Для чего применяются регуляторы давления
Регулятор давления самостоятельно устанавливает необходимое давление в трубопроводе, при этом, для этого не требуется никакое сложное электрическое оборудование. На входе и выходе регулятор давления должен иметь либо патрубки с резьбовым, муфтовым или фланцевым РД-110 с фланцевым соединением соединением, помимо двух главных патрубков, регулятор давления, как правило, имеет патрубки для манометра и винтовой регулятор давления. Регулятор позволяет защитить оборудование во время скачкообразного изменения давления или гидроудара.
Гидроудар может возникнуть, например, при включении и выключении насоса. Главная опасность, которую несет гидроудар, заключается в том, что скачкообразный перепад давления высокой амплитуды может повредить трубопровод на некоторых участках, либо вывести из строя оборудование (были случаи разрыва бойлерных баков с водой). В бытовых условиях, гидроудар можно наблюдать при открытии крана, чаще всего шарового типа. Гидроудар может усиливаться, в случае, если в водопроводной системе отсутствуют или перекрыты другие потребители.
Помимо функции защиты от гидроудара, регуляторы давления служат для понижения входного давления. Понижение входного давления, в первую очередь, необходимо для подключенной аппаратуры, такой, как стиральные машины, бойлеры, поскольку они не рассчитаны на высокое давление, например, магистральных трубопроводов.
В общем виде, описать принцип действия регулятора давления достаточно просто: при помощи регулирующего винта, производится изменение давления после редуктора. Если винт вкручивать, то клапан открывается, а давление повышается. В случае откручивания винта, давление понижается, поскольку закрывается клапан.
!Важно! Перед тем, как регулировать давление в трубопроводе, необходимо открыть кран на несколько минут, чтобы удалить из трубы мусор и грязь, а также исключить завоздушивание системы.
Здесь следует учитывать, что:
Регулятор давления РДПД
Общепринятым делением регуляторов давления на виды следует считать деление, в зависимости от принципа действия.
По этому признаку различают:
Регулятор давления КР-1Д
И хотя оба вида регуляторов давления конструктивно состоят из регулирующего клапана, чувствительного или измерительного элемента, а также управляющего элемента, они имеют некоторые особенности, которые мы попробуем занести в таблицу.
Признак
Регулятор прямого действия
Регулятор непрямого действия
Конструкция регулирующего клапана
Регулирующий клапан, в качестве составных частей, обладает чувствительным и управляющим элементом. Они неотделимы от него.
Чувствительность прибора к изменению давления
Меньшая чувствительность, относительно регуляторов непрямого действия, поскольку, при изменении величины давления среды, регулирующий клапан начинает изменять положение только после возникновения усилия, которого было бы достаточно для преодоления сил трения во всех подвижных частях.
Повышенная чувствительность, относительно регуляторов прямого действия, поскольку силы трения здесь преодолеваются благодаря постороннему источнику энергии. Т.е. не требуется применения значительного усилия на мембрану. Регулирование здесь происходит более плавно.
Самыми популярными регуляторами расхода и давления прямого действия являются регуляторы РР и РД, исполнений НО и НЗ.
Регуляторы как прямого, так и непрямого действия могут быть непрерывного и прерывного действия. Отличие между непрерывными и прерывными регуляторами состоит в том, что регуляторы прерывного действия, в условиях непрерывно меняющегося параметра давления среды, изменяют положение регулирующего клапана только периодически, интервально. Регуляторы непрерывного действия изменяют, положение регулирующего клапана постоянно.
В заключение отметим, что выбирая регулятор давления, будь то УРРД с разгрузкой по давлению, или РД-510 с пилотным управлением, или ещё какой промышленный регулятор учитывайте перекачиваемые среды, условия эксплуатации, необходимый диапазон регулировки, температуру и исполнение прибора. А если возникнут сложности с выбором регулятора давления, наши специалисты всегда помогут Вам подобрать редуктор (регулятор) давления под Ваши нужды.
Регуляторы давления: виды, назначение, особенности установки
В паровых системах нередко необходимы различные давления пара. Один парогенератор может обеспечивать несколько потребителей, которым требуются отличающиеся по параметрам характеристики теплоносителя. Кроме того, для нормальной работы системы в основном трубопроводе необходимо поддерживать постоянное давление даже при колеблющемся расходе пара, которое спровоцировано как потребностями паропотребителей, так и его конденсированием. Для того, чтобы соблюсти все условия, необходимые для функционирования системы, и сохранить постоянное редуцирование пара, на паровой магистрали устанавливают регуляторы давления.
По назначению различают следующие регуляторы давления: редукционный клапан (редуктор или регулятор давления пара после себя), перепускной клапан (регулятор давления до себя), регулятор перепада давления.
В этой статье Андрей Шахтарин, руководитель компании «КВиП», расскажет, что представляют собой регуляторы давления, и в каких случаях, какой устанавливать.
Регулятор давления после себя
Главная задача редукционного клапана — обеспечить потребителя теплоносителем с заданными характеристиками. Он не только снижает давление пара до заданной величины, но и поддерживает его на необходимом уровне при любых изменениях на входе в оборудование.
Регулятор давления после себя устанавливается перед любым паропотребителем с обязательной обвязкой из фильтра грубой очистки, сепаратора, конденсатоотводчиков, предохранительного клапана и запорной арматуры.
Весь перечисленный комплект оборудования называют редукционной установкой — более подробно об этом узле рассказывается в этой статье. При этом стоит помнить, что без обвязки нормальная работа редуктора невозможна:
Устройство достаточно капризно, уязвимо к механической эрозии и быстро изнашивается под действием влажного пара, проходящего через него на высокой скорости. Поэтому использование редукционного клапана без сопутствующего оборудования экономически невыгодно из-за частого выхода из строя регулятора.
Также самостоятельная установка редуктора без обвязки может привести к различным негативным последствиям. Если давление за клапаном будет быстро расти, например, в случае протечки теплоносителя, это может спровоцировать выход из строя паропотребителя, не рассчитанного на повышенное давление.
Также возможно возникновение гидроударов при начале разбора пара, обусловленных образованием конденсата на участке между редуктором и отсечным клапаном.
Редукционный узел позволяет решить все эти проблемы, обеспечивая нормальную работу как редуктора, так и потребителя пара.
Перепускной клапан
Регулятор давления пара до себя предназначен для решения проблем, связанных с повышенным напором теплоносителя в трубопроводе. Перепускной клапан открывается при поднятии давления выше заданного и стравливает часть рабочей среды в атмосферу. По назначению перепускной клапан аналогичен предохранительному, однако имеет значительное отличие. Во втором случае устройство защищает само оборудование и используется для автоматического сброса теплоносителя при аварийном повышении давления. В то время как регулятор давления до себя работает в постоянном режиме и воздействует непосредственно на процесс, протекающий в трубопроводе. При использовании перепускного клапана излишки теплоносителя удаляются более плавно и равномерно, что позволяет значительно снизить теплопотери.
Принцип действия регулятора достаточно прост. При увеличении давления на входе, клапан открывается и перепускает через себя часть пара, оставляя давление до себя без изменений.
Регулятор перепада давления
Эти регуляторы позволяют поддерживать постоянный перепад давления за счет уравновешивания силы, действующей на мембрану или упругую пружину устройства. При изменении условий в трубопроводе и отклонении параметра от заданного значения механическое равновесие нарушается, что приводит к перемещению затвора в нужную сторону. За счет чего изменяется площадь сечения проточного отверстия и, как следствие, расход теплоносителя. В результате достигается требуемый перепад давления.
Главное достоинство регулятора перепада давления — его применение позволяет получать постоянный расход теплоносителя на отдельных участках паровой системы и предоставляет возможность выполнять более точную регулировку температуры. Кроме того, в зависимости от модели устройство может использоваться не только для поддержания перепада давлений, но и обеспечения постоянного давления пара до и после себя.
В компании «КВиП» можно приобрести любой из представленных регуляторов. При любых затруднениях, связанных с подбором оборудования, обращайтесь к нашим специалистам удобным для вас способом.
Устройство и принцип работы регулятора давления
Регулятор давления газа или редукционный клапан предназначен для снижения давления в линии отводимой от основной и поддержании этого давления на постоянном уровне.
Регуляторы давления используют для поддержания давления, необходимого для работы пневматического, газового или другого оборудования.
Устройство регулятора давления
Принципиальная схема регулятора давления показана на рисунке.
В корпусе клапана установлена пружина 1, поджатие который регулируется винтом 2. Пружина через мембрану 3 и толкатель 4 воздействует на седельный клапан 7, на который в противоположном направлении воздействует пружина 8.
Давление на выходе зависит от величины зазора между клапаном 7 и седлом 5, кроме того оно воздействующие на мембрану 3 через канал 6.
Представленный клапан имеет два канала входной и выходной, поэтому его называют двухлинейным.
Регулятор давления с фильтром
Это устройство совмещает в себе редукционный клапан и фильтр, который очищает сжатый воздух от примесей, частиц грязи, пыли. Подробнее об устройстве и принципе действия такого регулятора (РДФ) можно узнать здесь https://izpk.ru/reduktor-rdf-3-1-rdf-3-2.
Как работает регулятор давления?
В исходом состоянии газ поступает на вход клапана, протекает в зазоре между седлом и клапаном и поступает на выход. Величина зазора определяется степенью поджатия пружины, которое изменяется с помощью регулировочного винта. Получается, что давление на выходе зависит от давления на входе и величины зазора между клапаном 7 и седлом 5.
В случае, если давление на выходе вырастет, то под его воздействием мембрана переместится и сожмет пружину, которая, в свою очередь, переместит клапан 7, проходное сечение уменьшится. Потери давления на нем возрастут, что вызовет падение давление в отводимой линии до величины настройки.
Если давление на выходе регулятора упадет ниже установленной величины, давление с которым газ воздействует на мембрану уменьшится, в результате снизится поджатие пружины 1. Клапан 7 переместится и увеличит проходное сечение. Потери на нем снизятся, что вызовет рост давления в отводимой линии до величины настройки.
Как регулятор поддерживает давление на постоянном уровне
Получается, что величина давления в отводимой линии поддерживается на постоянном уровне, за счет изменения величины потерь на регуляторе. Регулятор настраивается с помощью регулировочного винта, который изменяет поджатие пружины 1, управляющее воздействие на клапан через мембрану оказывает давление газа из отводимой линии.
Давление на выходе регулятора определяется как разность между давлением на входе и величиной потерь давления на клапане.
Трехлинейный регулятор давления
Конструкция этого регулятора отличается от конструкции двухлинейного наличием отверстия в мембране, которое открывается в случае если давление превысит критическую величину. В обычных условиях регулятор работает также как и двухлиненый.
Если давление на выходе возрастает до значения, достаточного чтобы переместить мембрану в крайнее верхнее положение и открыть канал сброса. Газ через этот канал отправляется в атмосферу. Давление в отводимой линии снижается до тех, пока усилия пружины не будет достаточно чтобы закрыть канал сброса.
Так как сброс избыточного давления осуществляется в атмосферу, трехлинейные регуляторы представленной конструкции используют для регулирования давления воздуха.
Таким образом, принцип действия регулятора давления газа, схож в принципом действия гидравлического редукционного клапана, показанном на видео.
Системы Безопасности
Блог Эдуарда Валитова
Сегодня-это завтра о котром мы позаботились вчера
Регулятор давления, редуктор
Здравствуйте, дорогие мои читатели.
Сегодня мы с вами поговорим о таком важном и необходимом в пожаротушении приборе, как регулятор давления.
Рассмотрим, как устанавливается, работает и где применяется этот аппарат, какие задачи решает, выделим разновидности такого устройства.
Регулятор давления
Из названия ясно, что этот агрегат служит для регулирования потока в водопроводной или газовой магистрали системы автоматического тушения пожара.
Да, в самом общем смысле это устройство призвано снижать либо увеличивать напор огнетушащего состава на выходе или на входе.
За счет конструкции этот аппарат регулирует давление на выходе или входе и настраивается на системное, минимальное давление.
Ориентируясь на заданные системные показатели, он и будет регулировать величину на входе/выходе.
Согласно п. 10.10 СНиП 2.04.01, монтируется наш агрегат на вводе водопровода после насосной группы или отключающей задвижки.
Обычно его работу контролируют два манометра на входе и выходе.
Зачем они нужны
Вопрос вполне актуальный.
Напор подачи огнетушащего состава в трубах сильно влияет на продолжительность службы компонентов АУПТ.
Ведь в трубопроводной сети часто бывают резкие перепады и скачки, гидроудары.
Это становится причиной неисправности дорого оборудования.
Как следствие, в водопроводе возникают протечки, что приводит иногда к большим материальным затратам.
Для того чтобы этого не происходило, в трубопроводной сети и применяют клапаны, выравнивающие показатели давления на всех участках.
Какими они бывают
Посмотрим на них их с точки зрения конструктивных и других качеств.
По критерию конструкции регулирующий клапан может быть:
Различаются изделия также по способу установки и применению, это два следующих вида:
Относительно материалов, из которых изготавливаются регулирующие приборы, различаются регуляторы из стали, чугуна, титана и латуни.
Кстати, чугунные отливки клапанов у регуляторов давления такие же, как у клапанов дренчерной системы ПТ.
Кроме того, регулирующее оборудование также отличается комплектностью.
Комплектующими могут быть:
Регулятор «до себя»
Этот вид агрегата в системах пожаротушения управляет потоком воды в водопроводе, протекающем на участке перед прибором, т.е. на входе.
Это устройство прямого действия, т.е. работающее за счет энергии системы, и не требующее дополнительного энергоисточника.
Представляет собой нормально-закрытый клапан – при отсутствии импульсного напора такой клапан закрыт для прохода воды.
Напор регулируется за счет мембраны.
Колебания давления через импульсные линии прибора передаются на мембрану.
От мембраны импульс идет на шток устройства и мембранную тарелку, а затем на конус.
Это обеспечивает открытие и закрытие седла, зависимо от настроенного давления.
Настройка величины напора для закрытия производится регулировкой настроечного винта.
Основной критерий выбора изделия – коэффициент расхода.
Он определяется в зависимости от следующих показателей:
По рассчитанной величине коэффициента определяется необходимый условный диаметр устройства.
Такие агрегаты используют там, где необходима защита технического оборудования и трубопроводной сети от резких скачков и гидроударов.
Это могут быть системы охлаждения или отопления (поддерживают нормальный напор в обратном трубопроводе), насосные станции (для защиты насосной группы), системы вентиляции, подачи топлива.
Регулятор «после себя»
Второй вид клапанов снижения давления создан, чтобы регулировать давление ОТВ при его выходе через регулятор.
Он включает: камеру с мембраной, патрубок до нее, пружину, входное и выходное отверстие пилотного клапана, запирающий диск.
Принцип работы в следующем.
Если выходное нагнетание ниже заданной величины, клапан прибора автоматически открывается, в противном случае он автоматически закрывается.
При попадании избыточного давления в контрольную камеру, расположенную над диафрагмой, устройство закрывается.
Наоборот, когда давления в системе не хватает, регулятор откроется, из-за большой величины нагнетания под диафрагмой.
Такое устройство называется пилотным регулятором, поскольку его работа контролируется пилотным клапаном.
Они примеряются в комплексах, организующих доставку воды до конечного потребителя.
Это бюветы, скважины, оросительные комплексы, колонки, доставка воды на технические нужды (наше пожаротушение), водоснабжение жилых домов.
Приборы работают стабильно и просты в эксплуатации.
Поршневой
Довольно простое изделие.
Здесь баланс напора устанавливается с помощью пружинного механизма, толкающего поршень.
Огнетушащее вещество из первой камеры через отверстие движется в другую камеру.
Пружина сжимается под действием поршня при увеличении нагнетания в другой камере.
Запирающий диск закрывает отверстие для снижения напора.
Когда проток снижается, у первой камеры нагнетание также понижается.
Поршень вместе с диском выталкивается пружиной.
Огнетушащий состав двигается по направлению ко второй камере, давление возрастает.
Мощность протока регулируется закручиванием и откручиванием регулирующего болта.
С поршневыми устройствами больше проблем:
они подвержены коррозии, которая образуется из-за примесей, содержащихся в воде.
Электронный
Самые высокоточные агрегаты!
Умеют работать в обоих режимах – «до себя» и «после себя».
Имеет в своем составе соленоид.
Принцип действия у них таков.
С помощью такого изделия можно очень точно задать нужную настройку.
Применяются в работе систем ПТ на стратегически важных узлах и объектах.
Автоматический
А этот агрегат напоминает поршневую модель.
Только вместо поршня здесь у нас мембрана, а вместо пружины подпружиненная заслонка.
При избыточном входном давлении, огнетушащая жидкость вытесняет диафрагму наверх, а она подтягивает вслед себя заслонку, что влечет частичное перекрывание отверстия.
Как следствие, уменьшение значения нагнетания выходящего потока.
Когда входное давление снижается, мембрана опускается ниже, опуская и заслонку.
Через открывшееся отверстие проходит ОТВ, и выходное давление увеличивается.
Другая пружина у заслонки на таких агрегатах дает более точную регулировку давления.
Настраивается выходная величина также винтом регулировки.
Мембранный
Следующий в рейтинге регулирующих устройств.
Такой аппарат включает следующие компоненты.
Работает устройство по следующему принципу.
С увеличением давления заполняется мембранная камера, сразу срабатывает шток, соединяющийся с запирающим элементом.
Мембрана сдавливает диск, а он частично или полностью перекрывает водный проток.
Когда нагнетание в камере стабилизируется, запирающий элемент открывает отверстие.
Давление в мембранной камере снижается, диск открывает отверстие, напор воды увеличивается до повышения давления до настроенного значения.
Мембранные регуляторы считаются самыми долговечными и износостойкими.
Можно быть уверенными в стабильной работе мембранного клапана.
Он гораздо реже нуждается в очистке, по сравнению с другими видами приборов.
Проточный
Это простейший редуктор. И по конструкции и по принципу работы.
Внутреннее устройство включает одну магистраль, которая поделена на несколько малых протоков с различной длиной.
Подпор огнетушащего состава в системе снижается именно благодаря такой конструкции регулятора.
По причине отсутствия в конструкции подвижных частей, такой агрегат прослужит нам очень долго.
Однако чтобы управлять выходным потоком потребуется установка дополнительного регулятора.
Работа «в тупик»
Обозначим, друзья, одну существующую проблему работы редукторов в статическом режиме,
т.е. в условиях, когда расход огнетушащей жидкости через клапан отсутствует, забор воды на пожаротушение не производится.
Все регулирующие устройства отлично работают в динамике.
Но во многих случаях, регулятор не держит установленное давление при отсутствии водозабора.
А ведь этот показатель очень важен для бесперебойной работы трубопровода, запорно-регулирующей арматуры и управляющего оборудования.
Все это качественно влияет на процесс борьбы с возгоранием.
Что же делать? И почему это происходит?
Сначала ответим на второй вопрос.
Когда у нас нет забора воды, выходное давление становится выше настроенного значения.
В основном это происходит из-за засорения золотника.
Нерастворимые твердые частицы ОТВ попадают на седло золотника, и он начинает неплотно закрывать проток.
Поэтому давление после редуктора начинает возрастать.
То есть, наш редуктор становится простым дросселем.
Решается проблема очисткой золотника и его седла.
При отсутствии механических повреждений седла, механизм снова придет в работоспособное состояние.
Хотя мнение, что нормальный редуктор все же должен держать давление в статике, оправдано.
К сожалению, на практике это не всегда работает.
В качестве устранения «проблемы статики» можно установить на трубопроводе предохранительный клапан.
Он обеспечит минимальный проток ОТВ при работе насосной установки без забора огнетушащего вещества на пожаротушение.
Он обычно стравливает воду в канализацию.
Так, если небольшая часть воды пойдет через регулятор, давление на выходе тут же понизится.
Что нам и нужно в этом случае.
Но не все регуляторы так плохо работают в статике.
К примеру, модели некоторых производителей поддерживают настроечный показатель при статическом режиме, равный +1 бар.
Кто производитель
Обратим внимание, дорогие читатели, на рынок регуляторов.
Здесь мы сможем выделить некоторых крупных производителей и поставщиков.
В целом все производители стремятся как-то выделить свое оборудование на фоне конкурентов:
цвет корпуса, материал изготовления диафрагмы и пр.
Для некоторых моделей при покупке нам рекомендуют указывать желаемый диапазон для регулировки давления после клапана и значение на входе.
Что запомнить
По традиции, дорогие мои читатели, обозначим самые главные моменты нашего исследования.
Используйте названные здесь простые правила монтажа и эксплуатации редукционных клапанов, чтобы быть уверенным в безотказности работы Вашей системы пожаротушения.
Газовые регуляторы давления (редукторы)
Введение
Газовый регулятор давления (редуктор) – это специальное устройство, которое используется для снижения давления газа либо же различного рода газовой смеси в емкостях (как правило, это баллоны и газопроводы) до рабочего уровня. Также, такие редукторы могут применяться еще и для поддержания в автоматическом режиме давления на постоянном уровне, не зависимо от того, изменения уровня давления газа в емкости.
Применяются редукторы практически везде, где речь идет о газовом оборудовании, будь то устройства, работающие на горючих (метане, водороде и др.) или инертных (азот, гелий и проч.) газах. Типичным бытовым примером является редуктор для газового баллона, известный также как «лягушка».
Автомобилисты, оснастившие свои машины экономичным газобаллонным оборудованием, также знакомы с данным устройством. Сжиженный (или сжатый) газ в таких системах тоже предварительно направляется в редуктор пропан-бутановой смеси (или метановый), а затем поступает в карбюратор или инжектор.
Газовый редуктор находит применение и в промышленности. В местах перехода от крупных магистралей к локальным сетям требуется значительное снижение давления. Здесь используются мощные и крупногабаритные редукторы.
Рисунок №1. Схема работы регулятора давления.
На рисунке схематически изображен газовый редуктор. Все редукторы устроены похоже. Отличия только в размере деталей, их конструктивном исполнении, диаметрах отверстий и площади мембраны. На схеме показана мембрана (1), пружина (2).
Когда в нижней части редуктора (под мембраной) давление ниже номинального, шайба (3) на мембране и коромысло (4), шарнирно связанное с ней, опущены, входное отверстие открыто. Газ поступает из входного патрубка. Когда давление достигает необходимой величины, шайба и коромысло поднимаются и закрывают входной клапан. Давление, при котором это происходит, определяется площадью мембраны, упругостью пружины и, в некоторой степени, усилием, которое необходимо приложить для закрытия впускного клапана.
В приведенной схеме мембрана прижата пружиной. Верхняя камера через отверстие связана с окружающей средой. Встречаются герметичные модификации редукторов, в которых верхнего отверстия и пружины нет. В них пространство над мембраной заполнено инертным газом под давлением, что и обеспечивает упругость.
Наконец, в клапанах пропорциональной подачи применяется комбинация пружины и давления газа. При этом верхнее отверстие имеется, но оно соединено трубкой с той областью, куда нужно подавать газ. Таким образом, достигается зависимость давления подаваемого газа от давления в том месте, куда он подается (пропорциональная подача).
Одним из важных параметров редуктора является максимальный расход газа. Этот параметр определяется диаметром отверстия впускного клапана, так как от этого диаметра зависит, сколько газа при заданном входном давлении пропустит редуктор при полностью открытом клапане. Делать это отверстие слишком большим, как Вы увидите ниже, не получается. Так что всегда нужно убедиться, что редуктор может обеспечить достаточный расход для Ваших целей.
Виды регуляторов давления
1. Регуляторы непосредственного действия
В регуляторе непосредственного действия управление происходит за счет энергии регулируемой среды. Область применения этих регуляторов ограничена. Они не приспособлены к переходу на дистанционное управление регулирующим органом, не способны развивать значительных усилий, а также не могут производить сложного регулирующего воздействия. Принцип действия описан выше (рисунок №1)
Регуляторы непосредственного действия обладают меньшей чувствительностью, чем регуляторы непрямого действия. У регулятора непрямого действия силы трения преодолеваются за счет постороннего источника энергии и не требуют значительного изменения усилий на мембрану. Поэтому процесс регулирования происходит здесь более спокойно, без толчков.
Рисунок №2. Регулятор непосредственного действия.
Регуляторы непосредственного действия делятся на регуляторы прямого и обратного действия.
1.1. Регулятор прямого действия.
У конструкции регуляторов прямого действия – падающие характеристики, что значит, что рабочее давление по мере израсходования газа также снижается, а у редукторов обратного действия, все обратно пропорционально – газ расходуется, а рабочее давление только возрастает. Несмотря на то, что редукторы этих видов разнятся и своей конструкцией, и принципом действия, в их устройстве используются одинаковые детали. Редуктор предназначен для регулирования давления на выходе из редуктора.
Рисунок №3. Схема работы регулятора прямого действия
В редукторах прямого действия газ проходит через штуцер 3, попадая в камеру высокого давления 6 и действуя на клапан 7, стремится открыть его (а в редукторах обратного действия — закрыть его). Редуцирующий клапан 7 прижимается к седлу запорной пружиной 5 и преграждает доступ газа высокого давления. Мембрана 1 стремится отвести редуцирующий клапан 7 от седла и открыть доступ газа высокого давления в камеру низкого (рабочего) давления 10. В свою очередь мембрана 1 находится под действием двух взаимно противоположных сил. С наружной стороны на мембрану 1 через нажимной винт 12 действует нажимная пружина 11, которая стремится открыть редуцирующий клапан 7, а с внутренней стороны камеры редуктора на мембрану давит редуцированный газ низкого давления, противодействующий нажимной пружине 11.
При уменьшении давления в рабочей камере нажимная пружина 11 распрямляется, и клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение притока газа в редуктор. При возрастании давления в рабочей камере 10 нажимная пружина 11 сжимается, клапан подходит ближе к седлу и поступление газа в редуктор уменьшается. Рабочее давление определяется натяжением нажимной пружины 11, которое изменяется регулировочным винтом 12. При вывертывании регулировочного винта 12и ослаблении нажимной пружины 11 снижается рабочее давление и, наоборот, при ввертывании регулировочного винта сжимается нажимная пружина 11 и происходит повышение рабочего давления газа. Для контроля за давлением на камере высокого давления установлен манометр 4, а на рабочей камере — манометр 9 и предохранительный клапан 8.
1.2. Регулятор обратного действия.
Основное отличие заключается в том, что в редукторах прямого действия газ высокого давления, действуя на клапан, стремится открыть его, а в редукторах обратного действия газ стремится закрыть клапан. Это очень удобно, так как давление на выходе постоянное и почти нет перепадов давления. Поэтому такие редукторы получили очень широкое распространение. Редуктор предназначен для регулирования давления на выходе из редуктора.
Рисунок №4. Схема работы регулятора обратного действия.
Редуктор обратного действия работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления (8) и препятствует открыванию клапана (9). Для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт (2), который ввертывается в крышку (1). Винт сжимает нажимную пружину (3), которая в свою очередь выгибает гибкую резиновую мембрану (4) вверх. При этом передаточный диск со штоком (5) сжимает обратную пружину (7), поднимая клапан (9), который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления (13). Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина (7), имеющая меньшую силу, чем пружина (3). Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом.
Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина (3) сожмется и мембрана (4) выправится, а передаточный диск со штоком (5) опустится и редуцирующий клапан (9) под действием пружины (7) прикроет седло клапана (10), уменьшив подачу газа в камеру низкого давления. При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления (8) измеряется манометром (6), а в камере низкого давления (13)— манометром (11). Если давленые в рабочей камере повысится сверх нормы, то при помощи предохранительного клапана (12) произойдет сброс газа в атмосферу.
Рисунок №5. Регулятор обратного действия в нерабочем и рабочем положении.
Регуляторы обратного действия могут регулировать давления «до себя» (до регулятора) и «после себя» (после регулятора)
1.2.1. Регулятор давления «до себя»
Регулятор давления «до себя» — это регулирующая трубопроводная арматура прямого действия, которая предназначена для автоматического поддержания давления жидкости или газа, до него по ходу движения.
Рисунок №6. Регулятор «до себя».
Среда проходит через клапан по стрелке. Входное давление через канал 12 в крышке клапана 2 поступает в подмембранную полость привода и создает на мембране усилие, направленное на открытие клапана. С другой стороны мембраны это усилие уравновешивается пружиной 6, поджатие которой можно изменять регулировочным винтом 7. Когда сила, создаваемая на мембране входным давлением, становится больше силы поджатия пружины, мембрана перемещается вверх и через шток 4 поднимает плунжер 3. В седле клапана открывается проход для среды на выход клапана. Часть среды сбрасывается на выход клапана, давление на выходе клапана падает, сила, действующая на мембрану снизу, уменьшается, и пружина закрывает клапан путем опускания плунжера 3 на седло.
1.2.2. Регулятор давления «после себя»
Регулятор давления «после себя» — это автоматический регулятор прямого действия, который предназначен для снижения и поддержания заданного давления на выходе из клапана. Принцип работы описан в пункте 1.1.
Регуляторы прямого действия «после себя» бывают одно- и двухступенчатые.
1.2.2.1. Одноступенчатые регуляторы имеют 1 камеру для снижения давления, принцип работы описан выше. Недостатком таких регуляторов является прямая зависимость давления на выходе от входного давления, низкий диапазон регулирования.
1.2.2.2. Двухступенчатые редукторы
Снижение давления в редукторах этого типа происходит путем двухступенчатого расширения газа. Газ из баллона попадает в камеру высокого давления. В результате первой ступени редуцирования давление газа значительно снижается. В результате второй ступени редуцирования давление газа снижается еще больше и газ переходит в рабочую камеру. Под этим давлением газ поступает к потребителю.
Рисунок №7. Двухступенчатый редуктор.
Двухступенчатый редуктор. 1 — теплопоглотитель, 2 — манометр высокого давления, 3 — камера высокого давления, 4 — редукционные клапаны, 5 — канал, 6 — предохранительный клапан, 7 — манометр низкого давления, 8 — диск, 9 — запорный вентиль, 10 — ниппель, 11 — регулировочный винт, 12 —главная пружина, 13 — мембрана, 14 — нажимная пружина, 15 — штуцер, 16 — фильтр, 17 — накидная гайка.
2. Регуляторы давления непрямого действия или пилотные.
Этот тип регуляторов требует для своей работы подвода дополнительной энергии, которой могут служить воздух, газ, жидкость и т. п.
2.2. В пневматических регуляторах носителем энергии является сжатый воздух под давлением 1,4 или 6 атм.
2.3. В электрических (электронных) устройствах автоматики применяют электрический ток.
Нередко применяют комбинированные регуляторы, использующие два вида энергии, например, электрогидравлические или электропневматические (первая часть слова относится к информационной части автоматического устройства, вторая – к силовой части).
У регулятора прямого действия чувствительный и управляющий элементы — самостоятельные приборы, отделенные от регулирующего клапана.
Особенность регуляторов непрямого действия — наличие регулятора управления (пилота). Процесс регулирования давления происходит с помощью взаимодействия выходного давления с рабочей мембраной. Газ входного давления поступает в пилот. Пилот поддерживает постоянное давление под рабочей мембраной регулятора. По импульсному трубопроводу газ выходного давления поступает на мембрану. Через дроссель избыток газа после пилота постоянно сбрасывается.
Рисунок №8. Пилотный регулятора давления.
Настройка регуляторов на требуемое выходное давление производится изменением усилия сжатия регулировочной пружины пилота, а также открытием или закрытием проходного сечения регулируемых дросселей. Под мембранная полость пилота сообщена с атмосферой.
Если выходное давление уменьшилось, то уменьшится и давление над рабочей мембраной, клапан вместе с мембраной поднимается, расход газа через регулятор увеличивается, выходное давление возрастает вновь до заданного значения.
Пилотные регуляторы имеют достаточно широкие диапазоны входного и выходного давления и пропускной способности. Это становится возможным из-за особенной конструкции регулятора, при которой под мембранное управляющее давление, создаваемое пилотом, воздействует на рабочую мембрану регулятора, вместо прямого воздействия настоечной пружины на мембрану.
По сравнению с пружинными регуляторами прямого действия, пилотные имеют следующие преимущества:
Рисунок №9. Пилотный регулятор давления.
Специальные требования к редукторам в зависимости от рабочей среды:
1. Кислородные редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в голубой цвет и крепят к вентилям баллонов накидными гайками.
Все детали, соприкасающиеся с кислородом, должны быть обезжирены. Пружины и другие движущиеся детали, находящиеся в контакте с кислородом, должны быть выполнены из стойких к окислению материалов. На пружины кислородных редукторов допускается наносить защитные покрытия, стойкие среде кислорода.
Рисунок №10. Кислородный редуктор.
2. Пропановый редуктор — используется на разного рода предприятиях (особенно много в машиностроении и металлургии) для проведения автогенных работ (резки, пайки и подогрева) при строительстве (для укладки битумных покрытий) или в быту (газовые плиты). Бывают с постоянно заданным рабочим давлением (устанавливается на заводе-изготовителе) и с возможностью регулировки давления в диапазоне 0-3 кгс/см2.
Пропановые редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в красный цвет.
Неметаллические материалы (например используемые в качестве уплотнителей и смазок), контактирующие с пропаном, бутаном иметилацетиленпропадиеновыми смесям, должны быть стойкими к n-пентану.
Рисунок №11. Пропановый редуктор.
3. Ацетиленовые редукторы, применяемые при газовой сварке и резке металлов, окрашивают в белый цвет и крепят к вентилям баллонов накидным хомутом.
Для изготовления деталей, контактирующих с ацетиленом не допускается применять:
Неметаллические материалы (например используемые в качестве уплотнителей и смазок), контактирующие с ацетиленом, должны быть стойкими к растворителям: ацетону и диметилформамиду (ДМФ)
Рисунок №12. Ацетиленовый редуктор.
4. Криогенные редукторы предназначенное для работы с продуктами разделения воздуха и редких газов, которое полностью либо частично эксплуатируется при температурах ниже 120 К (минус 153,15 °С). Криогенное оборудование (в том числе редукторы) применяют в металлургии, машиностроении, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, химии, энергетике, нефтегазовых комплексах, медицине и биологии, научно-технических исследованиях, хранении и транспортировки самых различных веществ и материалов, космонавтике и многое другое.
Криогенные редукторы сходны по строению с другими редукторами, отличие заключается в материалах, которые используются для их изготовления. Для криогенных регуляторов давления используют материалы устойчивые к низким температурам, такие как нержавеющая сталь, латунь, а для уплотнения PTFE, PTCFE, FEP, PFA.
Рисунок №13. Криогенный редуктор.
Криогенный экономайзер модели DYJ является стандартным представителем регулятора «после себя». Данное устройство позволяет экономить рабочую среду следующим образом: если в емкости или трубопроводе возникает давление выше давления настройки регулятора, он открывается и пропускает рабочую среду через себя, тем самым снижая давление в емкости до давления настройки. Порт выхода экономайзера подключается к продукционному испарителю, либо напрямую в линию потребления. Таким образом, избыточная газовая среда может быть полезно использована, а не потеряна через предохранительный клапан.
Маркировка редукторов по применяемому газу
При выборе регуляторов давления газа необходимо учитывать следующие факторы:
Неравномерность регулирования у регуляторов давления прямого действия ±(0–20) %, непрямого действия (с пилотом).
При подключении к сетям высокого давления, давление в которых будут значительные колебания может оказаться, что одноступенчатого снижения давления будет недостаточно. В этом случае следует либо выбирать двухступенчатый регулятор давления, либо применить двухступенчатое редуцирование, при котором первым регулятором давление снижается до промежуточного значения, а вторым — до необходимого с высокой точностью.
При выборе регулятора давления необходимо учитывать явления, связанные с шумом работающего регулятора. Можно установить гаситель шума.
Автор статьи:
специалист по работе с корпаративными клиентами
ООО «Крионика»
Домашних Елена Петровна