Regulator de presiune , reductor de presiune a gazului - un fel de supape de control , un dispozitiv autonom care funcționează automat care servește la menținerea unei presiuni constante a gazului în conductă . Când presiunea este reglată, presiunea ridicată inițială este redusă la presiunea joasă finală. Acest lucru se realizează prin modificarea automată a gradului de deschidere a corpului de clapete al regulatorului, în urma căreia rezistența hidraulică la fluxul de gaz care trece se schimbă automat .
În funcție de presiunea menținută (locația punctului controlat în conducta de gaz), regulatoarele de presiune sunt împărțite în regulatoare „înainte de ei înșiși” și „după ei înșiși”. În fracturarea hidraulică , se folosesc doar regulatoarele „după ei înșiși”. Conform principiului de funcționare, regulatoarele sunt împărțite în flux direct și combinate.
Regulatorul automat de presiune este format dintr-un actuator și un corp de reglare. Partea principală a servomotorului este un element sensibil care compară semnalele punctului de referință și valoarea curentă a presiunii reglate. Actuatorul transformă semnalul de comandă într-o acțiune de control și în mișcarea corespunzătoare a părții în mișcare a corpului de reglare datorită energiei mediului de lucru (aceasta poate fi energia gazului care trece prin regulator sau energia mediu dintr-o sursă externă - electric, aer comprimat, hidraulic).
Dacă forța de deplasare dezvoltată de elementul sensibil al regulatorului este suficient de mare, atunci ea însăși îndeplinește funcțiile de control al organismului de reglementare. Astfel de reglementatori sunt numiți regulatori cu acțiune directă . Acestea includ regulatoare cu un manometru sub formă de arc, numite regulatoare cu arc . De asemenea, energia mediului de lucru poate acționa ca valoare de reglare a presiunii de ieșire. Dispozitivul care trimite un semnal de comandă la actuator sub forma unei presiuni de control în acest caz se numește „pilot”, iar regulatorul în sine este numit pilot .
Pe baza legii de reglementare care stă la baza lucrării, regulatoarele de presiune sunt astatice, statice și izodromice.
În sistemele de distribuție a gazelor, primele două tipuri de regulatoare sunt cele mai utilizate pe scară largă.
În regulatoarele astatice, asupra elementului sensibil (membrană) acţionează o forţă constantă din sarcina 2 . Forța activă (opusă) este forța pe care membrana o percepe de la presiunea de ieșire P 2 . Odată cu creșterea extracției gazelor din rețeaua 4 , presiunea P2 va scădea, echilibrul de forțe va fi perturbat, membrana va coborî și organismul de reglementare se va deschide.
Astfel de regulatoare, după ce sunt deranjate, aduc presiunea reglată la valoarea setată, indiferent de mărimea sarcinii și de poziția organismului de reglementare. Echilibrul sistemului poate avea loc numai la o valoare dată a presiunii reglate, iar corpul de reglare poate ocupa orice poziție. Astfel de regulatoare ar trebui utilizate pe rețele cu autonivelare ridicată, de exemplu, în rețelele de gaze de joasă presiune cu o capacitate suficient de mare.
Jocul, frecarea în articulații pot face ca reglarea să devină instabilă. Pentru a stabiliza procesul, feedback-ul dur este introdus în controler. Astfel de controlere se numesc statice. În cazul controlului static, valoarea de echilibru a presiunii controlate diferă întotdeauna de valoarea setată și numai la sarcina nominală valoarea reală devine egală cu valoarea nominală și se caracterizează prin denivelări (presiune controlată).
În regulator, sarcina este înlocuită cu un arc - un dispozitiv de stabilizare. Forța dezvoltată de arc este proporțională cu deformarea acestuia. Când membrana se află în poziția sa cea mai superioară (corpul de reglare este închis), arcul capătă cel mai mare raport de compresie și P 2 - maxim. Cu controlul complet deschis, valoarea lui P 2 este redusă la minim. Caracteristica statică a regulatoarelor este aleasă să fie plană, astfel încât denivelările regulatorului să fie mici, iar procesul de reglare să devină amortizat.
Un regulator izodromic (cu feedback elastic), atunci când presiunea controlată P2 deviază, va deplasa mai întâi corpul de reglare cu o cantitate proporțională cu valoarea abaterii, dar dacă presiunea P2 nu atinge valoarea setată, atunci corpul de reglare se va mișca până când presiunea P2 atinge valoarea setată.
Proiectarea regulatoarelor de presiune a gazului trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
Elementele principale ale corpurilor de reglare (de clapete) sunt porțile. Acestea pot fi cu un singur loc, cu două locuri și cu diafragmă ( supape de control ), furtun ( supape de prindere ), supape ( supape de conductă ) și amortizor ( supape fluture ).
În sistemele urbane de alimentare cu gaz, regulatoarele cu supape cu unul și două locuri sunt utilizate în principal, mai rar cu supape de clapetă și furtun.
Vanele cu un singur loc și cu două locuri pot fi realizate atât cu etanșare rigidă (metal pe metal), cât și cu una elastică (garnituri din cauciuc rezistent la ulei și benzină , piele , fluoroplast etc.). Astfel de supape constau dintr-un scaun și o supapă. Avantajul supapelor cu un singur loc este că oferă cu ușurință o etanșare etanșă. Cu toate acestea, supapele porților cu un singur loc sunt dezechilibrate, deoarece sunt afectate de diferența dintre presiunile de intrare și de ieșire.
Supapele cu scaun dublu în aceleași condiții au un debit semnificativ mai mare datorită suprafeței totale mai mari a secțiunii de curgere a scaunelor. Aceste supape sunt descărcate, însă, în absența fluxului de gaz, nu asigură etanșeitate, ceea ce se explică prin dificultatea de a ateriza obturatorul simultan pe două planuri. Regulatoarele cu două poziții sunt utilizate mai des în regulatoarele cu o sursă de energie constantă.
Porțile obturatoare sunt de obicei utilizate în fracturarea hidraulică cu debite mari de gaz (de exemplu, centrale termice ) și sunt utilizate ca organism de reglementare pentru regulatoarele cu acțiune indirectă cu o sursă de energie externă.
În regulatoarele de presiune a gazelor instalate în fracturarea hidraulică, membranele (plane și ondulate) sunt utilizate în principal ca element sensibil și în același timp ca antrenare .
Membrana plată este o placă plată rotundă realizată dintr-un material elastic. Membrana este prinsă între flanșele capacelor superioare și inferioare ale membranei. Partea centrală a membranei este prinsă pe ambele părți între două discuri metalice rotunde (crimp). Hard disk-urile măresc forța de permutare și reduc denivelările de reglare.
În plus, regulatoarele de presiune diferă prin următoarele caracteristici de proiectare:
Regulatoarele de presiune cu caracteristici de debit mare au, de regulă, o singură treaptă de reducere. Pentru a elimina complet efectul fluctuațiilor presiunii de intrare și ale debitului de gaz asupra stabilității regulatorului, se utilizează o reducere a presiunii în două etape în regulator. O schemă similară este utilizată în regulatoarele de uz casnic , cu caracteristici de debit de până la 25 m3/h, destinate utilizării individuale de către consumator.
Regulatoarele de design simplu îndeplinesc exclusiv funcția de a reduce presiunea gazului și de a o menține la un anumit nivel prestabilit. Proiectarea regulatoarelor de presiune combinate poate include o supapă de siguranță și de siguranță, un element de filtru, precum și un amortizor de zgomot.
La regulatoarele care folosesc funcția de control pneumatic al presiunii de ieșire, admisia acesteia poate fi efectuată atât direct la ieșirea regulatorului, cât și prin conectarea externă a unui impuls. Condiția principală pentru conectarea corectă a impulsului este localizarea punctului său de admisie în zona de curgere stabilă în absența turbulențelor și a supratensiunii.
RD, concepute pentru sistemele de alimentare cu gaz GPL, sunt proiectate să funcționeze cu faza de vapori.
Regulatoarele pot fi clasificate în funcție de următoarele caracteristici principale:
În funcție de scopul lor, autoritățile de reglementare pot fi împărțite în autorități de reglementare pentru uz casnic și autorități de reglementare pentru scopuri comerciale (industriale).
Scopul funcțional al regulatorului este determinat în primul rând de caracteristicile de setare a intervalelor de presiune de intrare și ieșire, debitul de gaz și alte caracteristici, care, la rândul lor, determină opțiunile pentru proiectarea acestuia.
Regulatoarele de uz casnic, de regulă, au o capacitate mică și setări pentru presiunea de ieșire scăzută, mai rar medie, ceea ce asigură utilizarea în siguranță a gazului în casă, concepute pentru a furniza sobe cu gaz, cazane de apă caldă, arzătoare și alte gaze de uz casnic. -utilizarea echipamentelor.
Regulatoarele de uz comercial și industrial au o gamă largă de presiuni de intrare și ieșire, capacitate mare de debit și sunt concepute pentru utilizare în alimentație, servicii sociale, agricultură, industrie, construcții etc.
În ceea ce privește setările pentru presiunea de intrare și ieșire a regulatoarelor, o astfel de împărțire se va împărți în trei categorii: „înalt - mediu”, „mediu - scăzut”, „înalt - scăzut” [1]
Acest lucru se datorează faptului că, în primul rând, alegerea parametrilor de presiune necesari în conductă pe toată lungimea de la rezervorul de stocare până la echipamentul care utilizează gaz este determinată pe baza multor parametri specifici ai sistemului proiectat, inclusiv a totalului productivitatea, numărul și volumul rezervoarelor de stocare, tipul de echipament care utilizează gaz, distanța de la acesta până la rezervor, condițiile de temperatură de funcționare și multe altele. În al doilea rând, în mod tradițional, o gamă largă de echipamente pentru GPL este produsă în SUA și în alte țări folosind așa-numitul. „Sistemul englez de măsuri” pe baza standardelor proprii aplicate acestui echipament, iar conversia la sistemul metric de unități ale sistemului englez de măsuri duce la apariția unor valori ale fracțiunilor zecimale care depășesc indicatorii stabiliți de rusă. documente de reglementare. În al treilea rând, producătorii străini depun eforturi pentru unificarea și universalizarea echipamentelor lor. Astfel, unele modele de regulatoare au setări de presiune la intrare și la ieșire care se încadrează în categorii complet diferite în același timp.
În ceea ce privește designul, RD poate fi clasificat după cum urmează:
RD simple au o etapă de reducere, RD combinate au două trepte: prima și a doua, sau controlerul principal plus „monitorul-regulator”. Ele pot avea, de asemenea, o supapă de siguranță integrală, o supapă de închidere de siguranță sau ambele.
Reducerea treptei oferă o fiabilitate mai mare, împreună cu o acuratețe și stabilitate crescută a procesului și o dependență mai mică de presiunea de admisie și vârfurile debitului. Utilizarea slam-shut și PSK încorporate oferă regulatorului niveluri suplimentare de protecție împotriva pătrunderii presiunii crescute la ieșire către consumator. Utilizarea unui „regulator-monitor” de control ca parte a RD face posibilă asigurarea alimentării neîntrerupte cu gaz în cazul unei defecțiuni a regulatorului principal. Într -un RD cu acțiune directă , arcul de reglare acționează ca un punct de referință, într-un RD cu acțiune indirectă este un actuator pneumatic, așa-numitul. pilot.
Regulatoarele cu arc cu acțiune directă au un design simplu și răspund rapid la modificările debitului de gaz, dar au o capacitate de debit relativ mică și funcționează în limite înguste de presiune la ieșire datorită intervalelor de reglare ale arcurilor.
Regulatoarele pilot, dimpotrivă, au o capacitate mare (până la câteva zeci de mii de metri cubi pe oră) și o gamă largă de setări, dar, în același timp, viteza procesului tranzitoriu este mult mai mică decât cea a arcului. RD-uri.
Sisteme de control în două trepte
Deși sistemele cu o singură treaptă sunt utilizate în multe cazuri, uneori este necesar să se instaleze un sistem de control în două trepte. În acest caz, un regulator de înaltă presiune este instalat pe rezervor, iar regulatoarele de joasă presiune sunt instalate direct la consumator. Este important de reținut că presiunea în sistemele cu reglare într-o etapă este menținută cu o precizie de 1 kPa. Sistemele în două trepte, pe de altă parte, măresc precizia de reglare la 0,25 kPa, ceea ce îndeplinește cerințele noilor dispozitive consumatoare de gaze de înaltă eficiență care necesită o reglare precisă a presiunii pentru aprindere adecvată și funcționare stabilă. Pentru a facilita identificarea tipului de RD în raport cu locația de instalare într-un anumit sistem de control, pe lângă codul de produs standard, unii producători folosesc un cod de culoare special.
Pentru a selecta dimensiunea corespunzătoare a controlerului, este necesar să se determine sarcina totală a instalației, care se calculează prin adăugarea performanței tuturor dispozitivelor incluse în instalație. Acești parametri pot fi preluați din datele pașaportului RD sau din documentația tehnică a producătorului.
Scurte caracteristici ale grupurilor de regulatori
Regulatoarele de presiune GPL pot fi împărțite în șase grupuri principale:
RD din prima etapă de reducere efectuează o reducere a presiunii de la un interval ridicat la unul mediu și sunt instalate în sistemele de alimentare cu gaz direct după rezervoarele de GPL. Multe modele de regulatoare de primă etapă nu sunt echipate cu dispozitive de siguranță, deoarece funcția de protecție împotriva suprapresiunii în rețea este implementată în etapele următoare de reducere.
Regulatoarele de treapta a doua sunt instalate în sistemele de alimentare cu gaz GPL pentru a nivela influența fluctuațiilor de temperatură a vaporilor GPL și a presiunii de intrare, pentru a reduce de la presiune medie la presiune joasă, asigurând astfel o presiune de ieșire stabilă care pătrunde în echipamentul consumator de gaze. Spre deosebire de prima etapă RD, acestea sunt în mare parte echipate cu o supapă de siguranță (PSK) care evacuează presiunea crescută a gazului de ieșire în atmosferă și o supapă de închidere de siguranță (SVK) care oprește alimentarea cu gaz în cazul în care de creștere a presiunii de urgență la ieșire.
Regulatoarele de presiune în două trepte combină proprietățile RD din prima și a doua etapă și sunt concepute pentru a reduce presiunea ridicată a fazei de vapori de GPL prelevată din unitățile de rezervor, precum și pentru a menține automat presiunea scăzută în limitele specificate, indiferent de intrare. fluctuații de presiune, modificări ale fluxului de gaz și ale temperaturii. Două trepte asigură o presiune de ieșire mai stabilă decât regulatoarele cu o singură treaptă. RD cu două trepte sunt, de asemenea, echipate cu sisteme de protecție la suprapresiune încorporate.
Grupul de regulatoare industriale se caracterizează printr-o gamă largă de setări de presiune la intrare și la ieșire, precum și printr-un debit mare. În ceea ce privește designul, regulatoarele industriale pot fi fie simple, fie combinate, în funcție de sarcina specifică rezolvată.