Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы газоснабжения

..pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
18.4 Mб
Скачать

пропускной способности регуляторы снабжаются сменными сед­ лами и клапанами диаметрами 50 и 70 мм для РДУК2-100 и диа­ метрами 105 и 140 мм для РДУК2-200, РДУК2-50 имеет постоян­ ный диаметр седла и клапана 35 мм. Пилот КВ отличается от пилота КН уменьшенной за счет подкладного кольца площадью мембраны "и более жесткой пружиной. Это обусловлено тем, что при поступлении в надмембранное пространство пилота конечного среднего или высокого давления необходимо усилие на мембрану сверху уменьшить, а снизу — увеличить. При конечном давлении в пределах 0,005—0,6 кгс/см2 применяют пилоты КН, а при дав­ лениях 0,6—6 кгс/см2 — КВ.

В зависимости от модификации пилота и принятого диаметра клапана применяют соответствующие условные обозначения. На­ пример, РДУК-КН-200/105 означает: регулятор типа РДУК-200 с пилотом КН и седлом клапана 105 мм.

Номинальная пропускная способность регуляторов РДУК в за­ висимости от установленных клапанов и входных давлений при­ ведена в табл. V.2.

 

Т а б л и ц а

V.2

 

 

 

Номинальная (80% от расчетной) пропускная

 

способность регуляторов давления РДУК, м3/ч,

 

при плотности газа р= 0,73 кг/м3

 

Давление газа, кгс/см*

 

 

РДУК2-200

на входе

РДУК2-50

РДУК2-100

на выходе

 

 

 

0,3

0,01

500

750/1 420

3 900/5 650

0,5

0,01

595

865/1 650

4 500/6 500

1,0

0,01-0,10

800

1150/2 200

6 000/8 700

1,5

0,01-0,37

1000

1440/2 760

7 500/10 900

2,0

0,01—0,65

1280

1730/3 300

9 000/13 000

3,0

0,01-1,20

1800

2300/4 400

12 000/17 400

4,0

0,01-1,75

2000

2880/5 500

14 800/21 600

5,0

0,01-2,30

2400

3460/6 600

18 000/26 200

6,0

0,01—2,85

2800

4050/7 700

21 000/30 500

7,0

0,01-3,40

3200

4600/8 700

23 800/—

8,0

0,01—3,95

3600

5150/9 700

27 000/—

9,0

0,01-4,50

4000

5700/10 800

29 800/—

10,0

0,01-5,05

4400

6300/11 900

33 000/—

11,0

0,01—5,60

4900

6900/13 000

35 000/—

12,0

0,01-6,15

5300

7450/14 000

39 000/-

Примечание. В числителе приведены данные при условии, что седло клапана имеет диаметр 50 (для РДУК2-100) и 105 мм (для РДУК2-200), в знаменателе —со­ ответственно 70 и 140 мм.

§ V.3. Вспомогательное оборудование

Предохранительно-запорные клапаны. Устанавливаются перед регуляторами давления и автоматически прекращают подачу газа потребителям при недопустимом повышении, а некоторые из них и при чрезмерном понижении конечного давления за регулятором.

81

Импульс конечного давления поступает к клапану из газопрово­ да за регулятором. После автоматического закрытия самопроиз­ вольное открытие клапана невозможно. После выявления и устра­ нения причин, вызвавших закрытие клапана, открытие его вы­

полняется

обслуживающим персоналом.

 

 

 

 

 

 

 

Клапан ПКК-40М (рис. V.5) разработан Мосгазпроектом и рас­

считан на начальное давление

до

6

кгс/см2 (при специальном

 

 

 

 

 

заказе — до

12

кгс/см2).

 

 

 

 

 

Пределы

отключения при

 

 

 

 

 

возрастании

конечного

 

 

 

 

 

давления 150—500 мм вод.

 

 

 

 

 

ст. с

пружиной

низкого

 

 

 

 

 

или

500—6000

мм

вод.

 

 

 

 

 

ст. — с

пружиной

сред­

 

 

 

 

 

него

давления.

 

 

 

 

 

 

 

 

При

включении

кла­

 

 

 

 

 

пана

отвертывается

проб­

 

 

 

 

 

ка 9 для сообщения через

 

 

 

 

 

отверстие

Д

камер В и Б

 

 

 

 

 

с атмосферой. Входное дав­

 

 

 

 

 

ление газа поднимает мем­

 

 

 

 

 

брану 4 со штоком 2 и кла­

 

 

 

 

 

паном 1 до упора

сопла

Г

 

 

 

 

 

в мягкое

уплотнение

зо­

 

 

 

 

 

лотника

8,

жестко

при­

 

 

 

 

 

крепленного

к

верхней

 

 

 

 

 

мембране 6.

Этим прекра­

 

 

 

 

 

щается

поступление

газа

Рис. V.5. Предохранительно-запорный кла­

через отверстие сопла Г из

подмембранного простран­

 

пан ПКК-40М.

 

 

 

 

 

 

 

ства

А

в

сообщающиеся

 

 

 

 

 

камеры Б

ж В ж клапан 1 фиксируется в открытом

рабочем

по­

ложении. Завертыванием пробки

9

камеры В

ж

Б

разобщаются

с атмосферой, и в них через

обратный

клапан 5 поступает лишь

пмпульс

конечного давления

газа

за

регулятором.

 

 

 

Если конечное давление возрастает выше предела, установлен­ ного нагрузкой пружины 7, мембрана 6 переместится вверх, под­ няв с собой уплотнение S, и откроет сопло Г . При этом газ из входного патрубка заполнит камеры Б и Б , давление по обе сто­ роны мембраны 4 станет одинаковым и под действием пружины 3 ж силы тяжести движущихся частей клапан 1 закроется, прекратив подачу газа к регулятору. Одновременно возросшее давление в камере В вызовет закрытие обратного клапана 5, предотвращая переток газа через импульсную трубку в газопровод. При уменьше­ нии перепада давления до и после клапана ниже 1000—1500 мм вод. ст. также происходит отсечка газа, так как в* этом случае усилие, создаваемое перепадом давления газа на мембрану 4У меньше противоположного усилия пружины 3 на клапан 1.

Падение конечного давления ниже установленного предела клапан ПКК-40М не контролирует.

Предохранительно-запорные клапаны П К Н и ПКВ (рис. V.6) изготовляются с условными проходами 50, 80, 100 п 200 мм.

Воткрытом рабочем положении клапан удерживается рычагом 4

сразвилкой, а сам рычаг 4 за, штифт 3 удерживается в верхнем

положении крючком анкерного рычага 2. Ударник 9 находится в вертикальном положении^ так как вверху штифтом 10 упирается

Рис. V.6. Предохранительно-запорный клапан ПКН (ПКВ).

в правый конец коромысла 11. Конечное давление газа подводится через штуцер 1 в подмембранное пространство и стремится пере­ местить мембрану 12 вверх, но этому препятствует пружина 7, ко­ торая своей тарелкой 6 опирается на выступ в стакане крышки.

Повышенное сверх нормы конечное давление газа, преодолевая усилие пружины 7, перемещает мембрану и гайку 5 вверх. При этом находящийся в пазу гайки 5 левый конец коромысла 11 под­ нимается, а правый опускается, выходя из зацепления со штиф­ том 10 ударника 9. Ударник падает, ударяет по концу анкерного рычага 2, выводит его из зацепления со штифтом 5, п клапан закрывается.

При недопустимом понижении конечного давления газа уси­ лие, создаваемое этим давлением на мембрану 12 снизу, стано­ вится меньше прямо противоположного усилия, создаваемого малой пружиной 8, опирающейся на выступ штока мембраны 12. Вследствие этого мембрана и шток с гайкой 5 опускаются, увле­ кая левый конец коромысла 11 вниз. Поднимающийся при этом

правый конец коромысла выходит из зацепления со штифтом 20, вызывая падение ударника 9 и закрытие клапана. Для выравни­ вания давления газа по обе стороны основного клапана в нем имеется небольшой перепускной клапан, прижимаемый к своему гнеэду грузом рычага 4.

В клапане ПКВ активная площадь мембраны меньше, чем в ПКН, эа счет наложения на нее сверху стального кольца. На­ стройка клапанов на верхний предел допустимого давления осу­ ществляется сжатием пружины 7, а на нижний — сжатием пру­ жины 8. Пределы настройки клапанов, кгс/см2: при возрастании давления для ПКН — 0,01—0,6 для ПКВ — 0,3—7,2; при паде­ нии давления для ПКН — 0,003—0,3, для ПКВ — 0,03—0,3.

Рис. V.7. Предохранитель­

ный сбросной пружинный клапан ПСК-50 (ПСК-25).

Размеры в скобках приведены для ПСК-25.

1 — корпус; 2 — мембрана;

3 —клапан; 4 — резиновая про­ кладка; 5 — пружина; в —регу­ лировочный винт; 7 — пробка.

Предохранительно-сбросные устройства. При отсутствии рас­ хода газа из-за неплотности закрытия клапана регулятора в га­ зопроводе за ГРП возможно возрастание давления, которое по­ влечет перекрытие предохранительно-запорного клапана. Для предупреждения этого в ГРП устанавливают предохранительные жидкостные или пружинные клапаны, которые при повышении давления в газопроводе свыше установленной нормы сбрасывают избыток газа в атмосферу через сбросные газопроводы. Величина настройки сбросных клапанов должна приниматься в интервале между величцнами давления настройки регулятора и давления срабатывания ПЗК с учетом возможного колебаний этих давле­ ний ± 1 0 % .

На ГРП и ГРУ с низким конечным давлением газа применяют жидкостные сбросные устройства, представляющие собой верти­ кальные наполненные водой или маслом сосуды, в которые на заданный уровень опущена труба, соединенная с газопроводом

84

конечного давления. Когда конечное давление превысит давление* столба запирающей жидкости, газ начинает барботировать черев жидкость и стравливается через сбросной газопровод в атмо­ сферу.

При низком давлении могут быть

 

применены также пружинные сброс­

 

ные

клапаны

ПСК-25

и

ПСК-50

 

(рис. V.7). Контролируемое конечное

 

давление газа поступает в надмемб-

 

ранное пространство и

уравновеши­

 

вается усилием сжатой пружины 5.

 

При повышении давления газа выше

 

установленного

предела мембрана 2

 

опускается и открывает клапан 3 для

 

стравливания газа в сбросной газо­

 

провод. Настройка клапана возможна

 

на срабатывание в пределах 0,01—

 

0,05 кгс/см2. При использовании этих

 

клапанов на среднем конечном дав­

 

лении активная площадь мембраны

 

уменьшается вставкой под нее

сталь­

 

ного кольца и установкой более

 

жесткой пружины. Настройка кла­

 

пана на срабатывание в зависимости

 

от жесткости

пружины

возможна

в

 

пределах 0,2—1,25 кгс/см2.

 

 

 

 

 

При среднем или высоком конеч­

 

ном давлении применяют также пру­

 

жинные предохранительные

клапа­

 

ны ППК-4 (для сетевого

 

газа)

и

 

ППК-4ДМ (для сжиженного газа).

 

Клапаны (рис. V.8) оборудованы ры­

 

чажным устройством для контроль­

 

ной продувки. Настройка

клапанов

Рис. V.8. Предохранительный

на

срабатывание й зависимости

от

тина пружины возможна в пределах

пружинный клапан ППК-4

(ППК-4ДМ).

0,5.—22,0 кгс/см2.

 

 

 

 

 

 

газа

от

J — корпус; 2 — болотник; з —

 

Фильтры.

Для очистки

 

пружина; 4 — рычагдля контроль­

механических

примесей,

необходи­

нойпродувки.

 

мой для предупреждения засорения импульсных трубок, дрос­ сельных отверстий и износа запорных и дросселирующих орга­ нов арматуры, в ГРП и ГРУ устанавливают фильтры. В ГРУ с регуляторами давления на условный проход до 50 мм устанав­ ливают сетчатые фильтры (рис. V.9), в которых фильтрующим элементом является обойма, обтянутая мелкой сеткой. В ГРП с регуляторалщ на условный проход 50 мм и более применяют сварные фильтры различной конструкции. На рис. V.10 пока­ зано устройство фильтра конструкции Мосгазпроекта повышен-

85

ной пропускной способности, изготовляемого с условными прохо­ дами 60, 100 и 200 мм. В сварном стальном корпусе 1 фильтра размещена сетчатая кассета 2, набитая конским волосом, смо­ ченным висциновым маслом. Для защиты кассеты от прямого по­ тока взвешенных частиц перед ней размещен отбойный лист 3. На

патрубках для входа и выхода

 

газа имеются штуцеры 4 для

 

замера

перепада

давления

в

 

фильтре

с

целью

определения

 

степени

его загрязнения. Пере­

 

пад давления не долячен превы­

 

шать 1000 мм вод. ст. Из

этого

 

и исходят при подборе типо­

 

размера

фильтра

при

данном

 

расходе

газа.

 

 

 

 

 

 

В табл.

V.3

приведены

ос­

 

новные

характеристики

сетча­

 

тых и сварных

фильтров

Мос-

 

газпроекта.

 

 

 

 

 

 

В ГРП

большой производи­

 

тельности

применяют

стальные

Тис. V.9. Угловой сетчатый фильтр

висциновые фильтры с

кольца­

Dy = 25 (40) мм.

ми Рашига.

 

 

расхода

 

Расходомеры. Учет

таза осуществляется ротационными счетчиками или измеритель­ ными дроссельными диафрагмами.

Ротационный счетчик (рис. V.11) имеет чугунный корпус, в котором размещены два ротора 2, имеющих форму восьмерки. Под влиянием разности давлений газа на входе и выходе, заме­ ряемой дифманометром 5, роторы вращаются в противоположных

 

 

Т а б л и ц а

V.3

 

 

 

 

 

 

Техническая характеристика сетчатых и сварных

 

 

волосяных фильтров

 

 

 

 

Условный

 

Давление газа

 

Максимальная

Площадь фильт­

 

Масса,

 

 

пропускная способ­

 

рующей

 

диаметр

 

на входе ру,

 

ность при

 

поверхности,

 

кг

Dy, мм

 

кгс/см2

Др= 500 мм вод. ст.,

 

м2

 

 

 

 

 

 

м*/ч

 

 

 

 

25

1

16

 

Фильтры сетчатые

 

 

 

 

I

300

I

0,0041

I

7,5

40

1

16

1

2000

1

6,0070

1

9,0

50

 

6/12

Фильтры волосяные

 

 

 

 

 

 

3 000/6 000

 

0,05

 

60/95

100

 

6/12

 

8 000/15 000

 

#,14

 

125/175

200

 

6/12

 

20 000/38 000

 

§,50

 

310/456

86

направлениях. При полном обороте каждого ротора объем газа F, находящийся между ротором и стенкой корпуса, перемещается из входного в выходной патрубок. Нормальное направление потока газа сверху вниз. Конец вала одного из роторов через редуктор связан со счетным механизмом 2, фиксирующим на семизначном.

счетном барабане количество газа, прошедшего через счетчик*. Необ­ ходимый для вращения роторов перепад давления в счетчике не превышает 30 мм вод. ст., и это позволяет использовать ротацион­ ные счетчики даже на низком давлении.

Промышленностью выпускаются ротационные счетчики РГ-40-1, РГ-100-1, РГ-250-1, РГ-400-1, РГ-600-1 и РГ-1000-1 на номинальные расходы газа соответственно 40, 100, . . ., 1000 м3/ч и рабочее давление не более 1 кгс/см2. При необходимости иногда применяют параллельную установку двух счетчиков. Ротацион­ ные счетчики хотя и громоздки, но удобны в эксплуатации. По­ грешность измерения номинальных и близких к ним расходов газа

не превышает ± 1 ,6 % . Поскольку счетчик

учитывает объемный

расход газа при рабочих параметрах, для

приведения объема

газа к стандартным условиям используют формулу (11.28).

Ротационным счетчиком нельзя длительно

измерять расход

газа, превышающий номинальный; допустима

лишь кратковре­

87

менная перегрузка не более чем на 50%, при которой погрешность измерений увеличивается. Для измерения больших расходов газа под давлением свыше 1 кгс/сма применяют дроссельные устрой­ ства.

Измерение расхода газа по перепаду давления схематически представлено на рис. V.12. Узел измерения состоит из диафраг­ мы 3, устанавливаемой на газопроводе, дифманометра и импульс­ ных трубок 7. При установившемся расходе газа полная энергия его потока в газопроводе складывается из потенциальной энер­

гии (статического давления) и

кинетической

энергии

(энергии

 

 

 

скорости).

В широком

сече­

 

 

 

нии

 

газопровода

до

 

диа­

 

 

 

фрагмы поток

имеет началь­

 

 

 

ную

 

скорость

со!,

в

узком

 

 

 

сечении диафрагмы

эта

ско­

 

 

 

рость возрастает до о)2. После

 

 

 

прохождения диафрагмы по­

 

 

 

ток

расширяется и на

неко­

 

 

 

тором

расстоянии

от

 

диа­

 

 

 

фрагмы приобретает прежнюю

V.11. Схема ротационного счетчика.

скорость (Di (см. рис. V.12, б,

 

 

 

линия 1).

При

возрастании

скорости потока увеличивается

его

кинетическая

энергия

и

со­

ответственно уменьшается потенциальная

энергия,

т. е.

стати­

ческое

давление. В идеальном

случае

закон

сохранения

энер­

гии потока выражается уравнением Бернулли, которое для

се­

чений

I —I и I I —I I имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

7ст 1Н--- Y Pi = Рст 2 Н----Y р2>

 

 

 

(V-1)

тДе Рст 1 и Рст 2— статическое давление в сечениях 7—/

и / 7 —7 /,

кгс/ма;

и (о2 — скорости потока в тех же сечениях, м/сек;

рх и

р2 — плотность газа в тех же сечениях, кгссека/м4. Первые члены в левой и правой частях уравнения представляют собой потен­

циальную энергию, а

вторые — кинетическую.

За счет разности

давлений Ар =

р ст i — р ст 2 находящаяся

в дифманометре ртуть

перемещается

из поплавковой камеры 5

в стакан 4. При этом расположенный в поплавковой камере по­ плавок опускается и поворачивает ось 6% с которой кинемати­ чески связаны стрелки показывающего и регистрирующего рас­ ход газа приборов. Для отбора более точных импульсов давле­ ния до ж после диафрагмы 3 последняя размещается между коль­ цевыми камерами 8.

Изменение статического давления графически представлено на рис. V.12, б линией 2. Отрезком бр показана безвозвратная потеря давления на трение. Замерив Ар, можно определить скорость и, следовательно, расход газа через диафрагму. С уве-

,S8

лпчением расхода газа растет и перепад давления. Зависимость между перепадом давления и расходом газа квадратичная и может быть представлена соотношением

 

V = k V b p ,

(V.2>

где V — расход

газа, м3/ч;

Ар — перепад давления,

кгс/см2;

к — постоянный

для данного

замерного узла коэффициент.

а — конструктивная

схема; б — гра-

метра,

фики изменения параметров протека­

 

ющего

газа.

 

кости газа. Расчет диафрагм ведут согласно инструкции к «Пра­ вилам 28—64» Госстандарта СССР.

Дроссельным способом можно измерять любые расходы газа при любых его давлениях. Неудобство этого способа заключается в необходимости ежедневной смены диаграмм и обработки их с помощью планиметра для вычисления суточного расхода газа. Кроме того, при возможных утечках через неплотности соедине­ ний ртуть оказывает вредное действие на обслуживающий персо­ нал. Последнего недостатка не имеют сильфонные дифманометрьь (рис. V.13). Сильфонный блок 1 состоит из сообщающихся между собой сильфонов (гармониковых мембран) 2 и 6, внутренние по­ лости которых заполнены жидкостью, состоящей из 33% глице­ рина и 67% воды. Оба сильфона жестко связаны между собой што-

89

•ком 5. Сильфон 2 расположен в камере, куда подводится большее давление р 19 и он условно называется «плюсовым», «минусовый» сильфон 6 находится в камере пониженного давления р 2.

Под действием перепада давления, подводимого к сильфон­ ному блоку, «плюсовый» сильфон сжимается, жидкость из него через регулируемый дроссель 5 перетекает в «минусовый» сильфон. Шток 8, жестко соединяющий донышки сильфонов, перемещается вправо и через рычаг 3 поворачивает ось 4, которая кинемати­ чески связана со стрелкой и пером показывающего 'и регистриру­ ющего прибора. Демпфирующий дроссель 5 регулирует скорость перетекания жидкости и тем самым снижает влияние пульсации давления в газопроводе на работу прибора. Сменные диапазонные пружины 7, связанные со штоком 8, служат для*ослабления воз­ действия перепада давления на шток и для установки прибора на необходимый предел измерения.

Как дифманометры поплавковые типа ДП с ртутным заполне­ нием, так и сильфонные типов ДСС и ДСП в качестве регистриру­ ющего элемента имеют металлический диск, вращаемый часовым или электрическим приводом со скоростью 1об. за 24 или 12 ч. На диске закрепляется бланк картограммы для записи измерений. Более совершенные конструкции дифманометров снабжены сумми­ рующим устройством — интегратором, который фиксирует расход на цифровом счетчике. Погрешность показаний дифманометров

не более ± 1 ,0

1,5%

от

верхнего предела измерения.

 

§ V.4. Выбор

оборудования

Исходными данными для подбора оборудования ГРП являются:

расход газа и

пределы

его

изменения, давление газа на входе

И выходе, плотность, влажность газа, степень необходимости учета расхода газа.

^ При выборе регулятора давления следует учитывать, что ре­ жим его работы зависит от перепада давления в дроссельном ор­ гане. При малых перепадах происходит докритическое истечение газа, а при определенном перепаде наступает критическое, когда скорость газа равна скорости звука в газовой среде. Это кри­

тическое отношение давлений

определяется

зависимостью

 

Ркр = (p*/Pi)kр = 0,91[2/(Я + 1)]*/(к-1),

(V.3)

где К =

cp[cv — показатель

адиабаты.

 

 

Для

природных газов К

= 1,3 (см. гл.

I), т. е.

(Зкр ^ 0 ,5 .

Таким образом, регулятор будет работать:

в докритическом ре­

жиме, когда p j p i

^ 0,5 (или р г/р 2 ^ 2); в

критическом режиме,

когда p 2lpi<5 0,5

(или P ilp 2^> 2). При определений пропускной

способности регуляторов, работающих в докритическом режиме, сжимаемостью газа можно пренебречь, а при критических режи­ мах сжимаемость газа, а следовательно, и изменение его плот­ ности необходимо учитывать.

90