Paineensäädin , kaasun paineenalennusventtiili - eräänlainen ohjausventtiili , automaattisesti toimiva autonominen laite, joka ylläpitää vakiokaasun painetta putkistossa . Kun painetta säädellään, alun korkea paine laskee lopulliseksi matalapaineeksi. Tämä saavutetaan muuttamalla automaattisesti säätimen kuristusrungon avautumisastetta, minkä seurauksena hydraulinen vastus kulkevalle kaasuvirralle muuttuu automaattisesti .
Ylläpidetystä paineesta riippuen (kontrolloidun pisteen sijainti kaasuputkessa) paineensäätimet jaetaan säätimiin "ennen itsensä" ja "itsensä jälkeen". Hydraulisessa murtamisessa käytetään vain säätimiä "itsensä jälkeen" . Toimintaperiaatteen mukaan säätimet on jaettu suoravirtauksiin ja yhdistettyihin.
Automaattinen paineensäädin koostuu toimilaitteesta ja säätörungosta. Toimilaitteen pääosa on herkkä elementti, joka vertaa asetuspisteen signaaleja säädetyn paineen nykyarvoon. Toimilaite muuntaa komentosignaalin ohjaustoiminnoksi ja vastaavaksi säätöelimen liikkuvan osan liikkeeksi työväliaineen energian vaikutuksesta (tämä voi olla säätimen läpi kulkevan kaasun energiaa tai säätimen energiaa). väliaine ulkoisesta lähteestä - sähkö, paineilma, hydrauli).
Jos säätimen herkän elementin kehittämä siirtovoima on riittävän suuri, se itse suorittaa säätelyelimen ohjaustoiminnot. Tällaisia säätimiä kutsutaan suoravaikutteisiksi säätelijöiksi . Näitä ovat säätimet, joissa on jousen muotoinen painemittari, joita kutsutaan jousisäätimiksi . Myös työväliaineen energia voi toimia lähtöpaineen asetusarvona. Laitetta, joka lähettää komentosignaalin toimilaitteelle ohjauspaineen muodossa, kutsutaan tässä tapauksessa "pilotiksi", ja itse säädintä kutsutaan pilotiksi .
Työn taustalla olevan säädöslain perusteella paineensäätimet ovat astaattisia, staattisia ja isodromisia.
Kaasunjakelujärjestelmissä kahta ensimmäistä säädintyyppiä käytetään laajimmin.
Astaattisissa säätimissä kuormituksesta 2 tuleva vakiovoima vaikuttaa herkkään elementtiin (kalvoon) . Aktiivinen (vastavoima) on voima, jonka kalvo havaitsee ulostulopaineesta P 2 . Kaasunpoiston lisääntyessä verkosta 4 paine P 2 laskee , voimien tasapaino häiriintyy, kalvo laskee ja säätelyelin avautuu.
Tällaiset säätimet tuovat häiriön jälkeen säädetyn paineen asetettuun arvoon riippumatta kuorman suuruudesta ja säätöelimen asennosta. Järjestelmän tasapaino voi tapahtua vain säädetyn paineen tietyllä arvolla, ja säätöelin voi olla missä tahansa asennossa. Tällaisia säätimiä tulisi käyttää verkoissa, joissa on korkea itsetasoitus, esimerkiksi matalapaineisissa kaasuverkoissa, joissa on riittävän suuri kapasiteetti.
Jäykistys, kitka nivelissä voi saada säädön epävakaaksi. Prosessin vakauttamiseksi ohjataan kovaa palautetta. Tällaisia ohjaimia kutsutaan staattisiksi. Staattisella ohjauksella säädetyn paineen tasapainoarvo poikkeaa aina asetetusta arvosta ja vain nimelliskuormituksella oloarvo tulee yhtä suureksi kuin nimellisarvo ja sille on ominaista epätasaisuus (ohjattu paine).
Säätimessä kuorma korvataan jousella - stabilointilaitteella. Jousen kehittämä voima on verrannollinen sen muodonmuutokseen. Kun kalvo on ylimmässä asennossaan (säätörunko on kiinni), jousi saa suurimman puristussuhteen ja P 2 - maksimin. Kun säädin on täysin auki, P 2 :n arvo pienenee minimiin. Säätimien staattinen ominaisuus valitaan tasaiseksi siten, että säätimen epätasaisuudet ovat pieniä ja säätöprosessi vaimenee.
Isodrominen säädin (jossa on elastinen takaisinkytkentä), kun ohjattu paine P2 poikkeaa, siirtää ensin säätökappaletta poikkeama-arvoon verrannollisen määrän, mutta jos paine P2 ei saavuta asetettua arvoa, säätökappale liikkuu kunnes paine P2 saavuttaa asetetun arvon.
Kaasun paineensäätimien suunnittelun on täytettävä seuraavat vaatimukset:
Säätö- (kuristus)kappaleiden pääelementit ovat portit. Ne voivat olla yksi-, kaksipaikkaisia ja kalvoisia ( säätöventtiilit ), letkuja ( puristusventtiilit ), venttiiliä ( putkiventtiilit ) ja peltiä ( läppäventtiilit ).
Kaupunkien kaasunsyöttöjärjestelmissä käytetään pääasiassa yksi- ja kaksipaikkaisia venttiileillä varustettuja säätimiä, harvemmin pelti- ja letkuventtiileillä.
Yksi- ja kaksipaikkaiset venttiilit voidaan valmistaa sekä jäykällä tiivisteellä (metallista metalliin) että elastisella (tiivisteet öljyn- ja bensiininkestävästä kumista , nahasta , fluoroplastista jne.). Tällaiset venttiilit koostuvat istukasta ja venttiilistä. Yksipaikkaisten venttiilien etuna on, että ne tarjoavat helposti tiiviin tiivistyksen. Yksipaikkaisten porttien venttiilit ovat kuitenkin epätasapainossa, koska tulo- ja ulostulopaineen erot vaikuttavat niihin.
Kaksoisistukkaventtiileillä samoissa olosuhteissa on huomattavasti suurempi läpijuoksu, koska tiivisteiden virtausosuus on suurempi. Nämä venttiilit ovat kuormittamattomia, mutta kaasuvirran puuttuessa ne eivät tarjoa tiiviyttä, mikä selittyy vaikeudella laskea suljin samanaikaisesti kahdelle tasolle. Kaksipaikkaisia säätimiä käytetään useammin säätimissä, joissa on vakiovirtalähde.
Säleluukkuja käytetään yleensä hydraulisessa murtamisessa suurilla kaasun virtausnopeuksilla (esimerkiksi lämpövoimaloissa ), ja niitä käytetään säätelyelimenä epäsuorasti toimiville säätimille, joissa on ulkoinen energialähde.
Hydrauliseen murtamiseen asennetuissa kaasunpaineensäätimissä kalvoja (tasaisia ja aallotettuja) käytetään pääasiassa herkänä elementtinä ja samalla käyttölaitteena .
Litteä kalvo on pyöreä litteä levy, joka on valmistettu elastisesta materiaalista. Kalvo on kiinnitetty ylemmän ja alemman kalvosuojuksen laippojen väliin. Kalvon keskiosa on kiinnitetty molemmin puolin kahden pyöreän metallilevyn väliin (puristus). Kiintolevyt lisäävät permutaatiovoimaa ja vähentävät säätelyn epätasaisuutta.
Lisäksi paineensäätimet eroavat seuraavista suunnitteluominaisuuksista:
Paineensäätimillä, joilla on suuret virtausominaisuudet, on pääsääntöisesti yksi alennusvaihe. Tulopaineen ja kaasuvirtauksen vaihteluiden vaikutuksen täysin eliminoimiseksi säätimen vakauteen käytetään säätimen kaksivaiheista paineenalennusta. Samanlaista järjestelmää käytetään talon säätimissä , joiden virtausominaisuudet ovat enintään 25 m3 / h ja jotka on tarkoitettu kuluttajan henkilökohtaiseen käyttöön.
Yksinkertaisen suunnittelun säätimet suorittavat yksinomaan kaasun paineen alentamisen ja sen ylläpitämisen tietyllä ennalta määrätyllä tasolla. Yhdistetyt paineensäätimet voivat sisältää turvasulku- ja varoventtiilin, suodatinelementin sekä äänenvaimentimen.
Säätimissä, jotka käyttävät ulostulopaineen pneumaattisen ohjauksen toimintoa, sen otto voidaan suorittaa sekä suoraan säätimen ulostulossa että ulkoisesti kytkemällä impulssi. Pääedellytys impulssin oikealle kytkennälle on sen ottokohdan sijainti vakaan virtauksen vyöhykkeellä turbulenssin ja painepiikin puuttuessa.
Nestekaasun syöttöjärjestelmiin suunnitellut RD:t on suunniteltu toimimaan höyryfaasin kanssa.
Säätimet voidaan luokitella seuraavien pääominaisuuksien mukaan:
Säätimet voidaan jakaa käyttötarkoituksensa mukaan kotitalouskäyttöön ja kaupallisiin (teollisiin) tarkoituksiin.
Säätimen toiminnallinen tarkoitus määräytyy ensisijaisesti tulo- ja ulostulopainealueiden, kaasuvirtauksen ja joidenkin muiden ominaisuuksien asettamisen ominaisuuksien perusteella, mikä puolestaan määrää sen suunnittelun vaihtoehdot.
Kotitalouskäyttöön tarkoitetuilla säätimillä on pääsääntöisesti pieni kapasiteetti ja asetukset alhaiselle, harvemmin keskimääräiselle ulostulopaineelle, mikä varmistaa kaasun turvallisen käytön kotona, suunniteltu kaasuliesien, kuumavesikattiloiden, polttimien ja muun kotitalouskaasun syöttämiseen. - laitteiden käyttö.
Kaupalliseen ja teolliseen käyttöön tarkoitetuilla säätimillä on laaja valikoima tulo- ja poistopaineita, suuri virtauskapasiteetti ja ne on suunniteltu käytettäväksi ravitsemus-, sosiaali-, maataloudessa, teollisuudessa, rakentamisessa jne.
Mitä tulee säätimien tulo- ja poistopaineen asetuksiin, tällainen jako jakautuu kolmeen luokkaan: "korkea - keskitaso", "keskikokoinen - matala", "korkea - matala" [1]
Tämä johtuu siitä, että ensinnäkin putkilinjan tarvittavien paineparametrien valinta koko pituudelta varastosäiliöstä kaasua käyttävään laitteistoon määräytyy suunniteltavan järjestelmän monien erityisten parametrien perusteella, mukaan lukien kokonaismäärä. tuottavuus, varastosäiliöiden lukumäärä ja tilavuus, kaasua käyttävien laitteiden tyyppi, etäisyys siitä säiliöön, käyttölämpötilaolosuhteet ja monet muut. Toiseksi Yhdysvalloissa ja muissa maissa valmistetaan perinteisesti laaja valikoima nestekaasun laitteita ns. "Englannin mittajärjestelmä" tähän laitteeseen sovellettujen omien standardien perusteella, ja muuntaminen englantilaisen mittajärjestelmän metriseen yksikköjärjestelmään johtaa desimaalimurto-arvojen ilmestymiseen, jotka ylittävät venäjän määrittämät indikaattorit säädösasiakirjat. Kolmanneksi ulkomaiset valmistajat pyrkivät yhdistämään ja yleistämään laitteistonsa. Tämä johtaa siihen, että joissakin säädinmalleissa on tulo- ja poistopaineasetukset, jotka kuuluvat täysin eri luokkiin samanaikaisesti.
Mitä tulee suunnitteluun, RD voidaan luokitella seuraavasti:
Yksinkertaisissa RD:issä on yksi alennusaste, yhdistetyissä RD:issä kaksi vaihetta: 1. ja 2. tai pääohjain plus "säädin-näyttö". Niissä voi myös olla sisäänrakennettu varoventtiili, turvasulkuventtiili tai molemmat.
Porrasvähennys lisää luotettavuutta, parantaa prosessin tarkkuutta ja vakautta sekä vähemmän riippuvuutta tulopaineen ja virtausnopeuden piikkien kanssa. Sisäänrakennetun slam-shutin ja PSK:n käyttö tarjoaa säätimelle lisäsuojaustasoja kohonneen ulostulopaineen pääsystä kuluttajaan. Ohjauksen "säädin-monitorin" käyttö osana RD:tä mahdollistaa keskeytymättömän kaasunsyötön varmistamisen pääsäätimen vian sattuessa. Suoravaikutteisessa RD : ssä säätöjousi toimii asetusarvona, epäsuorassa RD : ssä se on pneumaattinen toimilaite, ns. lentäjä.
Suoratoimiset jousisäätimet ovat rakenteeltaan yksinkertaisia ja reagoivat nopeasti kaasuvirtauksen muutoksiin, mutta niillä on suhteellisen pieni virtauskapasiteetti ja ne toimivat kapeissa ulostulopainerajoissa viritysjousialueensa vuoksi.
Pilottisäätimillä on päinvastoin suuri kapasiteetti (jopa useita kymmeniä tuhansia kuutiometrejä tunnissa) ja laaja valikoima asetuksia, mutta samalla transienttiprosessin nopeus on paljon pienempi kuin jousen. RDs.
Kaksivaiheiset ohjausjärjestelmät
Vaikka yksivaiheisia järjestelmiä käytetään monissa tapauksissa, joskus on tarpeen asentaa kaksivaiheinen ohjausjärjestelmä. Tässä tapauksessa säiliöön asennetaan yksi korkeapainesäädin ja matalapainesäätimet suoraan kuluttajalle. On tärkeää huomata, että yksivaihesäätöisissä järjestelmissä paine ylläpidetään 1 kPa:n tarkkuudella. Kaksivaiheiset järjestelmät puolestaan nostavat säätötarkkuuden 0,25 kPa:iin, mikä täyttää uusien tehokkaiden kaasua kuluttavien laitteiden vaatimukset, jotka edellyttävät tarkkaa paineensäätöä oikean syttymisen ja vakaan toiminnan takaamiseksi. Helpottaakseen RD:n tyypin tunnistamista suhteessa asennuspaikkaan tietyssä ohjausjärjestelmässä, vakiotuotekoodin lisäksi jotkut valmistajat käyttävät erityistä värikoodausta.
Sopivan säätimen koon valitsemiseksi on tarpeen määrittää asennuksen kokonaiskuorma, joka lasketaan lisäämällä kaikkien asennukseen sisältyvien laitteiden suorituskyky. Nämä parametrit voidaan ottaa RD:n passitiedoista tai valmistajan teknisistä asiakirjoista.
Säädinryhmien lyhyet ominaisuudet
Nestekaasun paineensäätimet voidaan jakaa kuuteen pääryhmään:
Ensimmäisen vähennysvaiheen RD: t suorittavat paineen alennuksen korkealta alueelta keskiarvoon ja ne asennetaan kaasunsyöttöjärjestelmiin heti nestekaasusäiliöiden jälkeen. Monissa ensimmäisen vaiheen säätimien malleissa ei ole turvalaitteita, koska verkon ylipainesuojaustoiminto toteutetaan vähentämisen seuraavissa vaiheissa.
Nestekaasun kaasunsyöttöjärjestelmiin asennetaan toisen vaiheen säätimet tasoittamaan nestekaasuhöyryjen lämpötilan ja tulopaineen vaihteluiden vaikutusta, alentamaan keskipaineesta matalaan paineeseen varmistaen näin vakaan ulostulopaineen, joka tulee kuluttajan kaasua käyttäviin laitteisiin. Toisin kuin ensimmäisen vaiheen RD, ne on useimmiten varustettu varoventtiilillä (PSK), joka purkaa kohonneen ulostulokaasun paineen ilmakehään, ja turvasulkuventtiilillä (SVK), joka katkaisee kaasun syötön siltä varalta. hätäpaineen nousu ulostulossa.
Kaksivaiheiset paineensäätimet yhdistävät ensimmäisen ja toisen vaiheen RD:n ominaisuudet ja ne on suunniteltu vähentämään säiliöyksiköistä otetun nestekaasun höyryfaasin korkeaa painetta sekä ylläpitämään automaattisesti matalaa painetta määritetyissä rajoissa tuloaukosta riippumatta. paineen vaihtelut, muutokset kaasun virtauksessa ja lämpötilassa. Kaksiportaiset säätimet tarjoavat vakaamman ulostulopaineen kuin yksivaiheiset säätimet. Kaksivaiheiset RD:t on myös varustettu sisäänrakennetuilla ylipainesuojajärjestelmillä.
Teollisuuden säätimien ryhmälle on ominaista laaja valikoima tulo- ja poistopaineasetuksia sekä suuri läpimeno. Suunnittelun suhteen teolliset säätimet voivat olla joko yksinkertaisia tai yhdistettyjä, riippuen tietystä ratkaistavasta tehtävästä.