Определение пропускной способности регуляторов

Выбор типа и размера регулятора давления зависит от расхода газа, его входного и выходного давлений. Основными параметрами, определяющими пропускную способность регулятора, является условный диаметр D_y проходного сечения дросселирующего органа и соответствующий ему коэффициент пропускной способности K_v.

Варианты определения параметров регулятора давления осуществляют по двум принципам:

1) по заданной пропускной способности Q, перепаду давлений P–P_i на дроссельном органе и температуре газа Т определяют коэффициент пропускной способности K_v, а затем по справочным данным выбирают соответствующий регулятор;

2) по заданному расходу, перепаду давлений и температуре газа выбирают регулятор, а затем рассчитывают условное проходное сечение и коэффициент пропускной способности.

Коэффициент пропускной способности K_v характеризует пропускную способность дросселирующего органа и зависит от его проходного сечения и гидравлического сопротивления. Численно K_v равен количеству воды в тоннах, которое пропускает данное исполнительное устройство при перепаде давлений на его дросселирующем органе 1 кг/см² за 1 ч, т. е. единицей измерения коэффициента пропускной способности принят т/ч для воды.

Способ определения зависит от вида истечения газа через дросселирующее устройство: докритическое, критическое или сверхкритическое.

Под критическим понимается истечение газа с максимальной скоростью, равной скорости звука, которая может быть достигнута на выходе из дросселирующего органа регулятора при критических или сверхкритических отношениях входного р_х и выходного р₂ давлений. Характер течения газа через дросселирующий орган регулятора в значительной мере характеризует его пропускную способность.

В процессе истечения газов при заданном давлении р_х скорость истечения и расход растут с уменьшением выходного давления р₂ только до достижения этим отношением определенного для этого газа значения, которое называется критическим (p₂/P_i)_Kp. Если р₂, р_х достигло критического значения, то при заданном р_х расход газа становится максимальным при наименьшем давлении р₂ = р_кр,, где К – показатель адиабаты, равен C_p/C_v.

Из уравнения следует, что отношение р_кр/р_х не зависит от Р_х, а также от выходного давления р₂ и является функцией показателя адиабаты, а значит, зависит только от свойств газа.

Для природного газа К = 1,32, следовательно, (З_кр = р₂/р = 0,542), т.е. в регуляторе давления, который поддерживает низкое давление 200 Па (200 мм. вод. ст.), при входном избыточном давлении 0,1 МПа и более наступит критический режим истечения газа.

Пропускная способность регулятора Q_р (при р = 0,1013 МПа и t=0°С), м³/ч,

где – коэффициент, зависящий для данного газа от р₂/р_х;

f_c – площадь седла, см²; - коэффициент расхода; р₁ – входное давление (абсолютное), МПа; ρ – плотность газа, кг/м³.

До достижения критического значения р₂/р_х расход газа растет с увеличением входного давления р_х. Если отношение р₂/р_х меньше критического, то расход газа через регулятор растет пропорционально увеличению p, т. е. отношение р₂/р_х на расход не влияет, а коэффициент остается постоянным:

Учитывая значительные потери давления в корпусе регулятора, действительный расход газа через регулятор будет меньше теоретического, и для его определения вводят поправочный коэффициент , который меньше единицы.

Вопросы для самопроверки

1. Для чего предназначены регуляторы давления? Представьте схему регулятора давления прямого действия.

2. Какие регуляторы давления Вы знаете. Какие дроссельные органы регуляторов Вы знаете, и почему чаще используют регуляторы прямого действия?

3. В каком конструктивном оформлении находятся дроссельные регуляторы. Почему в качестве дросселей в регуляторах наибольшее распространение получили клапаны?

4. Какие недостатки имеют клапаны регуляторов?

5. Каким требованиям должны удовлетворять регуляторы?

6. Из каких элементов состоит регулятор давления (например, РДУК-2-200)? Расскажите о принципе его работы.

7. Представьте схему обвязки РДУК 2-200. Для чего предназначен пилот? Поясните его работу.

8. Какие Вы знаете регуляторы (редукторы) для сжиженного нефтяного газа. Представьте схему регулятора типа РДГ.

9. Для чего предназначены предохранительные запорные клапаны? Принцип их действия.

10. Основное назначение ГРП, ГРУ, где они размещаются, чем отличаются?

11. Представьте схему ГРП, расскажите о принципе его работы.

12. По какому принципу выбирается регулятор давления?

13. Зачем нужно знать доктрическое, критическое и сверхкритическое истечение газа через дроссельное устройство при выборе регулятора.