Тема 6 Регулирование давления газа. Газорегуляторные пункты
Управление режимом работы сети осуществляется в газорегуляторных пунктах ГРП и установках ГРУ, которые автоматически поддерживают постоянное давление газа в сети независимо от интенсивности его потребления.
Газорегуляторные пункты
Газорегуляторный пункт (ГРП) и газорегуляторные установки (ГРУ) выполняют следующие функции:
- снижает давление газа до заданной величины;
- поддерживает заданное давление вне зависимости от изменений расхода газа и его давления перед ГРП;
- прекращают подачу газа при повышении или понижении его давления после регуляторов сверх заданных пределов;
очищают газ от механических примесей.
Газораспределительные пункты сооружают на распределительных сетях городов и населенных пунктов, а также на территории промышленных и коммунально0бытовых предприятий.
ГРУ располагают в том же помещении, что и газоиспользующие установки.
В зависимости от давления на входе бывают ГРП среднего давления (от 0,005 до 0,3 МПа) и ГРП высокого давления ( от 0,3 до 1,2 МПа).
Газорегуляторные пункты размещают в отдельно стоящих зданиях или шкафах. Здание ГРП должно быть надземным, одноэтажным, из материалов I и II степени огнестойкости.
Пол в здании выполняют из несгораемых и неискрящих материалов. Двери открываются наружу. Освещение естественное или электрическое во взрывобезопасном исполнении. Допускается «кососвет», т.е. освещение рефлекторами, установленными снаружи помещения.
Вентиляция в помещении ГРП устраивается естественная, обеспечивающая трехкратный воздухообмен. Приток свежего воздуха осуществляется через жалюзийные решетки, а вытяжка– через регулируемый рефлектор в перекрытии помещения.
Отопление – центральное или от собственного водонагревателя (АГВ), расположенного в пристройке. Отопление должно обеспечивать температуру воздуха не ниже 5оС. В здании ГРП должна быть предусмотрена молниезащита.
Помещение должно быть оборудовано пожарным инвентарем (ящик с песком, огнетушители и т.д.)
На вводе газопроводов в ГРП и на выходном газопроводе устанавливают отключающие устройства на расстоянии не менее 5 м и не более 100 м.
Газорегуляторный пункт состоит из двух линий – основной и обводной (байпас).
На обводной линии устанавливаются 2 задвижки, которые при отключенной основной линии используют как ручной двухступенчатый регулятор давления газа.
На основной линии располагают:
- входная задвижка для отключения основной линии;
- фильтр для очистки газа от механических примесей;
- предохранительный клапан, автоматически отключающий подачу газа потребителям в случае выхода из строя регулятора давления;
- регулятор давления, который снижает давление газа и автоматически поддерживает его на заданном уровне независимо от расхода газа потребителями;
- гидрозатвор, присоединенный к газопроводу после выходной задвижки для сброса в атмосферу части газа, когда неисправный регулятор начинает повышать выходное давление).
Вместо гидрозатвора в ГРП могут применяться предохранительный сбросной клапан (ПСК) и предохранительный запорный клапан (ПЗК). Таким образом выходное давление газа контролируется ПСК и ПЗК. ПЗК контролирует верхний и нижний пределы давления газа, ПСК – только верхний. Причем сначала должен сработать ПСК, а затем ПЗК, поэтому ПСК настраивается на меньшее давление чем ПЗК, которое превышает регулируемое на 5-15%.
В ГРП можно выделить три линии: основная, байпасная 6 (обводная) и рабочая.
На основной линии газовое оборудование располагается в такой последовательности:
- запорное устройство на входе (задвижка 8);
- продувочный газопровод 5;
- фильтр 9 для очистки газа от возможных механических примесей;
- предохранительно-запорный клапан (ПЗК) 10, автоматически отключающий подачу газа при повышении или понижении давления газа в рабочей линии за установленные пределы;
- регулятор 11 давления газа, который снижает давление газа на рабочей линии и автоматически поддерживает его на заданном уровне независимо от расхода газа потребителями;
- запорное устройство (задвижка 12) на выходе из основной линии.
Рис. 6.1 – Принципиальная схема ГРП
1 - предохранительно-сбросный клапан (сбросное устройство); 2 - задвижки на байпасной линии; 3 -манометры; 4 - импульсная линия ПЗК; 5 - продувочный газопровод; 6 - байпасная линия; 7 - расходомер газа; 8 - задвижка на входе; 9 - фильтр; 10 - предохранительно-запорный клапан (ПЗК); 11 - регулятор давления газа; 12 -задвижка на выходе.
На байпасной линии имеется продувочный газопровод 5, два запорных устройства (задвижки 2), одно из которых используется для ручного регулирования давления газа в рабочей линии во время выполнения ремонтных работ на отключенной основной линии. На линии рабочего давления (рабочая линия) устанавливается предохранительно-сбросный клапан 1 (ПСК), который служит для сброса газа через сбросную свечу в атмосферу при повышении давления газа в рабочей линии выше установленного предела.
В ГРП устанавливаются следующие контрольно-измерительные приборы:
- термометры для измерения температуры газа и в помещении ГРП;
- расходомер газа 7 (газовый счетчик, дроссельный расходомер);
- манометры 3 для измерения входного давления газа, давления в рабочей линии, давления на входе и выходе газового фильтра.
Виды ГРП.
ГРП подразделяются между собой:
- по выходному давлению: ГРП низкого, среднего и высокого выходного давления.
- по количеству ступеней понижения давления газа: одноступенчатые и многоступенчатые ГРП.
- по количеству линий редуцирования: однониточные и многониточные ГРП.
по типу схемы газоснабжения потребителя газа: тупиковые и закольцованные ГРП.
- по наличию резервной нитки редуцирования: ГРП с резервной линией редуцирования и без.
Принцип работы ГРП.
Газ через входной газопровод поступает на фильтр, где очищается от механических примесей, и через предохранительно запорный клапан подается в регулятор давления, где давление газа снижается и поддерживается постоянным, независимо от расхода. В случае повышения давления газа после регулятора выше допустимых значений, например в результате сбоя работы регулятора давления газа — срабатывает предохранительно-сбросной клапан — ПСК или гидрозатвор (ГЗ) , в результате чего излишки давления газа сбрасываются в атмосферу.
Если давление газа продолжает возрастать и сброс газа через ПСК достаточного эффекта не дал, срабатывает предохранительно-запорный клапан и доступ газа потребителю через эту линию редуцирования прекращается.
Для того, чтобы обеспечить безаварийную подачу газа потребителю, даже в случае выхода из строя регулятора давления ГРП закольцовывают по выходному давлению, либо устанавливают в ГРП дополнительную линию редуцирования (ниже еще вернемся к этому вопросу).
Стоит отметить, что в схеме ГРП (без резервной линии редуцирования) предусматривается байпасная линия, которая позволяет подавать газ и осуществлять ручное регулирование выходного давления газа на время ремонта оборудования или проведения технического обслуживания ГРП.
На входе и выходе из ГРП установлены манометры.
На входе в ГРП промышленного назначения либо в узлах учета газа замеряется температура газа с помощью термометра.
Для централизованного замера расхода газа устанавливается измерительное устройство — газовый счетчик промышленного назначения.
Для снижения давления газа в ГРП применяются регуляторы давления прямого и непрямого действия. В регуляторах прямого действия конечный импульс давления воздействует на мембрану, которая через рычажное устройство связано с дроссельным органом. При уменьшении выходного давления степень открытия дроссельного органа увеличивается, при увеличении — уменьшается. В результате выходное давление газа поддерживается постоянным.
Для приведения в действие регуляторов давления непрямого действия источником энергии служит сжатый воздух и газ давлением 200-1000кПа. Применяются регуляторы давления непрямого действия при входном давлении более 1,2 МПа и выходном более 0,6 МПа. Также в последнее время все чаще применяют комбинированные регуляторы давления, представляющие из себя предохранительно-запорный клапан и регулятор давления в одном корпусе.
Для контроля за входным и выходным давлением, температурой в помещениях, открытием дверей — современные ГРП могут быть оборудованы системой телеметрии.
ГРП низкого, среднего и высокого выходного давления.
Если на ГРП газ понижается с высокого (0,3 — 1,2 МПа) или среднего (5кПа — 0,3МПа) давления до низкого (до 5кПа, или 500 мм.в.ст.), то такие ГРП называются ГРП низкого выходного давления. Соответственно, если на выходе получаем среднее или высокое давление газа, то и ГРП будет называться соответствующим образом. Также бывают случаи когда ГРП питает разных потребителей, например частный сектор и газовую котельную, тогда из ГРП делается 2 выхода газа, один среднего, другой низкого, а понижающий пункт будет называться — ГРП с выходом среднего и низкого давления.
Одноступенчатые и многоступенчатые ГРП. Одноступенчатая схема подразумевает под собой понижение давления газа с входного до рабочего в одну ступень, а многоступенчатые в 2 и более ступени.
Часто случается, что невозможно понизить давление газа сразу с высокого (например 1,2 МПа) до низкого (200 мм.в.ст. например бытовым потребителям) и добиться устойчивой работы ГРП одним регулятором давления. Тогда применяют такой прием как снижение газа в несколько ступеней.
Рассмотрим на примере двухступенчатой схемы. Газ, поступает в ГРП под высоким давлением — 1.2 МПа, проходит через фильтр ПКН, дальше регулятор первой ступени понижает давление газа до 0,5 — 3 МПа (тут зависит от величины расхода газа) и подается на «бочку» — значительно расширенный участок газопровода внутри ГРП, служащий «подушкой» для сглаживания колебаний давления, подаваемого регулятором первой ступени (из бочки часто предусматривают дополнительный сбросной клапан).
Далее, газ уже пониженного давления — 0,1 МПа, поступает через второй предохранительно запорный клапан на регулятор второй ступени. Этот регулятор уже и понижает давление до рабочего, в данном случае 200 м.в.ст. (2,0 кПа). Такая схема также дает дополнительную защиту конечного потребителя от поступления газа высокого давления в сети низкого (превышение в 300 раз!), что очень опасно.
Однониточные и многониточные ГРП. Многониточная схема подключения, подразумевает под собой ГРП, оборудованный несколькими параллельно подключенными линиями редуцирования. Характерным при такой схеме подключения является то, что подача газа осуществляется из одного разветвляющегося по всем параллельно работающим линиям редуцирования газопровода, в то же время выходы этих ниток объединены в один коллектор. Такая схема подключения служит для повышения надежности и производительности газоснабжения. Применяется на наиболее значимых ГРП, например, на ГРП высокого давления, которые «питают» систему промышленных потребителей и сеть ГРП. А однониточное ГРП — соответственно оборудовано одной линией редуцирования, возможно и многоступенчатой.
Тупиковые и закольцованные ГРП. Для увеличения надежности газоснабжения потребителей газа применяется схема газоснабжения от объединенных между собой двух и более ГРП через газораспределительные сети по выходному давлению в «кольцо». При этом, чем больше газорегуляторных пунктов находится в «кольце», тем надежнее, считается, система газоснабжения. Например, есть район города с бытовыми потребителями, который нужно снабдить природным газом. По расчетным данным на этот район можно поставить либо один ГРП, с большой пропускной способностью либо два поменьше, обеспечивающих суммарно ту же производительность, но расставить в разных частях газифицируемого района. Если есть возможность — устанавливается 2 (или более) и их выходные газовые сети по газоснабжению потребителя объединяются в одну.
При такой схеме, если выйдет из строя один из ГРП — нагрузка в газовых сетях ляжет на исправный газорегуляторный пункт (точнее на все включенные в «кольцо», по принципу: на близрасположенные — больше, на дальние меньше) и, что самое главное — подача газа потребителю не прекратится.
Конечно, если один из ГРП выключится из работы во время пиковых нагрузок на систему газораспределения, например по утрам, когда большинство людей просыпается и готовит еду перед работой, а кольцо включает в себя всего 2 или 3 газорегуляторных пункта — давление у конечного потребителя может заметно уменьшиться, что может быть визуально зафиксировано на величине языков пламени работающей газовой плиты, однако в данном случае любой потребитель может просигнализировать об этом в аварийную газовую службу, бригада которой примет экстренные меры по восстановлению нормального режима газоснабжения. Также, на закольцованных ГРП легче проводить техническое обслуживания, так как легче регулировать подачу газа через байпас.
Кольца ГРП бывают высокого, среднего и низкого давления. Бывает нецелесообразно осуществлять газоснабжение потребителя более чем от одного ГРП (например, газоснабжение мелкого населенного пункта). В таких случаях схема газоснабжения от ГРП называется «тупиковой».
ГРП с резервной линией (ниткой) редуцирования и без. Характерным для ГРП, оборудованных резервной линией, является наличие дублирующей нитки редуцирования с комплектом оборудования, которая не работает одновременно (в отличие от многониточных), а включается в случае аварийного прекращения подачи газа через основную. Это достигается путем настройки на резервной линии предохранительно-запорного клапана на закрытие при более высоком давлении, а рабочее давление регулятора на более низкое.
Таким образом, в случае завышения выходного давления по вине регулятора основной нитки — запорный клапан на ней отсекает поступление газа потребителю через этот регулятор.
Выходное давление газа по мере расхода постепенно понижается и достигает рабочего выходного давления регулятора резервной линии (обычно установленного ниже на 10% чем на основной линии) и поддерживается на этом уровне резервным регулятором.
Обычно такая схема применяется в ГРП, снабжающих потребителя газом по «тупиковой» схеме газоснабжения для повышения надежности и обеспечения бесперебойной подачи газа.
Шкафные ГРП.
Шкафные ГРП используют для газоснабжения:
Коммунально-бытовых предприятий.
Детских, лечебных, учебных заведений.
Отопительных котельных.
Небольших промышленных предприятий.
Отдельно стоящих жилых домов.
Сельских населённых пунктов.
Небольших территориально рассредоточенных городских микрорайонов.
Применяют при давлении газа на вводе не более 0,6 МПа на промышленных и не более 0,3 МПа для коммунально-бытовых потребителей и жилых домов.
Шкафной ГРП – готовое промышленное изделие – металлический шкаф, внутри которого смонтировано всё газовое оборудование, арматура и средства измерения. Для осмотра, ремонта в шкафу имеются дверки. В зависимости от климатических условий ШРП может быть с обогревом или без него:
- водяное отопление в помещении коллектора, подключается к системе отопления;
- автономный обогрев от теплогенератора, который питается газом непосредственно от выходного газопровода низкого давления. T=5-400C.
Сбросная свеча ШРП установленного на опорах ≥4м выше уровня земли; на стене здания ≥1м выше карниза здания.