Регуляторы давления

Основным и важнейшим элементом ГРУ является регулятор, обеспечивающий автоматическое регулирование давления газа. По принципу действия различают регуляторы прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия изменение конечного (выходного) давления газа в контролируемой точке создает уси­лие, необходимое для осуществления регулирующего действия. У регуляторов непрямого действия изменение конечного (выход­ного) давления газа приводит в действие лишь распределительный механизм для включения источника энергии, с помощью которой уже осуществляется регулирующее действие.

В ГРП сельских систем газоснабжения в свое время наиболь­шее применение нашли регуляторы прямого действия, такие как РД-32М, РД-50М, РДУК-2. В последнее время при новом строи­тельстве вместо них применяют регуляторы типа РДБК, комбини­рованные и домовые регуляторы (РДСК-50, РДНК-400, РДГД-20, РДГ-50, РДГ-80, РДГ-100, РДГ-150 и др.).

На рис. 2.30 показано устройство регуляторов типа РД-32М и РД-50М,

выпускаемых промышленностью вместо ранее применяе­мых типа РД-32, РД-40,

РД-50. По устройству и принципу дей­ствия РД-32М и РД-50М одинаковы.

Регулятор состоит из двух основных узлов: дроссельного устройства (крестовины) и мембранного привода (мембранной ка­меры) с пружинным управлением. Корпус 12 крестовины выпол­нен в виде вентиля с муфтовыми концами и накидными гайка­ми 10. Внутри крестовины имеется клапанное отверстие, снабжен­ное сменным седлом 11, перекрываемое при работе однотарельчатым клапаном 13 с резиновой прокладкой. Клапан 13 навинчен и зафиксирован контргайкой 14 на шток 15, являющийся плечом ко­ленчатого рычага (золотника) 16 мембранного привода. Мембран­ная камера состоит из чугунного корпуса 1 и крышки 5 с колон­кой 7, между которыми помещена рабочая мембрана 4. На тарел­ку 3 мембраны опирается определяющая выходное давление над­строечная пружина 8, усилие которой изменяется вращением регу­лировочного (нажимного) винта 9, сопровождаемым вертикальным перемещением шайбы, сжимающей или ослабляющей пружину.

В центре мембраны регулятора встроен предохранительный (сбросной) клапан 2 с пружиной 6, который после закрытия основ­ного клапана 13 обеспечивает сброс излишнего газа в атмосферу, предотвращая разрыв мембраны от повышенного давления. Под ме­мбраной находится рычажный механизм преобразования верти­кального движения мембраны в горизонтальное за счет перемеще­ния штока клапана.

Резьбовое крепление клапана на штоке позволяет вращением контргайки 14 регулировать величину наибольшего открытия кла­пана при сборке регулятора или замене седла 11 в крестовине. Газ к седлу подводится прямо или сбоку по одному из входных кана­лов. Под клапаном давление газа редуцируется, а импульс выход­ного давления от газопровода за регулятором подводится по им­пульсной трубке в мембранную камеру под большую мембрану. При любом установившемся режиме работы регулятора его по­движные элементы находятся в равновесии. Усилие входного дав­ления газа на клапан, уменьшенное рычажной передачей, и уси­лие пружины уравновешиваются в каждом положении определен­ным давлением газа из-под мембраны. Если расход газа или вход­ное давление в процессе работы изменяются, то равновесие по­движной системы нарушается. Под действием преобладающего усилия мембрана через рычажную передачу передвигает клапан в другое равновесное положение, соответствующее новому расходу или новому входному давлению газа. Отклонение регулируемого давления от заданного (характерная неравномерность регулирова­ния) выражается в основном снижением выходного давления при увеличении расхода газа. При полном отсутствии расхода газа возросшее после регулятора выходное давление поднимет мембра­ну вверх и закроет регулирующий клапан. Вследствие возможной негерметичности закрытого клапана или иных пропусков газа при отсутствии расхода выходное давление будет повышаться, а ме­мбрана регулятора поднимется, преодолевая усилие малой пру­жины. Сбросной клапан, удерживаемый концом рычага, откроется, и за счет сброса какого-то количества газа в атмосферу дальней­ший рост давления в сети за регулятором прекратится.

Регуляторы РД-32М и РД-50М различаются размерами кресто­вины и мембранной камеры. У регулятора РД-50М сбросной кла­пан 2 расположен не на

основной мембране, а в приливе на ниж­ней части корпуса мембранной коробки.

Для РД-32М предусма­триваются сопла диаметром 4; 6 и 10 мм, для РД-50М — 8; 11; 15; 20 и 25 мм. Сопла большого диаметра используются при относи­тельно малом входном давлении. Основные технические характе­ристики регуляторов РД-32М и РД-50М представлены в табл. 2.15. Регуляторы РД-32М на установках сжиженного газа имеют пру­жину повышенного давления и сменные седла диаметром 4 или 6 мм.

В зависимости от назначения и по виду газа регуляторы на за­воде маркируются буквенными индексами С и Ж, что соответствует их работе на сетевом (природном) или на сжиженном газе, а также одним из цифровых: 10; 6 или 4 (регуляторы РД-32М) и 8; 11; 15; 20; 25 (регуляторы РД-50М), означающих диаметр седла в миллиметрах.

Присоединительные размеры наружной трубной резьбы вход­ных патрубков крестовины, дюймы:

Максимальная пропускная способность регуляторов РД-32М и РД-50М при различных входном давлении и диаметрах сменных седел приведена в табл. 2.16.

Необходимую пружину для ремонта или перенастройки регу­ляторов можно подобрать, руководствуясь данными, приведенными в табл. 2.17.

При эксплуатации регуляторов типа РД могут возникнуть сле­дующие неисправности.

1. Давление за регулятором резко снижается. Причины: обмер­зание или засорение седла клапана, заедание штока в направляю­щей втулке или недостаточное давление газа на входе в регуля­тор.

2. Давление газа за регулятором резко повышается, из сброс­ного клапана (из колонки) идет газ. Причины: прорыв рабочей мембраны, заедание штока золотника или износ резинового уплот­нителя клапана.

3. Ощущается запах или виден выход газа из колонки крышки регулятора при нормальном входном и выходном давлении. При­чины: смещение золотника сбросного клапана с седла.

В первых двух случаях необходимо сначала разобрать боко­вой патрубок крестовины, затем, если в этом есть надобность, мембрану и устранить выявленное повреждение. В третьем случае иногда оказывается достаточным открыть колонку, извлечь регу­лировочную пружину вместе с шайбой и винтом, затем неметалли­ческим предметом пошевелить сбросной клапан, при необходимо­сти дорегулировать его на заданное сбросное давление.

Большинство поселковых и сельских ГРП в настоящее время оборудуются регуляторами РДУК2-50/35, которые при входном давлении 3; 6 и 12 кгс/см² обеспечивают максимальную пропуск­ную способность 2,0; 3,1 и 5,6 тыс. м³/ч соответственно.

В зависимости от производительности поселковые и сельские отопительные котельные имеют в своих ГРУ регуляторы с диаме­трами условных проходов 100 и 200 мм, снабженные регуляторами управления (пилотами) КН или КВ.

Регулятор РДУК2 (регулятор давления универсальный кон­струкции Казанцева) в зависимости от пропускной способности и допускаемого перепада давлений комплектуется соответствующими тарельчатыми клапанами (золотниками) и седлами. На рис. 2.31 и 2.32 показано устройство регулятора РДУК2 и пилотов KB, КН.

Регулятор РДУК2 имеет корпус 2 вентильной формы, на кото­ром снизу крепится мембранная камера с рабочей мембраной 8. В верхней части корпуса регулятора муфтовым соединением за­креплен пилот 6. Дросселирование газа в

регуляторе осуществляется клапаном 1, высота подъема которого над седлом зависит от вер­тикального перемещения рабочей мембраны под действием разно­сти входного давления газа, поступающего из надклапанной части регулятора, через клапан пилота, по импульсной трубке 7 и через демпфиру-

рующий дроссель 9 под мембрану, и выходного давления газа, поступающего из газопровода за регулятором по дыхатель­ной импульсной трубке 13 в надмембранную полость. Импульс выходного давления в газопроводе за регулятором по трубке 5 пе­редается в надмембранное пространство пилота.

Часть газа входного давления из импульсной трубки 7 во вре­мя работы регулятора постоянно сбрасывается в газопровод конеч­ного давления по сбросной трубке 12. Эта трубка подключается к газопроводу выходного давления вместе с дросселем, диаметр ее больше диаметра демпфирующего дросселя, благодаря этому под­бору диаметров и непрерывному потоку газа через сбросной дрос­сель давление газа в подмембранной полости регулятора всегда больше, чем на выходе из него. Эта разность давлений газа по обе стороны мембраны регулятора образует ее подъемную силу, уравновешиваемую при любом установившемся режиме работы клапана весом самого клапана, штока 10, толкателя 11 и действи­ем входного давления на клапан.

Выходное давление газа устанавливается посредством сжатия пружины пилота. Повышенное давление под мембраной регулятора автоматически меняется пилотом в зависимости от расхода газа через регулятор и входного давления. Например, при увеличении потребления газа выходное давление в газопроводе уменьшается. Регулировочная пружина 2 (рис. 2.32) пилота будет,

преодолевая действие уменьшившегося давления газа на мембрану 3, через

штоки 5, 6 поднимать тарелку клапана 10. При этом увеличится давление газа, поступающего под рабочую мембрану регулятора,, которая, перемещаясь вверх, поднимет клапан регулятора, в ре­зультате чего выходное давление восстановится. Таким образом, при отклонении давления газа в выходном газопроводе от задан­ного пилотом изменяется давление газа на мембрану как регуля­тора, так и пилота, что приводит к перемещению клапана пилота, а значит, и к изменению давления под рабочей мембраной. Изме­нение давления в свою очередь ведет к перемещению клапана ре­гулятора, в результате чего выходное давление за регулятором восстановится. В отличие от КН2 пилот КВ2 характеризуется боль­шей жесткостью пружины и уменьшенной активной площадью ме­мбраны, что достигается установкой дополнительного кольца.

В табл. 2.18 приведены основные характеристики регуляторов РДУК2.

Наиболее характерная неисправность в работе регуляторов РДУК — засорение демпфирующего и сбросного дросселей вслед­ствие их малого сечения и незначительного импульсного давления. Засорение, например, сбросного дросселя приводит к резкому по­вышению выходного давления за регулятором (из-за отсутствия сброса). Засорение демпфирующего дросселя вызывает колебание выходного давления при изменении как потребления газа, так и входного давления.

Регуляторы давления РДБК1 (рис. 2.33) являются новой моди­фикацией регуляторов РДУК того же автора — Ф. Ф. Казанцева и выпускаются промышленностью трех типоразмеров с условными проходами D_y25, D_y50 и D_y 100. Технические характеристики регу­ляторов РДБК приведены в табл. 2.19. В зависимости от комплек­тующих узлов имеют соответствующее наименование модификаций (табл. 2.20).

Регуляторы РДБК выпускают в двух исполнениях:

• РДБК1П, собранный по схеме прямого действия и включаю­щий в себя односедельный регулирующий клапан, регулятор управ­ления прямого действия, два регулируемых дросселя, дроссель из надмембранной камеры регулирующего клапана;

РДБК1, собранный по схеме непрямого действия и включающий в себя односедельный регулирующий клапан, стабилиза­тор, регулятор управления непрямого действия, два регулируемых дросселя и дроссель из надмембранной камеры регулирующего клапана. Регулируемый дроссель из надмембранной камеры регу­лирующего клапана устанавливается на регуляторах D_y50 и D_y100. Размеры регуляторов приведены в табл. 2.19.

Работа регуляторов РДБК может быть проиллюстрирована с помощью рис. 2.34. Так, в регуляторе РДБК1 (рис. 2.34, а) газ входного давления по штуцеру 13

поступает к рабочему клапану регулятора 12 и по импульсной трубке 16 в стабилизатор 1, а от него — в пилот непрямого действия 3 и затем по импульсным линиям 4 и 11 через регулируемые дроссели газ поступает в под- и надмембранные полости собственно регулятора. Подмембранные полости регулятора 12 и стабилизатора 1 соединены между собой импульсной трубкой 15, и в то же время надмембранная полость регулятора через сбросной дроссель 8 связана с газопроводом вы­ходного давления дыхательной трубкой 5.

Благодаря непрерывно­му потоку газа через дроссель 10 давление перед ним и в подмембранной полости регулятора всегда выше выходного, и поэтому за счет перепада давления на мембране исполнительного узла обеспечивается соответствующая указанному перепаду сила, под­нимающая рабочий клапан, находящийся под действием собствен­ного веса и входного давления газа. Давление под мембраной ре­гулятора автоматически поддерживается плунжером пилота в за­висимости от расхода газа и входного давления. При этом усилие выходного давления на мембрану пилота постоянно сравнивается усилием настроенной пружины. Всякое отклонение давления вы­зывает перемещение мембраны и плунжера пилота. При этом ме­няется расход газа, а следовательно, и давление под мембраной регулятора. Таким образом, при любом отклонении выходного дав­ления от заданного изменение давления под мембраной исполни­тельного узла вызывает перемещение основного плунжера в новое равновесное положение, при котором выходное давление выравни­вается.

В регуляторе РДБКШ газ входного давления поступает в кор­пус регулятора 12 и пилот 3, откуда давлением, заданным регули­ровочной пружиной пилота, по импульсной трубке 11 через регу­лируемые дроссели 9 и 10 подается в над- и подмембранные поло­сти регулятора. Кроме того, надмембранная полость находится, бла­годаря сбросному дросселю 8 и импульсной трубке 5, под воздей­ствием выходного давления регулятора. Пилот, являющийся регу­лятором управления прямого действия, поддерживающий за собой постоянное установочное давление, обеспечивает его постоянство в подмембранной полости собственно регулятора. Поэтому любые отклонения выходного давления от заданного вызывают изменение давления в надмембранной полости регулятора и за счет возни­кающего изменения перепада в обеих полостях регулятора про­изойдет перемещение основного клапана в равновесное положение, соответствующее колебаниям входного давления и расхода газа. Давление газа на выходе из регулятора плавно восстановится.

Для исключения неустойчивой работы регуляторов при их мон­таже важно правильно подобрать точку подключения импульсной трубки диаметром 32 мм к газопроводу выходного давления, пред­почитая для этого участки газопровода, где движение потоков газа минимально, например по горизонтальной части байпасов ГРП.

В процессе освоения этой модификации регуляторов эксплуата­ционниками были предприняты некоторые меры, улучшающие их технические характеристики. Так, рационализатором объединения «Леноблгаз» В. П. Грибалевым еще в 1989 г., т. е. до начала про­мышленного выпуска регуляторов типа РДГ-80Н, были предложе­ны и внедрены изменения в схеме обвязки регулятора РДБК1, ис­ключающие импульсную линию связи стабилизатора с подмембран­ной полостью исполнительного механизма, а также предусматри­вающие дополнительную установку манометра на линии связи ста­билизатора с пультом (регулятором управления). Именно такая схема является принадлежностью паспортов регулятора РДГ-80 выпуска 1990 г.