3.7. Особенности проектирования регуляторов давления

При постоянном давлении на входе в регулятор р₁ и поддержании неизменного давления на выходе регулятора р₂ перепад давления на регуляторе будет постоянной величиной:

р₁-р₂= соnst.

На примере регулятора низкого давления определим условия, необходимые для поддержания постоянного перепада (р₁-р₂) при переменном расходе газа , поступающего в газопровод (Q). Запишем выражение для перепада давления на регуляторе как для перепада на местном сопротивлении, принимая газ низкого давления несжимаемым (ρ== соnst):

р₁-р₂= , ( 3.1)

где ξ, ƒ -коэффициент местного сопротивления и площадь проходного сечения дросселирующего клапана регулятора.

Из формулы (3.1) получим:

, (3.2)

где ψ- комплексный коэффициент сопротивления клапана.

Соотношение (3.2) показывает, что для поддержания постоянного перепада давления на регуляторе и постоянного давления р₂ при изменении расхода должен изменятся соответствующим образом комплексный коэффициент сопротивления. Изменение ψ достигается в основном изменением площади проходного сечения клапана ƒ за счет определений профилирования дросселирующих участков клапана ( рис 3.10 ).

Рис. 3.10 Схема дроссельных клапанов: а-односедельный мягкий клапан; б – клапан с дроссельной поверхностью окнообразной формы; в – двухседельный пробкообразный клапан; г- двухседельный тарельчатый клапан.

Соотношение (3.2) показывает, что значение ψ_min соответствует максимальному расходу газа через регулятор Q_max. Тогда на основании равенства (3.2) можно записать :

. (3.3)

Регулировочная (внутренняя) характеристика клапана представляет собой связь

Q/Q_max = ƒ( h/h_max),

где h, h_max - текущее при Q и максимальное при Q_max перемещение ( ход) клапана.

Клапаны выпускаются с линейными, параболическими и логарифмическими характеристиками. Примем параболическую характеристику:

Q/Q_max = ( h/h_max)². (3.4)

Подставляя (3.4) в (3.3) , получим:

= ( h/h_max)⁴.

Из последнего соотношения следует, что необходимые для выполнения условия Р₂=const значения комплексного коэффициента сопротивления клапана ψ обеспечиваются при проектировании регулятора законом изменения хода клапана в четвертой степени.

Рассмотрим, как изменяется давление перед газовыми приборами р_п при изменении расхода газа, поступающего в газопровод. Для этого воспользуемся уравнением Дарси:

р₂-р_п= , (3.5)

где λ;,d- коэффициенты трения, длина и диаметр газопровода.

Коэффициент трения λ можно принять постоянной величиной, тогда равенство (3.5) перепишется в виде:

р₂-р_п= соnstQ²_.

Откуда

р_п = р₂- соnstQ² (3.6).

Из выражения (3.6) видно, что при р₂= const уменьшение расхода газа Q, поступающего в газопровод, приводит к повышению давления , а увеличение расхода Q к уменьшению давления газа перед газовыми приборами

3.8.Контрольные вопросы по теме 3

1. Назовите основные элементы системы газоснабжения НП.

2. Каковы диапазоны давления газопроводов высокого давления I и II категорий, среднего и низкого давления?

3. Для каких потребителей максимально допустимое давление равно 0.6, 0.005 и 0.003 МПа?

4. Трубы из каких материалов применяются при газоснабжении?

5. При каком давлении допустимо использование полиэтиленовых труб?

6. Как соединяются полиэтиленовые и стальные трубы?

7. Каким образом прокладываются наружные газопроводы ?

8. Как организуется прокладка газопровода через естественные преграды и путепроводы?

9. Какие преимущества кранов и задвижек? Почему не используются вентили в системах газоснабжения?

10. Каково назначение сборников водного конденсата?

11. Назовите виды коррозии стальных труб. Дайте им характеристику. Каким образом ведется защита труб от химической, электрохимической и электрической коррозии?

12. Как защищаются наземные и надземные газопроводы от атмосферной коррозии?

13. В чем состоит назначение ГРС, ГРП и ГРУ?

14. Как отличаются характеристики ГРС и ГРП (ГРУ)?

15. Дайте характеристику ГРП,ГРУ,ГРПБ,ШРП,КДРД.

16. Назовите состав газорегуляторных устройств.

17. Каково назначение газового регулятора давления?

18. Изложите принципы действия регулятора давления прямого действия.

19. Какие типы регуляторов давления Вам известны?

20. Каковы особенности проектирования регуляторов давления?

21. Как изменяется давление перед газовыми приборами при уменьшении и увеличении расхода газа, поступающего в газопровод при постоянном давлении на выходе регулятора?