10.4.5 Розрахунок регуляторів тиску на грс і грп

Для вибору регулюючих пристроїв за пропускною здатністю, визначення робочих параметрів і перепаду тиску, вибору режиму роботи необхідно виконати гідравлічні розрахунки.

Регулятор тиску – це змінний гідравлічний опір у гідравлічній системі газопостачання. Закономірності зміни цього опору, спричинені зміною керуючого сигналу, викликають відповідні зміни витрати газу.

Потік газу при проходженні через дросельний орган долає гідравлічний опір, у результаті чого зменшується тиск газу. Втрати тиску виникають внаслідок тертя і неодноразової зміни напряму руху при звуженні потоку в процесі проходження його через сідло клапану. При невеликому перепаді тиску на клапані зміною густини газу можна знехтувати і розглядати газ як нестисливу рідину. У цьому випадку перепад тиску повністю визначається гідравлічним опором дросельного органу, а коефіцієнт гідравлічного опору відкритого клапана певної конструкції при турбулентному режимі буде сталою величиною. Якщо перепад тиску на регуляторі значний, то при гідравлічних розрахунках необхідно враховувати зміну густини газу.

Використавши для розрахунку регулюючого пристрою рівняння Бернуллі, після математичних перетворень одержуємо формулу для пропускної здатності регулятора тиску

, (10.1)

де - площа умовного проходу, - коефіцієнт гідравлічного опору регулюючого органу, віднесений до площі умовного проходу, - перепад тиску на регуляторі, - розрахункова густина газу.

Якщо перейти до практичних одиниць вимірювання параметрів (витрата в м³/год, площа в см² , перепад тиску в МПа, густина газу в кг/м³), то одержуємо наступну практичну формулу

. (10.2)

При розрахунку регуляторів тиску часто використовують поняття коефіцієнта пропускної здатності . Це кількість рідини в м³ густиною 1000 кг/м³, яка проходить через регулятор тиску за годину при перепаді тиску на ньому 0,0981 МПа.

Якщо у формулу (10.2) підставити зазначені вище параметри, то після перетворень одержуємо вираз для коефіцієнта пропускної здатності регулятора тиску

. (10.3)

Таким чином, коефіцієнт пропускної здатності регулюючого дросельного пристрою враховує його прохідний переріз і коефіцієнт місцевого опору.

Використовуючи рівняння нерозривності потоку газу та формули (10.2) і (10.3), записуємо практичний вираз для масової витрати газу через регулюючий пристрій (кг/год)

. (10.4)

В системах газопостачання витрату газу здебільшого вимірюють в об'ємних одиницях, зведених до нормальних умов

(10.5)

Формула (10.5) з врахуванням (10.4) приймає вигляд

. (10.6)

Приймаємо, що розрахункова густина газу дорівнює густині газу за умов входу в регулюючий пристрій

. (10.7)

Знаходимо відношення густин газу

(10.8)

Формула (10.6) з врахуванням (10.8) приймає вигляд

, (10.9)

де - абсолютний тиск газу на вході та виході регулюючого пристрою відповідно, МПа; - витрата газу через регулюючий пристрій, м³/год; - густина газу за нормальних умов, кг/м³; - температура газу на вході в регулюючий пристрій, К; - коефіцієнт стисливості газу за умов входу в регулюючий пристрій.

Вибір регулятора тиску, який забезпечить конкретні потреби газопостачання, можна здійснювати за допомогою табличних даних, графічних залежностей або аналітичних залежностей.

Широкого застосування набув метод, який базується на визначенні необхідного коефіцієнта пропускної здатності регулятора тиску за наступними практичними формулами:

якщо

, (10.10)

якщо

, (10.11)

де - поправка на зміну густини газу в процесі дроселювання.

Для обчислення поправки на зміну густини газу спочатку знаходиться відносний перепад тиску за формулою

. (10.12)

При виконанні умови , приймають

, (10.13)

якщо , поправка на зміну густини газу обчислюється за емпіричною формулою

. (10.14)

Вибираємо типорозмір регулятора тиску з найближчим більшим значенням коефіцієнта пропускної здатності.

Дросельні органи регуляторів тиску розраховують на максимальну продуктивність та мінімально можливий перепад тиску. Таке співвідношення параметрів найбільш невигідне для роботи регулятора тиску. Прохідний переріз затвору регулятора рекомендується вибирати так, щоб максимальна продуктивність була забезпечена при переміщенні затвору не більше як на 0,9 повного ходу. Для цього дросельний орган регулятора необхідно розраховувати на продуктивність, яка перевищує максимально можливу на 15-20 %. Таким чином, регулятор тиску підбирається на розрахункову пропускну здатність

. (10.15)

Числові коефіцієнти у формулах (10.10) і (10.11) враховують п'ятнадцятивідсотковий резерв пропускної здатності регулятора тиску.

Величина коефіцієнта пропускної здатності для основних

типів регуляторів тиску наведена у таблиці 10.1.

Таблиця 10.1 – Характеристики регуляторів тиску

Тип регулятора	Тиск газу, P10-3 , Па		Коефіцієнт пропускної здатності Kv
	Рвх	Рвих
Для ГРС
РД-50-64	1200-5500	250-600	22
РД-80-64	1200-5500	250-600	66
РД-100-64	1200-5500	250-600	110
РД-150-64	1200-5500	250-600	314
РД-200-64	1200-5500	250-600	424

Закінчення таблиці 10.1

Тип регулятора	Тиск газу, P10-3 , Па		Коефіцієнт пропускної здатності Kv
РДУ-50	1200-5500	250-600	50
РДУ-80	1200-5500	250-600	100
РДУ-100	1200-5500	250-600	200
Для ГРП
РДС-80	менше 1200	0,5-600	36
РДС-100	менше 1200	0,5-600	50
РДС-150	менше 1200	0,5-600	130
РДС-200	менше 1200	0,5-600	250
РДС-300	менше 1200	0,5-600	600
РДУК-2-50/35	менше 1200	0,5-600	27
РДУК-2-100/50	менше 1200	0,5-600	44
РДУК-2-100/70	менше 1200	0,5-600	108
РДУК-2-200/105	менше 1200	0,5-600	200
РДУК-2-200/140	менше 1200	0,5-600	300
РД-32-5	менше 1000	1-2,5	0,52
РД-32-6,5	менше 1000	1-2,5	0,9
РД-32-9,5	менше 1000	1-2,5	1,9
РД-50-13	менше 300	1-2,5	3,7
РД-50-19	менше 300	1-2,5	7,9
РД-50-25	менше 300	1-2,5	13,7
РД-32М-10	5-300	0,9-3,5	1,4
РД-32М-6	300-1000	0,9-3,5	0,8
РД-32М-4	300-1000	0,9-3,5	0,52
РД-50М-25	5-100	0,9-2,5	11
РД-50М-20	100-300	0,9-2,5	9
РД-50М-15	300-600	0,9-2,5	5,8
РД-50М-11	600-1000	0,9-2,5	3,3

Для регуляторів тиску, які не ввійшли у таблицю 10.1, розрахунки пропускної здатності необхідно виконувати з використанням таблиць, графіків чи аналітичних виразів, наведених у паспортах чи інструкціях заводів-виробників.