Regulátor tlaku , reduktor tlaku plynu - druh regulačních ventilů , automaticky pracující autonomní zařízení, které slouží k udržení konstantního tlaku plynu v potrubí . Když je tlak regulován, počáteční vysoký tlak se snižuje na konečný nízký tlak. Toho je dosaženo automatickou změnou stupně otevření škrtícího tělesa regulátoru, v důsledku čehož se automaticky mění hydraulický odpor proti procházejícímu proudu plynu .
Podle udržovaného tlaku (umístění kontrolovaného bodu v plynovodu) se regulátory tlaku dělí na regulátory „před sebou“ a „za sebou“. Při hydraulickém štěpení se používají pouze regulátory „po sobě“. Podle principu činnosti se regulátory dělí na přímoproudé a kombinované.
Automatický regulátor tlaku se skládá z pohonu a regulačního tělesa. Hlavní částí servomotoru je citlivý prvek, který porovnává signály žádané hodnoty a aktuální hodnoty regulovaného tlaku. Aktuátor převádí povelový signál na ovládací akci a na odpovídající pohyb pohyblivé části regulačního orgánu vlivem energie pracovního média (může to být energie plynu procházejícího regulátorem, nebo energie regulačního orgánu). médium z externího zdroje - elektrický, stlačený vzduch, hydraulický).
Pokud je posuvná síla vyvinutá citlivým prvkem regulátoru dostatečně velká, pak sám plní funkce řízení regulačního orgánu. Takové regulátory se nazývají přímo působící regulátory . Patří sem regulátory s manometrem ve formě pružiny, nazývané pružinové regulátory . Také energie pracovního média může působit jako hodnota nastavení výstupního tlaku. Zařízení, které vysílá povelový signál do akčního členu ve formě řídicího tlaku, se v tomto případě nazývá "pilot" a samotný regulátor se nazývá pilot .
Na základě zákona regulace, který je základem práce, jsou regulátory tlaku astatické, statické a izodromické.
V rozvodech plynu se nejvíce používají první dva typy regulátorů.
U astatických regulátorů působí na citlivý prvek (membránu) konstantní síla od zátěže 2 . Aktivní (protilehlá) síla je síla, kterou membrána vnímá z výstupního tlaku P 2 . S nárůstem těžby plynu ze sítě 4 se sníží tlak P 2 , naruší se rovnováha sil, membrána půjde dolů a regulační orgán se otevře.
Takové regulátory po narušení uvedou regulovaný tlak na nastavenou hodnotu bez ohledu na velikost zatížení a polohu regulačního orgánu. Rovnováha systému může nastat pouze při dané hodnotě regulovaného tlaku a regulační orgán může zaujmout libovolnou polohu. Takové regulátory by se měly používat v sítích s vysokou samonivelací, například v nízkotlakých plynových sítích s dostatečně velkou kapacitou.
Vůle, tření v kloubech může způsobit nestabilitu regulace. Pro stabilizaci procesu je do regulátoru zavedena tvrdá zpětná vazba. Takové ovladače se nazývají statické. U statické regulace se rovnovážná hodnota regulovaného tlaku vždy liší od nastavené hodnoty a teprve při jmenovitém zatížení se skutečná hodnota rovná jmenovité hodnotě a vyznačuje se nerovnoměrností (regulovaný tlak).
V regulátoru je zátěž nahrazena pružinou - stabilizačním zařízením. Síla vyvinutá pružinou je úměrná její deformaci. Když je membrána ve své nejvyšší poloze (regulační těleso je uzavřeno), pružina získá nejvyšší kompresní poměr a P 2 - maximum. Při plně otevřeném ovládání se hodnota P 2 sníží na minimum. Statická charakteristika regulátorů je volena plochá, aby nerovnosti regulátoru byly malé a regulační proces byl tlumen.
Izodromický regulátor (s pružnou zpětnou vazbou), při odchylce řízeného tlaku P2, nejprve posune regulační orgán o hodnotu úměrnou hodnotě odchylky, ale pokud tlak P2 nedosáhne nastavené hodnoty, pak se regulační orgán bude pohybovat, dokud tlak P2 dosáhne nastavené hodnoty.
Konstrukce regulátorů tlaku plynu musí splňovat následující požadavky:
Hlavními prvky regulačních (škrticích) orgánů jsou vrata. Mohou být jednosedlové, dvousedlové a membránové ( regulační ventily ), hadicové ( škrticí ventily ), ventilové ( potrubní ventily ) a klapky ( klapky ).
V městských systémech zásobování plynem se používají především regulátory s jedno- a dvousedlovými ventily, méně často s klapkami a hadicovými ventily.
Jednosedlové a dvousedlové ventily lze vyrobit jak s tuhým těsněním (kov na kov), tak s elastickým (těsnění z pryže odolné oleji a benzínu , kůže , fluoroplastu atd.). Takové ventily se skládají ze sedla a ventilu. Výhodou jednosedlových ventilů je, že snadno zajišťují těsné utěsnění. Ventily jednosedlových šoupátek jsou však nevyvážené, protože na ně má vliv rozdíl mezi vstupním a výstupním tlakem.
Dvousedlové ventily za stejných podmínek mají výrazně vyšší průchodnost díky větší celkové ploše průtokové části sedel. Tyto ventily jsou nezatížené, avšak při absenci průtoku plynu neposkytují těsnost, což se vysvětluje obtížností přistání uzávěru současně ve dvou rovinách. Dvousedlové regulátory se používají častěji u regulátorů s konstantním zdrojem výkonu.
Uzávěry se obvykle používají při hydraulickém štěpení s vysokými průtoky plynu (například tepelné elektrárny ) a používají se jako regulační orgán pro nepřímo působící regulátory s vnějším zdrojem energie.
V regulátorech tlaku plynu instalovaných při hydraulickém štěpení se membrány (ploché a vlnité) používají především jako citlivý prvek a zároveň jako pohon .
Plochá membrána je kulatá plochá deska vyrobená z elastického materiálu. Membrána je sevřena mezi příruby horního a spodního krytu membrány. Střední část membrány je sevřena na obou stranách mezi dva kruhové kovové kotouče (krimp). Pevné disky zvyšují permutační sílu a snižují nerovnoměrnost regulace.
Kromě toho se regulátory tlaku liší v následujících konstrukčních vlastnostech:
Regulátory tlaku s velkými průtokovými charakteristikami mají zpravidla jeden redukční stupeň. Pro úplné odstranění vlivu kolísání vstupního tlaku a průtoku plynu na stabilitu regulátoru slouží dvoustupňová redukce tlaku v regulátoru. Podobné schéma se používá u domovních regulátorů s průtokovými charakteristikami do 25 m3/h, určených pro individuální použití spotřebitelem.
Regulátory jednoduché konstrukce plní výhradně funkci snižování tlaku plynu a jeho udržování na určité předem stanovené úrovni. Konstrukce kombinovaných regulátorů tlaku může obsahovat bezpečnostní uzavírací a pojistný ventil, filtrační vložku a také tlumič hluku.
U regulátorů, které využívají funkci pneumatického řízení výstupního tlaku, lze jeho nasávání provádět jak přímo na výstupu regulátoru, tak externím připojením impulsu. Hlavní podmínkou pro správné připojení impulsu je umístění jeho vstupního bodu v zóně stabilního proudění při absenci turbulencí a tlakových rázů.
RD, určené pro systémy zásobování plynem LPG, jsou určeny pro práci s plynnou fází.
Regulátory lze klasifikovat podle následujících hlavních vlastností:
Podle účelu lze regulátory rozdělit na regulátory pro domácí použití a regulátory pro komerční (průmyslové) účely.
Funkční účel regulátoru je dán především charakteristikou nastavení rozsahů vstupního a výstupního tlaku, průtoku plynu a některými dalšími charakteristikami, které následně určují možnosti jeho konstrukce.
Regulátory pro domácí použití mají zpravidla malý výkon a nastavení pro nízký, méně často střední výstupní tlak, což zajišťuje bezpečné používání plynu v domácnosti, určené pro napájení plynových sporáků, teplovodních kotlů, hořáků a dalšího plynu pro domácnost - pomocí zařízení.
Regulátory pro komerční i průmyslové použití mají široký rozsah vstupních a výstupních tlaků, velkou průtokovou kapacitu a jsou určeny pro použití ve stravování, sociálních službách, zemědělství, průmyslu, stavebnictví atd.
Pokud jde o nastavení vstupního a výstupního tlaku regulátorů, bude takové rozdělení spadat do tří kategorií: „vysoký – střední“, „střední – nízký“, „vysoký – nízký“ [1]
Důvodem je skutečnost, že za prvé, volba potřebných tlakových parametrů v potrubí v celé délce od zásobníku až po plynové zařízení je určována na základě mnoha specifických parametrů projektovaného systému, včetně celkového produktivita, počet a objem zásobníků, typ zařízení využívajícího plyn, vzdálenost od něj k zásobníku, provozní teplotní podmínky a mnoho dalších. Za druhé, tradičně se v USA a dalších zemích vyrábí široká škála zařízení pro LPG pomocí tzv. „Anglický systém měření“ na základě vlastních norem aplikovaných na toto zařízení a převod na metrický systém jednotek anglického systému měření vede k výskytu hodnot desetinných zlomků, které přesahují ukazatele stanovené v ruštině. regulační dokumenty. Za třetí, zahraniční výrobci usilují o unifikaci a univerzalizaci svých zařízení. To vede k tomu, že některé modely regulátorů mají nastavení vstupního a výstupního tlaku, které spadá současně do zcela odlišných kategorií.
Pokud jde o design, RD lze klasifikovat takto:
Jednoduché RD mají jeden redukční stupeň, kombinované RD mají dva stupně: 1. a 2. nebo hlavní regulátor plus „regulátor-monitor“. Mohou mít také integrovaný bezpečnostní pojistný ventil, bezpečnostní uzavírací ventil nebo obojí.
Redukce kroku poskytuje větší spolehlivost spolu se zvýšenou přesností a stabilitou procesu a menší závislost na vstupním tlaku a špičkách průtoku. Použití vestavěného slam-shut a PSK poskytuje regulátoru další úrovně ochrany proti pronikání zvýšeného výstupního tlaku ke spotřebiteli. Použití řídicího „regulátoru-monitoru“ v rámci RD umožňuje zajistit nepřerušenou dodávku plynu v případě poruchy hlavního regulátoru. U přímočinného RD působí nastavovací pružina jako žádaná hodnota, u nepřímočinného RD je to pneumatický pohon, tzv. pilot.
Přímo působící pružinové regulátory mají jednoduchou konstrukci a rychle reagují na změny průtoku plynu, ale mají relativně malou průtokovou kapacitu a pracují v úzkých mezích výstupního tlaku díky svým laděným rozsahům pružin.
Pilotní regulátory mají naopak velkou kapacitu (až několik desítek tisíc metrů krychlových za hodinu) a široký rozsah nastavení, ale zároveň je rychlost přechodového procesu mnohem nižší než rychlost pružiny. RD.
Dvoustupňové řídicí systémy
Přestože se v mnoha případech používají jednostupňové systémy, je někdy nutné nainstalovat dvoustupňový řídicí systém. V tomto případě je na nádrži instalován jeden vysokotlaký regulátor a nízkotlaké regulátory jsou instalovány přímo u spotřebitele. Je důležité si uvědomit, že tlak v systémech s jednostupňovou regulací je udržován s přesností 1 kPa. Dvoustupňové systémy naopak zvyšují přesnost regulace na 0,25 kPa, což odpovídá požadavkům nových vysoce účinných plynových spotřebičů, které vyžadují přesnou regulaci tlaku pro správné zapalování a stabilní provoz. Pro usnadnění identifikace typu RD ve vztahu k místu instalace v konkrétním řídicím systému používají někteří výrobci kromě standardního kódu produktu speciální barevné kódování.
Pro výběr vhodné velikosti regulátoru je nutné určit celkovou zátěž instalace, která se vypočítá sečtením výkonu všech zařízení zahrnutých v instalaci. Tyto parametry lze převzít z pasových údajů RD nebo z technické dokumentace výrobce.
Stručná charakteristika skupin regulátorů
Regulátory tlaku LPG lze rozdělit do šesti hlavních skupin:
RD prvního stupně redukce provádějí snížení tlaku z vysokého rozsahu na průměrný a jsou instalovány v systémech zásobování plynem přímo za nádržemi LPG. Mnoho modelů regulátorů prvního stupně není vybaveno bezpečnostními zařízeními, protože funkce ochrany proti přetlaku v síti je implementována v dalších fázích redukce.
Regulátory druhého stupně jsou instalovány v systémech zásobování plynem LPG pro vyrovnání vlivu kolísání teploty par LPG a vstupního tlaku, snížení ze středního tlaku na nízký tlak, čímž se zajistí stabilní výstupní tlak, který vstupuje do zařízení spotřebitele využívajícího plyn. Na rozdíl od I. stupně RD jsou většinou vybaveny pojistným ventilem (PSK), který zvýšený výstupní tlak plynu odvádí do atmosféry, a pojistným ventilem (SVK), který uzavírá přívod plynu v případě nouzového zvýšení tlaku na výstupu.
Dvoustupňové regulátory tlaku kombinují vlastnosti RD prvního a druhého stupně a jsou navrženy tak, aby snižovaly vysoký tlak plynné fáze LPG odebrané z nádržových jednotek a také automaticky udržovaly nízký tlak ve stanovených mezích, bez ohledu na přívod kolísání tlaku, změny průtoku plynu a teploty. Dva stupně poskytují stabilnější výstupní tlak než jednostupňové regulátory. Dvoustupňové RD jsou také vybaveny vestavěnými systémy přetlakové ochrany.
Skupina průmyslových regulátorů se vyznačuje širokým rozsahem nastavení vstupního a výstupního tlaku a také velkou průchodností. Konstrukčně mohou být průmyslové regulátory buď jednoduché, nebo kombinované, podle konkrétního řešeného úkolu.