принцип работы, виды, правила монтажа, цены, производители
Современные магазины предлагают купить редукторы давления воды любого вида и назначения. Существует несколько классификаций видов РДВ.
Регуляторы, отличающиеся внутренним устройством и принципом работы:
- поршневые — механические приборы, востребованные благодаря низкой цене и простоте в использовании;
- мембранные — более мощные и дорогие приборы, работающие от пружин и диафрагмы.
Виды регуляторов по способу управления:
- электронные — оборудованы электродатчиком, который сканирует давление для активации помпы;
- автоматические — оснащены блоком с пружинами и гайками, восприимчивыми к перепадам напора.
Поршневой редуктор работает от пружин, поршня и вентиля, которые в зависимости от напора контролируют работу золотника. Плюсами такой конструкции являются доступная стоимость, легкость установки и простой надежный механизм. Из минусов стоит отметить высокую чувствительность к загрязнениям и трение деталей.
Мембранный редуктор характеризуется повышенной пропускной способностью, отличной производительностью и длительным сроком эксплуатации без поломок. Прибор работает от подпружиненной диафрагмы, которая расположена в специальном герметичном отсеке. Такие устройства имеют высокую цену, но она оправдывается мощными техническими характеристиками.
Также существуют проточные регуляторы, которые используются редко, но обладают хорошими свойствами. В них отсутствует подвижный механизм — внутренняя конструкция представляет собой многочисленные протоки и отсеки. Вода, поступая в такой лабиринт, замедляет скорость движения, что снижает ее давление и защищает сантехнику от гидроудара.
Технические характеристики популярных моделей РДВ
| Вид регулятора | Диаметр подключения (дюйм) | Пределы регулировки давления (Бар) | Пропускная способность (м³/час) | Номинальный расход воды (м³/) |
| С фильтром и манометром | 1/2 | 2-5 | 1,40 | 0,95-1,27 |
| С фильтром и манометром | 1/4 | 2-5 | 2,44 | 1,70-2,27 |
| Ограничитель расхода | 1/2 | 2-4 | 1,98 | 0,95-1,27 |
| Мембранный | 1/2 | 0,5-7 | 1,85 | 0,95-1,27 |
| Мембранный | 3/4 | 0,5-7 | 2,60 | 1,70-2,27 |
| Поршневой | 1/2 | 1-4,5 | 1,60 | 0,95-1,27 |
| Поршневой | 3/4 | 1-4,5 | 2,61 | 1,70-2,27 |
| Поршневой | 1 | 1-4,5 | 3,34 | 2,65-3,53 |
| Поршневой | 1 ¼ | 1-4,5 | 4,89 | 4,34-5,79 |
| Поршневой | 1 ½ | 1-4,5 | 7,85 | 6,78-9,00 |
| Поршневой | 2 | 1-4,5 | 10,8 | 10,6-14,1 |
| Поршневой с манометром | 1/2 | 0,5-5,5 | 1,6 | 0,95-1,27 |
Назначение, устройство, классификация регуляторов давления газа
Главная / Справочник / Регуляторы давления газа / Назначение, устройство, классификация
Управление гидравлическим режимом работы системы газораспределения осуществляется с помощью регуляторов давления*.
Регулятор давления газа (далее РД) — это устройство для редуцирования (понижения) давления газа и поддержания выходного давления в заданных пределах вне зависимости от изменения входного давления и расхода газа, что достигается автоматическим изменением степени открытия регулирующего органа регулятора, вследствие чего также автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа. РД представляет собой совокупность следующих компонентов:
Д — датчик, который осуществляет непрерывный мониторинг текущего значения регулируемой величины и подает сигнал к регулирующему устройству;
З — задатчик, который вырабатывает сигнал заданного значения регулируемой величины (требуемого выходного давления) и также передает его на регулирующее устройство;
Р — регулирующее устройство, которое осуществляет алгебраическое суммирование текущего и заданного значений регулируемой величины, и подает командный сигнал к исполнительному механизму.
ИМ — исполнительный механизм, который преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие, и в соответствующее перемещение регулирующего органа за счет энергии рабочей среды.
* Редкое исключение составляют случаи повышения давления «после себя», которое осуществляется с помощью специальных компрессоров — газовых бустеров
На практике в РД в качестве датчика выступает контролируемое давление или т.н. «импульс», задатчиком является пружина или пневмозадатчик (пилот), а регулирующим устройством выступает мембрана или эластичный затвор. Исполнительный механизм представляет собой части корпуса регулятора с мембраной (эластичным затвором) в качестве разделителя сред и регулирующий орган. Составные элементы регуляторов с пружинным и пневматическим задатчиком показаны на рис.4.1
Рис. 4.1: Pвх — входное давление; Pвых — выходное давление; Д — датчик; З — задатчик; РУ — регулирующее устройство; ИМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган; Pупр. — управляющее давление
В связи с тем, что регулятор давления газа предназначен для поддержания постоянного давления в заданной точке газовой сети, то всегда необходимо рассматривать систему автоматического регулирования в целом — «регулятор и объект регулирования (газовая сеть)».
Правильный подбор регулятора давления должен обеспечить устойчивость системы «регулятор — газовая сеть», т. е. способность ее возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущения.
В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе ) РД разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП (ГРУ) применяют только регуляторы «после себя».
Исходя из положенного в основу работы закона регулирования, регуляторы давления бывают астатические (отрабатывающие интегральный закон регулирования), статические (отрабатывающие пропорциональный закон регулирования) и изодромные (отрабатывающие пропорциональноинтегральный закон регулирования).
В статических РД величина изменения регулирующего отверстия прямо пропорциональна изменению расхода газа в сети и обратно пропорциональна изменению выходного давления. Примером статических РД являются регуляторы с пружинным задатчиком выходного давления.
РД с интегральным законом регулирования в случае изменения расхода газа создает колебательный режим, обусловленный самим процессом регулирования.
Представителями астатических регуляторов являются РД с пневматическим задатчиком выходного давления, а характерным примером такого процесса можно считать незатухающие автоколебания (т. н. «качку») некоторых типов пилотных РД в определенных переходных режимах работы.
Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление не достигнет заданного значения.
Подобный регулятор сочетает в себе точность интегрального и быстродействие пропорционального регулирования. Представителями изодромных РД являются т. н. «прямоточные» регуляторы.
Основные сведения о регуляторах давления
В нашем онлайн-каталоге вы можете найти доступные регуляторы давления Beswick: Нажмите здесь, чтобы узнать о регуляторах давления
Регуляторы давления используются во многих бытовых и промышленных устройствах. Например, регуляторы давления используются в газовых грилях для регулирования пропана, в бытовых отопительных печах для регулирования природного газа, в медицинском и стоматологическом оборудовании для регулирования кислорода и наркозных газов, в системах пневматической автоматики для регулирования сжатого воздуха, в двигателях для регулирования топлива и в топливных элементах для регулирования водорода. Как видно из этого неполного списка, существует множество приложений для регуляторов, но в каждом из них регулятор давления выполняет одну и ту же функцию.
Регуляторы давления снижают давление подачи (или впуска) до более низкого давления на выходе и поддерживают это давление на выходе, несмотря на колебания давления на входе. Снижение входного давления до более низкого выходного давления является ключевой характеристикой регуляторов давления.
При выборе регулятора давления необходимо учитывать множество факторов. Важные соображения включают в себя: диапазоны рабочего давления на входе и выходе, требования к расходу, жидкость (газ, жидкость, токсичность или горючесть?), ожидаемый диапазон рабочих температур, выбор материалов для компонентов регулятора, включая уплотнения, а также как ограничения по размеру и весу.
Материалы, используемые в регуляторах давления
Доступен широкий спектр материалов для работы с различными жидкостями и рабочими средами. Общие материалы компонентов регулятора включают латунь, пластик и алюминий. Также доступны различные марки нержавеющей стали (например, 303, 304 и 316). Пружины, используемые внутри регулятора, обычно изготавливаются из музыкальной проволоки (углеродистой стали) или нержавеющей стали.
Латунь подходит для большинства распространенных применений и обычно экономична. Алюминий часто указывается, когда учитывается вес. Пластик рассматривается, когда в первую очередь важна низкая стоимость или требуется одноразовый предмет. Нержавеющие стали часто выбирают для использования с коррозионно-активными жидкостями, в коррозионно-активных средах, когда важна чистота жидкости или когда рабочие температуры будут высокими.
Не менее важна совместимость материала уплотнения с жидкостью и диапазоном рабочих температур. Буна-н является типичным уплотнительным материалом. Некоторые производители предлагают дополнительные уплотнения, в том числе: фторуглерод, EPDM, силикон и перфторэластомер.
Используемая жидкость (газ, жидкость, токсичные или легковоспламеняющиеся)
Прежде чем выбирать наилучшие материалы для вашего применения, следует учитывать химические свойства жидкости. Каждая жидкость будет иметь свои уникальные характеристики, поэтому необходимо тщательно выбирать соответствующие материалы корпуса и уплотнения, которые будут вступать в контакт с жидкостью.
Части регулятора, находящиеся в контакте с жидкостью, известны как «смачиваемые» компоненты.
Также важно определить, является ли жидкость легковоспламеняющейся, токсичной, взрывоопасной или опасной по своей природе. Регулятор без сброса предпочтительнее для использования с опасными, взрывоопасными или дорогими газами, поскольку конструкция не сбрасывает избыточное давление на выходе в атмосферу. В отличие от неразгрузочного регулятора, разгрузочный (также известный как саморазгружающийся) регулятор предназначен для сброса избыточного давления на выходе в атмосферу. Обычно для этой цели сбоку корпуса регулятора имеется вентиляционное отверстие. В некоторых специальных конструкциях вентиляционное отверстие может иметь резьбу, и любое избыточное давление может быть сброшено из корпуса регулятора через трубку и сброшено в безопасное место. Если выбран этот тип конструкции, избыточная жидкость должна удаляться соответствующим образом и в соответствии со всеми правилами техники безопасности.
Температура
Материалы, выбранные для регулятора давления, должны быть не только совместимы с жидкостью, но и должны обеспечивать надлежащее функционирование при ожидаемой рабочей температуре. Основная проблема заключается в том, будет ли выбранный эластомер правильно функционировать в ожидаемом диапазоне температур. Кроме того, рабочая температура может повлиять на пропускную способность и/или жесткость пружины в экстремальных условиях.
Рабочее давление
Давление на входе и выходе являются важными факторами, которые следует учитывать при выборе наилучшего регулятора. Важные вопросы, на которые необходимо ответить: Каков диапазон колебаний входного давления? Какое требуемое давление на выходе? Каково допустимое изменение выходного давления?
Требования к потоку
Какова максимальная скорость потока, которая требуется приложению? Насколько сильно меняется скорость потока? Требования к переносу также являются важным фактором.
Размер и вес
Во многих высокотехнологичных приложениях пространство ограничено, и важным фактором является вес.
Некоторые производители специализируются на миниатюрных компонентах, и с ними следует проконсультироваться. Выбор материала, особенно компонентов корпуса регулятора, будет влиять на вес. Также внимательно рассмотрите размеры порта (резьбы), стили регулировки и варианты монтажа, так как они будут влиять на размер и вес.
Регулятор давления состоит из трех функциональных элементов
- ) Редукционный или ограничительный элемент. Часто это подпружиненный тарельчатый клапан.
- ) Чувствительный элемент. Обычно диафрагма или поршень.
- ) Эталонный силовой элемент. Чаще всего пружина.
Во время работы эталонная сила, создаваемая пружиной, открывает клапан. Открытие клапана оказывает давление на чувствительный элемент, который, в свою очередь, закрывает клапан до тех пор, пока он не откроется настолько, чтобы поддерживать заданное давление. Упрощенная схема «Схема регулятора давления» иллюстрирует эту схему баланса сил.
(см. ниже)
(1) Редукционный элемент (тарельчатый клапан)
Чаще всего в качестве ограничительного элемента в регуляторах используется подпружиненный «тарельчатый» клапан. Тарелка включает эластомерное уплотнение или, в некоторых конструкциях для высокого давления, уплотнение из термопласта, которое выполнено с возможностью уплотнения на седле клапана. Когда сила пружины отодвигает уплотнение от седла клапана, жидкость может течь от входа регулятора к выходу. Когда давление на выходе повышается, сила, создаваемая чувствительным элементом, противодействует силе пружины, и клапан закрывается. Эти две силы достигают точки баланса в точке уставки регулятора давления. Когда давление на выходе падает ниже заданного значения, пружина отталкивает тарелку от седла клапана, и дополнительная жидкость может течь от входа к выходу до тех пор, пока не восстановится баланс сил.
(2) Чувствительный элемент (поршень или диафрагма)
Конструкции поршневого типа часто используются, когда требуется более высокое давление на выходе, когда важна прочность или когда давление на выходе не должно поддерживаться в жестких пределах допуска.
Поршневые конструкции имеют тенденцию быть более медленными по сравнению с конструкциями с диафрагмами из-за трения между уплотнением поршня и корпусом регулятора.
При низком давлении или когда требуется высокая точность, предпочтительнее мембранный тип. Мембранные регуляторы используют тонкий элемент в форме диска, который используется для определения изменений давления. Обычно они изготавливаются из эластомера, однако в особых случаях используется тонкий гофрированный металл. Диафрагмы практически устраняют трение, присущее поршневым конструкциям. Кроме того, для конкретного размера регулятора часто можно обеспечить большую площадь чувствительности с помощью диафрагменной конструкции, чем это было бы возможно, если бы использовалась конструкция поршневого типа.
(3) Элемент эталонной силы (пружина)
Опорным силовым элементом обычно является механическая пружина. Эта пружина воздействует на чувствительный элемент и открывает клапан. Большинство регуляторов имеют регулировку, которая позволяет пользователю регулировать заданное значение выходного давления путем изменения усилия эталонной пружины.
Точность и пропускная способность регулятора
Точность регулятора давления определяется путем построения графика зависимости выходного давления от расхода. Полученный график показывает падение выходного давления по мере увеличения расхода. Это явление известно как дроп. Точность регулятора давления определяется тем, насколько сильно устройство падает в диапазоне потоков; меньший спад означает большую точность. Кривые зависимости давления от расхода, представленные на графике «Рабочая карта регулятора давления прямого действия», показывают полезную регулирующую способность регулятора. При выборе регулятора инженеры должны изучить кривые зависимости давления от расхода, чтобы убедиться, что регулятор соответствует требованиям к производительности, необходимым для предлагаемого применения.
Определение спада
Термин «падение» используется для описания падения выходного давления ниже исходного заданного значения по мере увеличения расхода. Падение также может быть вызвано значительными изменениями входного давления (по сравнению со значением, когда был установлен выход регулятора).
По мере того, как давление на входе увеличивается по сравнению с начальным значением, давление на выходе падает. И наоборот, когда давление на входе падает, давление на выходе растет. Как видно на графике «Рабочая карта регулятора давления прямого действия», этот эффект важен для пользователя, поскольку он показывает полезную регулирующую способность регулятора.
Размер отверстия
Увеличение проходного сечения клапана может увеличить пропускную способность регулятора. Это может быть полезно, если ваша конструкция может вместить более крупный регулятор, однако будьте осторожны, чтобы не указать слишком много. Регулятор с клапаном увеличенного размера для условий предполагаемого применения приведет к большей чувствительности к колебаниям давления на входе и может вызвать чрезмерный спад.
Давление блокировки
«Давление блокировки» — это давление выше заданного значения, которое требуется для полного закрытия регулирующего клапана и обеспечения отсутствия потока.
Гистерезис
Гистерезис может возникнуть в механических системах, таких как регуляторы давления, из-за сил трения, вызванных пружинами и уплотнениями. Взгляните на график, и вы заметите, что для заданного расхода выходное давление будет выше при уменьшении расхода, чем при увеличении расхода.
Одноступенчатый регулятор
Одноступенчатые регуляторы являются отличным выбором для относительно небольшого снижения давления. Например, воздушные компрессоры, используемые на большинстве заводов, создают максимальное давление в диапазоне от 100 до 150 фунтов на квадратный дюйм. Это давление подается на заводе, но часто снижается с помощью одноступенчатого регулятора до более низкого давления (10 фунтов на квадратный дюйм, 50 фунтов на квадратный дюйм, 80 фунтов на квадратный дюйм и т. д.) для работы автоматизированного оборудования, испытательных стендов, станков, оборудования для проверки герметичности, линейных приводов, и другие устройства. Одноступенчатые регуляторы давления обычно плохо работают при больших колебаниях входного давления и/или скорости потока.
Двухступенчатый (двухступенчатый) регулятор
Двухступенчатый регулятор давления идеально подходит для приложений с большими колебаниями расхода, значительными колебаниями давления на входе или снижением давления на входе, например, при подаче газа из небольшого резервуара для хранения или газового баллона.
В большинстве одноступенчатых регуляторов-регуляторов, за исключением тех, в которых используется конструкция с компенсацией давления, большое падение входного давления вызовет незначительное увеличение выходного давления. Это происходит из-за того, что силы, действующие на клапан, изменяются из-за большого падения давления по сравнению с начальной установкой выходного давления. В двухступенчатой конструкции вторая ступень не будет подвергаться таким большим изменениям давления на входе, а только незначительному изменению давления на выходе первой ступени. Такое расположение обеспечивает стабильное давление на выходе из второй ступени, несмотря на значительные изменения давления, подаваемого на первую ступень.
Трехступенчатый регулятор
Трехступенчатый регулятор обеспечивает стабильное давление на выходе аналогично двухступенчатому регулятору, но с дополнительной способностью выдерживать значительно более высокое максимальное давление на входе. Например, трехступенчатый регулятор Beswick серии PRD3HP рассчитан на работу с давлением на входе до 3000 фунтов на квадратный дюйм и обеспечивает стабильное давление на выходе (в диапазоне от 0 до 30 фунтов на квадратный дюйм), несмотря на изменения давления подачи. Небольшой и легкий регулятор давления, который может поддерживать стабильно низкое давление на выходе, несмотря на давление на входе, которое со временем будет уменьшаться из-за высокого давления, является важным компонентом во многих конструкциях. Примеры включают портативные аналитические приборы, водородные топливные элементы, БПЛА и медицинские устройства, работающие на газе под высоким давлением, подаваемом из газового баллончика или баллона для хранения.
Теперь, когда вы выбрали регулятор, который лучше всего подходит для вашего применения, важно, чтобы регулятор был правильно установлен и отрегулирован, чтобы обеспечить его надлежащее функционирование.
Большинство производителей рекомендуют устанавливать фильтр перед регулятором (некоторые регуляторы имеют встроенный фильтр) для предотвращения загрязнения седла клапана грязью и твердыми частицами. Эксплуатация регулятора без фильтра может привести к утечке через выпускное отверстие, если седло клапана загрязнено грязью или посторонним материалом. Регулируемые газы не должны содержать масел, смазок и других загрязняющих веществ, которые могут загрязнить или повредить компоненты клапана или повредить уплотнения регулятора. Многие пользователи не знают, что газы, поставляемые в баллонах и небольших газовых баллончиках, могут содержать следы масел, образующихся в процессе производства. Присутствие масла в газе часто незаметно для пользователя, поэтому этот вопрос следует обсудить с поставщиком газа до того, как вы выберете материалы уплотнения для вашего регулятора. Кроме того, газы не должны содержать чрезмерной влаги. В приложениях с высоким расходом может произойти обледенение регулятора, если присутствует влага.
Если регулятор давления будет использоваться с кислородом, имейте в виду, что этот кислород требует специальных знаний для безопасной конструкции системы. Должны быть указаны смазочные материалы, совместимые с кислородом, и обычно указывается дополнительная очистка для удаления следов смазочно-охлаждающих масел на нефтяной основе. Убедитесь, что вы проинформировали своего поставщика регулятора о том, что планируете использовать регулятор в кислородном приложении.
Не подключайте регуляторы к источнику питания с максимальным давлением, превышающим номинальное входное давление регулятора. Регуляторы давления не предназначены для использования в качестве запорных устройств. Когда регулятор не используется, давление подачи должно быть отключено.
Установка ШАГ 1
Начните с подключения источника давления к впускному порту и линии регулируемого давления к выпускному порту. Если порты не помечены, уточните у производителя, чтобы избежать неправильного подключения.
В некоторых конструкциях внутренние компоненты могут быть повреждены, если давление подачи по ошибке подается на выпускной порт.
ЭТАП 2
Перед включением подачи давления на регулятор отпустите ручку управления регулировкой, чтобы ограничить поток через регулятор. Постепенно включайте давление подачи, чтобы не «шокировать» регулятор резким выбросом жидкости под давлением. ПРИМЕЧАНИЕ. Избегайте полного закручивания регулировочного винта в регуляторе, поскольку в некоторых конструкциях регулятора полное давление подачи будет подаваться к выходному отверстию.
ШАГ 3
Установите регулятор давления на желаемое давление на выходе. Если регулятор не сбрасывает давление, будет легче отрегулировать выходное давление, если жидкость течет, а не «тупиковая» (нет потока). Если измеренное выходное давление превышает требуемое выходное давление, стравите жидкость с выходной стороны регулятора и уменьшите выходное давление, повернув регулировочную ручку.
Никогда не выпускайте жидкость, ослабляя фитинги, так как это может привести к травме.
При использовании регулятора сбросного типа избыточное давление будет автоматически сбрасываться в атмосферу со стороны выхода регулятора, когда ручка поворачивается для уменьшения уставки выхода. По этой причине не используйте регуляторы сбросного типа с легковоспламеняющимися или опасными жидкостями. Убедитесь, что избыточная жидкость удалена безопасно и в соответствии со всеми местными, государственными и федеральными нормами.
ШАГ 4
Чтобы получить желаемое давление на выходе, выполните окончательные настройки, медленно увеличивая давление ниже требуемой уставки. Установка давления ниже желаемого значения предпочтительнее, чем установка его выше желаемого значения. Если вы превысите заданное значение при настройке регулятора давления, снизьте заданное давление до точки ниже заданного значения. Затем снова постепенно увеличивайте давление до нужного заданного значения.