Регулятор тиску газу

Галузь техніки: газопостачання. Рівень техніки: газорегулюючі установки. Одним з найпоширеніших енергоносіїв в системах енергоємних виробництв являється природний газ. Газова промисловість України бере свій початок у Прикарпатті - одному з найстаріших газопромислових регіонах України ще у 1912р. У 1920 році було відкрито потужне Дашавське газове родовище, промислова експлуатація якого почалася у 1924 році. Цей рік прийнято вважати початком газової промисловості України. Використання газу в паливній системі підприємств і життєвого споживання зумовило застосування необхідних систем регулювання його параметрів. При застосуванні газорозприділюючих пунктів і установок (ГРП і ГРУ) широко застосовуються регулятори пониження тиску і підтримання його відповідного значення. В залежності від величини тиску газу на вході ГРУ бувають високого тиску (від 12 до 3кгс/см 2) і середнього (від 3 до 0,05кгс/см 2). Найбільш широкого застосування в системах газорозпридільних станцій України набули універсальну регулятори Казанцева РДБК-1 (фіг. 1), який складається з регулятора 1, стабілізатора 2 і пілота 3, а також РДБК-1 Π і РДУК-2 (фіг. 2). По своїй конструкції вони доволі складні, насичені значною кількістю деталей, а при наявності стержнів 4 і втулок 5, до яких вони щільно прилягають, створюють тертя, що негативно впливає на чутливість регулятора і допускає відхилення вихідного тиску газу ±5% (по паспорту). На їх виготовлення витрачається не мала кількість енергетичних, матеріальних і тр удових витрат. Запропонований в заявці регулятор (фіг. 3) суттєво відрізняється простотою будови по своїй конструкції від аналогів (фіг. 1, фіг. 2 як засобу того самого призначення) при високій якості регулювання. Подібними ознаками являється їхнє призначення - пониження і регулювання тиску газу на заданому рівні. Суть винаходу Регулятор тиску газу містить мембрани, шток з розміщеною на ньому тарілкою регулюючого клапана, гніздо клапана, корпус з вхідним і вихідним отворами. Новим є те, що шток з розміщеним на ньому регулюючим клапаном закріплений в трьох мембранах зрівноважених силами, що діють на них під тиском газу і пружиною, утримують регулятор в статичному стані, а при розбалансі тих сил за рахунок відхилення параметрів газу, виникає сила, що діє на регулюючий клапан, виконуючи регулювання. Суть винаходу Досягнення нового способу пониження і регулювання тиску газу забеспечується за допомогою регулятора фіг. 1Б. Чутливим елементом пристрою являється пристрій П-пілот. Запуск регулятора відбувається при відкритому крані 18 (фіг-1Б). Після чого кран повинен бути закритий. Конструктивною умовою в роботі регулятора є те, що отвір дроселя 4 повинен бути дещо меншим від отвора сопла 1 (фіг-2Б). Газ високого тиску(далі ВТ) через редуктор 9 (РД, фіг. 1Б) спочатку через відкритий кран 18, а після запуску(при закритому крані 18) через запобіжно-запірний кран(далі ЗЗК). Через дросель 4, через надмембранний простір мембрани 3, через отвір 1 поступає на пілот П. Пілот П (фіг. 2Б) за допомогою системи сопло-заслонка 1 і мембрани 11 створює опір проходженню газу обернено пропорційно змінні тиску газу низької сторони(далі НТ), викликаючи зміну тиску на мембрану 3 (фіг 1Б), яка виконує регулювання. Редуктор 9 (фіг. 3Б) працює як звичайний редуктор газового балона. Запобіжно-захисним краном відключаючим подачу газу при відхиленні його від оптимального значення являється ЗЗК(фіг. 4Б). При закритому крані 18, газ трубкою 19, через камеру А, через клапани 21 і 23 по трубці 20 подається на дросель 4 (фіг. 1Б). Чутливим елементом ЗЗК(фіг. 4Б) являється мембрана 14, на яку через трубку 17 подається газ НТ. Її зусилля через важіль 15, через малу мембрану 16, передається пружині 22, зусилля якої протилежні. При збалансованих зусилля х клапани 21 і 23 відкриті і газ вільно проходить через них, забезпечуючи нормальний режим роботи регулятора. При підвищенні тиску за межі допустимого значення, зусилля мембрани 14 через важіль 15 пересилюють зусилля малої мембрани 16, та пружини 22 і клапан 23 закривається, при пониженні тиску перемагають зусилля пружини 22 та малої иембрани і клапан 22 закривається. Подача газу до споживача припиняється. При внормуванні тиску газу після його збільшення, регулятор включається в роботу автоматично, а після його пониження необхідно виконати запуск за допомогою крана 18. Для скидання газу НТ в атмосферу, при недопустимо високому його значенні служить запобіжно-скидний клапан (фіг. 5Б). Перелік фігур креслення альтернативного регулятора тиску газу Казанцева. РДБК-1, РДБК-1П, РДУК-2 (фіг. 1, фіг. 2) 1 - регулятор; 2 - стабілізатор; 3 - пілот; 4 - шток; 5 - втулка; 6 - мембрана;. Перелік фігур креслення регулятора тиску запропонованого в заявці Фіг. 1Б П – пілот; 4 – дросель; 5 – клапан; 6 – пружина; 7 - регулююча гайка; НТ- низький тиск газу; ВТ - високий тиск газу; ЗЗК - запобіжно-запірний клапан; 8 - ЗСК(запобіжно-скидний клапан); 9 - РД(редуктор газовий). фіг.2Б П - пілот; 1 - сопло-заслонка; 10 - трубка для з'єднання з НТ(фіг. 1Б); 11 – мембрана. фіг. 3Б 9 - редуктор тиску газ у; 12 - трубка для з'єднання з ВТ(фіг. 1Б) ; 13 - сопло-заслонка фіг. 4Б; 14 - мембрана; 15 - важіль; 16 - мала мембрана; 17 - трубка підводу НТ; 18 - кран запірний; 19 - трубка з'єднання з РД(фіг. 1Б) ; 20 - трубка з'єднання з дроселем 4(фіг. 1Б) ; 21 - клапан відключення регулятора при пониженні НТ; 22 - пружина; 23 - клапан відключення регулятора при повишеному НТ; 24 - канал між клапанами; 25 - регулятор зтиснення пружини; 26 - віддушка, фіг. 5Б; 27 - мембрана; 28 - пружина; 29 - клапан скидний. Література: 1. Правила безпеки систем газопостачання України. Київ-1998р. Функціональна характеристика При збільшенні вхідного тиску потрібні менші зусилля для збільшення вихідного тиску (пряма 2 фіг. 4) і навпаки - більші зусилля для його зменшення (пряма 1 фіг. 4). При зменшені вхідного тиску потрібно більше зусиль для збільшення вихідного тиску і менше для його зменшення. Із таблиць № 1 і № 2 і рафіка (фіг. 4, пряма 1 і пряма 2) видно що регулятор створює в дповідні зусилля адекватно співвідношенню тих величин. Лінія 1 - сила, що виникає при допустимому завданням відхиленні вихідної величини пропорційно відхиленню вхідного тиску. Лінія 2 - сила, що виникає при допустимому завданням відхиленні вихідної величини обернено пропорційно вхідному тиску. Із таблиць і графіка фіг. 4 видно, що кожному разі при незначному відхиленні вхідної величини і виникають сили достатні для виконання регулюючої функції. Числові значення зусиль на регулюючий клапан при відхиленні тиску газу від 12кгс/см 2 на вході і 6кгс/см 2 на виході в процесі регулювання. Таблиця 1 Можливі відхилення тиску газу на вході 15 14 регулятора він, 12кгс/см 2 Допустимі відхилення тиску газу на 6,3 6,2 виході регулятора зід 6кгс/см 2 Сумарні зусилля на регулюючий клапан -202 -134 в кгс. 13 12,5 12 11,5 11 10 9 6,1 6,05 6 5,95 5,9 5,8 5,7 -67 -33,7 0 +33,7 +67,4 +134 +202 Таблиця 2 Можливі відхилення тиску газу на вході регулятора від 12кгс/см 2 Допустимі відхилення тиску газу на ви ході регулятора від 6кгс/см 2 Сумарні зусилля на регулюючий клапан в кгс. 15 14 13 12,5 12 11.5 11 10 9 5,7 5,8 5,9 5,95 6 6,05 6,1 6,2 6,3 +5,7 0 -5,7 -11,4 -22,8 -34,8 +34,8 +22,8 +11,4 Знак "+" перед числом означає, що сила направлена на збільшення тиску газу на вході регулятора "-" на зменшення. В таблиці № 2 допустимі відхилення тиску газу на ви ході регулятора записані в зворотному значенні відповідно до їх значень в таблиці № 1. На вісі ординат графіка 4 - можливе відхилення тиску газу на вході регулятора вкгс/см 2. На вісі абсцис - сила, що виникає в результаті відхилення тиску газу на мембранах регулятора в кгс. По оцифрованих точках на прямих графіка 3 визначають сили, що діють на клапан при зазначеному відхиленні вихідного тиску газ у в кгс. Відомості, які підтверджують можливість здійснення винаходу Регулятор тиску газу Використання природного газу, як в промисловості, так і в побуті являється одним з найпоширеніших і є неможливим без застосування регуляторів тиску газу, та систем захисту. В основі принципу дії регуляторів тиску газу і систем захисту являється взаємодія протилежно направлених сил. В якості таких сил з одної сторони діють сили створені тиском газу на мембрану, а з другої сторони сили стиснутої пружини протилежного напрямку. Виконуючим органом являється регулюючий клапан, на який діють сили, що забезпечуючи статичний стан системи при оптимальному значенні регулюючої величини, створюють повну збалансованість системи. При відхиленні тиску газу від заданого значення, виникають сили на мембрані регулятора, які переміщають стержень з регулюючим клапаном створюючи регулюючий ефект, утримуючи тиск на виході на заданому значенні. Конструктивно регулятор відрізняється від аналогів простотою конструкції, відсутністю щільно прилягаючих деталей, які при переміщенні викликають значне механічне тертя. Економічність при його виготовленні забезпечують цілеспрямованість завдання.