2. Конструкция запорно-регулирующего оборудования грс. Их характеристика

У регуляторов давления прямого действия регулирующее устройство приводят в движение мембраной, находящейся под воздействием регулируемого давления. Изменение регулируемого (рабочего) давления вызывает смещение мембраны, а через передаточный механизм и изменение количества прохода газа через регулирующее устройство регуляторов давления. Таким образом, на изменение рабочего давления регулятор давления реагирует изменением количества пропускаемого газа. Принцип действия регулятора давления прямого действия показан на рисунке. Газ с давлением поступает во входной патрубок регулятора, затем проходит через седло клапана и уходит из регулятора через выходной патрубок. Регулятор должен поддерживать после себя рабочее давление постоянные в условиях переменного расхода.

При изменении расхода газа будет изменяться рабочее давление которое воздействует снизу на мембрану. При увеличении расхода газа давление в первый момент несколько упадет и сила, действующая на мембрану снизу, несколько уменьшится, в результате чего под действием груза мембрана вместе с клапаном сместится на некоторую величину вниз и увеличит проход для газа. Давление поднимется до прежней величины.

При уменьшении расхода газа давление в первый момент несколько увеличится и мембрана будет смещаться вверх, прикрывая проходное сечение для газа клапаном. Уменьшение подачи газа через регулятор вызовет снижение до первоначальной величины.Таким образом, регулятор давления будет поддерживать рабочее давление на заданном уровне, который определяется величиной нагрузки мембраны.Учитывая, что разнообразие конструкций регуляторов давления очень велико, будут рассмотрены только те конструкции, которые широко используются при городском газоснабжении. Регулятор давления РДК. Нормальная работа бытовых газовых приборов в большой степени зависит от постоянства давления газа во внутри домовых газовых сетях. При газоснабжении бытовых потребителей сжиженным газом применяют регулятор давления типа РДК, используемый при баллонных установках и рассчитанный на начальное давление до 16 кгс/см².

Давление на выходе можно регулировать в пределах 100—300 мм вод. ст. Производительность регулятора при перепаде давления в 1 кгс/см² и удельном весе пропанбутановой смеси около 2 кг/м³ равна 1 м³/ч. Газ высокого давления поступает через входной штуцер под клапан с уплотнением из масло-, бензо- и морозостойкой резины. Положение клапана по отношению к седлу, расположенному на входном штуцере, определяется положением мембраны, связанной с клапаном рычажно-шарнирным механизмом. На мембрану сверху воздействует пружина, а снизу давление газа. Сжатие пружины регулируется винтом, которым осуществляют настройку регулятора на рабочее давление. В этом случае газ, проходя через клапан, будет его и поступать через выходное отверстие регулятора к газовым приборам.

Если выходное давление будет повышаться сверх заданного, то пружина сожмется, мембрана пойдет вверх и через рычажно-шарнирный механизм подаст клапан вниз и уменьшит проход газа через регулятор. В мембрану регулятора вмонтирован предохранительный клапан , который работает следующим образом: при закрытом клапане и повышении давления под мембраной сверх установленного (при отсутствии расхода газа и неплотном закрытии клапана) мембрана, преодолевая действие пружины и пружины предохранительного клапана, отойдет от уплотнения и сбросит излишекдавления газа через отверстие под верхнюю крышку регулятора, которая соединяется выбросной трубкой с атмосферой.

После настройки регулятора на определенное рабочее давление регулировочный винт закрывается колпачком и закрепляется винтом, который пломбируется. Абонентам запрещается производить регулировку давления газа винтом.

Для создания нормальных условий работы регулятора давления, когда положение клапана находится в области регулирования, расчетная производительность его должна быть примерно на 20% больше требуемой максимальной производительности регулятора. По этой причине регулятор рекомендуется подбирать так, чтобы он был загружен при требуемой производительности не более чем на 80%, а при минимальном расходе не менее чем на 10%.

Автоматический регулятор непрямого действия состоит из следующих основных частей: а) задающего устройства, при помощи которого регулятор настраивают на заданную величину давления; б) воспринимающего элемента, который осуществляет перестановку регулирующего устройства; в) измерительного устройства, измеряющего сигнал, полученный от воспринимающего устройства, и сравнивающего его с заданной величиной; г) устройства для усиления сигнала за счет включения вспомогательной энергии; д) исполнительного механизма, перемещающего регулирующий орган (клапан или дроссельную заслонку).

Из автоматических регуляторов давления непрямого действия в газоснабжении получили пневматические регуляторы. Они широко применяются на газораспределительных и газгольдерных станциях, а также на крупных городских и промышленных установках для регулирования давления газа, где не могут быть применены регуляторы давления прямого действия. По этой причине в дальнейшем будут рассмотрены только пневматические регуляторы давления непрямого действия.

Пневматические регуляторы давления. Использование регуляторов давления прямого действия для регулирования высоких давлений газа не представляется возможным из-за больших усилий, которые развиваются на мембраннопружинных приводах дрооссельных устройств.

Чтобы сохранить прежние размеры мембран, потребовалось бы их выполнять из более прочных материалов, а это, опять сказалось бы на чувствительности регуляторов и точности регулирования контролируемого давления.

Для того чтобы не увеличивать прочности мембран и не уменьшать их размеров, применяют пневматические реле, которые уменьшают силы, действующие на рабочие мембраны при использовании регуляторов на высоких давлениях.

Пневматическое реле включается между газопроводом контролируемого давления и рабочей мембраной регулирующего газового клапана.

Назначение реле состоит в том, чтобы снижать высокое давление и поддерживать это сниженное давление (не выше 1,1 кгс/см²) над рабочей мембраной регулирующего клапана в зависимости от величины регулируемого давления.

Газ высокого давления, пройдя газовый кран, фильтр и редуктор, поступает в корпус под золотник реле, который находится в закрытом положении. Давление газа над рабочей мембраной отсутствует, так как оно было сброшено в атмосферу через осевой канал в ниппеле, закрепленном на эластичной мембране. Под действием пружины газовые клапаны подняты и находятся в открытом положении. Возможный пропуск газа через

золотник, за счет недостаточной герметичности закрытия, будет сбрасываться в атмосферу.

При повышении регулируемого давления увеличится давление на мембрану реле и она сместится вправо, сжимая пружину и подавая шток с ниппелем к золотнику. При достижении давления заданной величины ниппель подойдет своим осевым отверстием к малому конусу золотника и перекроет сброс газа в атмосферу. Дальнейшее небольшое повышение давления, заставит подвижную систему реле еще сместиться вправо, и тогда ниппель будет открывать золотник и пропускать газ на мембрану, которая, прогибаясь вниз, сожмет пружину и несколько закроет двухседельный клапан. Контролируемое давление будет снижаться до заданной величины.

В случае снижения давления ниже заданной величины, процесс регулирования повторится в обратном порядке.

Настройка пневматического реле на определенное рабочее давление осуществляется величиной сжатия пружины с помощью гайки.

Применение пневматического реле позволяет регулировать очень высокие и очень низкие давления газа обычными регулирующими клапанами, обеспечивая при этом большую точность в стабилизации регулируемого давления на заданном уровне.

Пневматическое реле с обратной связью, у которого между механизмом, воспринимающим контролируемое давление, трубчатой манометрической пружиной и механизмом, регулирующим подачу газа в газопроводе, существуют прямая и обратная связи, вызывающие замедленное перемещение запорно-регулирующих деталей клапана. Реле с обратной связью позволяет поддерживать заданное давление в контролируемом газопроводе более постоянным и независимым при изменениях расхода газа.

В корпусе реле помещается подвижная система, состоящая из двух мембран с подвешенным между ними ниппелем, пружины, золотника и пружины. При работе реле эта подвижная система находится в равновесии под действием сил: водной стороны—давления на мембрану в полости корпуса реле; с другой—действия двух пружин.

При горизонтальном возвратно-поступательном движении этой подвижной системы она принимает три положения, при которых: а)редуцированный и очищенный газ в фильтре и редукторе может поступать в над мембранное пространство привода, когда система находится в левом положении; б) газ из полости привода может уходить на сброс в атмосферу через отверстие (система находится в правом положении); в) газ в полости привода запирается (система находится в промежуточном положении).

Допустим, что регулируемое давление по велич ине стало несколько меньше заданного. Снижение давления вызовет некоторое сжатие манометрической пружины, и она поднимет левый конец заслонки. Открывание сопла снизит давление газа на мембрану в полости, так как поступление газа через калиброванное отверстие в насадке останется прежним, а выход газа через сопло в атмосферу увеличится. Под действием пружины мембрана будет смещаться вправо и ниппель, отойдя от малого конуса золотника, откроет проход газу из полости привода в атмосферу (через ниппель, затем между мембранами в отверстие). Под действием пружины привода регулирующий клапан откроет проход газа, и давление будет повышаться.

Повышение давления вызывает закрывание сопла увеличение давления в полости и смещение подвижной системы влево. Когда ниппель сядет на малый конус золотника, сброс газа из полости привода в атмосферу прекратится и регулирующий клапан перестанет открываться. Давление увеличится до заданной величины и может несколько ее перейти за счет инерции регулятора. В этом случае подвижная система будет смещаться еще влево, сместит большой конус золотника и увеличит проход в седле, в результате чero увеличится проход газа из редуктора в над мембранное пространство и регулирующий клапан закроется. Регулируемое давление теперь будет падать, а процесс регулирования повторяться с определенной амплитудой колебания давления. Эти колебания могут в значительной степени усиливаться неравномерностью расхода газа в газопроводах. Для уменьшения этих колебаний в пневматическое реле вводится обратная связь, которая вызывает замедление перестановок, а в некоторых случаях даже обратные перестановки дроссельного устройства в регулирующем клапане. Обратная связь осуществляется манометрической пружиной-сильфоном, которая открытым концом соединена с полостью привода, а глухим — связана с коромыслом, к которому шарнирно присоединен правый конец заслонки. Действие на сопло обратной связи сильфона противоположно действию прямой связи от трубчатой манометрической пружины.

Обратная связь способствует более плавной работе регулирующего клапана и выравниванию контролируемого давления.

Степень влияния прямой и обратной связи на процесс регулирования давления устанавливается путем изменения положения сопла по горизонтали под заслонкой.

Настройка реле на определенное давление производится с помощью кнопки, связанной системой зубчатой передачи с манометрической пружиной и позволяющей изменять ее положение.

В зависимости от упругости трубчатой манометрической пружины регулирующие клапаны этого типа могут работать при давлениях от 3 до 30 кгс/см².

Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. Если рассматривать поясняющий рисунок, то в этом простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды, в данном случае настройку производят специальным винтом.

Когда предохранительный клапан закрыт, на его чувствительный элемент воздействует сила от рабочего давления в защищаемой системе, стремящаяся открыть клапан и сила от задатчика, препятствующая открытию. С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.

С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.

Давление закрытия в ряде случаев оказывается на 10-15 % ниже рабочего давления, это связано с тем, что для создания герметичности запорного органа после срабатывания требуется усилие, значительно большее, чем, то, которого было достаточно для поддержания герметичности клапана перед открытием. Это объясняется необходимостью преодолеть при посадке силу сцепления молекул среды, проходящей через щель между уплотнительными поверхностями золотника и седла, вытеснить эту среду. Также понижению давления способствует запаздывание закрытия запорного органа, связанное с воздействием на него динамических усилий от проходящего потока среды, и наличие сил трения, требующих дополнительного усилия для его полного закрытия.

Предохранительные клапаны как правило имеют угловой корпус, но могут иметь и проходной, независимо от этого клапаны устанавливаются вертикально так, чтобы при закрывании шток опускался вниз.

Большинство предохранительных клапанов изготавливаются с одним седлом в корпусе, но встречаются конструкции и с двумя сёдлами, установленными параллельно.

Малоподъемными называются предохранительные клапаны, у которых высота подъема запирающего элемента (золотника, тарелки) не превышает 1/20 диаметра седла, полноподъемными — клапаны, у которых высота подъема составляет 1/4 диаметра седла и более. Существуют также клапаны с высотой подъема тарелки от 1/20 до 1/4, их обычно называют среднеподъемными. В малоподъемных и среднеподъемных клапанах подъем золотника над седлом зависит от давления среды, поэтому условно их называют клапанами пропорционального действия, хотя подъем не пропорционален давлению рабочей среды. Такие клапаны используются, как правило, для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность. В полноподъемных клапанах открытие происходит сразу на полный ход тарелки, поэтому их называют клапанами двухпозиционного действия. Такие клапаны высокопроизводительны и применяются как на жидких, так и на газообразных средах.

Наибольшие различия в конструкциях предохранительных клапанов заключаются в видах нагрузки на золотник.

3. Конструкция пылеуловителя. Принцип действия.

Пылеуловитель представляет собой аппарат цилиндрической формы диаметром 2000 мм со встроенными циклонами. Для полного и эффективного отделения из потока газа капельной жидкости и механических примесей, аппарат содержит три следующие основные технологические секции:

1. Секция ввода газа;

2. Секция очистки газа;

3. Секция сбора уловленной жидкости и механических примесей.

Секция ввода газа состоит из водной трубы диаметром d=500 мм и рапределительного корпуса.

Газ поступает в рабочую секцию очистки газа сверху. Секция очистки состоит из пяти циклонов ЦН – 15 диаметром d=600 мм, закрепленных неподвижно на нижней решетке. Циклонный элемент ЦН-15 состоит из корпуса в виде трубы диаметром d=600 мм, винтового завихрителя, трубы для выхода очищенного газа d=350 мм и дренажного конуса.

В циклонных элементах, благодаря закручиванию потока газа в завихрителе, происходит очистка газа от механических примесей и капельной жидкости. Отсепарирование в пяти циклонных элементах ЦН-15 механические примеси и капли жидкости собираются в сборнике, который находится в нижней части аппарата. Оттуда уловленные механические примеси и жидкость автоматически удаляются через дренажный штуцер Ду 150 путем периодической продувки в специальную емкость. Секция сбора механических и стекловолоконным материалом. Для поддержания нормального режима работы циклонный пылеуловитель снабжен штуцерами для манометра, дифманометра, термометра ртутного, термометра сопротивления, предохранительного клапана и указателя уровня.

Для лучшего доступа и осмотра внутренней части пылеуловитель снабжается двумя люками-лазами диаметром d = 500 мм. Один люк-лаз находится в нижней части циклонного пылеуловителя (ЦПУ) осмотра сборника улавливания механических примесей и капельной влаги из газа. Другой люк-лаз находится в верхней часть ЦПУ для осмотра узла подвода газа из пяти циклонов и выхода очищенного газа из этих же пяти циклонов в выходной патрубок циклонного пылеуловителя. Люк –лаз имеется также в нижней решетке внутри пылеуловителя, на которой крепятся циклонные элементы.