4.2. Регулирование давления на грс и грп
Управление режимом работы в системе газоснабжения осуществляют с помощью регуляторов давления, которые являются основными узлами ГРС, ГРП, ГРУ, предназначенными для снижения и автоматического поддержания заданного (требуемого) давления газа перед потребителем, независимо от интенсивности расхода и начального давления газа. Под автоматическим регулированием понимают дросселирование потока газа, которое происходит без вмешательства человека и поддерживается на заданном уровне. При этом снижение давления идет независимо от отбора газа потребителем. [2]
Регулирование давления газа осуществляют путем автоматического изменения степени открытия дросселирующего узла регулятора,вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление потока газа. При увеличении гидравлического сопротивления перепад давления на дросселирующем узле возрастает и давление за регулятором снижается; при уменьшении же гидравлического сопротивления перепад давления уменьшается, а давление за регулятором возрастает.
Регулятор давления запоминает заданное давление в системе регулирования, определяет его в данный момент времени, сравнивает заданное давление с имеющимися в данный момент и при разности значений выдает управляющую команду, направленную на уменьшение этой разницы, поддерживая при этом после себя требуемое давление. Работая в автоматическом режиме, он позволяет автоматизировать производственные операции, обеспечить безаварийную работу потребителя и повысить общую производственную культуру.
Регулятор давления состоит из дросселирующего и реагирующего узлов. Реагирующий узел (в дальнейшем мембранный привод) изменяет заданный параметр: выходное давление. Дросселирующий узел – седло и плунжер – изменяет количество протекающего через него газа. Мембранный привод и дросселирующий узел соединены исполнительным узлом, который выполняет команду мембранного привода для восстановления заданного параметра выходного давления.
При равновесном состоянии системы регулирования количество газа в газопроводе остается постоянным. Приток газа Qпр в систему регулирования равен количеству отбираемого, т.е. его расходу Qрасх. Следовательно, условием равновесия системы является равенство Qпр = Qрасх. При этом давление после регулятора сохраняет свое постоянное значение Р2 = const. Если равновесие будет нарушено вследствие изменения расхода газа, т.е. QпрQрасх, тогда будет изменяться и заданное выходное давление Р2.
Регулятор давления и выходной газопровод составляют замкнутую динамическую систему, поэтому весь процесс регулирования надо рассматривать совместно (рис. 4.4). При отклонении выходного давления за регулятором от заданного изменяется положение мембранного привода, который непосредственно или через исполнительный узел изменяет проходное сечение дросселирующего узла в требуемом направлении.
В результате происходит восстановление нарушенного равновесия между притоком и расходом газа.
Поддержание постоянного заданного выходного давления могло бы быть обеспечено, если бы мембранный привод каждый раз после восстановления нарушенного равновесия возвращался в исходное положение. Но в действительности этого не наблюдается из-за неизбежной нечувствительности, возникающей в результате трения и инерционных усилий подвижных частей, вызывающих запаздывание закрытия или открытия плунжером седла. Поэтому в процессе регулирования происходят чередующиеся перенаполнение и опорожнение системы регулирования, а следовательно, и отклонение давления от заданного. Таким образом, регулирование давления – колебательный процесс, характеризующийся периодом, частотой и амплитудой колебания. Этот процесс можно наблюдать, если подключить в систему регулирования двухтрубный манометр, заполненный водой. Колебание жидкости в манометре указывает, что происходит приток газа в систему регулирования и расход его из системы. Такое возмущение («кач») характеризуется малым периодом, частотой и амплитудой, не отражающимися на работе газогорелочных устройств. При подключении технического пружинного манометра этого возмущения мы наблюдать не будем, т.к. чувствительность пружинного манометра намного меньше и он не воспринимает эти колебания.
Рис. 4.4. Схема системы автоматического регулирования
1 - регулятор давления; 2 - импульсивный трубопровод; 3 - система регулирования - газовая сеть; 4 - дросселирующий узел; 5 - мембранный привод; 6 -пружина
Выходное давление в контролируемой точке меняется во времени со скоростью, зависящей от емкости системы. Чем она больше, а разница между притоком и расходом газа меньше, тем медленнее будет проявляться отклонение выходного давления от заданного значения. При малой емкости системы и большем, чем приток, расходе газа выходное давление изменится быстрее. Следовательно, возникает возмущение, которое выводит систему из равновесного состояния и в контролируемой точке выходное давление отклоняется от заданного. Восстановление выходного давления после возмущения – процесс переходный, течение которого в значительной мере определяется устройством регулятора и характеристикой системы регулирования.