Регуляторы давления

РД служат для снижения давления газа и автоматического поддержания его на выходе постоянным, независимо от изменения расхода газа и колебания давления на входе.

В городских и производственных ГРП, ГРУ обычно устанавливаются механические мембранные регуляторы, которые делятся на регуляторы прямого и непрямого действия.

Мембранные регуляторы давления прямого действия

Эти регуляторы просты по устройству, надежны в работе и широко применяются в ГРП и ГРУ с небольшой пропускной способностью. Они состоят из корпуса вентильного типа и мембранной коробки. Дроссельный клапан через шток соединен с мягкой мембраной, при перемещении которой перемещается шток и клапан; снижение давления происходит за счет дросселирования газа при проходе через небольшой зазор между седлом и дроссельным клапаном. При изменении этого зазора изменяется степень дросселирования и, следовательно, конечное давление газа за РД.

При работе регулятора давления можно выделить два режима: установившийся и неустановившийся.

Установившийся режим работы РД – это такой режим, при котором остаются постоянными расход газа и давление Р₁ перед РД. В этом случае выходное давление Р₂ также будет постоянным. При этом система деталей регулятора находится в состоянии равновесия (клапан, шток, мембрана, пружина). Давление газа сверху на мембрану уравнивается действующей снизу силой сжатия пружины. Дроссельный клапан открыт на определенную величину.

При неустановившемся режиме работы изменяется расход газа или входное давление Р₁, при этом начинает изменяться выходное давление Р₂. Изменение Р₂ ведет к перемещению мембраны вместе со штоком и дроссельным клапаном, при этом изменяется и величина зазора между дроссельным клапаном и седлом. Это приводит к изменению пропуска газа через дроссельный клапан и восстановлению Р₂ до заданной величины.

Рисунок 3.2.7 Схема РД прямого действия

1. Корпус;

2. Дроссельный клапан;

3. Шток клапана;

4. Направляющая втулка;

5. Мембрана;

6. Пружина;

7. Регулировочный винт;

8. Дыхательное отверстие;

9. Импульсная трубка конечного давления газа.

При увеличении расхода газа или уменьшении Р₁ давление Р₂ начинает уменьшаться. Импульс уменьшающегося Р₂ по трубке передается в надмембранное пространство. Мембрана под действием пружины начинает перемещаться вверх, перемещая шток и дроссельный клапан. Зазор между клапаном и седлом увеличивается, возрастает пропуск газа через дроссельный клапан и давление Р₂, увеличиваясь, восстанавливается до заданной величины. Система снова приходит в состояние равновесия, но при новом положении дроссельного клапана.

При уменьшении расхода газа или увеличении Р₁ давление Р₂ увеличивается, мембрана под действием возрастающего давления опускается, увлекая за собой шток и дроссельный клапан. Зазор между клапаном и седлом уменьшается, уменьшается пропуск газа через клапан, что ведет к уменьшению и восстановлению Р₂ до заданной величины. Снова наступает состояние равновесия, но при новом положении дроссельного клапана.

Настройка РД на заданное давление Р₂ осуществляется вращением регулировочного винта. При ввертывании винта увеличивается сила давления пружины на мембрану и мембрана поднимается вместе со штоком и дроссельным клапаном, что приводит к увеличению зазора и пропуска газа через клапан. Давление Р₂ увеличивается. При вывертывании винта давление Р₂ уменьшается.

Устойчивость работы РД при резких изменениях расхода газа или входного давления обеспечивается за счет отверстия в нижней крышке мембранной коробки, оно называется дыхательным и сообщает подмембранную полость с атмосферой. Через него атмосферный воздух входит и выходит из мембранной коробки, обеспечивая свободное перемещение мембраны. Это отверстие выполняется калиброванным, т.е. его диаметр определяется специальным расчетом. Диаметр дыхательного отверстия составляет 0,5 – 1 мм; так как отверстие очень мало, то вход и выход воздуха через него происходит очень медленно, что обеспечивает медленное плавное перемещение мембраны даже при резких изменениях расхода газа или входного давления. При плавном перемещении мембраны со штоком и дроссельным клапаном быстро затухают колебания деталей и выходного давления Р₂. Следовательно, дыхательное отверстие является демпфером – гасителем колебаний и обеспечивает устойчивую работу РД на всех режимах.

РД прямого действия обычно применяются в шкафных ГРУ с небольшой пропускной способностью. Например, РД – 32М, РД – 50М, имеющие D_у = 32 и 50 мм. Они выпускаются с встроенными в мембранную коробку ПСК. Регуляторы давления прямого действия обладают небольшой пропускной способностью, низкой чувствительностью к изменению расхода газа и входного давления и могут применяться только при небольшом перепаде давления Р₁/Р₂.