Вузол підігріву газу
Зазначений вузол передбачається з метою попередження гідратоутворення в технологічній обв'язці ГРС при проходженні недостатньо осушеного газу.
Для попередження гідратоутворення можуть бути застосовані такі заходи:
загальний або частковий підігрів газу;
місцевий обігрів корпусів регуляторів тиску;
введення метанолу у комунікації ГРС.
Практика експлуатації ГРС свідчить, що для попередження гідратоутворення на ГРС з продуктивністю до 50-70 тис. м3/год доцільно передбачати загальний підігрів газу. Підігрів повинен забезпечити температуру газу вище температури точки роси на 5-7 оС.
Для підігріву газу в залежності від продуктивності ГРС застосовуються різні типи підігрівачів і теплообмінних апаратів типу “труба в трубі” з поверхнею нагріву 3, 5, 8 і 9 м2.
На ГРС значної продуктивності (більше 70 тис. м3/год) з метою запобігання гідратоутворення доцільно передбачати місцеве обігрівання корпусів регуляторів тиску.
У системах загального або місцевого підігріву газу як теплоносій використовується вода, що нагрівається в котлах (АГВ, КЧМ) з природною циркуляцією. Обігрів корпусів клапанів можна здійснювати від місцевої системи опалення ГРС, при цьому у воду додається діетиленгліколь (для зниження температури замерзання води).
Контроль за ефективністю роботи системи підігріву визначається за показами термометрів до і після підігрівача по газу та воді.
У зв’язку з тим, що при експлуатації блоків підігріву газу ПГА-5 і ПГА-10 мали місце аварійні ситуації через вихід із ладу змійовиків, тепер замість них застосовуються підігрівачі газу типу ПГ-3 і ПГ-10 конструкції Фастівського заводу ГГУ.
Підігрівачі ПГА-200 встановлюються на ГРС “Енергія” і “Ташкент”.
10.4.4 Вузол редукування газу
Керування гідравлічним режимом роботи систем газопостачання здійснюється за допомогою регуляторів тиску газу, які автоматично підтримують тиск газу в точці відбору незалежно від інтенсивності його споживання. Крім того при регулюванні відбувається обов’язкове зниження тиску газу.
Загалом автоматичний регулятор тиску складається з реагуючого та регулюючого пристроїв.
Основною частиною реагуючого пристрою є чутливий елемент, здебільшого пружина або мембрана. Основною частиною регулюючого пристрою є регулюючий орган – дросель. Чутливий елемент і дросель зв’язані між собою виконавчим зв’язком.
Дросельними органами регуляторів тиску служать клапани різних конструкцій рідше – заслінки, що використовуються при невеликих перепадах тиску. Клапани бувають односідельні та двосідельні. Односідельні клапани нерозвантажені, тому що на них діють односторонні зусилля. Але ці клапани прості за конструкцією, герметичні та надійні в експлуатації. Двосідельні клапани майже розвантажені, тому що на них діють близькі за величиною сили, направлені в протилежні сторони. Але такі клапани характеризуються гіршою герметичністю: повністю закритий клапан може пропускати до 4 % номінальної витрати газу.
За конструкцією регулятори тиску підрозділяються на регулятори прямої та непрямої дії.
У регуляторів прямої дії регулюючий орган переміщається зусиллям, яке виникає у чутливому елементі. Такі регулятори тиску прості за конструкцією, надійні в експлуатації і тому знайшли широке застосування для редукування газу.
У регуляторів непрямої дії зусилля, що виникає у чутливому елементі, приводить в дію керуючий елемент, який відкриває доступ енергії стороннього джерела, за допомогою якої переміщується регулюючий орган. Такі регулятори тиску здебільшого мають підсилювачі, що працюють на енергії стороннього джерела, або на енергії самого газу. Регулятори тиску забезпечують високу точність регулювання.
На ГРС регулювання тиску газу відбувається у вузлі редукування. Тут тиск газу знижується до заданого значення і автоматично підтримується на сталому рівні з необхідною точністю.
Вузол редукування складається з регуляторів тиску, запірної арматури, ліній редукування, системи захисної автоматики та аварійної сигналізації.
На ГРС старого покоління для редукування газу використовувались регулюючі пристрої на базі приладних регуляторів тиску, які складалися з двох частин; командного приладу (власне регулятора тиску) і регулюючого клапана мембранного типу.
Прикладом приладного регулятора тиску непрямої дії є пневматичний пропорційний регулятор тиску типу РД, чутливим елементом якого є одновиткова манометрична пружина. Принцип роботи регулятора тиску такий. Імпульс зміни тиску газу на виході ГРС надходить всередину манометричної пружини і викликає її деформацію. Кінець трубки переміщується, змінюючи положення заслінки відносно сопла. Це викликає зміну тиску в камері приладу. Підсилений імпульс зміни тиску надходить в надмембранний простір регулюючого клапану Мембрана клапана змінює своє положення, діє на тарілку клапана, відповідним чином змінюючи витрату газу і величину тиску на виході регулюючого пристрою.
На ГРС старого покоління приладні регулятори непрямого тиску працюють разом з мембранними регулюючими клапанами непрямої дії. Регулюючі клапани випускають двох видів: нормально відкриті "ПЗ" (повітря закриває) і нормально закриті "ПВ" (повітря відкриває). Всі регулюючі клапани складаються з регулюючого органу – клапана і мембранного приводу. Конструкція клапанів передбачає можливість перебудови клапана з типу “ПВ” на тип “ПЗ” і навпаки. Регулюючі клапани 25с48нж (ПЗ) показані на рисунку 10.6.
Рисунок 10.6- Регулюючий клапан типу 25с48нж (ПЗ)
Зазначений пристрій складається з мембранно-пружин-ного серводвигуна і регулюючого клапана. При відсутності командного тиску повітря у виконавчому механізмі прохідний переріз клапана типу ПЗ дією зворотної пружини відкритий, а клапана типу ПВ – закритий. При додаванні тиску у виконавчий механізм мембрана, а також з’єднані з нею шток і плунжер переміщаються і прохідний переріз клапана ПЗ зменшується, а клапану ПВ збільшується.
Рухома система переміщується до тих пір, поки не встановиться рівновага сил. Тиск, при якому переміщається рухома система і плунжер, можна змінювати за рахунок зусилля зворотної пружини за допомогою регулювальної гайки, яка розміщена у нижній частині мембранного механізму. Нижній шток клапана проходить через сальник, що розташований у кришці, на якій також закріплена стійка мембранного механізму. Клапани мають місцевий вказівник положення плунжеру, який складається з диска, закріпленого на штоку, і шкали, встановленої на стійці. Клапани встановлюють у будь-якому робочому положенні. Монтаж клапана повинен проводитися на трубопроводі, що має прямі ділянки, довжина яких не менше десяти умовних діаметрів. Нечутливість – не більше 3 кПа, відносне протікання у затворі – не більше 0,05 % від максимальної пропускної здатності.
Приладні регулятори тиску характеризуються такими недоліками:
складність конструкції, наявність значної кількості дрібних деталей;
висока імовірність відмови;
необхідність постійного нагляду і часті ремонти;
нестійка робота при великих перепадах тиску;
високий рівень шуму;
необхідність обслуговування системи „командного повітря”.
Зазначені недоліки зробили необхідним розробку нових типів регуляторів тиску, які можуть надійно працювати при великих витратах газу і значних перепадах тиску.
Зазначеним вимогам відповідає регулятор тиску прямої дії типу РД-64, який широко використовується на ГРС нового покоління.
Характерна особливість зазначених регуляторів – використання замість регулятора керування навантажувальної камери, тиск газу в якій визначає вихідний тиск. Відбір регульованого тиску проводять на відстані не менше 2,5-3 м від регулятора.
Регулятор тиску РД-25-64 (РД-40-64) складається із корпусу 14 з вихідним і вхідним фланцями (рисунок 10.7). У нижній частині корпусу розміщується стакан 16 з направляючою втулкою 17, в якій ходить плунжер 7. Стакан верхнім буртом притискає сідло 6, яке виконано з еластичного і жорсткого матеріалу. При відсутності витрати газу клапан щільно перекриває отвір сідла під дією пружини 8 в кришці 15. Чутливий вузол – гумова мембрана 4 , затиснута між торцем корпуса і фланцем навантажувальної камери. Під мембрану підведений сталевий опорний диск, який притискається до мембрани пружиною 3. Переміщення мембрани через диск передається штоку 18 і далі на клапан . Навантажувальний вузол складається з навантажувальної камери Б, і перепускних вентилів 11. Необхідний тиск в навантажувальній камері створюється шляхом подачі газу в камеру зі сторони входу через отвір 10 у корпусі регулятора. Подача газу в навантажувальну камеру, скидання газу з неї, а також герметичне її відключення здійснюється за допомогою перепускних вентилів 11.
Принцип дії регуляторів оснований на компенсації сил, що діють чутливий вузол. Для переміщення плунжера використовується різниця сил, виникаючих на чутливому вузлі. Для переміщення плунжера використовується різниця сил, які виникають на чутливому елементі в результаті зміни вихідного тиску. Газ високого тиску із підвідного газопроводу надходить у порожнину Б регулятора. Далі газ проходить через змінний дроселювальний зазор, який утворюється сідлом 6 і плунжером 7, газ редукується до заданого низького тиску, який на виході регулятора залежить від площі зазору, яка встановлюється автоматично рухомою системою регулятора.
1-дросельний отвір; 2-опорний диск; 3-пружина; 4-мембрана; 5-імпульсна
трубка; 6-сідло; 7-плунжер; 8-пружина; 9, 10 –отвори;11- перепускні
вентилі; 12-перегородка; 13-канал; 14-корпус; 15-кришка; 16-стакан;
17- напрямна втулка; 18-шток
Рисунок 10.7- Регулятори тиску РД-25-64 і РД-40-64
Порожнина В через отвір 9 у плунжері 7 з’єднана з камерою Д, у результаті чого досягається розвантаження плунжера у будь-якому його положенні.
Із порожнини А через отвір 10 і систему вентилів 11 частина газу перепускається у розвантажувальну камеру Б , у результаті чого створюється необхідний тиск, який діє на мембрану 4 зі сторони камери Б. Газ низького тиску із порожнини Г проходить по імпульсній трубці 5 і каналу 13 і імпульсну камеру В регулятора, де діє на мембрану знизу. Мембрана 4, опорний диск 2, плунжер 7 і пружини 8 і 3 складають рухому систему регулятора. При постійній витраті ця система знаходиться в рівновазі, так як дія сил на мембрану зі сторони камери дорівнює дії сил зі сторони імпульсної камери. При цьому прохідний переріз регулятора відкритий у відповідності з витратою газу. Збільшення витрати газу викликає зменшення тиску за регулятором і в імпульсній камері В, що порушує рівновагу сил. Мембрана переміщується вниз і через опорний диск 2 натискає на плунжер 7 і при відкриває його. У результаті збільшення прохідного перерізу регулятора зростає потік газу, який збільшуючи витрату доводить тиск за регулятором в імпульсній камері до заданого значення. Сили, що діють на мембрану, зрівноважаться, і рухома система регулятора зупиниться в новому рівноважному положенні, яке відповідає новій витраті газу. Ріст витрати газу викликає підвищення тиску за регулятором в імпульсній камері В. У результаті зміни співвідношення сил, які діють через мембрану на рухому систему, прохідний переріз регулятора буде зменшуватися до тих пір, поки зменшення притоку газу не викличе спаду тиску за регулятором і в імпульсній камері до заданого значення. таким чином, дія регулятора направлена на збереження вихідного тиску на заданому рівні, незалежно від зміни витрати газу.
Для того, щоб одержати на виході із регулятора інший тиск у межах характеристики регулятора, необхідно встановити відповідний постійний тиск в навантажувальній камері В.
На ГРС значної продуктивності широкого застосування набули інші типорозміри регуляторів тиску, а саме: РД-50-64, РД-80-64 та РД-100-64 (рисунок 10.8).
1-манометр; 2-кран; 3-жорсткі диски; 4-мембрана; 5,7- отвори;
6-шток;8-нижнє сідло; 9-плунжер; 10-верхнє сідло; 11-корпус;
12-напрямна втулка
Рисунок 10.8 – Регулятори тиску РД-50-64, РД-80-64 та РД-100-64
Регулятори тиску РД-50-64, РД-80-64 та РД-100-64 схожі за конструкцією і складаються з таких основних елементів:
регулюючого клапана (литий корпус 11 з верхнім 10- і нижнім 8 сідлами);
приводної частини мембранного приводу (корпус з направляючою втулкою 12 і кришка);
рухомої системи (мембрана 4, шток 6 і плунжер тарільчатий 9 ), рухома система плавно переміщується в направляючій втулці і циліндрі нижнього сідла 8. Наявність двох напрямків руху цієї системи дозволяє регуляторам працювати без вібрації і сильного шуму.
Дія цих регуляторів також базується на компенсації сил, що діють на чутливий елемент. Для завдання тиску використовується газ високого тиску, який відбирається за сторони входу в ГРС. Далі газ подається на редуктор, який використовується як задавач.
Регулятори типу РД-64 встановлюють на горизонтальній ділянці трубопроводу. Діаметр трубопроводу повинен мати діаметр умовного проходу не менше умовного діаметра регулятора. Довжина прямих ділянок до і після регулятора повинна бути не менше 1 м. Регулятор встановлюють у вертикальному положенні (мембранним приводом вверх) між двома вимикаючими кранами або засувками в місці, доступному для ремонту. Напрям потоку газу повинен співпадати з напрямком
стрілки на корпусі. Регульований тиск підводиться у підмембранну камеру привода регулятора по сталевій трубці діаметром 1/2 ”. точка відбору тиску газу знаходиться на віддалі не менше 2,5 м від вихідного запірного пристрою.
При ревізії регулятора тиску типу РД-64 необхідно враховувати такі вимоги:
1) мембрана регулятора повинна бути цілою, без тріщин і пошкоджених ділянок;
2) ущільнювальні кільця мають бути цілі, еластичні, без тріщин та інших ушкоджень;
3) верхні та нижні сідла повинні бути нерухомими, не мати вибоїн, зачепів, відпрацьованих ділянок.
На сьогодні на ГРС широкого застосування набувають регулятори тиску типу РДУ. Опис конструкції і принципу дії зазначеного регулятора наведений нижче в окремому підрозділі книги.