Принцип действия регуляторов. По принципу действия регуляторы бывают прямого действия без усилителей и с усилителями (пилотами) и непрямого действия. Регулятор прямого действия управляется непосредственно рабочей средой, т. е. газом. Регуляторы непрямого действия используют постороннюю энергию, осуществляющую регулирующее действие, и в зависимости от вида энергии бывают пневматические, гидравлические, электрические. Регуляторы прямого действия без усилителей состоят из следующих основных элементов: дроссельного органа (регулирующего элемента); эластичной мембраны (чувствительного элемента); штока, связывающего дроссельный орган с мембраной; управляющего элемента, усилие которого определяет пределы регулирования давления; импульсной трубки, связывающей подмембранную полость с выходной стороной регулятора. Дроссельный орган, в котором происходит снижение давления, представляет собой отверстие для прохода газа, перекрываемое плунжером. Плоскость, к которой прижимается плунжер клапана, называется седлом.
Регуляторы прямого действия делят на астатические и статические (пропорциональные). В астатических регуляторах управляющим элементом является груз постоянного веса. При изменении расхода газа эти регуляторы поддерживают давление в контролируемой точке почти точно соответствующее давлению настройки. При этом плунжер может находиться на любом (в пределах хода) расстоянии от седла.
Регулирование давления газа происходит следующим образом. Степень открытия дроссельного органа, определяющая давление газа за регулятором, достигается установкой тарельчатых грузов определенной массы или пружины, создающей соответствующее усилие. В установившемся режиме мембрана и плунжер занимают некоторое положение. Изменение расхода газа (например, при включении или выключении части горелок) вызывает изменение давления за регулятором, которое по импульсной трубке передается в подмембранную полость. Если давление за регулятором повысилось, то мембрана, преодолевая усилие груза (пружины), а также вес плунжера и штока, приподнимется и прикроет седло; если давление газа понизилось, мембрана под действием груза опустится и приоткроет седло.
Для замедления перемещения мембраны в крышке имеется «дыхательное» отверстие диаметром 2—3 мм. При подъеме мембраны давление в надмембранной полости несколько повышается, так как скорость удаления воздуха ограничивается «дыхательным» отверстием, что противодействует резкому подъему мембраны. При снижении выходного давления резкому опусканию мембраны препятствует разрежение, образующееся в надмембранной полости из-за медленного заполнения ее воздухом.
В газовых регуляторах в качестве чувствительного элемента широко применяют мембраны, изготовленные из специальной кожи, пропитанной смесью касторового и вазелинового масел, а также из маслобензоморозостойкой протектированной листовой резины. В регуляторах небольших размеров используют мембраны изпарашютного материала или прорезиненного льняного полотна. Мембраны в большинстве конструкций регуляторов имеют форму круга, зажатого по окружности фланцами, а в центре — одним или двумя металлическими дисками. Движение мембранного привода обеспечивается за счет изменения формы гофра, т. е. изгиба мембраны. Когда усилия, действующие на мембрану с обеих сторон, равны между собой, мембрана находится в равновесии. При нарушении равенства усилий, оказываемых на мембрану, мембранный привод совершает возвратно-поступательное движение вверх или вниз и при помощи штока (или рычажного устройства) воздействует на плунжер.
В котельных, как правило, применяют регуляторы прямого действия статического типа. В них груз заменен пружиной, противодействующей силе, создаваемой выходным давлением газа на мембрану. Регуляторы прямого действия с усилителем состоят из двух узлов — клапана регулирующего и пилота. В таких регуляторах мембраны подвергаются двустороннему воздействию газа: с одной стороны давления в контролируемой точке, а с противоположной — давления газа, прошедшего через пилот. Это исключает возможность разрыва мембраны от большого одностороннего действия давления газа.
В регуляторах непрямого действия импульс давления газа передается на чувствительный элемент регулятора не непосредственно, а через промежуточное устройство. Например, в пневматическом регуляторе в надмембранное пространство подается воздух постоянного давления, называемый командным. Давление газа через импульсную трубку приводит в действие манометрическую пружину, которая через рычажное сочленение перемещает заслонку, открывающую или закрывающую воздушное сопло. В зависимости от положения заслонки меняется давление воздуха, поступающего в надмембранное пространство, что вызывает перемещение мембраны. Если давление за регулятором возрастает, то манометрическая пружина начинает разгибаться и отводит заслонку от сопла, через которое увеличится выход воздуха. При этом давление воздуха над мембраной уменьшится и под действием пружины она приподнимется; одновременно приподнимется и плунжер, что приведет к уменьшению расхода газа и снижению его давления.
Регуляторы типа РД-32М и РД-50М. Эти регуляторы применяют в котельных, присоединенных к газопроводам высокого или среднего давления, с относительно небольшим расходом газа низкого давления. Оба регулятора выпускают со сменными седлами и плунжерами, что позволяет подбирать пропускную способность регулятора с наибольшим приближением к требуемой. Регуляторы имеют два основных узла: мембранную камеру и чугунную крестовину. Мембранная камера состоит из чугунного корпуса и крышки с колонкой, между которыми зажата рабочая мембрана. На тарелку мембраны опирается пружина, усилие которой определяет выходное давление. Под мембраной расположен рычажный. Механизм, преобразующий вертикальное движение мембраны в горизонтальное перемещение штока. На конце штока на резьбе навернут плунжер с контргайкой. Меняя положение этого плунжера, можно отрегулировать наибольшее открытие седла при сборке регулятора или замене седла в крестовине. Импульсная трубка от газопровода за регулятором подведена под мембрану снизу, через штуцер-прилив в нижней части мембранной камеры. Врезают импульсную трубку на прямом участке газопровода, на расстоянии не ближе 5 диаметров газопровода от места расположения на нем поворота или крана. Настраивают регулятор на требуемое давление при помощи регулировочного винта, имеющегося в верхней части колонки. При вращении по часовой стрелке сжатие пружины ослабевает, и давление настройки уменьшается. Настраивать регулятор на номинальное выходное давление рекомендуется при среднем возможном расходе газа.
Работает регулятор следующим образом. Если расход газа уменьшается, давление за регулятором возрастает, что вызывает повышение давления в подмембранной полости и перемещение мембраны вверх. При этом приподнимается коленчатый рычаг, шток и плунжер начинают перемещаться вправо, приближаться к седлу, уменьшая соответственно давление газа за регулятором. Усилия пружины и газа постепенно уравновесятся, и давление за регулятором будет соответствовать заданному. В случаях, когда давление за регулятором снижается, мембрана перемещается вниз. При этом рычаг начинает оттягивать влево шток и плунжер, давление газа за регулятором восстанавливается до заданного предела. Для предохранения мембраны от разрыва в случаях отсутствия расхода газа и неплотного при этом отключения газопровода предохранительным запорным клапаном в рассматриваемых регуляторах предусмотрены сбросные устройства. В РД-32М это устройство расположено в центральной части мембраны, а штуцер сбросного трубопровода — в колонке над крышкой мембранной камеры. Настройку сбросного устройства на срабатывание в пределах давлений 200—400 кгс/м2 производят пружиной. Если давление в подмембранной полости превысит давление настройки, то мембрана приподнимется и через открывшиеся отверстия предохранительного устройства часть газа сбросится в надмембранную полость и через сбросной трубопровод в атмосферу.
Источник: ООО «Вемиру»
E-mail: [email protected]
URL: www.vemiru.ru