Предохранительные сбросные клапаны

Эти клапаны предназначены для снижения избыточного давле­ния за регуляторами ГРП путем сброса части газа в атмосферу. На рис. 2.39 показан пружинный сбросной мембранный клапан типа ПСК-50, устанавливаемый во всех ГРП вместо ранее приме­няемых гидропредохранителей типа ГП.

В верхней части чугунного корпуса 1 имеется патрубок с вну­тренней резьбой для сброса газа в атмосферу. Нижняя часть па­трубка представляет собой седло, перекрываемое золотником 3 с уплотняющей резиновой прокладкой 2. Золотник снизу соединен с мембраной 5 и тарелкой 4.

Из газопровода выходного давления газ поступает через боковой патрубок. Открытие клапана для сброса газа в атмосферу происходит при повышении давления на 15% выше номинального. Настройка клапана осуществляется сжатием пружины 8, располо­женной в крышке 7. При уменьшении давления клапан под дей­ствием пружины вновь перекрывает седло, прекращая сброс газа.

Размещение оборудования и схемы грп

На рис. 2.40 представлен общий вид размещения основного и вспомогательного оборудования поселкового ГРП в отдельно стоя­щем помещении.

В небольших селах и поселках, где потребление газа относи­тельно мало (до 2000 м³/ч), широко применяются шкафные ГРП, имеющие небольшую стоимость и позволяющие максимально сни­зить объем и время строительно-монтажных работ. Технические характеристики наиболее употребительных шкафных ГРП приве­дены в табл. 2.21.

Общий вид и схема однониточного шкафного ГРП типа ШП-1 с регулятором РДУК2-50/35 показаны на рис. 2.41. Шкафной ГРП типа ШП-2 оборудован двумя регуляторами РД-50М, а ШП-3 — также двумя регуляторами типа РД-32М. Схема шкафных ГРП типа ШП-2 и ШП-3 приведена на рис. 2.42.

2. Комбинированные регуляторы

Как уже было сказано выше, главными условиями безопасной и надежной работы систем газоснабжения являются обеспечение постоянного давления газа (в заранее заданном диапазоне) и пре­дохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода или перед газоиспользующей установкой сверх заданных допустимых значений.

Система автоматического регулирования, состоящая из объек­та регулирования и регулятора, должна быть не только устойчи­вой, но и обладать определенными качественными показателями: повышенной точностью регулирования в установившихся режимах, увеличением быстродействия, максимальным уменьшением динами­ческих ошибок воспроизведения воздействия и от возмущений.

Сложность поддержания номинального давления газа с необ­ходимой точностью у потребителей связана с тем, что радиус об­служивания отдельного газорегуляторного пункта (ГРП) нередко достигает 900—1500 м, а это приводит к значительному падению давления газа по мере удаленности их от ГРП.

В настоящее время разработаны новые научно-технические концепции весьма гибкой системы газоснабжения, заключающейся в следующем. Все потребители, являясь тупиковыми объектами, питаются от распределительной сети через автономные комбиниро­ванные регуляторы, которые выполняют все функции ГРП. Таким образом, достигается независимость подключения любого объекта.

или абонента, обеспечивается возможность увеличения нагрузки. При этом упрощается разводка (подземная) распределительной сети, не требуется капитальных сооружений типа ГРП, имеется возможность газификации любого потребителя при условии про­хождения вблизи его распределительного газопровода.

Предлагаемые системы газоснабжения в 2—2,5 раза снижают стоимость строительства за счет 2,2-кратного сокращения расхода труб (уменьшение протяженности, диаметров и толщины стенки газопроводов), исключения изоляционных, земляных и дорожновосстановительных работ, строительства ГРП, электрохимической защиты, газовых колодцев.

ГипроНИИгазом разработаны и заводами серийно выпускаются регуляторы давления газа РДГД-20, РДНК-400, РДСК-50. В ком­бинированных регуляторах скомпонованы по модульному принципу и независимо работают устройства: непосредственно регулятор давления, автоматическое отключающее устройство, сбросной кла­пан, фильтр.

Регуляторы РДГД-20 и РДНК-400 обеспечивают редуцирова­ние высокого давления газа на низкое, автоматическое поддержа­ние выходного давления на заданном уровне независимо от изме­нения расхода газа от нулевого до максимального и колебаний входного давления в заданных пределах, автоматическое отключе­ние подачи газа при аварийных повышении и понижении выход­ного давления сверх допустимых заданных значений, а также осу­ществляют автоматический сброс давления при его аварийном по­вышении на выходе из регулятора.

Технические характеристики регуляторов РДГД-20, РДНК-400, РДСК-50 приведены в табл. 2.22.

Регулятор РДГД-20, представленный на рис. 2.43 предназначен для использования в одноступенчатых системах газоснабжения мас­сового бытового потребителя.

Регулятор состоит из корпуса 4, в котором запрессованы сед­ло 3 отсечного клапана 2 и седло 18 рабочего клапана 21. Рабочий клапан посредством штоков 5 и 6 соединен с мембраной 15 рабо­чего клапана, закрепленной в корпусе 17 крышкой 16.

Между штоками 5 и 6 закреплена разгрузочная мембрана 14, исключающая влияние входного давления на работу регулятора и разделяющая полость низкого давления А от полости Б.

На мембране 15 находится сбросной клапан 13 с пружиной на­стройки 12 и гайкой 11.

В крышке 16 имеются штуцер 7 для сброса газа в атмосферу и стакан 8, в котором располагается пружина 9 с направляющей 10, предназначенные для настройки выходного давления.

Корпус регулятора 4 соединен с отключающим устройством, выполненным в отдельном корпусе. Отключающее устройство имеет мембрану 24, связанную с толкателем 23, к которому пружиной 29 поджат горизонтальный шток 30, фиксирующий открытое положе­ние клапана 2. Настройка отключающего устройства осуществляет­ся пружинами 25 я 26 с помощью перемещения направляющих 27 и 28.

Подаваемый к регулятору газ высокого или среднего давления проходит через входной штуцер 1, сетчатый фильтр 35, седло от­сечного клапана 3 и, проходя через щель между рабочим клапа­ном 21 и его седлом 18, редуцируется до низкого давления и по выходному штуцеру 22 поступает к потребителю.

Импульс от выходного давления передается в подмембранную полость А регулятора по импульсной трубке 19 через отверстия головки 20 и в подмембранную полость В отключающего устрой­ства по импульсной трубке 33.

При неизменной заводской настройке может происходить сле­дующее. В случае повышения давления на выходе регулятора до 2,8 кПа открывается сбросной клапан 13, обеспечивая сброс газа в атмосферу через свечу. При дальнейшем повышении давления газа мембрана 24 с толкателем 23 начинает перемещаться вниз, выталкивая шток 30 вправо. При выходном давлении 4,0—5,0 кПа (400—500 мм вод. ст.) шток 30 полностью выйдет из соприкосно­вения со штоком отсечного клапана 2, который под действием пру­жины 34 перекроет вход газа в регулятор.

При понижении выходного давления мембрана 24 с толкате­лем 23 начинает перемещаться вверх, также выталкивая шток 30 вправо. При понижении давления до 0,7—1,1 кПа (70—110 мм вод. ст.) шток 30 выйдет из соприкосновения со штоком отсечного клапана 2 и клапан перекроет вход газа в регулятор.

Пуск регулятора в работу после устранения неисправностей, вызвавших срабатывание отключающего устройства, производится вывертыванием вручную пробки 31 и вытягиванием штока 32 вниз, в результате чего клапан 2 должен перемещаться вниз до тех пор, пока шток 30 под действием пружины 29 не переместится влево и западает за выступ штока клапана 2, удерживая его таким обра­зом в открытом положении. После этого пробку 31 необходимо ввернуть до упора.

Регуляторы должны устанавливаться на горизонтальном уча­стке газопровода стаканом 8 вверх с помощью накидных гаек и прокладок в специальном запирающемся кожухе. К сбросному па­трубку 7 на резьбовой муфте должна быть установлена свеча вы­сотой, обеспечивающей безопасность эксплуатации, но не менее чем на 1 м выше карниза здания, на котором смонтирован регу­лятор, или на высоту 4 м от земли при установке шкафа на опо­рах.

Комбинированный регулятор РДНК-400, так же как и регуля­тор РДГД-20, предназначенный для редуцирования высокого или среднего давления газа на низкое в пределах 2—3,5 кПа (200-350 мм вод. ст.) и выполняет все другие функции газорегуляторного пункта. Пропускная способность 400 м³/ч.

Регулятор РДНК-400, показанный на рис. 2.44 с корпусом 31, для удобства рассмотрения развернутым на 90° против фактиче­ского положения, конструктивно незначительно отличается от регу­лятора РДГД-20. Отличие состоит в горизонтальном расположении основных узлов (мембранной камеры 10, корпуса 31 и отключаю­щего устройства 21) и в способе механической связи рабочего кла­пана 13 с мембраной 4 — в рычажном механизме 35, заимствован­ном из регулятора типа РД-32М. По принципу действия регулято­ры РДНК-400 и РДГД-20 одинаковы.

Подаваемый к регулятору газ высокого или среднего давления, проходя фильтр 32 во входном патрубке 33, минует находящийся во взведенном положении отсечной клапан 30 и редуцируется в зазоре между седлом 15 и рабочим клапаном 13 до установленного выходного давления. Выходное давление задается регулировкой усилия пружины 7 на рабочую мембрану 4 посредством перемеще­ния нажимной фигурной гайки 8 при вращении нажимного вин­та 6 (точно так же, как при настройке регуляторов типа РД-32М).

Движение средней части рабочей мембраны в результате раз­баланса сил пружины на мембрану 4 сверху и давления газа снизу через рычажной механизм 35 вызывает соответствующее перемеще­ние рабочего клапана 13 по отношению к седлу 15. В отличие от регуляторов типа РД-32М регуляторы РДНК-400 имеют не внеш­нюю, а внутрирасположенную импульсную трубку 14, соединяю­щую выходной патрубок 16 регулятора с подмембранной полостью. В рабочей мембране встроен сбросной клапан 1, имеющий соб­ственную настроечную пружину 3 с нажимной гайкой 2. Сброс газа в атмосферу осуществляется через патрубок 5 в крышке мем­бранной камеры.

Импульс выходного давления по импульсной трубке 17 посто­янно воздействует на мембрану отключающего устройства 21. В случае повышения давления на выходе из регулятора выше 2,8 кПа (280 мм вод. ст.) открывается сбросной клапан 1, обеспе­чивая сброс газа в атмосферу через свечу. При дальнейшем повы­шении давления газа, контролируемого за счет импульсной труб­ки 17, мембраной 20 толкатель 19 (с нею жестко связанный) перемещается вправо, выталкивая шток 18 вверх. При выходном давлении 4,0—5,0 кПа (400—500 мм вод. ст.) шток 18 полностью выйдет из соприкосновения со штоком 28 отсечного клапана 30, который под действием пружины 29 перекроет проход газа через регулятор.

При понижении выходного давления мембрана отключающего устройства с толкателем начнет перемещаться влево и при давле­нии 0,7—1,1 кПа (70—110 мм вод. ст.) толкатель освободит шток 18, который перемещаясь вверх, в свою очередь освобождает из зацепления шток 28 отсечного клапана и клапан перекроет про­ход газа через регулятор.

Пуск регулятора в работу производится вручную после устра­нения причин, вызывающих срабатывание отключающего устрой­ства. Для этого, как и для первичного пуска, необходимо полно­стью вывернуть пробку 27 и, услышав характерный щелчок, плав­но с усилием вытянуть ее на величину свободного хода, в результате чего вместе с пробкой будет перемещаться шток 28 отсечного клапана до тех пор, пока этот шток не войдет в механическое за­цепление со штоком 18 отключающего устройства (последний за­падает за выступ в штоке 28). Затем пробка вновь ввертывается до упора.

При монтаже регулятор устанавливается на горизонтальном участке газопровода стаканом мембранной камеры вверх.

Регуляторы типа РДСК-50 (рис. 2.45) обеспечивают редуциро­вание высокого давления газа на среднее и выполняют те же функ­ции, что регуляторы РДГД-20 и РДНК-400. Такой регулятор пред­назначен для использования в одноступенчатой системе газоснаб­жения цехов машиностроительных заводов, металлургических пред­приятий, термических цехов, отдельных газопотребляющих агрега­тов, отопительных котельных, коммунально-бытовых и сельскохо­зяйственных предприятий.

Конструктивно повторяет регулятор РДГД-20, но имеет более усиленные мембраны и пружины.

Комбинированные регуляторы давлений типа РДГ изготавли­ваются промышленностью в основном четырех типоразмеров, разли­чающихся условным проходом: на 50, 80, 100 и 150 мм. Регуляторы РДГ всех типоразмеров могут быть двух исполнений: I — на вы­ходное низкое давление; II — на выходное высокое или среднее давление. Указанные характеристики проставляются в обозначении регуляторов. Например: РДГ-80-Н регулятор с условным проходом D_y 80 мм и выходным низким давлением; РДГ-50В — регулятор с условным проходом Dу 50 мм с выходным высоким или средним давлением. В табл. 2.23 приведены основные технические данные регуляторов типа РДГ уже изготавливаемых промышленностью и находящихся в завершающей стадии разработки.

Указанные в таблице характеристики свидетельствуют о широ­кой области и преимуществах применения регуляторов РДГ в ка­честве основных элементов ГРП и ГРУ промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных объектов.

Работу регуляторов РДГ мы рассмотрим на примере регулято­ров типа РДГ-80-В и РДГ-80-Н. Регуляторы РДГ-80 устроены и работают в целом очень сходно с регуляторами типа РДБК. При­чем, работу регулятора РДГ-80-В (рис. 2.46) можно сопоставить с принципом действия регулятора РДБК1П (рис. 2.34,6), а регу­лятора РДГ-80-Н (рис. 2.47) —с регулятором РДБК1 (рис. 2.34,а).

Как мы убедились, комбинированные регуляторы можно рас­членить на следующие основные узлы: исполнительный механизм (клапанное устройство с мембранной камерой); узел (регулятор) управления; отключающее (отсечное) устройство; а также сброс­ное устройство, являющиеся непременными атрибутами традицион­ных газорегуляторных установок и ГРП.

Рассматриваемый нами регулятор РДГ-80, в отличие от уже рассмотренных, не имеет устройства со сбросным клапаном, но снабжен двумя клапанами регулирования выходного давления: малого 5 и большого 3, предназначенных посредством изменения проходных сечений в зависимости от расхода газа автоматически поддерживать заданное выходное давление. Внутри корпуса 1 ис­полнительного устройства установлено большое седло 10 клапана большого расхода. Мембранный привод состоит из мембраны 20, жестко соединенного с ней штока 21 с толкателем 6. На толкателе размещен клапан малого расхода — малый клапан 5. Ниже малого клапана к большому седлу прижат внешней пружиной 4 клапан большого расхода — большой клапан 3, внутренним кольцевым вы­ступом являющийся седлом 9 для малого клапана 5. Малый кла­пан также подпружинен к седлу 9 внутренней пружиной.

Под большим седлом расположен шумогаситель 22 в виде па­трубка со щелевыми отверстиями. Внутри входного патрубка регу­лятора 1 выполнено отключающее (отсечное) устройство, имеющее подпружиненный клапан 2, рычажный привод для подъема (откры­тия) и зацепления со штоком 16 в открытом положении отсечного клапана; а также мембранно-пружинное устройство контроля вы­ходного давления, являющееся задатчиком отсечки газа при ава­рийном повышении (снижении) выходного давления сверх допу­стимых пределов.

Регулятор РДГ-80-В оснащен стабилизатором 8, а регулятор РДГ-80-Н кроме этого имеет еще регулятор управления (пилот) 13. Стабилизатор 8 выполнен в виде регулятора прямого действия и предназначен для исключения влияния колебаний входного дав­ления на работу основного регулятора в целом. Конструктивно стабилизатор и регулятор управления выполнены одинаково и включают в себя: корпус, узел мембраны с пружинной нагрузкой, рабочий клапан 11, расположенный на двухплечевом рычаге—ко­ромысле, противоположный конец которого поджат пружиной 12. Задающее усилие прикладывается между опорой рычага и пру­жиной.

В исполнении РДГ-80-В стабилизатор 8 поддерживает постоян­ное управляющее давление в подмембранной полости регулятора. В исполнении РДГ-80-Н дополнительно к стабилизатору регулятор управления (пилот) вырабатывает управляющее давление в под­мембранной полости исполнительного устройства с целью переклю­чения регулирующих (большого и малого) клапанов системы регу­лирования. С помощью регулировочного винта, изменяя воздей­ствующее усилие пружины на мембрану стабилизатора в варианте РДГ-80-В и мембрану регулятора управления в варианте РДГ-80-Н осуществляется настройка регулятора на заданное выходное дав­ление газа. Регулируемые дроссели 18, 19, состоящие из корпуса, иглы с прорезью и пробки, служат для подстройки на спокойную без колебаний работу регулятора.

Мембранно-пружинное устройство контроля давления отсеч­ки 17 состоит из разъемного корпуса, мембраны, штока 16, боль­шой и малой пружины, уравновешивающих действие импульса вы­ходного давления на мембрану.

Регулятор работает следующим образом. Газ входного давле­ния при поднятом и зацепленном со штоком 16 механизма контро­ля отсечном клапане 2 из корпуса 1 через фильтр 7 на импульсной трубке поступает к стабилизатору 8, затем к регулятору управле­ния 13 (регулятор РДГ-80-Н). От регулятора управления 13 (ре­гулятор РДГ-80-Н) или от стабилизатора 8 (регулятор РДГ-80-В) газ через регулируемый дроссель 19 поступает в подмембранную полость исполнительного устройства. Надмембранная его полость (регулятор РДГ-80-В) связана импульсной трубкой с выходом ре­гулятора. Подмембранная полость (регуляторов РДГ-80-В и РДГ-80-Н) через дроссель 18 связана с газопроводом за регулято­ром. Для создания подъемной силы регулирующих клапанов (ма­лого и большого) давление в подмембранной полости исполнитель­ного устройства при работе всегда будет больше выходного давле­ния. Стабилизатор 8 (РДГ-80-В) или регулятор управления 13 (РДГ-80-Н) поддерживают в подмембранной полости основного ре­гулятора постоянство давления (в установившемся режиме). По­тому любые отклонения выходного давления от заданного вызы­вают изменения давления в подмембранной полости исполнитель­ного устройства, что приведет к перемещению малого 5 и большо­го 3 клапанов в новое равновесное состояние, соответствующее но­вым значениям входного давления и расхода, при этом восстанав­ливается выходное давление.

При отсутствии расхода оба клапана 5 и 3 закрыты, что обусловливается действием пружин 4, отсутствием управляющего перепада давления в надмембранной и подмембранной полостях ис­полнительного устройства и действием входного давления. Уже при наличии минимального потребления газа в указанных полостях со­здается управляющий перепад давлений, в результате чего мембра­на 20 с жестко соединенным с ней штоком 21, на конце которого закреплены толкатель 6 и клапан малый 5, придет в движение и, перемещаясь вверх, откроет проход газа через образовавшийся за­зор между уплотнением малого клапана и седлом 9 (в большом клапане). При этом большой клапан 3 под действием пружины 6 и входного давления остается прижатым к седлу 10 и поэтому рас­ход газа определяется проходным сечением малого клапана. При дальнейшем увеличении расхода мембрана, выгибаясь еще выше, штоком подведет толкатель 6 до соприкосновения его выступов с большим клапаном и начнет поднимать последний над седлом 10, т. е. начнет открываться большой клапан и увеличится проход газу. Одновременно с этим станет уменьшаться проход газа через малый клапан вследствие уменьшения зазора между большим » малым клапаном и при полностью открытом большом клапане, ма­лый клапан будет закрыт.

При уменьшении расхода большой клапан под действием пру­жины и увеличивающегося давления в надмембранной полости ис­полнительного механизма будет опускаться, уменьшая зазор между своим седлом и увеличивая зазор для прохода газа через малый клапан. При дальнейшем продолжении уменьшения расхода газа сначала полностью закроется большой клапан, но откроется ма­лый, а затем и последний при отсутствии расхода газа, опускаясь, полностью закроется.

В случаях аварийных повышении или понижении выходного давления мембрана механизма контроля 17 перемещается влево или вправо, его шток выходит из зацепления рычажного механиз­ма отсечного клапана и отсечной клапан под действием пружи­ны 15 перекрывает вход газа в регулятор.

Перед пуском регулятора в работу необходимо открыть пере­пускной вентиль 23 (для выравнивания давлений газа на входе и выходе регулятора), взвести отсечной клапан в зацеп с штоком ме­ханизма контроля. Пуск регулятора РДГ-80-В и установка нуж­ного давления осуществляется вворачиванием регулировочного винта стабилизатора, а регулятора РДГ-80-Н — вворачиванием ре­гулировочного винта регулятора управления.

Применение комбинированных регуляторов вместо газорегуляторных пунктов павильонного типа в сочетании с надземными га­зопроводами в системах газоснабжения малоэтажных застроек го­родов и населенных пунктов имеет значительные преимущества перед традиционными подходами к вопросам газификации природ­ным газом.

Так, установка комбинированных регуляторов в специальных кожухах или шкафах исключает необходимость строительства до­рогостоящих павильонов для ГРП с отоплением, освещением и те­лефонной связью. Кроме того, при этом можно не выполнять от­ключающие задвижки в колодцах, совмещая запорную отключаю­щую арматуру наружных газопроводов и технологическую запор­ную арматуру ГРП. Комбинированные регуляторы типов РДГД-20, РДНК.-400 и РДСК-50 достаточно доукомплектовать отключающи­ми устройствами и манометрами на входе и выходе газа в них, а также необходимыми сбросными свечами и импульсными труб­ками и кранами для манометров. Газорегуляторные пункты (газорегуляторные установки) с комбинированными регуляторами типа РДГ-80 необходимо, кроме того, доукомплектовать сбросными кла­панами.

Использование шкафных ГРП с комбинированными регулято­рами в непосредственной близости к потребителям газа позволяет существенно (в 4—9

раз) снизить металлоемкость, материалоем­кость и стоимость строительства систем газоснабжения. При этом минимальным сечением трубопровода газ высокого давления под­водится к нескольким ШРП и далее также газопроводами неболь­шого сечения («гребенкой» преимущественно надземного исполне­ния) подается на группы газифицированных домов. Естественно, что большее число закольцованных ШРП повысит надежность си­стемы газоснабжения в целом. И эта надежность может быть еще повышена, если ШРП выполнять двухниточными, с двумя регуля­торами, настроенными на несколько различные выходные давления (Др = 30-М0 мм вод. ст.). В таких ШРП при нормальном режиме работает регулятор, настроенный на большее выходное давление, а в аварийных ситуациях, при неисправностях работающего регуля­тора, последний отключится и в работу автоматически включится второй регулятор, находящийся во взведенном состоянии, в так на­зываемом «горячем резерве». Автоматический ввод в работу ре­зервной нитки регулирования осуществится также и в случаях недостаточности производительности основного регулятора.