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.

Газовые фильтры

Газовые фильтры предназначены для очистки газа от пыли, ржавчины и других механических примесей, приводящих к засоре­нию импульсных трубопроводов, износу запорно-регулирующей ар­матуры. Устанавливаются фильтры перед предохранительными за­порными клапанами (ПЗК).

На рис. 2.35 показан простейшей конструкции сетчатый фильтр, устанавливаемый перед регуляторами РД-32М, РД-50М, РДУК-50М в шкафных ГРП. Он состоит из корпуса 1, стакана 2, обтянутого мягкоячеистой фильтрующей сеткой, и крышки 3. Сте­пень загрязненности газа проверяется по возрастанию перепада давлений на входе в фильтр и выходе из него. Предельная потеря давления в фильтрах не должна превышать 1000 кгс/м². При об­наружении такого перепада фильтр следует разобрать и прочи­стить.

В сельских ГРП, оборудованных регуляторами РДУК2, приме­няется волосяной кассетный фильтр (рис. 2.36). Внутри чугунного корпуса 1 помещена кассета 2, прикрепляемая к фланцевой крыш­ке 3 корпуса 1. Кассета набита волосяным или нитяным филь­трующим наполнителем, пропитанным висциновым маслом

(смесь из 60% цилиндрового и 40% солярового масла). Торцевые части кассеты затянуты металлическими сетками, причем задняя (по ходу газа) сетка кассеты усилена перфорированной металлической пла­стиной, предотвращающей разрыв сетки и унос фильтрующего ма­териала. Загрязненную кассету чистят вне помещения, стряхивая накопившиеся твердые частицы и промывая ее бензином, ксилолом и другими растворителями.

В котельных с большим расходом газа применяют кассетные сварные фильтры типа ФГ.

Предохранительные запорные клапаны

Эти клапаны устанавливаются в ГРП перед регулятором давле­ния и предназначены для автоматического прекращения подачи газа в случае повышения и понижения давления газа сверх уста­новленных пределов. Отбор импульса конечного давления выпол­няется из общей точки для регулятора и ПЗК.

В поселковых ГРП с регуляторами РДУК применяются ПЗК типа ПНК, а в отопительных котельных с котловыми горелками, работающими на среднем давлении, —типа ПКВ.

На рис. 2.37 показано устройство ПЗК типа ПКН (ПКВ). Вну­три чугунного корпуса вентильной формы на оси рычага подъема 3 подвешен клапан 1. Для облегчения подъема клапана 1 в него встроен перепускной клапан 2. В открытом положении клапана рычаг 3 поднят, его штифт 4 сцеплен с крючком анкерного заце­па 5. В верхней части корпуса находится мембранно-пружинная головка, служащая настроечным и одновременно контролирую­щим давление органом. К присоединительному штуцеру 6 подсо­единена импульсная трубка, по которой импульс выходного давле­ния подводится под мембрану 13. Мембрана жестко связана со штоком 10, в котором защемлен один (внутренний) конец коро­мысла 15. Другой (внешний) конец его, сцепленный со штиф­том 14, удерживает в верхнем (поднятом) положении ударник 7. Клапан настраивают на срабатывание при повышении давления сверх допустимых пределов, изменяя степень сжатия пружины 9 вращением регулировочной втулки 8. Пружина 9 через тарелку 11 упирается в выступ крышки 12.

Изменяя степень сжатия малой пружины 18 вращением регу­лировочного винта 16, по резьбе которого перемещается гайка 17, настраиваем ПЗК на срабатывание при снижении давления газа под мембраной 13 ниже допустимого предела. Таким образом, при аварийном повышении или понижении давления газа за регулято­ром изменяется равновесие сил давления газа под мембраной и пружин над нею. При снижении давления усилие малой пружи­ны 18 заставляет мембрану опуститься, шток 10 влечет за собой внутренний конец коромысла 15, внешний же его конец расцеп­ляется со штифтом 14, ударник 7 падает на рычаг анкерного ры­чага (зацепа) 5 и клапан резко опускается в седло. Расцепление штифта 14 ударника 7 с внешним концом коромысла 15 и сраба­тывание клапана происходят при подъеме мембраны 13 в резуль­тате повышения давления газа под нею, только внешний конец ко­ромысла 15 теперь будет, расцепляясь, опускаться вниз. ПЗК на­страивают на срабатывание при повышении выходного давления газа за регулятором на 25 % выше номинального (до 170— 190 кгс/м²) для данной системы газоснабжения, при понижении — согласно установленному режиму (до 40—50 кг/м²). ПЗК низкого давления (ПКН) имеет пределы настройки 0,01—0,6, а высокого давления (ПКВ) —0,3—6,5 кгс/см². Это достигается соответствую­щим изменением активной поверхности мембраны и сжатия пру­жины.

В шкафных ГРП в качестве ПЗК применяются клапаны-отсекатели типа ПКК-40М (рис. 2.38). Они имеют муфтовый корпус вентильного типа с мембранной камерой. Внутри корпуса 1 имеет­ся основной клапан 2 с пружиной 4, под действием которой он пе­рекрывает седло корпуса. Мембранная камера состоит из корпуса, промежуточного кольца 7 и верхней крышки 9, между которыми зажаты нижняя 5 и верхняя 8 мембраны. Нижняя мембрана же­стко связана со штоком 3, конец которого выполнен в виде седла с отверстием диаметром 1,2 мм внутри штока.

Верхняя мембрана снизу имеет клапан (золотник) 12, закры­вающий седло штока 3 при открытом положении основного кла­пана. В одно из отверстий промежуточного кольца ввертывается пусковая пробка 14, во втором отверстии

установлен обратный клапан 6, пропускающий газ из импульсной линии в мем-

бранную камеру и не допускающий проход газа из мембранной камеры в импульсную линию газопровода. На верхнюю мембрану воздей­ствует настроечная пружина 11, усилие которой регулируется резь­бовым стаканом 10.

Для того чтобы открыть клапан, необходимо отвернуть пуско­вую пробку ручкой 13. При этом пространство между мембранами сообщается с атмосферой через отверстие в пробке. Входное дав­ление газа, преодолевая усилие пружины основного клапана, под­нимает нижнюю мембрану вверх до упора и отверстие в конце штока основного клапана окажется закрытым клапаном верхней мембраны. После этого пусковая пробка ввинчивается обратно. Газ через открытый основной клапан поступает в сеть, а из кон­тролируемого участка выходного газопровода по импульсной труб­ке через обратный клапан попадает в полость между мембранами.

Если контролируемое давление газа превысит усилие пружины верхней мембраны, то мембрана приподнимется, отверстие в штоке откроется, вследствие чего по обе стороны нижней мембраны уста­новится одинаковое давление газа. Под действием пружины основ­ной клапан опустится в седло и пе-

рекроет подачу газа, при этом в импульсную линию газ не поступает, поскольку

закрыт обратный клапан. При уменьшении входного давления ниже установлен-

ного, определяемого пружиной основного клапана, нижняя мембрана опустится,

отверстие в штоке откроется, что также приведет к за­крытию основного клапана.

Пределы регулирования входного давления по минимуму 0,3— 0,5 кгс/см². Отключение ПКК-40М при повышении давления выше допустимого регулируется пружиной.

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.

3. РАЗМЕЩЕНИЕ ГРП И ГРУ

Отдельно стоящие ГРП, включая шкафные с традиционным укомплектованием, а также шкафные ГРП с комбинированными регуляторами, устанавливаемые на опорах в населенных пунктах, следует размещать в зоне зеленых насаждений, внутри жилых кварталов на расстоянии не менее указанного в табл. 2.14.

Кроме того, шкафные ГРП с давлением до 0,6 МПа могут уста­навливаться на стенах газифицируемых зданий производственного назначения не ниже III степени огнестойкости (каменные, бетон­ные и железобетонные здания) с соблюдением удаления шкафа от окон и дверей на расстояние 3 м при давлении газа до 0,3 МПа и на 5 м по горизонтали при давлении газа до 0,6 МПа. В обоих случаях расстояние до окон по вертикали должно быть не менее 5 м.

В отличие от шкафных ГРП во всех помещениях отдельно стоящих ГРП должно выполняться естественное и искусственное освещение, централизованное или местное отопление, естественная постоянно действующая вентиляция, обеспечивающая не менее трехкратного воздухообмена в час.

В шкафных ГРП допускается не предусматривать установку регистрирующих приборов. В ГРП и ГРУ (газорегуляторная уста­новка), в которых не производится учет расхода газа, допускается не предусматривать регистрирующих приборов для измерения тем­пературы.

ГРУ по назначению и комплектации является газорегуляторным пунктом, размещаемым в газифицируемых зданиях, как пра­вило, вблизи от ввода газопровода непосредственно в помещениях котельных и цехов, где находятся агрегаты, использующие газ, или в смежных помещениях, соединенных с ними открытыми проемами и имеющих не менее чем трехкратный воздухообмен в час. В каче­стве ГРУ в производственных зданиях и котельных могут исполь­зоваться шкафные ГРП и комбинированные регуляторы при вы­полнении следующих условий: сплошные дверки шкафов следует заменить сетчатыми или демонтировать; сбросные газопроводы от предохранительных сбросных клапанов (ПСК, РД-32, ПКК-40М и комбинированных регуляторов), которые выполнены таким обра­зом, что для их открытия нужно сбрасывать газ, необходимо вы- вести выше крыши на 1 м. Условный диаметр сбросных трубопро­водов не должен быть меньше условного диаметра выходного па­трубка сбросного клапана, но не менее 20 мм. Условный диаметр продувочных трубопроводов также должен быть не менее 20 мм. Трубопроводы, отводящие газ от ПСК шкафных ГРП и комбиниро­ванных регуляторов давления, устанавливаемых на опорах, долж­ны выводиться на высоту не менее 4 м от уровня земли.

Здания и шкафы ГРП должны иметь надежные запоры, на дверях и стенах необходимо нанести предупреждающие надписи «Огнеопасно. Газ».

Дата добавления: 2015-09-02