Термины и определения
Регулятор давления может поддерживать заданное давление газа в контролируемой точке газопровода «до себя» и «после себя». В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы «после себя» [9].
При определенном расходе газа давление Рi в любой точке системы газоснабжения всегда меньше, чем в контролируемой точке Рн за счет потерь давления ΔР. Следовательно, давление настройки Рн является максимальным рабочим давлением в системе газоснабжения за ГРП (ГРУ) при нормальном функционировании регулятора. В любой точке системы Рi = Рн только при условии отсутствия расхода газа.
При характеристике работы регуляторов используют следующие основные термины и определения:
Рис. 4.4. Схема параллельного включения регуляторов РДУК2:
1, 7, 11 – регулирующие клапаны КР; 2 – заглушка на штуцере для подсоединения пилота; 3, 5, 9 – краны импульсных трубок надмембранных полостей; 4, 6, 10 – краны импульсных трубок подмембранных полостей; 8, 12 – пилоты; 13, 14 – краны; 15 – импульсный трубопровод; 16 – трубопровод, соединяющий надмембранную полость КР с импульсным трубопроводом
плунжер - подвижная часть регулятора, перемещением которой достигается изменение пропускной способности;
ход плунжера - расстояние, на которое перемещается плунжер от закрытого затвора (от седла);
условный ход плунжера - номинальный полный ход плунжера;
верхний (нижний) предел настройки давления - максимальное (минимальное) давление, на которое может быть настроен регулятор;
диапазон настройки - разность между верхним и нижним пределами давления, на любое значение между которыми может быть осуществлена настройка регулятора;
зона регулирования - разность между регулируемыми давлениями при 10 и 90 % максимального расхода;
зона нечувствительности - разность регулируемых давлений, необходимая для изменения направления регулирующего органа (плунжера) в зоне регулирования;
зона пропорциональности - диапазон изменения регулируемого давления, необходимого для перестановки регулирующего органа (плунжера) на расстояние, равное его номинальному (полному) ходу;
условная пропускная способность КVу - расход воды, м3/ч, плотностью 1 г/см3 (1000 кг/м3) через регулятор при номинальном ходе плунжера и перепаде давления 1 кгс/см2;
начальная пропускная способность КVо - теоретическая пропускная способность при ходе плунжера, равном нулю, задаваемая для построения пропускной характеристики;
относительная пропускная способность - отношение пропускной способности к условной пропускной способности;
пропускная характеристика - зависимость пропускной способности от хода плунжера;
линейная пропускная характеристика - пропускная характеристика, при которой приращение относительной пропускной способности пропорционально относительному ходу;
равнопроцентная пропускная характеристика - пропускная характеристика, при которой приращение относительной пропускной способности по ходу плунжера пропорционально текущему значению относительной пропускной способности;
относительная протечка в затворе - отношение величины, численно равной расходу воды в кубических метрах в час с плотностью 1000 кг/м3, протекающей через закрытый номинальным усилием затвор при перепаде на нем 1 кгс/см2 к КVу, %. Протечка не должна превышать 0,05 – для односедельных с жестким уплотнением и двухседельных регулирующих клапанов и 0,01 - для односедельных с мягким уплотнением регулирующих клапанов;
статическая ошибка - отклонение регулируемого давления от заданного при установившемся режиме;
динамическая ошибка - максимальное отклонение регулируемого давления в переходный период (отклонение давления в этот период от давления при установившемся режиме).
По принципу работы регуляторы делят на регуляторы прямого и непрямого действия. Регулятор прямого действия - устройство, предназначенное для автоматического регулирования давления рабочей среды путем изменения ее расхода и управляемое непосредственно энергией рабочей среды. Регуляторы прямого действия можно разделить на две подгруппы: регуляторы без усилителей и регуляторы с усилителями (пилотами).
У регуляторов без усилителей изменение выходного давления воспринимается чувствительным элементом (эластичной мембраной), и создаваемое при этом усилие достаточно для перемещения регулирующего органа (плунжера) и осуществления им регулирующего действия.
Регуляторы второй подгруппы состоят из двух узлов - клапана регулирующего (КР) и пилота. К пилоту поступает газ входного давления Р1, где он редуцируется и поступает к мембране КР, с противоположной стороны которой подается импульс контролируемого давления Р2. Создаваемый при этом перепад давлений обеспечивает усилие, не угрожающее целости мембраны, но достаточное для перемещения плунжера.
Регуляторы прямого действия подразделяют на астатические и статические (пропорциональные). Неравномерность регулирования у астатических регуляторов близка к нулю. При изменении расхода газа они поддерживают давление в контролируемой точке с такой погрешностью, что оно почти точно соответствует давлению настройки Рн . При этом в момент, когда Р2 = Рн , плунжер независимо от расхода газа через регулятор может находиться на любом (в пределах хода) расстоянии от седла. Астатический регулятор прямого действия имеет обычно манжетную мембрану с постоянным грузом.
В ГРП (ГРУ) котельных применяют, как правило, регуляторы прямого действия статического (пропорционального) типа, в которых груз заменен сжатой пружиной, противодействующей выходному давлению на мембрану. При постоянном входном давлении Р1 любое изменение Р2 ведет к изменению положения плунжера на расстояние, пропорциональное изменению Р2. У таких регуляторов Р2 зависит не только от заданного Рн , но и от положения плунжера относительно седла. При равновесии регулятора каждому положению плунжера соответствует определенное Р2, которое, как правило, несколько отличается от Рн , что создает некоторую неравномерность регулирования - статическую ошибку. Р2 совпадает с Рн только тогда, когда действительный расход газа равен расходу, при котором производилась настройка.
Регуляторы непрямого действия в зависимости от вида используемой посторонней энергии делят на пневматические, гидравлические и электрические. В ГРП (ГРУ) котельных применяют, как правило, пневматические регуляторы, состоящие из двух основных узлов: клапана регулирующего двухседельного с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) и командного прибора. У такого регулятора изменение выходного давления в контролируемой точке воздействует на чувствительный элемент командного прибора (например, манометрическую пружину), регулирующего подачу энергии от постоянного источника (например, сжатого воздуха) к МИМ, который развивает усилие, необходимое для перемещения плунжера в КР.
В качестве командного прибора к КР используют пилот ДПМ или манометр трубчатый (МТ-711Р или МТ-712Р) с пневматическим изодромным регулирующим устройством. В последнем случае регулятор непрямого действия совмещает в себе свойства астатических и статических регуляторов: в первый момент после изменения выходного давления процесс регулирования характеризуется некоторой неравномерностью, т.е. регулятор работает как статический. В следующий период изодромное устройство сводит неравномерность к минимуму, давление в контролируемой точке восстанавливается независимо от расхода газа и положения плунжера, т.е. регулятор начинает работать как статический.
Для приведения в движение плунжера в регуляторах используют мембраны в виде круглой пластины из эластичного материала (прожированной кожи, маслобензостойкой морозоустойчивой резины, прорезиненного полотна или пластмассы).