с уплотнительной прокладкой 1. Во входном штуцере имеется фильтрующая сетка 3. Степень открытия седла 4 определяется положением золотника 6, который передвигается коленчатым рычагом 16, связанным со штоком 15 мембраны. Золотник перемещается только вдоль оси седла в специальной втулке 5 с отверстиями на ее боковой поверхности, через которые газ, дросселированый до выходного давления, поступает в подмембранное пространство, откуда подается потребителю через штуцер 11. Регулятор настраивают на заданное выходное давление, сжимая пружину ввертыванием и вывертыванием гайки 8. При уменьшении расхода газа давление под мембраной увеличивается,

Рис. 3.4. Регулятор РДСГ1-1,2:

1 — накидная гайка с уплотнительной прокладкой; 2 — входной штуцер;
3 — фильтрующая сетка; 4 — седло; 5 — втулка; 6 — золотник;
7 — защитный колпачок; 8 — регулирующая гайка; 9 — крышка;
10 — пружина; 11— выходной штуцер; 12— корпус регулятора РДСГ1-1,2; 13— мембрана; 14— отжимная горелка; 15— шток мембраны;
16 — коленчатый рычаг

мембрана приподнимается и через кинематическую связь с золотником прикрывает седло, уменьшая подачу газа и поддерживая давление на заданном уровне. Если расход возрастает, то мембрана опускается, обеспечивая увеличение открытия седла и подачи газа.

В регуляторе РДСГ1-0,5 (рис. 3.5) золотник 2 ввернут на резьбе в стойку 4, укрепленную в кронштейне корпуса 5 на оси 3. Это позволяет устанавливать оптимальный зазор между седлом во входном штуцере 1 и золотником. Регулятор настраивают на заданное давление перемещением золотника в стойке, а также регулировочным винтом 7, который посредством фигурной шайбы б изменяет сжатие пружины 8. Регулятор РДСГ1-0,5 действует аналогично регулятору РДСГ1-1,2.

Регуляторы низкого давления прямого действия РД используются для объектов, потребляющих незначительное количество газа (рис. 3.6).

Основными узлами регулятора РД являются: разъемный фланцевый корпус с мембранно-пружинным измерительным устройством и коленчатым рычагом 12, воздействующим на толкатель 13 золотника 9;

• литой тройник 7вентильного типа с регулирующим клапаном 8; импульсная трубка 6, соединяющая выходное отверстие тройника с подмембранной полостью и выполняющая роль звена обратного воздействия конечного давления на мембраннопружинное измерительное устройство и регулирующий клапан;

Рис. 3.5. Регулятор РДСГ1 -0,5:

1 — входной штуцер; 2 — золотник; 3 — ось; 4 — стойка; 5 — корпус; 6 — фигурная шайба; 7 — регулировочный винт; 8 — пружина

Рис. 3.6. Регулятор типа РД:

1 — демпфирующее отверстие; 2 — пружина; 3 — колпак; 4 — нажимная гайка; 5 — мембрана кольцевого типа; 6 — импульсная трубка; 7 — литой тройник клапанного типа; 8 — регулирующий клапан; 9 — золотник;
10 — фибровая или паронитовая прокладка; 11 — резьбовая накладная гайка; 12 — коленчатый рычаг;
13 — толкатель; 14 — центральный стальной диск

• резьбовая накладная гайка 11, соединяющая корпус регулятора с тройником. Герметичность соединения обеспечивается фибровой или паронитовой прокладкой 10.

Мембрана 5кольцевого типа изготавливается из протестированной листовой масло-бензо-морозостойкой резины. Активная площадь мембраны и полезный ход определяются размерами центрального стального диска 14. Нажимной гайкой 4 настраивают на заданное конечное давление. Увеличение степени сжатия пружины 2 вызывает увеличение конечного давления. После окончания настройки верхний цилиндрический конец корпуса закрывают заглушкой 3.

Демпфирующее отверстие 1 постоянного диаметра соединяет надмембранную полость с резьбовым отверстием на фланце корпуса, к которому подключаются свечи безопасности.

Регулирующий клапан 8 находится в положении «нормально открыт», так как до включения регулятора в работу мембраннопружинное устройство занимает крайнее нижнее положение, определяющее максимально необходимый зазор между золотником 9 и седлом клапана.

При увеличении расхода газа снижение конечного давления в импульсной трубке и в надмембранной полости приведет к нарушению равновесия сил давления и пружины, действующих на мембрану во встречных направлениях. Пружина отожмет мембрану вниз, и золотник приоткроет регулирующий клапан на величину, необходимую для создания равновесного состояния системы регулирования при новом увеличенном расходе газа. Равновесное состояние устанавливается при меньшем значении конечного давления (Р_х - АР,). При уменьшении расхода газа новое равновесие достигается прикрытием регулирующего клапана и при поддержании увеличенного конечного давления <Р_х + APj).

Следовательно, по характеристике действия регулятор РД является пропорциональным регулятором и обеспечивает погрешность регулирования заданного конечного давления.

Опыт эксплуатации регулятора РД показал, что с увеличением расхода газа до определенной величины встроенная импульсная трубка 6 переставала выполнять функции обратного воздействия. Увеличение расхода газа приводило к увеличению скорости газового потока в тройнике, и его горловина приобретала свойства инжектора. При этом давление в подмембранной полости уменьшалось, нарушая нормальное протекание процесса автоматического регулирования. Это ограничивало пропускную способность регуляторов РД-32 до 40-50 м 3 /ч, а регуляторов РД-50 — до 100-130 м 3 /ч.

Изменение конструкции регулятора РД предусматривает применение внешней импульсной трубки 5вместо встроенной в тройнике регулятора (рис. 3.7).

Наибольшее распространение в схеме ГРУ получили регуляторы РД-32 и РД-50 с внешними импульсными линиями.

В настоящее время выпускаются модернизированные регуляторы РД-32М и РД-50М, в которых присоединение к газопроводам начального и конечного давления осуществляется накидными гайками 5, что исключает необходимость разъединения корпуса и тройника в любых условиях монтажа и позволяет сохранить заводскую регулировку хода золотника 4 и мембраны 8 (рис. 3.8). При подключении входного газопровода вместо заглушки 7 снижаются потери начального давления. Установка регулирующего клапана 6, так что торец его располагается вдоль оси тройника, снижает потери конечного давления. Упрощается регулировка конечного давления, которая осуществляется вращением винта 10 без снятия заглушки 1.

Регулятор давления газа домовый РДГД-20 (рис. 3.9) предназначен для снижения давления со среднего до низкого. Главной особен-

Рис. 3.7. Регулятор типа РД с наружным импульсом:

1 — штуцер; 2 — накидная гайка; 3 — сухари; 4 — опора;
5 — импульсная трубка; 6 — зацеп; 7 — винт; 8 — тарелка; 9 — прокладка

Рис. 3.8. Регуляторы РД-32М (а) и РД-50М (б):

1 — корпус; 2 — пружина; 3 — нажимная гайка; 4 — золотник; 5 — накидная гайка; 6 — регулирующий клапан;
7 — заглушка; 8 — заглушка, патрубок; 9 — импульсная линия; 10 — рычаг; 11, 13, 14 — мембраны; 12 — малая пружина ностью РДГД-20 является наличие в нем встроенного отсечного клапана, исполняющего функции ПЗК. На входном патрубке регулятора установлена фильтрующая сетка 35. Очищенный газ проходит через открытое впрессованное в корпус 34 седло 3 отсечного клапана в камеру Б, дросселируется в регулирующем органе до низкого давления и через выходной патрубок поступает к потребителю.

Рис. 3.9. Регулятор РДГД-20:

1,8 — штуцер; 2— запорный плунжер; 3,5— седло; 4 — плунжер;
6 — предохранительный сбросной клапан; 7,11, 23, 26, 27, 33— пружины;
9 —гайка; 10— шайба; 12— стакан; 13— разгрузочная мембрана;
14,22— мембраны; 15— шток; 16, 19— импульсная трубка; 77—головка; 18, 19,20— толкатель; 21— коробка; 24, 25— регулировочные гайки;
28 — втулка; 29— упор; 30— горизонтальный шток; 31— пробка;
32 — вертикальный шток; 34— корпус регулятора; 35— фильтрующая сетка; А— подмембранная полость; Б — входная полость;

В — надмембранная полость

Регулирующий орган состоит из впрессованного в корпусе седла 5и плунжера 4, соединенного штоком 15 с приводом — эластичной мембраной 14. Подмембранная полость Л от входной полости Б корпуса отделена разгрузочной мембраной 13 и соединена с выходным патрубком импульсной трубкой 16. Эта трубка на конце имеет головку 17 обтекаемой формы с несколькими радиальными отверстиями для восприятия только статического напора в выходном патрубке. При изменении расхода газа меняется давление его в выходном патрубке и камере А регулятора. Мембрана 14 через шток 15 изменяет расстояние плунжера от седла 5 так, чтобы давление в выходном патрубке восстановилось до заданного. Для настройки регулятора на выходное давление служит пружина 11, сжатие которой регулируется вращением в резьбе стакана 12 шайбы 10.

Для предохранения от разрыва в случае повышения выходного давления сверх заданного в мембрану 14 встроен предохранительный сбросной клапан 6, настройка которого производится изменением сжатия пружины 7 при вращении гайки 9 на резьбе штока 15. Излишки газа из полости А через открывшийся сбросной клапан поступают в надмембранную полость, из которой через штуцер 8 и присоединяемый к нему сбросной трубопровод выводятся в атмосферу.

Если давление в выходном патрубке регулятора увеличивается до 4—5 кПа, то срабатывает отсечной клапан, привод которого — мембрана 22 расположена в коробке 21 под корпусом 34 регулятора. Надмембранная полость В привода соединена импульсной трубкой 19 с выходным патрубком регулятора. При нормальной работе регулятора и находящемся в нижнем (открытом) положении плунжере 2 ПЗК горизонтальный шток 30пружиной 27через втулку 28 и упор 29 прижат к тонкой части штока 32, нижний, более толстый, конец которого упирается в горизонтальный шток, препятствуя закрытию клапана. Когда выходное давление увеличивается более 3 кПа, мембрана 22, преодолевая усилие пружины 26, начинает опускаться вниз вместе с толкателем 20. Толкатель при этом своей верхней скошенной кромкой передвигает вправо горизонтальный шток, преодолевая сопротивление пружины 27. Когда выходное давление достигает 4—5 кПа, горизонтальный шток выходит из зацепления со штоком 32, запорный плунжер 2 под действием пружины 33 поднимается вверх и прижимается к седлу 3. Поступление газа к потребителю прекращается. Настройка отсекателя на срабатывание при повышении давления производится изменением сжатия пружины 26 с помощью регулировочной гайки 25.

Если давление в выходном патрубке регулятора уменьшится до 0,07—0,11кПа, то отсечной клапан также закрывается и подача газа потребителям прекращается. Уменьшение выходного давления вызывает подъем мембраны 22 и связанного с ней толкателя 20. При этом толкатель своей нижней скошенной кромкой толкает вправо горизонтальный шток, и, когда выходное давление достигает значения 0,07—0,11 кПа, зацепление горизонтального штока 30 и вертикального ^прекращается. Запорный плунжер 2пружиной 33 подталкивается вверх к седлу, прикрывая проход газа. Настройка отсекателя на срабатывание при понижении давления производится изменением сжатия пружины 23 регулировочной гайкой 24.

Открытие отсечного клапана производят вручную после устранения причин, вызвавших его срабатывание. Для этого вывертывают пробку 31 и плавно перемешают вниз шток 32 до момента, когда за его выступ западает конец горизонтального штока 30. Этот момент определяют на слух по характерному щелчку, создаваемому ударом торца горизонтального штока о тонкую часть штока 32 под воздействием пружины 27. Затем пробку 31 устанавливают на место. Регулятор монтируют на горизонтальном участке газопровода стаканом 12 вверх. Размещаться регулятор может на вводе в здание, лестничной клетке.

Производственно-коммерческой фирмой «Экс-Форма» (г. Саратов) разработан и запущен в серийное производство регулятор давления газа прямоточной конструкции, пилотного типа для газораспределительных сетей с давлением до 1,2 МПа. Условия эксплуатации регулятора должны соответствовать климатическому исполнению УЗ ГОСТ 15150. Регулятор выпускается в двух исполнениях (табл. 3.1): РДП 50-Н — с низким выходным давлением; РДП 50-В — с высоким выходным давлением (табл. 3.2).

Читайте также: