Каково назначение газораспределительного механизма: Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Газораспределительный механизм. Назначение и устройство ГРМ

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.

Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

 

Устройство ГРМ

В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем

ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).

С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

 

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.

Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед надеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем надевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.

При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.

Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.

В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь надевается на вал совместно со шкивом.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Устройство, Принцип Работы и Назначении, Основные Неисправности, Способы Диагностики и Ремонта

Основой любых силовых агрегатов и главной составляющей двигателей внутреннего сгорания является сложный газораспределительный механизм (ГРМ). Назначение газораспределительного механизма состоит в управлении впускными и выпускными клапанами двигателя. На такте впуска он открывает впускной клапан, смесь, состоящая из воздуха и топлива или воздуха (для дизельных двигателей), попадает в камеру сгорания. На такте выпуска — открытием выпускного клапана из камеры сгорания ГРМ удаляет отработанные газы.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из следующих элементов:

1. Распределительный вал — изготовляется из чугуна или стали — в задачу которого входит открывание/закрывание клапанов газораспределительного механизма при работе цилиндров. Он монтируется в картере, который перекрывает крышка газораспределительного механизма, или в головке блока цилиндра. При вращении вала на цилиндрических шейках происходит воздействие на клапан. На него воздействуют кулачки, расположенные на распределительном валу. На каждый клапан воздействует свой кулачек.
2. Толкатели, изготовленные также из чугуна или стали. В их задачу входит передача усилия от кулачков на клапаны.
3. Клапаны впускные и выпускные. В их задачу входит подача топливно-воздушное смеси в камеру сгорания и удаления отработочных газов. Клапан представляет из себя стержень с плоской головкой. Основным отличием впускных и выпускных клапанов является диаметр головки. Впускной состоит из стали с хромированным покрытием, а выпускной — из жаропрочной стали. Клапанный стержень изготавливается в виде цилиндра с канавкой, необходимой для фиксирования пружины. Клапана двигаются только по направлению ко втулкам. Чтоб масло не попадало в камеру сгорания цилиндра, производят установку уплотнительного колпачка. Его изготавливают из маслостойкой резины. На каждый клапан крепятся внутренняя и наружная пружина, для крепления используют шайбы, тарелки.
4. Штанги. Они необходимы для передачи усилия от толкателей к коромыслу.
5. Привод газораспределительного механизма. Он передает вращение коленвала на распредвал и тем самым приводит его в движения, причем движется он со скоростью в 2 раза меньше, чем скорость коленвала. На 2 вращения коленвала распредвал делает 1 вращение — это и называется рабочим циклом, при котором происходит 1 открытие клапанов.

Схема устройства ГРМ

Таково устройство ГРМ и общая схема газораспределительного механизма. Теперь следует разобраться, каков принцип работы газораспределительного механизма.

Работа газораспределительного механизма

Работа системы газораспределения поделена на четыре фазы:

1. Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра.
2. Сжатие.
3. Рабочий ход.
4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра.

Рассмотрим подробнее принцип действия газораспределительного механизма.

1. Подача топлива в камеру сгорания цилиндра происходит за счет движения коленвала, который передает свое усилие на поршень и он начинает движения из так называемой ВМТ (это точка, выше которой поршень не поднимается) в НМТ (это точка, соответственно, ниже которой поршень не опускается). При этом движении поршня одновременно открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь заполняет камеру сгорания цилиндра. Впрыснув положенное количество топливно-воздушной смеси клапан закрывается. При этом коленвал поворачивается на 180 градусов от своего начального положения.
2. Сжатие. Дойдя до НМТ поршень продолжает свое движение. Меняя свое направление в ВМТ, в этот момент в цилиндре и происходит сжатие топливно-воздушной смеси. При подходе поршня к высшей точке фаза сжатия заканчивается. Коленчатый вал продолжает свое движения и поворачивается на 360 градусов. И на этом фаза сжатия закончена.
3. Рабочий ход. Воздушно-топливная смесь воспламеняется свечей зажигания, когда поршень находится в высшей точке цилиндра. При этом достигается максимальный момент сжатия. Затем поршень начинает двигаться к нижней точке цилиндра, так как на поршень оказывают огромное давление газы, образовавшиеся при горении воздушно-топливной смеси. Это движение и есть рабочий ход. При опускании поршня до НМТ фаза рабочего хода считается завершенной.
4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра. Поршень движется к высшей точке цилиндра, все это происходит при усилии, которое оказывает коленчатый вал газораспределительного механизма двигателя. При этом открывается выпускной клапан и поршень начинает избавлять камеру сгорания цилиндра от газов, которые образовались после сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания цилиндра. После достижения высшей точки и освобождения ее от газов. Поршень начинает свое движение в низ. Когда поршень доходит да НМТ, то рабочая фаза удаления газов из камеры сгорания цилиндра считается законченной, а коленчатый вал совершает оборот на 720 градусов от своего начального положения.

Для точной работы клапанов газораспределительной системы происходит синхронизация с работой коленчатого вала двигателя.

Неисправности ГРМ

Основные неисправности газораспределительного механизма:

• Уменьшение компрессии и хлопки в трубопроводах. Как правило, происходит после появления нагара, раковин на поверхности клапана, их прогорания, причиной чего является не плотное прилегания впускных и выпускных клапанов к седлам. Также оказывают влияние такие факторы, как деформации ГБЦ, поломка или износ пружин, заедание клапанного стержня во втулке, полное отсутствие промежутка между коромыслом и клапанами.
• Уменьшение мощности, троение мотора, а также металлические стуки. Появляются эти признаки, потому что впускные и выпускные клапана не полностью открываются, и часть воздушно-топливной смеси не попадает в камеру сгорания цилиндра. Следствием этого является большой тепловой зазор или поломка гидрокомпенсатора, что и становится причиной неполадки и не штатной работы клапанов.
• Механический износ деталей, таких как: направляющих втулок коленвала, шестерни распредвала, а также смещение распредвала. Механический износ деталей, как правило, происходи при достаточном сроке работы мотора и работы двигателя в критических пределах.
• Так же происходит выход из строя двигателя по причине износа зубчатого ремня, который имеет свой гарантийный срок службы, цепи, которая при длительном сроке работы и постоянном на нее воздействии становится менее работоспособной, успокоителя цепи и натяжителя зубчатого ремня.

В данных случаях не редко заменяют газораспределительный механизм, однако возможен и ремонт поврежденной детали газораспределительного механизма.

Диагностика ГРМ

Газораспределительный механизм имеет 2 свойственные неполадки — неплотное примыкание клапанов к гнездам и невозможность полностью открыть клапаны.

Неплотное примыкание клапанов к гнездам обнаруживается по таким показателям: хлопки, возникающие иногда во впускной либо выпускной трубе, уменьшение мощности мотора. Факторами неплотного закрытия клапанов могут быть:

• возникновение нагара на поверхности клапанов и гнезд;
• формирование раковин на рабочих фасках и искривление головки клапана;
• неисправность пружин клапанов.

Неполное открытие клапанов сопровождается стуком в троящем моторе и уменьшением его мощности. Данная поломка возникает в следствии значительного промежутка меж стержнем клапана и носком коромысла. К характерным поломкам для ГРМ нужно причислить кроме того изнашивание шестерен распредвала, толкателей, направляющих клапана, смещение распредвала и изнашивание втулок и осей коромысел.

Практика демонстрирует, что на газораспределительный механизм приходится примерно четвертая часть всех отказов мотора, а уже на предотвращение этих отказов и восстановление ГРМ уходит 50% трудоёмкости обслуживания и ремонтных работ. Для диагностирования поломок применяют следующие параметры:

1. определяют фазы газораспределительного механизма автомобиля;
2. измеряют тепловой зазор между клапаном и коромыслом;
3. измеряют промежуток между клапаном и седлом.

Измерение фаз газораспределения

Подобное диагностирование ГРМ двигателя выполняется на заглушенном моторе с помощью особого набора устройств, среди которых имеются указатель, моментоскоп, малка-угломер и прочие дополнительные приборы. Для того, чтобы фиксировать период раскрытия впускного клапана на 1-ом цилиндре, необходимо покачивать вокруг своей оси коромысло, а далее направить коленвал мотора до момента появления зазора меж клапаном и коромыслом. Малка-угломер для замера разыскиваемого зазора ставится прямо на шкив коленвала.

Измерение теплового промежутка между клапаном и коромыслом

Тепловой зазор измеряют при помощи набора щупов либо иного особого устройства. Это набор из металлических пластинок длиной в 100мм, толщина которых обязана быть не больше 0,5мм. Коленвал мотора поворачивают вплоть до верхней предельной точки, в период такта сжатия подобранного для контроля цилиндра. Непосредственно благодаря щупам разной толщины, поочередно вставляемым в сформировавшееся отверстие, и измеряется зазор.

Данный метод не может дать результата при диагностировании ГРМ, когда неравномерен износ торца штока и бойка коромысла, а трудоемкость этого метода весьма значительная. Увеличить точность замеров позволяет особое устройство, которое состоит из корпуса и индикатора по типу часов. Подпружиненная подвижная рама содержит персональное соединение с ножкой этого индикатора. Раму фиксируют между коромыслом и клапанной пружиной. Когда открывается клапан, в период поворота коленвала, на индикаторе ставят 0. Распознает тепловой зазор последующее показание прибора, снимаемое в период поворота коленвала.

Определение промежутка между клапаном и седлом

Его можно оценить по объему воздуха, который будет выходить через уплотнитель перекрытых клапанов. Эта процедура прекрасно объединяется с чисткой форсунок. Когда они уже сняты, убирают валики коромысел и прикрывают все клапаны. Затем в камеру сгорания под большим давлением происходит подача сжатого воздуха. Поочередно на любом из контролируемых клапанов ставят устройство, которое позволяет измерить расход воздуха. Если потеря воздуха превысит разрешенную, выполняется ремонт газораспределительного механизма.

Процесс ремонта ГРМ

Частенько необходимо производить техническое обслуживание газораспределительного механизма. Основной проблемой являются износ шеек, кулачков вала и увеличение зазоров в подшипниках. Для того, чтобы устранить зазор в подшипниках коленчатого вала, производят его ремонт путем шлифовки опорных шеек и углубления канавок для подачи масла. Шейки нужно отшлифовать под ремонтный размер. После завершения ремонтных работ по восстановлению коленвала, нужно произвести проверку высоты кулачков.

На опорных поверхностях под шейки коленвала не должно быть никаких даже самых незначительных повреждений, а корпуса подшипников обязаны быть без трещин. После чистки и промывки распредвала обязательно нужно проверить зазор между его шейками и отверстием опоры головки цилиндра.

Для определения точного зазора требуется знать диаметр шейки распредвала, это позволит произвести установку соответствующего ей подшипника. Установив его на корпус, замерьте внутренний диаметр подшипника, затем отнимите его от диаметра шейки и таким образом найдете величину зазора. Он не может превышать 0,2мм.

Цепь не должна иметь никаких механических повреждений, быть растянутой более чем на 4мм. Цепь газораспределительного механизма можно регулировать: отверните стопорный болт на пол оборота, поверните коленвал на 2 оборота, затем стопорный болт нужно повернуть до упора.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Контрольные вопросы

1. Каково назначение перегородок в блок-картере?

2. Каковы особенности устройства цилиндра и его головки в двигателе воздушного охлаждения?

3. Каково назначение поршневых колец?

1.3.2. Газораспределительный ме6ханизм (грм)

В четырехтактных двигателях применяют клапанный газораспределительный механизм (рис. 15), служащий для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов.

Рис. 15. Схемы газораспределительных механизмов:

а — с грибовидным толкателем; контргайка; б — с качающимся толкателем; стойка валика коромысла; 1 — промежуточная шестерня; штанга; 2 — поршень; 3 — клапан; 4 — головка ци­линдров; шестерня распределительного вала; 5 — направляющая втулка;

6 — пружины клапана; 7 — коромысло; 8 — ось (валик) коромысла; 9 — регулировочный винт; 10 — контргайка; 11 — стойка валика коромысла; 12 — штанга; 13 — толкатель; 14 — распределительный вал; 15 — шестерня распре­делительного вала; 16 — шестерня коленчатого вала; 17 — валик декомпрессора

Для этого клапаны в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, которые сообщают цилиндры двигателя с впускными и выпускными трубопроводами. Различают два вида клапанных газораспределительных механизмов: с подвесными клапанами, расположенными в головке цилиндров, и боковыми, размещенными в блок-картере. В газораспределительный механизм входят впускные и выпускные клапаны с пружинами, передаточные детали от распределительного вала к клапанам, распределительный вал и шестерни.

Действует газораспределительный механизм следующим образом. Коленчатый вал с помощью шестерен вращает распределительный вал 14, каждый кулачок которого, набегая на толкатель 13, поднимает его вместе со штангой 12. Штанга поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины б клапана. Когда кулачок распределительного вала сходит с толкателя, штанга и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, садясь в седло, плотно закрывает отверстие клапана.

Периоды с момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называют фазами газораспределения. Их изображают в виде таблицы или круговой диаграммы. На рисунке 16 приведена диаграмма фаз газораспределения тракторного двигателя Д-240.

Рис. 16. Диаграммы газораспределения фаз

Опережение открытия и запаздывание закрытия впускного клапана позволило продлить впуск воздуха от 180° до 242°. После закрытия впускного клапана дизеля воздух сжимается, топливо впрыскивается в камеру сгорания, происходит рабочий ход поршня. Выпуск отработавших газов из цилиндра, или открытие впускного клапана, начинается до прихода поршня в НМТ за 56° по углу поворота коленчатого вала. К моменту прихода поршня в НМТ часть отработавших газов выходит из цилиндра, что уменьшает противодавление газов на поршень при выталкивании во время такта выпуска. Выпускной клапан закрывается после прохода поршнем ВМТ. Продолжительность открытия

выпускного клапана по углу поворота коленчатого вала — 252°. В конце такта выпуска и начале такта впуска оба клапана некоторое время открыты одновременно, что соответствует, 32° по углу поворота коленча­того вала. Такое перекрытие клапанов способствует лучшей очистке цилиндра от отработавших газов в результате его продувки чистым воздухом.

Клапан 1 (рис. 17) состоит из тарелки и стержня. Переход от тарелки к стержню сделан плавным, что придает необходимую прочность, улуч­шает теплоотвод и уменьшает сопротивление движению отработавших газов. Для лучшего заполнения цилиндров воздухом, диаметры тарелок впускных клапанов больше диаметров тарелок выпускных клапанов.

Рис.17. Клапанный механизм:

1 — клапан; 2 — направляющая втулка клапана; 3 — тарелка пружины; 4 — сухарики; 5 — втулка сухариков; 6 — пружины; 7 — опорная шайба пружины;

А — фаска клапана

Сухарики 4 представляют собой коническое кольцо, разрезанное на две половинки. В некоторых двигателях между тарелкой пружин и сухариками находится втулка, которая зажимает сухарики и опирается на дно тарелки нижним узким торцом. Благодаря этому, клапан может проворачиваться относительно тарелки под воздействием коромысла и вследствие вибрации пружин. Это благоприятно отражается на работоспособности трущихся поверхностей клапана, его втулки и седлами обеспечивает их равномерный износ.

Направляющая втулка 2 обеспечивает направленное движение кла­пана и движение его в седло без перекоса.

Пружина 6 создает усилие, необходимое для закрытия клапана и плотной его посадки в седло.

Коромысло 5 (рис. 18) представляет собой двухплечий рычаг, изготовленный из стали. В средней его части, имеется утолщение с отверстием, куда запрессована втулка 11. На одном (длинном) плече коромысло имеет закаленный боек, которым оно давит на клапан, а на другом -резьбовое отверстие; в него ввертывают регулировочный винт 2, с помощью которого устанавливают зазор между клапаном и бойком коромысла, и обеспечивают плотное закрытие клапана.

Штанга 1 служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Верхний наконечник может иметь шаровидную форму или углубление со сферической поверхностью. На него опирается головка регулировочного винта, ввернутого в коромысло.

Рис. 18. Коромысла и штанги

Рис. 19. Толкатели:

а — традиционные толкатели, б — качающийся толкатель;

1 — штанга; 2 — грибовидный толкатель; 3 — втулка толкателя; 4 — толкатель с выпуклым днищем; 5 — кулачки распределительного вала; 6 — толкатель в виде стаканчика; 7 — грибовидный толкатель с кольцевой выемкой; 8 — ось ролика; 9 — ролик; 10 — пятка; 11 — втулка; 12 — корпус толкателя

Толкатели (рис. 19) изготавливают из стали. По конструкции бывают цилиндрическими, грибовидными или качающимися роликовыми. На нижней части этих толкателей имеется плоская или сферическая опорная поверхность.

Для равномерного изнашивания толкатели при работе двигателя совершают одновременно поступательное и вращательное движение.

Распределительный вал 8 (рис. 20) нужен для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности. Заодно с валом изготовлены кулачки и опорные шейки. Каждый кулачок воздействует на один клапан — впускной или выпускной. В некоторых автомобильных двигателях заодно с распределительным валом изготовлены эксцентрик 5 привода бензинового насоса и шестерни 13 привода масляного насоса.

Рис. 20. Распределительный механизм V-образного двигателя (ЗИЛ-130): а — устройство; б, в — схемы ограничения осевого люфта

распределительного вала;

1 — шестерня; 2 — упорный фланец; 3 — распорное кольцо; 4 — опорные шейки; 5 — эксцентрик привода топливного насоса; б — кулачки выпускных клапанов; 7 — кулачки впускных клапанов; 8 — распределительный вал; 9 — втулка; 10 — впускной клапан; 11 — штанга; 12 — коромысло; 13 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя; 14 — крышка распределительных шестерен; 15-подпятник

В одной (или двух) из шеек распределительного вала имеется отверстие (сечение II-II) для подвода масла в канал блока, откуда оно подается к коромыслам. Масло в канал поступает в момент совмещения отверстия в шейке с каналом в блоке. На переднем конце распределительного вала большинства двигателей установлена приводная шестерня 1. Между шестерней и передней шейкой вала установлены распорное кольцо 3 и ограничивающий осевое перемещение вала упорный фланец 2, который привертывают болтами к передней стенке блок картера.

Распределительные шестерни большинства двигателей расположены в передней части в специальном картере. Они необходимы для передачи вращения от коленчатого вала распределительному валу, валу топливного насоса, масляному насосу и другим механизмам.

Направление вращения распределительного вала и вала топливного насоса у большинства тракторных двигателей совпадает с направлением вращения коленчатого вала. Поэтому между шестернями этих валов устанавливают дополнительно промежуточную шестерню 3 (рис. 21, а).

Рис. 21. Установка распределительных шестерен по меткам:

а – при вращении валов распределительного и топливного насоса в одну сторону с коленчатым валом; б – при вращении в разные стороны коленчатого и распределительного валов; в – при вращении в разные стороны вала топливного насосе и распределительного вала; 1 – шестерня коленчатого вала; 2 – шестерня распределительного вала; 3 – промежуточная шестерня; 4 – шестерня привода гидронасоса; 5 – шестерня топливного насоса; 6 – ведущая шестерня масляного насоса; 7 – ведомые шестерни масляного насоса; 8 – ведущая шестерня привода топливного насоса; 9 – штанга.

За два оборота коленчатого вала распределительный вал делает только один оборот. Следовательно, диаметр шестерни 1 коленчатого вала (и число зубьев) в два раза меньше, чем шестерни 2 распределительного вала. В этом случае, если распределительный и коленчатый валы вращаются в разные стороны, то промежуточная шестерня между ними отсутствует (рис. 21,6).

В некоторых двигателях вал топливного насоса и распределительный вал вращаются в противоположные стороны (рис. 21, в).

Чтобы прокрутить коленчатый вал дизеля во время регулировки его или при пуске, требуется затратить значительные усилия на преодоление сопротивления воздуха, сжимаемого в цилиндрах. Для уменьшения этого сопротивления на ряде тракторных двигателей применяют вспомогательный Декомпрессионный механизм (декомпрессор), с помощью которого приоткрывают клапаны, и из цилиндров при такте сжатия воздух выходит в атмосферу. Благодаря этому значительно снижается усилие, необходимое для вращения коленчатого вала Деком­прессионный механизм входит в систему пуска двигателя, но конструк­тивно он объединен с газораспределительным механизмом.

Лабораторная работа «Газораспределительный механизм (грузовые автомобили)»

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Омской области

«Седельниковский агропромышленный техникум»

Лабораторная работа

«Газораспределительный механизм

(грузовые автомобили)»

МДК 01.02 Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей

по профессии СПО 23.01.03 Автомеханик

Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения

Седельниково, Омской области, 2017

Министерство образования Омской области БПОУ «Седельниковский агропромышленный техникум»

Рекомендации разработаны в соответствии с Письмом Минобразования РФ от 05 апреля 1999 N 16-52-58 ин/16-13 «О рекомендациях по планированию, организации и проведению лабораторных работ и практических занятий в образовательных учреждениях среднего профессионального образования», требованиями ФГОС СПО, порядком организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования, утвержденным Министерством образования и науки Российской Федерации приказ № 464 от 14 июня 2013 года.

МДК 01.02 Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей

Тема: Газораспределительный механизм.

Тема занятия: лабораторная работа «Газораспределительный механизм (грузовые автомобили)».

Время: 2 часа.

Цели работы: изучить устройство и взаимодействие деталей газораспределительного механизма грузовых автомобилей, последовательность их разборки и сборки; научиться собирать клапанный механизм, устанавливать распределительные зубчатые колеса по меткам, регулировать привод механизма.

Задачи занятия:

Обучающие:

Формирование и усвоение приемов проведения разборочно-сборочных работ с изучением деталей газораспределительного механизма.

Формирование у студентов профессиональных навыков при выполнении разборочно-сборочных газораспределительного механизма.

Развивающие:

Формирование у студентов умения оценивать свой уровень знаний и стремление его повышать, осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач;

Развитие навыков самостоятельной работы, внимания, координации движений, умения осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

Воспитательные:

Воспитание у студентов аккуратности, трудолюбия, бережного отношения к оборудованию и инструментам, работать в коллективе и команде.

Понимание сущности и социальной значимости своей будущей профессии, пробуждение эмоционального интереса к выполнению работ.

Дидактические задачи:

Закрепить полученные знания, приемы, умения и навыки по выполнению разборочно-сборочных работ с изучением деталей газораспределительного механизма.

Требования к результатам усвоения учебного материала.

Студент в ходе освоения темы занятия и выполнения лабораторной работы должен:

иметь практический опыт:

— снятия и установки агрегатов и узлов автомобиля.

уметь:

— снимать и устанавливать агрегаты и узлы автомобиля.

знать:

— устройство и конструктивные особенности обслуживаемых автомобилей;

— назначение и взаимодействие основных узлов ремонтируемых автомобилей.

В ходе занятия у студентов формируются 

Профессиональные компетенции:

ПК 1.3. Разбирать, собирать узлы и агрегаты автомобиля и устранять неисправности.

Общие компетенции:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.

Литература:

Ламака Ф.И. Лабораторно-практические работы по устройству грузовых автомобилей : учеб. пособие для нач. проф. образования /Ф.И.Ламака. — 8-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2013. — 224 с.

Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. — М.: Издательский центр «Академия», 2012.

Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб.пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.

Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.

Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.

Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.

Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.

Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.

Оборудование: двигатели грузовых автомобилей; головки блоков цилиндров в сборе; детали газораспределительного механизма; съемники и приспособления для выполнения разборочно-сборочных и регулировочных работ; пресс; динамометрическая рукоятка; наборы рожковых, торцевых и накидных ключей.

Содержание работы: с помощью плакатов изучить общее устройство газораспределительных механизмов двигателей различных грузовых автомобилей.
Выучить названия всех деталей.

Описание устройства. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременный впуск в цилиндр горючей смеси (в карбюраторных двигателях) или воздуха (в дизелях) и выпуск отработавших газов. На тактах сжатия и рабочего хода газораспределительный механизм надежно изолирует камеры сгорания от окружающей среды.
В двигателях грузовых автомобилей (и автомобиля «Волга») распределительные валы приводятся во вращение зубчатыми колесами, одно из которых установлено на коленчатом валу, а другое — на распределительном валу. Для правильного соединения
зубчатых колес на них имеются метки. На автомобилях ЗИЛ-5301 зубчатое колесо коленчатого вала приводит во вращение промежуточное зубчатое колесо, далее вращательное движение передается зубчатым колесам распределительного вала и привода насоса высокого давления.
В двигателе автомобиля ИЖ -2126 для привода распределительного вала, который расположен на головке блока, на коленчатом и распределительном валах имеются звездочки, соединенные цепью, натяжение которой регулируется натяжной звездочкой,
установленной на рычаге нажимного устройства.
В двигателях ЗМЗ-4061, -4063 привод двух распределительных валов, установленных на головке блока, осуществляется двухступенчатой цепью: первая ступень передает вращение на промежуточный вал, вторая — приводит во вращение распределительные
валы. Использование распределительных валов гидравлических натяжителей исключает необходимость регулировки натяжения цепей.
Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Плотное закрытие клапанов обеспечивают пружины, установленные на стержнях клапанов. Вал имеет опорные шейки. Двигатели автомобилей ВАЗ трехопорные. Двигатель ЯМЗ-741 имеет шесть опорных шеек. Для открытия и закрытия клапанов имеются кулачки.
Для привода насоса на распределительном валу имеется эксцентрик, а для привода масляного насоса и прерывателя-распределителя — зубчатое колесо. На переднем конце вала на шпонке имеется зубчатое колесо привода распределительного вала. Посредством опорных шеек распределительные валы вращаются во втулках, выполняющих роль подшипников.
Распределительные валы двигателей могут иметь цепной привод (двигатели автомобилей Chevrolet Niva и Ford Focus), ременный привод (двигатели автомобилей Renault Logan и Lada Priora) и комбинированный привод (двигатели автомобилей Hyundai
Accent и Kia Rio). Привод может быть шестеренчатым, т.е. осуществляться цилиндрическими шестерням и или с помощью системы промежуточных валов с коническими или винтовыми шестернями. При комбинированном приводе распределительные валы выпускных клапанов приводятся в работу зубчатым ремнем,
а от них, с помощью цепи, приводятся в работу распределительные валы впускных клапанов.
Двигатели автомобилей Ford Focus, Chevrolet Niva, Hyundai Santa Fe, Hyundai Accent, Renault Logan и многих других имеют по одному распределительному валу.
По два вала имеют двигатели автомобилей Kia Rio, Lada Priora, отдельные модели Hyundai Accent, UAZ Hunter, УАЗ — 469: один вал приводит в работу впускные клапаны, а другой — выпускные.
Дизель Chevrolet Captiva имеет один распределительный вал, который приводит в работу два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр с помощью пальцев-толкателей роликового типа и мостиков клапанов.
От осевого перемещения распределительные валы двигателей автомобилей КамАЗ, ЗИЛ-433100, ГАЗ-3307, ГАЗ-31029 «Волга», «ГАЗель» удерживаются упорным фланцем и распорной втулкой.
Наружный диаметр распорной втулки меньше, чем внутренний диаметр отверстия упорного фланца, поэтому втулка находится внутри упорного фланца. Распорная втулка на 0,1 …0,2 мм шире фланца. Фланец двумя болтами крепится к блоку цилиндров. Таким образом, распределительный вал может перемещаться на 0,1 …0,2 мм.
Распределительные валы автомобилей марки ВАЗ удерживаются от осевого перемещения фланцем, расположенным между головкой цилиндров и корпусом вспомогательных агрегатов. В автомобилях ЗИЛ-5301 распределительный вал удерживается от осевого перемещения передней втулкой опорной шейки (со стороны вентилятора), которая имеет специальный упорный буртик.
Усилия от кулачков распределительного вала к клапану и штанге передаются посредством толкателей, которые воспринимают боковые усилия при вращении кулачков распределительного вала.

В двигателях ЗМ З-4061, -4063 автомобилей «ГАЗель» и двигателях автомобилей ВАЗ-2112 используются гидротолкатели.
Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы, по которым в цилиндры поступает горючая смесь или воздух и выходят отработавшие газы.

Клапан состоит из головки и стержня. На конце стержня имеются кольцевые проточки. В клапанный узел входят: клапан, вставленный в направляющую втулку, стопорное кольцо, маслоотражательный колпачок, опорная шайба пружины, внутренняя пружина, наружная пружина, тарелка пружин, два сухаря, толкатель и регулировочная шайба. Плавный переход от стержня к головке уменьшает сопротивление потоку газов, особенно на такте впуска, повышает прочность клапана, улучшает теплоотвод. Головка клапана может быть плоской, выпуклой, тюльпанообразной. При нижнем расположении распределительного вала и верхнем расположении клапанов передача усилий от толкателей к коромыслу осуществляется с помощью штанг, которые должны обладать хорошей устойчивостью к продольному изгибу, иметь как можно меньшую массу и высокую износостойкость рабочих поверхностей. Для обеспечения стабильности зазоров в клапанном механизме при нагревании и охлаждении двигателя штанги изготовляют из материалов, имеющих одинаковое линейное расширение с материалом блока цилиндров. В противном случае нарушится тепловой зазор в клапанном механизме, что негативно влияет на рабочий процесс.

Двигатели автомобилей «ГАЗель», кроме двигателей ЗМЗ-4061 и -4063, а также двигатели автомобилей ИЖ-2126, ГАЗ-31029 «Волга», ГАЗ-3307 имеют штанги из алюминиевой трубки со стальными наконечниками.
В двигателях ЗМЗ-4061 и -4063 автомобилей «ГАЗель», а также двигателях автомобилей ЗИЛ-5301, ВАЗ, блоки цилиндров которых изготовлены из серого чугуна, имеются трубчатые стальные штанги с запрессованными в оба конца стальными наконечниками.
Коромысла клапанов литые стальные. В отверстие ступицы коромысла запрессована втулка из листовой оловянистой бронзы.
Длинное плечо коромысла заканчивается цилиндрической поверхностью, прошедшей закалку до твердости 55 HRC. Короткое плечо имеет на конце резьбовое отверстие, куда ввернут регулировочный винт. В ниж нем закаленном конце регулировочного винта им еется сферическое углубление для верхнего наконечника штанги, а в верхнем конце — прорезь для отвертки. Нижний конец выполнен в виде шестигранника под ключ. Регулировочный винт стопорится контргайкой.
Для подачи масла к верхнему наконечнику штанги регулировочный винт имеет продольный канал, выполненный со стороны головки винта примерно на две трети длины. Канал соединен через радиальный канал и круговую проточку на стержне винта с каналом в коротком плече коромысла. Выход канала совмещен с отверстием втулки коромысла, которое соединено со смазочной канавкой втулки. Канавка служит для равномерного распределения смазочного материала по всей поверхности трения втулки и его подвода к каналу коромысла от отверстия в оси коромысла.

Порядок разборки газораспределительного механизма:
1) снять крышки коромысел с прокладками;
2) отвернуть гайки и снять оси коромысел;
3) отвернуть гайки головок блоков цилиндров, снять головки блоков цилиндров и прокладки;
4) если распределительный вал располагается в блоке цилиндров, то отвернуть болты упорного фланца и вынуть распределительный вал с зубчатым колесом;
5) разобрать клапанный механизм на стенде;
6) для снятия клапанных пружин с отдельных клапанов использовать приспособления;
7) выпрессовать направляющие втулки клапанов с помощью выколотки;
8) с помощью щупа, вставляемого между упорным фланцем распределительного вала и ступицей зубчатого колеса газораспределительного механизма, проверить осевой зазор распределительного вала, который должен составлять 0,1…0,2 мм;
9) изучить устройство деталей газораспределительного механизма;
10) вставить собранный распределительный вал в отверстия блока, смазав предварительно его опорные шейки моторным маслом. При зацеплении зубчатых колес газораспределительного механизма метки на зубчатых колесах должны находиться друг против друга. Боковой зазор в зацеплении должен быть 0,025…0,1 мм, в противном случае следует подобрать другую пару;
11) через отверстия в зубчатом колесе распредели тельного вала с помощью торцевого ключа закрепить на блоке цилиндров ромбообразный упорный фланец. Под головку болтов подложить пружинные шайбы;
12) надеть на шпильки прокладку и крышку распределительных зубчатых колес, сцентрировав ее по переднему концу коленчатого вала с помощью оправки;
13) притереть клапаны, используя притирочную пасту, состоящую из одной части шлифовочного порошка М-20 и двух частей масла Н-20А. Перед началом притирки проверить исправность клапанов;
14) установить клапаны в направляющие втулки, предварительно смазав стержни моторным маслом.

Порядок сборки газораспределительного механизма:
1) все детали очистить, промыть, продуть сжатым воздухом и смазать моторным маслом;
2) на направляющие втулки клапанов напрессовать маслоотражательные колпачки, уложить прокладку под головку блока цилиндров, установить головку блока цилиндров, закрепить ее гайками с шайбами. Момент затяжки гаек динамометрическим ключом 8,3…9,0 Н м;
3) собрать оси коромысел с коромыслами, установить на головку блока цилиндров и закрепить;
4) вставить на место толкатели и штанги;
5) отрегулировать тепловые зазоры между носиком коромысла и стержнем клапана, которые должны составлять 0,4…0,45 мм;

6) установить прокладку и крышку коромысла и закрепить их винтами с шайбами.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите назначение газораспределительного механизма и его основные детали.
2. Каково назначение и устройство распределительных валов?
3. Как удерживаются распределительные валы различных двигателей от осевого смещения?
4. Опишите устройство распределительных зубчатых колес. Как осуществляется их соединение с зубчатым колесом коленчатого вала?
5. Каково устройство толкателей различных двигателей?
6. Опишите назначение, устройство и работу клапанов различных двигателей.

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания: назначение, устройство, принцип действия

Основной функцией распределительного вала (распредвала) является обеспечение открытия/закрытия впускных и выпускных клапанов, при помощи которых осуществляется подача  ТВС (топливовоздушной смеси) и вывод образовавшихся газов. Распредвал является главной деталью ГРМ (газораспределительного механизма), принимающей участие в сложном процессе газообмена в автомобильном двигателе.

Современный ГРМ может оснащаться одним или двумя распредвалами. В механизме с одним валом сразу обслуживаются все клапаны впуска и выпуска (по 1 клапану впуска и выпуска на цилиндр). В механизме, оснащенном двумя валами, один распредвал запускает клапаны впуска, другой вал – клапаны выпуска (по 2 клапана впуска и выпуска на цилиндр).

Расположение газораспределительного механизма напрямую зависит от типа автомобильного двигателя. Различают ГРМ с верхним клапанным расположением (в цилиндровом блоке) и с нижним клапанным расположением (в головке цилиндрового блока).

Наиболее распространенным вариантом является верхнее расположение, благодаря чему возможно осуществить эффективную настройку и обслуживание распределительного вала.

Принцип действия и устройство распредвала

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

«Nockenwelle ani». Под лицензией Public domain с сайта Викисклада — https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nockenwelle_ani.gif#mediaviewer/…

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Системы фаз газораспределения

Как уже было сказано выше, количество распредвалов соответствует типу двигателя.

В рядных двигателях с одной парой клапанов (по одному клапану впуска и выпуска) цилиндр оснащается только одним валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов установлено два вала.

В двигателях оппозитных и V-образных может быть установлен один  вал (в развале), либо два в каждой головке блока цилиндров.

В настоящее время современные двигатели могут быть оснащены различными системами фаз газораспределения:

• VVT-i. В подобной технологии фазы регулируются поворотом распределительного вала по отношению к звездочке на приводе
• Valvetronic. Технология позволяет регулировать высоту подъема клапанов за счет смещения оси вращения коромысла
• VTEC. Данная технология предполагает регулирование фаз распределения газов за счет использования кулачков на регулируемом клапане

Итак, подытожим… распредвал, являясь основным звеном газораспределительного механизма, обеспечивает своевременное и точное открытие клапанов двигателя. Это обеспечивается точной подгонкой формы кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана двигаться.

Устройство и принцип работы распредвала

Устройство и принцип работы распредвала

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ. От точной и бесперебойной работы распределительного вала во многом зависит нормальная работа двигателя.

Одну из самых важных функций в работе двигателя автомобиля выполняет распределительный вал, который является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ). Распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от того, каково устройство двигателя, газораспределительный механизм может иметь нижнее или верхнее расположение клапанов. На сегодняшний день чаще встречаются ГРМ с верхним расположением клапанов. Такая конструкция позволяет ускорить и облегчить процесс обслуживания, включающий регулировку и ремонт распределительного вала, для которого потребуются запчасти на распредвал.

Устройство распределительного вала

С конструктивной точки зрения распределительный вал двигателя связан с коленвалом, что обеспечивается благодаря наличию цепи и ремня. Цепь или ремень распределительного вала надеваются на звездочку коленчатого вала или на шкив распредвала. Такой шкив распредвала, как разрезная шестерня, считается наиболее практичным и эффективным вариантом, поэтому достаточно часто используется для тюнинга двигателей с целью увеличения их мощности.

Подшипники, внутри которых происходит вращение опорных шеек распредвала, располагаются на головке блока цилиндров. Если крепления шеек выходят из строя, для их ремонта используют ремонтные вкладыши распределительного вала.

Для того чтобы избежать осевого люфта, в конструкцию распределительного вала входят специальные фиксаторы. Непосредственно по оси вала проходит сквозное отверстие, предназначенное для смазки трущихся деталей. Это отверстие закрывается сзади при помощи специальной заглушки распределительного вала.

Важнейшей составной частью распредвала являются кулачки, количество которых указывает на количество впускных-выпускных клапанов. Кулачки отвечают за выполнение основной функции распределительного вала — регулирование фаз газораспределения двигателя и регулирование порядка работы цилиндров.

Каждый клапан оснащен кулачком. Кулачок набегает на толкатель, способствуя открыванию клапана. После того, как кулачок сходит с толкателя, мощная возвратная пружина обеспечивает закрывание клапана.

Кулачки распределительного вала находятся между опорными шейками. Газораспределительную фазу распредвала, зависящую от числа оборотов двигателя и от конструкции впускных-выпускных клапанов, определяют опытным путем. Подобные данные для конкретной модели двигателя можно найти в специальных таблицах и диаграммах, которые специально составляет производитель.

Как работает распределительный вал?

Конструктивно распредвал располагается в развале блока цилиндров. Зубчатая или цепная передача коленвала приводит в действие распредвал. Когда распределительный вал вращается, кулачки оказывают воздействие на работу клапанов. Данный процесс будет происходить правильно только в случае строгого соответствия с порядком работы цилиндров двигателя и с фазами газораспределения.

Для того чтобы были установлены соответствующие фазы газораспределения, на приводной шкив или на распределительные шестерни наносятся специальные установочные метки. Кроме этого, необходимо, чтобы кулачки распределительного вала и кривошипы коленчатого вала находились в строго определенном положении по отношению друг к другу.

Когда установка производится по меткам, удается достичь соблюдения правильной последовательности тактов — порядка работы цилиндров двигателя, который, в свою очередь, зависит от расположения самих цилиндров, а также от особенности конструкции коленчатого и распределительного валов.

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом двигателя называется период, за время которого впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Как правило, период проходит за два оборота коленвала. За это время распределительный вал, шестерня которого имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, делает один оборот.

Количество распределительных валов в двигателе

На количество распредвалов непосредственно влияет конфигурация двигателя. Двигатели, которые отличаются рядной конфигурацией, а также имеют одну пару клапанов на цилиндр, оснащаются одним распределительным валом. Если для каждого цилиндра предусмотрено по четыре клапана, двигатель оборудуется двумя распредвалами.

Двигатели оппозитные и V-образные отличаются наличием одного распредвала в развале либо имеют два распределительных вала, каждый из которых находится в головке блока. Бывают и исключения из общепринятых правил, связанные в первую очередь с конструктивными особенностями двигателя.

Другие статьи

#Палец штанги реактивной

Палец штанги реактивной: прочная основа шарниров штанг

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

#Клапан МАЗ включения привода сцепления

Клапан МАЗ включения привода сцепления

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

устройство ГРМ, принцип работы, техническое обслуживание и ремонт ДВС

ГРМ — это один из наиболее ответственных и сложных узлов в автомобиле. Газораспределительный механизм управляет впускными и выпускными клапанами двигателя внутреннего сгорания. На такте впуска ГРМ выполняет открытие впускного клапана, благодаря чему воздух и бензин попадают в камеру сгорания. На такте выпуска открывается выпускной клапан и удаляются отработанные газы. Давайте подробно рассмотрим устройство, принцип действия, типичные поломки и многое другое.

Основные узлы ГРМ

Основным элементом газораспределительного механизма является распредвал. Их может быть несколько или же один в зависимости от конструктивных особенностей ДВС. Распределительный вал выполняет своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготавливается из стали или чугуна, а устанавливается в блоке цилиндров или картере. Отсюда можно сделать вывод, что есть несколько конструкций двигателей — с верхним и нижним расположением распределительного вала. На валу имеются кулачки, которые при вращении распредвала оказывают действие через толкатели на клапан. Для каждого клапана предусмотрен свой толкатель и кулачок.

Впускные и выпускные клапаны необходимы для подачи топливно-воздушной смеси в камеру сгорания и удаления отработанных газов. Впускные клапаны выполняют из стали с хромированным покрытием, а выпускные — из жаропрочной стали. Клапан имеет стержень, на котором крепится тарелка. Обычно впускные и выпускные клапаны отличаются между собой диаметром тарелки. Также к ГРМ стоит отнести штанги и привод.

Устройство газораспределительного механизма

Стоит еще несколько слов сказать об устройстве впускных и выпускных клапанов. Стержень клапана имеет цилиндрическую форму и канавку для установки пружины. Движение клапанов возможно только в одном направлении — к втулкам. Для того чтобы моторное масло не попадало в камеру сгорания, ставят уплотнительные колпачки из маслостойкой резины.

Есть еще такой узел, как привод ГРМ. Это передача вращения с коленчатого на распределительный вал. Примечательно то, что на два оборота коленвала приходится один распределительного. Собственно, это является рабочим циклом, при котором происходит открытие клапанов. Стоит заметить, что мотор с двумя распределительными валами более мощный и имеет выше КПД. Особенно это заметно на высоких оборотах. К примеру, когда ДВС оснащается одним распредвалом, то маркировка выглядит так: 1,6 литра и 8 клапанов. А вот два вала — это уже всегда в два раза большее количество клапанов, то есть 16. Ну а сейчас пойдем дальше.

Работа газораспределительного механизма

Принцип действия на всех моторах, если речь идет о таких типах, как ДВС, практически одинаков. Всю работу можно условно разделить на 4 этапа:

• впрыск топлива;
• сжатие;
• рабочий цикл;
• удаление отработанных газов.

Подача горючего в камеру сгорания осуществляется за счет движения коленчатого вала из верхней мертвой точки (ВМТ) в нижнюю мертвую точку (НМТ). При начале движения поршня открываются впускные клапаны, и топливно-воздушная смесь подается в камеру сгорания. После этого клапан закрывается, коленвал за это время проворачивается на 180 градусов от исходного положения.

После того как поршень доходит до НМТ, он поднимается вверх. Следовательно, начинается фаза сжатия. Когда достигается ВМТ, фаза считается законченной. Коленвал в это время проворачивается на 360 градусов от своего начального положения.

Рабочий ход и удаление газов

Когда поршень достигает ВМТ, происходит воспламенение рабочей смеси от свечей зажигания. В это время достигается максимальный момент сжатия и оказывается высокое давление на поршень, который начинает движение к нижней мертвой точке. Когда поршень опустится, то рабочий ход можно считать законченным.

Заключительная фаза — удаление отработанных газов из камеры сгорания. Когда поршень достиг НМТ и начинает свое движение к ВМТ, происходит открытие выпускного клапана и избавление камеры сгорания от газов, которые образовались в результате горения топливно-воздушной смеси. При достижении поршня НМТ фазу удаления газов принято считать законченной. При этом коленчатый вал от своего начального положения проворачивается на 720 градусов. Для достижения максимальной точности необходима синхронизация газораспределительного механизма двигателя с коленчатым валом.

Основные неисправности ГРМ

От того, насколько своевременно и качественно будет проводиться техническое обслуживание мотора, зависит его техническое состояние. В процессе эксплуатации все элементы подвергаются износу. Это касается и ГРМ. Основные неисправности механизма выглядят следующим образом:

• Низкая компрессия и хлопки в выпускной системе. В процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания образуется нагар, который становится причиной неплотного прилегания клапана к седлу. На клапанах появляются раковины, а иногда и сквозные отверстия (прогар). Также компрессия падает из-за деформации головки блока цилиндров и прохудившейся прокладки.
• Заметное падение мощности и тяги, посторонние металлические стуки и троение. Основная причина — неполное открытие впускных клапанов в результате большого теплового зазора. Часть воздушно-топливной смеси не попадает в камеру сгорания. Это происходит из-за выхода из строя гидрокомпенсаторов.
• Механический износ деталей. Происходит в процессе эксплуатации двигателя и считается нормальным явлением. В зависимости от периодичности и качества обслуживания ДВС признаки критического износа на одном типе силового агрегата могут проявляться при различном пробеге.
• Износ цепи или ремня ГРМ. Цепь растягивается и может перескочить или вовсе порваться. Это касается и ремня, срок службы которого ограничен не только пробегом, но и временем.

Как выполняется диагностика ГРМ?

Газораспределительный механизм ВАЗ или любой другой машины работает по одному принципу. Следовательно, способы диагностики и основные неисправности, как правило, одни и те же. Основные поломки — неполное открытие клапанов и неплотное прилегание к гнездам.

Если клапан не закрывается, то появляются хлопки во впускном и выпускном коллекторах, а также снижается тяга и мощность мотора. Происходит это из-за нагара на гнездах и клапанах, а также по причине потери упругости пружин.

Диагностика проводится довольно просто. Первым делом проверяют фазы газораспределения. Дальше замеряют тепловые зазоры между коромыслом и клапаном. Помимо этого проверяется зазор между седлом и клапаном. Если говорить о механическом износе деталей, то больше всего поломок связано с критическим износом шестеренок, в результате чего ремень или цепь неплотно прилегают к зубу и возможно проскальзывание.

Фазы ГРМ и тепловой зазор

Самостоятельно продиагностировать состояние фаз газораспределительного механизма довольно сложно. Для этого необходим набор таких инструментов, как малка-угломер, моментоскоп, указатель и др. Процедура выполняется на заглушенном двигателе. Малка-угломер устанавливается на шкив коленчатого вала. Проверяется период открытия клапана всегда в 1-м цилиндре. Для этого вручную проворачивают коленчатый вал до появления зазора между клапаном и коромыслом. С помощью малки-угломера на шкиве определяют зазор и делают выводы.

Самый простой, но наименее точный метод замера теплового зазора выполняется с помощью набора пластин длиной 100 мм и максимальной толщиной 0,5 мм. Выбирается один из цилиндров, на котором будут проводиться замеры. Его необходимо довести до ВМТ с помощью ручного поворота коленчатого вала. В сформировавшийся зазор вставляются пластины. Метод не дает 100%-й точности и результата. Ведь допустимая погрешность зачастую слишком велика. Кроме того, если имеется неравномерный износ бойка коромысла и штока, то полученные данные вообще можно во внимание не брать.

Обслуживание ГРМ

Как показывает практика, большая часть поломок газораспределительного механизма связана с несвоевременным ТО. К примеру, производитель рекомендует менять ремень каждые 120 тысяч километров. Владелец же не берет во внимание эти данные и использует ремень по 200 тысяч. В результате последний рвется, сбиваются метки ГРМ, клапаны сталкиваются с поршнями и требуется капитальный ремонт. Это же касается и такого элемента механизма, как водяной насос. Он создает необходимое давление охлаждающей жидкости для ее циркуляции по системе. Разрушение крыльчатки или выход из строя уплотнительной прокладки приводят к серьезным проблемам с двигателем. Ролики и натяжитель тоже подлежат замене. Любой подшипник рано или поздно выходит из строя. Если своевременно менять ролики и сам натяжитель, то шанс столкнуться с такой проблемой минимален. Заклинивание ролика очень часто приводит к обрыву ремня. Именно поэтому необходимо выполнять своевременное техническое обслуживание газораспределительного механизма.

О ремонте ГРМ

В большинстве случаев при обрыве ГРМ на средних и высоких оборотах требуется капитальный ремонт двигателя. Практически всегда замене подлежит цилиндро-поршневая группа. Но даже при нормальной эксплуатации детали подвергаются износу. Первым делом страдают шейки, кулачки, а также существенно увеличиваются зазоры в подшипниках коленвала. Выполняются все работы только специалистами при помощи высокоточного оборудования. Все проточки делаются под ремонтные размеры, которые закладываются заводом-изготовителем. Обычно предусмотрено 2 капитальных ремонта, после чего двигатель необходимо менять на аналогичный.

Немного информации о метках

Как уже было отмечено выше, ГРМ — узел сложный и крайне ответственный. Если привод газораспределительного механизма не синхронизирован, то завести автомобиль не выйдет. Основная причина рассинхронизации — сбитые метки. Ремень или цепь могут ослабиться из-за выхода из строя натяжителя или естественного износа. Метки выставляются относительно коленчатого вала. Для этого снимается шкив, что позволит нам увидеть шестеренку, на ней есть метка, которая должна совпадать с отметкой на масляном насосе или блоке. Соответствующие метки имеются и на распределительных валах. Используя инструкцию по эксплуатации, выставляют метки ГРМ. Очень важно понимать, что от правильности выполнения работ зависит результат. Перепрыгнувший на один зуб ремень — это не страшно, мотор будет работать, но с отклонениями. Если же метка уйдет на несколько делений, то завести авто будет невозможно.

Качественные запасные части

Мы разобрались с тем, каково назначение газораспределительного механизма. Вы уже знаете, что это очень ответственный узел, который должен регулярно обслуживаться. Но важно учитывать еще и качество запасных частей. Ведь именно от них зачастую зависит срок службы ГРМ. Квалифицированная установка оригинальных комплектующих системы газораспределительного механизма практически полностью гарантирует бесперебойную работу узла в течение срока до планового обслуживания. Что касается сторонних производителей, то тут нет никаких гарантий, особенно если речь идет о комплектующих из Китая посредственного качества.

Подведем итоги

Чтобы узел работал исправно, его необходимо вовремя обслуживать. Стоит понимать, что чем сложнее мотор, тем дороже обойдется комплект ГРМ. Но экономить однозначно не стоит. Ведь скупой платит дважды. Поэтому лучше один раз купить дорогие запасные части и спать спокойно. Замену водяной помпы при ее неисправности можно приравнять к полной замене механизма. Далеко не любая конструкция двигателя позволяет допускать такие ошибки, ведь это будет стоить приличных денег. На некоторых силовых агрегатах обрыв ремня не приводит к капиталке, но на это рассчитывать не стоит.

Газораспределительный механизм — группа клапанов

Назначение и виды привода ГРМ:

1.1. Назначение газораспределительного механизма:

Назначение газораспределительного механизма — пропускать свежую топливную смесь в цилиндры двигателя и выпускать выхлопные газы. Газообмен осуществляется через впускные и выпускные отверстия, которые герметично закрываются элементами ремня ГРМ в соответствии с принятым режимом работы двигателя.

1.2. Назначение группы клапанов:

Назначение группы клапанов — герметично закрыть впускные и выпускные отверстия и открыть их в указанное время на указанное время.

1.3. Типы ГРМ:

в зависимости от органов, которыми цилиндры двигателя связаны с окружающей средой, синхронизация клапанная, золотниковая и комбинированная.

1.4. Сравнение типов ГРМ:

ГРМ является наиболее распространенным из-за относительно простой конструкции и надежной работы. Идеальная и надежная герметизация рабочего пространства, достигаемая за счет того, что клапаны остаются неподвижными при высоком давлении в цилиндрах, дает серьезное преимущество перед клапанным или комбинированным ремнем ГРМ.Поэтому все чаще используются фазы газораспределения.

Устройство группы клапанов:

2.1. Устройство клапана:

Клапаны двигателя состоят из штока и головки. Головы чаще всего делают плоскими, выпуклыми или колоколообразными. Головка имеет небольшой цилиндрический ремень (около 2 мм) и уплотнительный скос 45˚ или 30˚. Цилиндрическая лента позволяет, с одной стороны, сохранить основной диаметр клапана при шлифовании уплотнительной фаски, а с другой стороны, повысить жесткость клапана и тем самым предотвратить деформацию.Наиболее распространены клапаны с плоской головкой и уплотнительной фаской 45˚ (чаще всего это впускные клапаны), а для улучшения наполнения и очистки цилиндров впускной клапан имеет больший диаметр, чем выпускной. Выхлопные клапаны часто изготавливаются с куполообразной шаровой головкой.

Это улучшает отвод выхлопных газов из цилиндров, а также увеличивает прочность и жесткость клапана. Для улучшения условий отвода тепла от головки клапана и повышения общей недеформируемости клапана переход между головкой и штоком выполнен под углом 10˚ — 30˚ и с большим радиусом кривизны.На верхнем конце штока клапана выполнены канавки конической, цилиндрической или специальной формы, в зависимости от принятого способа крепления пружины к клапану. Натриевое охлаждение используется в ряде двигателей для снижения термической нагрузки на разрывные клапаны. Для этого клапан делают полым, а образовавшуюся полость наполовину заполняют натрием, температура плавления которого составляет 100 ° С. При работе двигателя натрий плавится и, перемещаясь в полости клапана, передает тепло от горячая головка к охладителю, а оттуда к приводу клапана.

2.2. Присоединение клапана к его пружине:

Конструкции этого устройства чрезвычайно разнообразны, но наиболее распространена конструкция с полуконусами. С помощью двух полуконусов, которые входят в каналы, выполненные в штоке клапана, прижимается пластина, удерживающая пружину и не позволяющая разобрать агрегат. Это создает соединение между пружиной и клапаном.

2.3. Расположение седла клапана:

Во всех современных двигателях седла выпускных клапанов изготавливаются отдельно от головки блока цилиндров.Они также используются для присосок, когда головка блока цилиндров изготовлена ​​из алюминиевого сплава. Когда это чугун, в нем делают седла. Конструктивно седло представляет собой кольцо, которое крепится к головке блока цилиндров в специально обработанном посадочном месте. При этом на внешней поверхности седла иногда делают канавки, которые при надавливании на седло заполняются материалом головки блока цилиндров, обеспечивая тем самым их надежное крепление. Помимо зажима, крепление также может производиться поворотом седла.Для обеспечения герметичности рабочего пространства при закрытом клапане рабочая поверхность седла должна быть обработана под таким же углом, что и уплотнительная фаска головки клапана. Для этого седла обрабатываются специальными инструментами с углами заточки не 15 °, 45 ° и 75 °, чтобы получить уплотнительную ленту под углом 45 ° и шириной около 2 мм. Остальные углы сделаны для улучшения обтекания седла.

2.4. Направляющие клапана Расположение:

конструкция направляющих очень разнообразна.Чаще всего используются направляющие с гладкой внешней поверхностью, которые изготавливаются на бесцентровом сантехническом станке. Направляющие с внешним фиксирующим ремнем удобнее застегивать, но сложнее сделать. Для этого целесообразнее вместо ремня сделать в направляющей канал для стопорного кольца. Направляющие выпускных клапанов часто используются для защиты их от окислительного воздействия горячего потока отработавших газов. В этом случае делают более длинные направляющие, остальная часть которых располагается в выпускном канале ГБЦ.По мере уменьшения расстояния между направляющей и головкой клапана отверстие в направляющей на стороне головки клапана сужается или расширяется в области головки клапана.

2,5. Устройство пружин:

В современных двигателях

наиболее распространены цилиндрические пружины с постоянным шагом. Для образования опорных поверхностей концы витков пружины сводятся друг к другу и накладываются друг на друга лбом, в результате чего общее количество витков в два-три раза превышает количество рабочих пружин.Концевые катушки поддерживаются с одной стороны пластины и с другой стороны головки цилиндра или блока. Если есть риск возникновения резонанса, пружины клапанов изготавливаются с переменным шагом. Ступенчатый редуктор изгибается либо от одного конца пружины к другому, либо от середины к обоим концам. При открытии клапана ближайшие друг к другу обмотки соприкасаются, в результате чего количество рабочих обмоток уменьшается, а частота свободных колебаний пружины увеличивается. Это снимает условия для резонанса.С этой же целью иногда используются конические пружины, собственная частота которых варьируется по длине и возникновение резонанса исключено.

2.6. Материалы для изготовления элементов клапанной группы:

• Клапаны — Всасывающие клапаны доступны из хрома (40x), хромоникелевых сталей (40XN) и других легированных сталей. Выпускные клапаны изготавливаются из жаропрочных сталей с высоким содержанием хрома, никеля и других легирующих металлов: 4Х9С2, 4Х10С2М, Х12Н7С, 40СХ10МА.
• Седла клапана — используйте жаропрочные стали, легированный чугун, алюминиевую бронзу или металлокерамику.
• Направляющие клапана сложны в изготовлении и требуют материалов с высокой термической и износостойкостью и хорошей теплопроводностью, таких как серый перлитный чугун и алюминиевая бронза.
• Пружины — изготавливаются путем наматывания проволоки из стомы пружины, например 65G, 60C2A, 50HFA.

Работа группы клапанов:

3.1. Механизм синхронизации:

Механизм синхронизации кинематически связан с коленчатым валом, перемещаясь синхронно с ним. Ремень ГРМ открывает и закрывает впускные и выпускные отверстия отдельных цилиндров в соответствии с принятым порядком работы.Это процесс газообмена в баллонах.

3.2 Действие привода ГРМ:

Привод ГРМ зависит от расположения распределительного вала.
• С нижним валом — сквозные цилиндрические шестерни для более плавной работы выполнены с наклонными зубьями, а для бесшумной работы зубчатое кольцо изготовлено из печатной платы. Паразитная передача или цепь используется для обеспечения движения на большее расстояние.
• С верхним валом — роликовая цепь. Относительно низкий уровень шума, простая конструкция, небольшой вес, но схема будет изнашиваться и растягиваться.Зубчатый ремень на основе неопрена, армированный стальной проволокой и покрытый износостойким нейлоновым слоем. Простой дизайн, бесшумная работа.

3.3. Схема газораспределения:

Общая проточная площадь, предусмотренная для прохождения газов через клапан, зависит от продолжительности его открытия. Как известно, в четырехтактных двигателях для реализации тактов впуска и выпуска предусмотрен один ход поршня, соответствующий повороту коленчатого вала на 180˚. Однако опыт показал, что для лучшего наполнения и очистки цилиндра необходимо, чтобы продолжительность процессов наполнения и опорожнения была больше, чем соответствующие ходы поршня, т.е.е. открытие и закрытие клапанов должно производиться не в мертвых точках хода поршня, а с некоторым обгоном или задержкой.

Время открытия и закрытия клапана выражается в углах поворота коленчатого вала и называется синхронизацией клапана. Для большей надежности эти фазы выполнены в виде круговых диаграмм (рис. 1).
Всасывающий клапан обычно открывается с углом обгона φ1 = 5˚ — 30˚ до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки. Это обеспечивает заданное поперечное сечение клапана в самом начале такта наполнения и, таким образом, улучшает наполнение цилиндра.Закрытие всасывающего клапана происходит с углом задержки φ2 = 30˚ — 90˚ после прохождения поршнем нижней мертвой точки. Задержка закрытия впускного клапана позволяет использовать количество свежего всасываемого топлива для улучшения дозаправки и, следовательно, увеличения мощности двигателя.
Выпускной клапан открывается с углом обгона φ3 = 40˚ — 80˚, т.е. в конце хода, когда давление в газах цилиндра относительно высокое (0,4 — 0,5 МПа). Интенсивный выброс газового баллона, начатый при этом давлении, приводит к быстрому падению давлений и их температуры, что значительно снижает работу вытеснения рабочих газов.Выпускной клапан закрывается с углом задержки φ4 = 5˚ — 45˚. Эта задержка обеспечивает хорошую очистку камеры сгорания от выхлопных газов.

Диагностика, обслуживание, ремонт:

4.1. Диагностика

Диагностические признаки:

• 
  • Пониженная мощность ДВС:
• Уменьшенный клиренс;
• Неполная посадка клапана;
• Заклинившие клапаны.
  • Повышенный расход топлива:
• Уменьшенный зазор между клапанами и подъемниками;
• Неполная посадка клапана;
• Заклинившие клапаны.
  
  • Износ двигателей внутреннего сгорания:
• Износ распределительного вала;
• открытие кулачков распределительных валов;
• Увеличенный зазор между стержнями клапанов и втулками клапанов;
• Большой зазор между клапанами и подъемниками;
• перелом, нарушение упругости пружин клапана.
  • Индикатор низкого давления:
• Седла клапана мягкие;
• Мягкая или сломанная пружина клапана;
• Перегорел клапан;
• сгоревшая или порванная прокладка ГБЦ;
• Нерегулируемый тепловой зазор.
  • Индикатор высокого давления.
• Уменьшена высота головы;

Методы временной диагностики:

• Измерение давления в цилиндре в конце такта сжатия. Во время измерения должны быть соблюдены следующие условия: двигатель внутреннего сгорания должен быть нагрет до рабочей температуры; Свечи зажигания необходимо снять; Центральный кабель индукционной катушки должен быть смазан маслом, а дроссельная заслонка и воздушный клапан должны быть открыты. Измерение производится с помощью компрессоров.Разница давлений между отдельными баллонами не должна превышать 5%.

4.2. Регулировка теплового зазора в ремне ГРМ:

Проверка и регулировка теплового зазора осуществляется с помощью пластин манометра в последовательности, соответствующей порядку работы двигателя, начиная с первого цилиндра. Зазор правильно отрегулирован, если толщиномер, соответствующий нормальному зазору, проходит свободно. При регулировке зазора удерживайте регулировочный винт отверткой, ослабьте контргайку, поместите пластину зазора между штоком клапана и муфтой и поверните регулировочный винт, чтобы установить требуемый зазор.Затем стопорная гайка затягивается.

Замена клапанов двигателя автомобиля

4.3. Ремонт клапанной группы:

• Ремонт клапана — основные неисправности — износ конической рабочей поверхности, износ штока и растрескивание. Если головки горят или треснуты, клапаны утилизируются. Изогнутые штоки клапанов выпрямляются на ручном прессе с помощью инструмента. Изношенные штоки клапанов ремонтируются путем хронирования или глажки, а затем шлифуются до их номинального или увеличенного размера. Изношенная рабочая поверхность клапанной головки отшлифована до ремонтного размера.Клапаны притираются к седлам с помощью абразивных паст. Точность притирки проверяют заливкой керосина на откидные вентили, если не протекает, то шлифование хорошее в течение 4-5 минут. Пружины клапанов не восстанавливают, а заменяют на новые.

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Как работает система доставки природного газа?

Как работает система доставки природного газа?

Как работает система доставки природного газа?

Перетекание газа от более высокого давления к более низкому — фундаментальный принцип системы подачи природного газа.Величина давления в трубопроводе измеряется в фунтах на квадратный дюйм.

Из скважины природный газ поступает в «сборные» линии, которые похожи на ветки на дереве, увеличиваясь по мере приближения к центральной точке сбора.

Системы сбора

Системе сбора может потребоваться один или несколько полевых компрессоров для перемещения газа в трубопровод или на перерабатывающий завод. Компрессор — это машина, приводимая в действие двигателем внутреннего сгорания или турбиной, которая создает давление, чтобы «протолкнуть» газ по трубопроводам.Большинство компрессоров в системе подачи природного газа используют небольшое количество природного газа из собственных трубопроводов в качестве топлива.

Некоторые системы сбора природного газа включают установку для обработки, которая выполняет такие функции, как удаление примесей, таких как вода, диоксид углерода или сера, которые могут вызвать коррозию трубопровода, или инертных газов, таких как гелий, которые могут снизить энергетическую ценность газа. Перерабатывающие предприятия также могут удалять небольшие количества пропана и бутана. Эти газы используются в качестве химического сырья и в других целях.

Система трансмиссии

Из системы сбора природный газ поступает в систему передачи, которая обычно состоит из трубопровода из высокопрочной стали, протяженностью около 272 000 миль.

Эти большие линии передачи природного газа можно сравнить с национальной системой автомагистралей между штатами. Они перемещают большие объемы природного газа за тысячи миль от регионов добычи в местные распределительные компании (НРС). Давление газа в каждой секции трубопровода обычно составляет от 200 до 1500 фунтов на квадратный дюйм, в зависимости от типа области, в которой работает трубопровод.В качестве меры безопасности трубопроводы спроектированы и построены так, чтобы выдерживать гораздо большее давление, чем когда-либо фактически достигается в системе. Например, трубопроводы в более густонаселенных районах работают менее чем на половину своего расчетного уровня давления.

Многие крупные межгосударственные трубопроводы являются «кольцевыми» — есть две или более линий, идущих параллельно друг другу на одной полосе отчуждения. Это обеспечивает максимальную производительность в периоды пикового спроса.

Компрессорные станции

Компрессорные станции расположены примерно через каждые 50-60 миль вдоль каждого трубопровода, чтобы повысить давление, которое теряется из-за трения природного газа, движущегося по стальной трубе.Многие компрессорные станции полностью автоматизированы, поэтому оборудование можно запускать или останавливать из центральной диспетчерской трубопровода. В диспетчерской также можно дистанционно управлять запорными клапанами в системе передачи. Операторы системы хранят подробные рабочие данные по каждой компрессорной станции и постоянно корректируют набор работающих двигателей, чтобы обеспечить максимальную эффективность и безопасность.

Природный газ движется по транспортной системе со скоростью до 30 миль в час, поэтому доставка газа из Техаса в пункт приема коммунальных услуг на северо-востоке занимает несколько дней.Попутно существует множество взаимосвязей с другими трубопроводами и другими инженерными системами, что дает системным операторам большую гибкость при транспортировке газа.

Линейный пакет

50-мильный участок 42-дюймовой линии электропередачи, работающий при давлении около 1000 фунтов, содержит около 200 миллионов кубических футов газа — этого достаточно для питания кухонной плиты более 2000 лет. Количество газа в трубе называется «линейным пакетом».

Повышая и понижая давление на любой сегмент трубопровода, трубопроводная компания может использовать этот сегмент для хранения газа в периоды, когда спрос на конце трубопровода меньше.Использование linepack таким образом позволяет операторам трубопроводов очень эффективно справляться с почасовыми колебаниями спроса.

Трубопроводы природного газа и коммунальные службы используют очень сложные компьютерные модели потребительского спроса на природный газ, которые связывают суточные и почасовые тенденции потребления с сезонными и экологическими факторами. Вот почему клиенты могут положиться на надежность природного газа — когда он нужен, он есть.

Выходные станции

Когда природный газ по магистральному трубопроводу попадает в местное газовое предприятие, он обычно проходит через «затворную станцию».«Коммунальные предприятия часто имеют шлюзовые станции, принимающие газ во многих разных местах и ​​из нескольких разных трубопроводов. Затворные станции служат трем целям. Во-первых, они снижают давление в трубопроводе с уровней передачи (от 200 до 1500 фунтов) до уровней распределения, которые варьируются от ¼ фунта до 200 фунтов. Затем добавляется одорант, характерный кислый запах, связанный с природным газом, чтобы потребители могли почувствовать запах даже небольшого количества газа. Наконец, шлюзовая станция измеряет расход газа, чтобы определить полученное количество утилитой.

Распределительная система

От шлюзовой станции природный газ поступает в распределительные трубопроводы или «магистрали» диаметром от 2 до 24 дюймов. Внутри каждой распределительной системы есть секции, которые работают при разном давлении, с регуляторами, контролирующими давление. Некоторые регуляторы дистанционно управляются коммунальным предприятием для изменения давления в частях системы для оптимизации эффективности. Вообще говоря, чем ближе природный газ к потребителю, тем меньше диаметр трубы и ниже давление.

Как правило, центральный диспетчерский центр газовой компании непрерывно отслеживает расход и давление в различных точках своей системы. Операторы должны гарантировать, что газ достигнет каждого потребителя с достаточной скоростью потока и давлением для заправки оборудования и приборов. Они также гарантируют, что давление остается ниже максимального давления для контролируемых секций внутри системы. Линии распределения обычно работают при давлении менее одной пятой от расчетного.

По мере прохождения газа через систему регуляторы регулируют поток от более высокого до более низкого давления.Если регулятор обнаруживает, что давление упало ниже заданного значения, он соответственно откроется, чтобы пропустить больше газа. И наоборот, когда давление поднимается выше заданного значения, регулятор закрывается для регулировки. В качестве дополнительной меры безопасности на трубопроводах устанавливаются предохранительные клапаны для выпуска газа в атмосферу, где это необходимо.

Сложные компьютерные программы используются для оценки пропускной способности сети и обеспечения того, чтобы все клиенты получали достаточные запасы газа при минимальном уровне давления или выше, требуемом для их газовых приборов.

Распределительные сети соединены между собой в несколько схем сети со стратегически расположенными запорными клапанами. Эти клапаны сводят к минимуму необходимость прерывания обслуживания заказчиком во время операций по техническому обслуживанию и в аварийных ситуациях.

Подача природного газа в дом

Природный газ проходит из магистрали в дом или офис по так называемой линии обслуживания. Как правило, коммунальное предприятие, занимающееся природным газом, несет ответственность за техническое обслуживание и эксплуатацию газопровода и объектов вплоть до счетчика газа в жилых домах.Ответственность за все оборудование и линии газоснабжения после бытового счетчика лежит на заказчике.

Когда газ достигает счетчика потребителя, он проходит через другой регулятор давления, чтобы при необходимости снизить его давление до менее фунта. По некоторым коммуникационным линиям идет газ, который уже находится под очень низким давлением. Это нормальное давление для природного газа в бытовой трубопроводной системе, которое меньше давления, создаваемого ребенком, надувающим пузыри через соломинку в стакане с молоком.Когда газовая печь или плита включена, давление газа немного выше, чем давление воздуха, поэтому газ выходит из горелки и воспламеняется своим знакомым чистым голубым пламенем.

Система газораспределения

— EPCM Holdings

1 Введение в систему газораспределения

Газ — это вещество (элементы или состав), находящееся в свободном расширяющемся состоянии для заполнения всего контейнера. Это означает, что газ будет свободно расширяться, чтобы заполнить форму любого контейнера, в котором он хранится.Различные элементы и соединения, включая кислород, азот, водород, окись углерода, двуокись углерода, углеводородный газ (метан, этан, пропан…), существуют в газообразном состоянии.

Углеводороды — это органические соединения, полностью состоящие из углерода и водорода. В этой статье EPCM делает упор на углеводородный газ (природный газ).

1.1 Газораспределительная система: природный газ

Природный газ — это природный углеводородный газ, состоящий в основном из метана и может содержать различное количество других высших алканов, небольшой процент сероводорода, диоксида углерода и гелия.Природный газ образуется, когда органические материалы (растения и животные), закопанные глубоко в земной коре, подвергаются интенсивному воздействию тепла и давления в течение длительного периода лет.

Природный газ — это источник энергии, используемый для производства электроэнергии, приготовления пищи, отопления и т. Д.

Природный газ в обработанном состоянии существует в газообразном состоянии, однако его можно преобразовать в жидкое состояние (это называется сжиженным природным газом. или СПГ)

1.1.1 Газообразное состояние

Природный газ в природе существует в газообразном состоянии, если он не обработан и не кондиционирован для существования в жидком состоянии.Природный газ не имеет цвета и запаха, транспортируется в газообразном состоянии по трубопроводам, специально построенным трубам / резервуарам для хранения, установленным на грузовиках и судах.

1.1.2 Жидкое состояние

Природный газ можно обрабатывать и доводить до жидкого состояния, называемого СПГ (сжиженный природный газ). Его можно сжижить, охладив газ до температуры –260 ° F (–162 ° C). При этой температуре газ превращается в жидкость. Природный газ в больших количествах транспортируется в сжиженном состоянии (1/600 его первоначального объема газа) на большие расстояния с использованием специально построенных судов для перевозки СПГ.Природный газ нельзя использовать в сжиженном состоянии, поэтому в пункте назначения сжиженный газ переводится в газообразное состояние путем нагревания газа в процессе, называемом регазификацией.

1.2 Газораспределительная система: методы транспортировки природного газа

Природный газ в газообразном или жидком состоянии может транспортироваться между объектами или потребителям судами / судами, специальными грузовыми автомобилями и по трубопроводам.

1.2.1 Судно / морские суда

Суда могут использоваться для транспортировки как природного газа в сжатом состоянии (сжатый природный газ CNG), так и его сжиженного состояния (сжиженный природный газ (СПГ).

Однако транспортировка СПГ с использованием судов не так популярна, как транспортировка СПГ с помощью судов из-за финансовых последствий.

Суда в основном используются для перевозки больших объемов сжиженного газа (СПГ) на большие расстояния, особенно при отсутствии трубопроводов. Природный газ нельзя использовать в жидком состоянии, поэтому сжиженный газ переводится обратно в газообразное состояние в месте назначения. Сжиженный газ подается в регазификационную установку, установленную на корабле или установке поблизости.В процессе регазификации сжиженный газ переводится в газообразное состояние перед транспортировкой газа по трубопроводам или грузовикам к конечным пользователям.

1.2.2 Грузовые автомобили

Это подразумевает транспортировку природного газа в жидком или газообразном состоянии по дорогам с использованием специальных грузовиков. Этот метод транспортировки подходит для транспортировки небольшого объема газа на короткие расстояния по сравнению с транспортировкой газа с использованием судов / кораблей и трубопроводов. Сосуды под давлением специального назначения (изо-контейнеры / специальные трубы), установленные на грузовиках, используются для транспортировки газа к объектам конечного пользователя.

Когда газ транспортируется в сжиженном состоянии, емкость для хранения должна иметь возможность поддерживать температуру СПГ ниже температуры фазового перехода природного газа.

Когда газ транспортируется по трубам для хранения, установленным на грузовиках, он транспортируется в сжатом состоянии (при высоком давлении и низкой температуре), называемом сжатым природным газом CNG. СПГ может транспортироваться под давлением более 200 бар, поэтому трубы для хранения сделаны из высокопрочных стальных материалов и толщиной, способной безопасно удерживать газ.

Компримирование газа осуществляется на установке, принимающей природный газ из трубопроводов, газ подается в сушильную установку, где удаляется водяной пар.

Из осушителя газ подается в компрессор или ряд компрессоров, где газ сжимается, увеличивая, таким образом, давление газа.

Газ выходит из компрессора в накопительные баллоны, которые соединены с раздаточным устройством. Раздаточное устройство выгружает газ из баллонов для хранения в трубки для хранения для дальнейшей транспортировки на объект потребителя.

Газоохладитель встраивается в систему после компрессора, в первую очередь для обеспечения хранения и распределения большего объема газа.

На объекте потребителя сжатый природный газ подается в установку, которая сбрасывает давление газа и повышает температуру до значения, которое может поддерживаться потребителями газа. СПГ подается в теплообменник, где температура газа постепенно повышается. Газ выходит из теплообменника и поступает в узел понижения и измерения давления, где давление газа снижается перед поступлением в потребительский объект.

GNSL, дочерняя компания Axxela Group, в настоящее время управляет основной станцией сжатого природного газа (CNG) 5,2 млн куб. Футов в сутки в Лагосе, Нигерия. На основной станции природный газ сжимается в мобильные трубы, которые транспортируются грузовиками для дальнейшей доставки к клиентам (https://axxelagroup.com/operations/gas-network-services-limited/)

Рисунок 1: Сжатый природный газ Трубы на грузовиках

1.2.3 Трубопроводы

Это наиболее эффективный и безопасный способ транспортировки природного газа.

Некоторые из преимуществ использования трубопровода для транспортировки газа:

• Непрерывная доставка газа потребителям без сбоев. На доставку не влияет большинство факторов окружающей среды.
• Трубопроводы можно проложить так, чтобы сократить путь к месту назначения, что сокращает время транспортировки по сравнению с другими видами транспорта.
• Транспортируется большой объем газа
• Трубопроводный транспорт — самый безопасный и надежный способ транспортировки газа

По нескольким транспортным и распределительным трубопроводам природный газ транспортируется в пределах городов, стран, в другие страны или внутри городов.

Западноафриканский газопровод (WAGP), которым управляет West Africa Gas Pipeline Company (WAPCo), транспортирует газ из Нигерии в три страны Западной Африки (Республика Бенин, Того и Гана. По трубопроводу газ поступает из трубопровода Эскравос — Лагос в точке Экспортный терминал природного газа Итоки в Нигерии, принадлежащий Нигерийской газовой компании. Газопровод в Западную Африку спроектирован таким образом, чтобы первоначально доставить объем 170 млн. Куб. Футов в сутки, а на более поздних этапах — мощность 460 млн. Куб. / wapco-pipeline)

Gaslink (GNL), дочерняя компания Axxela Group.Совместно с Nigerian Gas Marketing Company (NGMC) управляет сетью газораспределительных трубопроводов протяженностью более 100 км в Лагосе, Нигерия, с пропускной способностью 140 миллионов кубических футов в сутки и максимальной загрузкой около 70 миллионов кубических футов в сутки (https://axxelagroup.com/operations/gaslink-nigeria-limited /).

Есть несколько трубопроводов, по которым газ транспортируется через разные страны Европы и Америки.

2 Газопроводная система

Газопроводная система — это соединение различных объектов, оборудования, арматуры, предназначенное для эффективной доставки газа конечным потребителям.

2.1 Газораспределительная система: Типы Трубопроводы

Трубопроводы могут быть отнесены к любой из следующих категорий:

2.1.1 Отводные трубопроводы

Отводные трубопроводы используются для транспортировки текучей среды (газа или жидкости) от скважин к хранилищам или перерабатывающим предприятиям. Технологическая установка может быть предназначена для предварительной обработки жидкости. Жидкость, транспортируемая по отводной линии, не является чистой, поэтому отводная линия должна быть спроектирована так, чтобы обрабатывать жидкость в ее естественном состоянии. Отводные трубопроводы обычно имеют небольшой диаметр (от 2 до 4 дюймов), однако, в зависимости от производительности скважины, размер может быть больше.

Рисунок 2: Устье скважины с подключенными двойными выкидными линиями

2.1.2 Сборные трубопроводы

Эти трубопроводы транспортируют текучие среды от различных объектов обработки и хранения к общему магистральному трубопроводу. Магистральные трубопроводы могут быть больше отводных.

2.1.3 Трубопроводы передачи

Как определено в ASME B31.8, раздел 803.2, линия передачи — это сегмент трубопровода, установленный в системе передачи или между полями хранения. Хотя система передачи представляет собой один или несколько сегментов трубопровода, обычно соединенных между собой, чтобы сформировать сеть, по которой газ транспортируется из системы сбора, выхода газоперерабатывающего завода или месторождения хранения в систему распределения высокого или низкого давления, крупный заказчик или другое хранилище.

2.1.4 Система газораспределения

В соответствии с ASME B31.8 раздел 803.3 магистраль или магистраль распределения — это сегмент трубопровода в системе распределения, установленный для транспортировки газа к отдельным линиям обслуживания или другим магистралям. Распределительные трубопроводы транспортируют газ к генерирующим объектам, фабрикам, промышленным предприятиям, жилым квартирам, газораспределительным станциям и т. Д.

Распределительная система газопровода может иметь различные распределительные линии, исходящие от городских ворот, со всеми линиями, подключенными к распределительному коллектору.Трубопровод может состоять из стальных труб, труб из чугуна с шаровидным графитом, пластиковых труб или комбинации различных материалов в зависимости от философии проекта.

3 Система газораспределения

Система газораспределения — это совокупность установленных объектов, оборудования и арматуры, предназначенная для эффективной транспортировки / распределения газа конечным потребителям.

3.1 Компоненты газораспределительной трубопроводной системы

Газораспределительная система может содержать любые из нижеперечисленных компонентов.

3.1.1 Городские ворота

Городские ворота — это интерфейс между линией электропередачи и газораспределительной системой. Перечисленное ниже оборудование может быть установлено в городских воротах.

• Газораспределительный коллектор
• Система снижения и измерения давления
• Индикаторы и датчики давления
• Указатели и датчики температуры
• Газоочиститель
• Блок одуризирования газа
• Блок отбора проб газа (газовый хроматограф)
• Система обнаружения пожара и газа
• Изолирующие фитинги трубопровода (изолирующее соединение, комплект изоляции фланца)
• Клапаны аварийного отключения
• Обратные клапаны
• Запорные клапаны трубопроводов
• Система катодной защиты

3.1.2 Газораспределительный коллектор

Распределительный коллектор, установленный в основном над землей, разделяет поток газа на разные распределительные линии. Городские ворота — это центральное место, откуда берут начало разные распределительные линии, эти линии могут быть разного размера в зависимости от спроса на газ на каждой оси распределительной сети. Все распределительные линии связаны в коллектор, расположенный у городских ворот. На каждой линии, подключенной к коллектору, установлены запорные клапаны, функция клапана — обеспечить отключение любой линии независимо от других линий.Коллектор должен иметь соответствующий размер, чтобы доставлять количество газа, необходимое текущим конечным потребителям и предполагаемым будущим потребителям.

3.1.3 Система понижения и измерения давления

Блоки понижения давления устанавливаются в газораспределительной сети для регулирования давления газа до уровня, который может поддерживаться нижним распределительным трубопроводом, встроенными компонентами и потребителями газа. Внутри блока PRMS установлен газовый счетчик для измерения количества газа, протекающего через оборудование.

PRMS разработаны с учетом требований заказчика к газу и в соответствии с философией проекта, т.е. разработаны с учетом диапазона давления, с которым он будет работать. Обычно на городских воротах устанавливается блок понижения давления, чтобы снизить давление в линии электропередачи до заданного значения. Пониженное давление может быть не давлением, требуемым потребителями, а давлением, необходимым для транспортировки газа по сети. Внутри сети могут быть установлены другие узлы понижения давления, называемые «узлы понижения и измерения давления в районе» (DPRMS).DPRMS дополнительно снижает давление в трубопроводе до уровня, с которым можно справиться с помощью «Потребительской системы понижения давления и дозирования (CPRMS)». CPRMS устанавливается на линии обслуживания клиентов, предпочтительно на объекте клиента, перед газовой турбиной / генератором и т. Д. CPRMS снижает давление газа, подаваемого из главной распределительной линии, до требуемого диапазона давления, требуемого заказчиком. Давление на входе большинства газогенераторов меньше 2 бар, в некоторых случаях оно составляет всего 0,2 бар изб., Поэтому CPRMS, установленный на трубопроводе, транспортирующем газ к генераторам, должен быть спроектирован так, чтобы регулировать давление в соответствии с требованиями к давлению газа генератора.

Следует отметить, что необходимо снизить давление на городских воротах, поскольку высокое давление подразумевает более высокую толщину стенки трубопровода, более высокий класс давления встроенных компонентов, следовательно, более высокие затраты на материалы и установку. Следует также отметить, что пониженное давление должно удовлетворять гидравлическим требованиям для удобной транспортировки газа всем потребителям, поэтому проводится тщательный гидравлический анализ для определения давления, необходимого вдоль трубопровода и в месте нахождения потребителя.

Рисунок 3: Установленный узел понижения давления и измерения давления

3.1.4 Индикаторы и датчики давления

Указатели давления должны быть установлены до и после узла понижения давления и измерения давления на городских воротах и ​​на территории клиента, все линии исходят от городские ворота (распределительный коллектор). Если система является автоматизированной, датчики давления могут использоваться для передачи измеренного давления на месте эксплуатации в диспетчерскую.

3.1.5 Индикаторы и датчики температуры

Индикаторы температуры должны быть установлены в линию на распределительном коллекторе у городских ворот.Данные о температуре могут быть считаны на дисплее полевого прибора или переданы в диспетчерскую в автоматизированной системе.

3.1.6 Газоочистители

Газоочиститель удаляет капли жидкости или следы жидких капель из газовых потоков для защиты оборудования, установленного после скруббера, от повреждений и отказов. В системе скруббера природного газа используются фильтры, коалесцеры, сетчатые прокладки и другие устройства для удаления загрязняющих веществ из газового потока.

Газоочистители устанавливаются на входе каждого генератора / турбины для удаления капель жидкости и, в зависимости от характеристик газа, могут быть установлены на городских воротах в трубопроводной сети.

Рисунок 4: Газоочиститель, установленный на входе в генератор

Рисунок 5: Газоочиститель, установленный на трубопроводе

3.1.7 Устройство одуризации газа

Природный газ не имеет запаха и очень взрывоопасен, поэтому его важно использовать разместить средства обнаружения утечки газа. Одуризация газа является обязательной для системы распределения природного газа, как указано в разделе 856.1 стандарта ASME B31.8. Метод обнаружения утечек в газопроводе состоит в том, чтобы ввести в газ должным образом отмеренное количество сильно пахнущего вещества.Соединения меркаптана широко используются для одорирования природного газа.

3.1.8 Блок отбора проб и анализа газа (газовый хроматограф)

Газовый хроматограф установлен у городских ворот для анализа компонентов природного газа. Это используется для подтверждения состава газа, указанного в Соглашении о купле-продаже газа (GSPA). Газовый хроматограф подключается к газопроводу через трубы небольшого диаметра из нержавеющей стали или других материалов. Хроматограф забирает газ из трубопровода, анализирует газ, разделяет газ на различные компоненты, отправляя газ через хроматографический канал.Устройства рассчитывают состав каждого компонента и отправляют отчет в систему отображения.

Рисунок 6: Установленный газовый хроматограф Rosemount

3.1.9 Система обнаружения пожара и газа

Система обнаружения пожара и газа должна быть установлена ​​у городских ворот, полевые приборы обнаруживают утечки газа путем измерения концентрации газа в атмосфере. Установленные датчики температуры должны обнаруживать возможные возгорания. Когда объекты автоматизированы, система обнаружения пожара должна вызвать отключение газовой сети и активировать систему пожаротушения.

3.1.10 Газопроводы или ответвления

Ответвления — это ответвления от главной распределительной линии, по которой газ транспортируется к каждому потребителю. Эти трубопроводы могут быть изготовлены из углеродистой стали, пластмассовых материалов, высокопрочного чугуна и т. Д. Ответвительные трубопроводы представляют собой трубопроводы низкого давления, поскольку давление, требуемое потребителями газа, значительно ниже давления в распределительной магистрали. Если давление, подводимое по ответвлению к потребителю газа, превышает требуемое, на входе в объект потребителя устанавливается регулятор давления.

3.1.11 Газокомпрессорная станция.

Газоперекачивающая установка должна быть установлена ​​вдоль трубопровода, если давление в трубопроводе не может транспортировать газ к месту нахождения потребителя, удовлетворяющее требуемому потребителю давлению. Фактическое расположение компрессорной станции необходимо указать на основании гидравлического анализа. Также на городских воротах может быть установлена ​​установка компримирования газа для повышения давления газа в трубопроводе.

Типичная компрессорная станция содержит:

• Газоочистители и фильтры, удаляющие капли жидкости или следы капель жидкости из газа и других примесей
• Узел клапана перед и после блока сжатия газа для изоляции и технического обслуживания
• Компрессор Агрегат, который может содержать один или несколько компрессоров в зависимости от требований конструкции.
• Система аварийного отключения

Компрессоры делятся на две группы: компрессоры прямого вытеснения и динамические компрессоры.

В компрессорах прямого вытеснения входной объем природного газа ограничен определенным пространством (цилиндром) и сжимается за счет уменьшения этого замкнутого пространства или объема газа. Сжатый газ выпускается в трубопровод под более высоким давлением. Наиболее распространенными примерами компрессоров прямого вытеснения являются поршневые или поршневые компрессоры, а также винтовые компрессоры.

Работа динамических компрессоров основана на увеличении количества движения газа при его прохождении через компрессоры и преобразовании энергии в давление.Центробежные и осевые компрессоры являются основными типами динамических компрессоров.

3.1.12 Клапаны

Для надлежащей изоляции, технического обслуживания или ремонта, продувки / вентиляции и продувки клапаны предусмотрены при эксплуатации системы газораспределения. Клапаны могут быть приварными, фланцевыми или резьбовыми в зависимости от класса давления, однако приварные клапаны обеспечивают лучшую герметичность системы. Все клапаны, устанавливаемые в газораспределительной системе, должны соответствовать любым нормам, указанным в разделе 831.1 ASME B31.8 или в соответствии с другими применимыми нормами и стандартами. Все клапаны должны быть установлены в легкодоступном месте и в соответствии с нормами и стандартами, такими как ASME B31.8. На газораспределительных сетях может быть установлена ​​любая из перечисленных ниже арматур.

3.1.12.1 Клапаны аварийного отключения

Клапан аварийного отключения (ESDV) / Запорные клапаны должны быть установлены на линии передачи газа к городским воротам или на входных распределительных линиях в зависимости от философии проекта.Клапан может быть установлен над или под землей в зависимости от расположения клапана и требований конструкции. Электрозащита обеспечивает надежную изоляцию городских ворот от непредвиденных условий эксплуатации.

Использование клапана автоматического отключения не является обязательным, как указано в разделе 846.2 ASME B31.8, однако, когда используются клапаны автоматического отключения, клапаны должны быть оснащены соответствующими контрольно-измерительными приборами и системой управления, чтобы клапан закрылся, когда

• Скачок давления сверх установленного значения.
• Повышение температуры сверх установленного значения.
• Пожар обнаружен системой пожаротушения и газоснабжения, установленной на объекте.

Рисунок 7: Клапан аварийного отключения

3.1.12.2 Секционные / отсечные клапаны

Секционные или отсечные клапаны должны быть установлены по длине трубопровода в регионе, где были выявлены основные проблемы (населенные пункты и т. Д.), На ответвлениях ответвляется от распределительной магистрали перед оборудованием для понижения давления и измерения.Клапаны секционирования должны устанавливаться в соответствии с требованиями раздела 846 ASME B31.8 или других применимых норм и стандартов. Такое расположение полезно для ограничения потерь газа при утечке или разрыве трубопровода, а также во время обслуживания любого участка трубопровода. Расположение должно быть таким, чтобы минимальное количество потребителей было отключено от газоснабжения во время технического обслуживания.

Секционные клапаны можно приваривать непосредственно к трубопроводу, чтобы свести к минимуму возможность утечки газа через фланцевые соединения или резьбовые соединения.Они могут управляться вручную, или может быть предусмотрено автоматическое срабатывание.

Клапаны секционирования могут быть установлены под землей, над землей или в хранилище. В любом из вышеупомянутых положений установки все приводы клапанов должны быть легко доступны для работы и защищены от повреждений. Когда клапанные устройства устанавливаются в подземных хранилищах, хранилища должны быть спроектированы в соответствии с разделом 847 ASME B31.8

Расположение точек секционирования может состоять из следующих

• Разделительный клапан магистральной линии

Эти клапаны должны иметь тот же размер, что и В главном распределительном трубопроводе клапаны могут быть непосредственно приварены к трубопроводу, чтобы свести к минимуму возможность утечки в системе трубопроводов, или с фланцевыми соединениями.Для автоматизированной системы клапан должен быть оборудован соответствующими приборами для облегчения дистанционного управления.

Байпасная система может включать два шаровых клапана (для перекрытия) и два шаровых клапана (для дросселирования). Их следует использовать при необходимости обслуживания или ремонта любого участка трубопровода. Они расположены для сброса давления в сегментах трубопровода, а также для вывода сегментов трубопровода в оперативный режим во время процесса запуска после технического обслуживания или ремонта участка трубопровода.

Вентиляционные линии в основном используются для вентиляции и продувки при эксплуатации трубопровода. Эта линия используется для сброса давления на любом участке линии, где требуется техническое обслуживание. Вентиляционные линии должны располагаться вдали от общественных мест. В конце линии следует установить шаровой кран для обеспечения плотного перекрытия. Может быть установлена ​​постоянная вентиляционная система или предусмотрено место для временной мобильной вентиляционной системы.

3.1.12.3 Обратные клапаны

Обратные клапаны должны быть установлены после редуктора давления и измерительной системы, как указано в ASME B31.8 стандартный раздел 848.3. Обратные клапаны защищают PRMS от противодавления, если существует более низкое давление перед PRMS из-за отказа трубопровода или любого другого события.

3.1.13 Система газораспределения: система катодной защиты

Необходимо, чтобы все стальные трубы, проложенные под землей, имели внешнее покрытие для предотвращения внешней коррозии. Трубопроводы подземного газораспределения могут быть покрыты снаружи трехслойным полиэтиленовым покрытием (3LPE), любым другим материалом в соответствии с ISO 21809-1 или другими нормами и стандартами.Однако во многих случаях повреждение внешнего покрытия приводит к сильной коррозии трубопровода. В сочетании с защитой 3LPE все подземные стальные трубопроводы должны иметь катодную защиту. Суть защиты — исключить коррозию. Направленный ток является предпочтительным средством защиты подземных подземных трубопроводов.

Направленный ток влечет за собой подачу тока, генерируемого трансформаторным выпрямительным блоком (TRU), подключенным к заземляющему основанию анода, в подземный трубопровод, ток используется для предотвращения процесса коррозии, тем самым защищая трубопровод.Типичные компоненты системы катодной защиты включают трансформаторный выпрямительный блок, заземляющий слой анода, кабели катодной защиты и контрольные точки катодной защиты, установленные вместе со всей сетью стальных трубопроводов.

Рисунок 8: Установленный трансформаторный выпрямительный блок

3.1.14 Изолирующие фитинги трубопровода (изолирующее соединение или комплект для изоляции фланца)

Основная функция изолирующего соединения или комплекта для изоляции фланца — электрическая изоляция различных участков газораспределительной системы .Требование к гальванической развязке четко прописано в разделе 861.1.3 ASME B31.8

. городские ворота, подключения клиентов снаружи окрашены, следовательно, снаружи защищены от коррозии. Обязательно изолировать подземную секцию, защищенную катодной защитой (CP) и внешним покрытием, от надземной секции. Это достигается путем установки изоляционных соединений или комплекта для изоляции фланца в точке перехода от поверхности земли к земле.

Изолирующие соединения / фланцы трубопровода также должны быть установлены в указанном месте, чтобы минимизировать или исключить утечки тока на сторонние объекты, которые могут быть прямо или косвенно связаны с распределительной сетью. Изолирующие муфты могут устанавливаться в местах прокладки трубопровода параллельно воздушной линии электропередачи.

Следует отметить, что утечки тока происходят только на участке трубопровода из металла, неметаллические участки газораспределительной системы не требуют установки изолирующего стыка.

Рисунок 9: Установленные изоляционные соединения трубопровода

3.1.15 Станция управления.

В зависимости от желаемого уровня автоматизации газораспределительная система может быть полностью автоматизированной или полуавтоматической.

Функция станции управления заключается в надзоре за всей трубопроводной сетью и всем подключенным оборудованием. Станция управления принимает сигналы от полевых приборов, таких как индикаторы и датчики давления, индикаторы и датчики температуры, приборы для измерения расхода и т. Д.Станция управления также может иметь возможность закрыть любой клапан на газораспределительном трубопроводе.

4 Аспекты проектирования и эксплуатации газораспределительной системы

На различных этапах проектирования газораспределительного проекта (от концептуализации до рабочего проекта) должны быть проанализированы различные аспекты, включая потребителей газа, объем газа, выбор материалов, маршруты трубопроводов, размер линии.

4.1.1 Потребители газа

Потребители газа являются ключевым определяющим фактором при планировании системы газораспределения

Перед концептуализацией газопровода должны быть доступны потребители, которые могли бы использовать транспортируемый газ.Количество клиентов, местонахождение клиентов, количество газа, которое будет закуплено всеми потребителями, предполагаемые будущие клиенты должны быть проанализированы, чтобы определить осуществимость проекта.

4.1.2 Объем газа

Это важный фактор, который следует учитывать при планировании газораспределительной сети. Объем газа необходимо проверять как со стороны спроса, так и со стороны предложения. После определения всех потребителей суммируется объем газа, необходимый всем потребителям. Общий доступный газ сравнивается с общим потреблением газа.Следует отметить, что лучше иметь одного потребителя большого объема газа (например, электростанции), чем иметь множество потребителей с низким объемом потребления.

4.1.3 Требования к поставке газа

Это ключевой фактор, который следует анализировать при планировании газораспределительной сети. Требования клиентов к газу, такие как давление подачи и температура, варьируются, поскольку газ будет использоваться для различных целей. Давление, необходимое для газовых двигателей, варьируется, поэтому блок понижения давления, устанавливаемый на каждой линии обслуживания, может быть разным.Это означает, что стоимость PRMS в дистрибьюторской сети будет варьироваться для разных клиентов.

4.1.4 Моделирование процесса

Это влечет за собой определение параметров процесса вместе с распределительной сетью. В предварительном анализе используются предполагаемые данные, включая отметку трассы, фитинги и т. Д., Однако по мере продвижения проекта от концептуальных исследований до детального проектирования для гидравлического анализа должны использоваться фактические данные обследований. Гидравлическое моделирование технологического процесса имеет решающее значение, поскольку результаты моделирования показывают характеристики газа (давление и температуру) в каждом местоположении клиента и вместе с сетью.Смоделированное давление в месте нахождения заказчика будет использоваться для определения PRMS, которая будет установлена ​​в случае необходимости.

4.1.5 Философия изоляции трубопровода

Это очень важно при планировании газораспределительной сети. Обычно сеть должна быть спроектирована таким образом, чтобы минимальное количество клиентов было затронуто во время технического обслуживания. Обычно это достигается за счет правильного размещения запорных клапанов в стратегически важных местах.

4.1.6 Размер линии

Размер линии выполняется инженером-технологом.Выбор размера линии влечет за собой определение оптимального размера трубы, по которой можно транспортировать желаемый объем газа потребителям. Размер линии должен учитывать будущее расширение газораспределительной сети. Очень важно правильно выбрать размер линии, особенно когда предусмотрены будущие клиенты. Это необходимо для обеспечения того, чтобы линия могла транспортировать количество газа, необходимое всем потребителям.

4.1.7 Расположение городских ворот

Расположение городских ворот очень важно для любой газораспределительной сети.Городские ворота должны быть расположены таким образом, чтобы значительно сократить протяженность линии электропередачи и распределительной сети. При размещении городских ворот необходимо должным образом проанализировать расположение источников газа, таких как перерабатывающий завод или экспортный трубопровод. Подробный гидравлический анализ необходим для проверки свойств газа (давления, температуры) до и после городских ворот.

4.1.8 Материалы труб

Трубопровод состоит из соединенных труб и других встроенных компонентов.Как указано в разделе 812 стандарта ASME B31.8, трубопровод может быть изготовлен из стали, высокопрочного чугуна, пластмасс или комбинации материалов. Однако большинство газораспределительных трубопроводов выполнено из стальных труб.

Выбор материала очень важен при планировании газораспределительной сети. Стальные трубы более подвержены коррозии по сравнению с трубами из чугуна с шаровидным графитом и пластиковыми трубами. Пластиковые трубы не подвержены коррозии, однако они обладают самой низкой прочностью по сравнению со стальными трубами и трубами из высокопрочного чугуна.Ковкий чугун имеет низкую свариваемость по сравнению со стальными трубами, что требует применения других методов соединения. Поэтому при выборе материалов для газораспределительной сети следует внимательно изучить преимущества и недостатки любого выбранного материала.

Стальные трубы, изготовленные в соответствии со следующими стандартами API 5L, ASTM A53 / A53M, ASTM A106 / A106M, ASTM A134 и другими стандартами, указанными в разделе 814.1.1, могут использоваться для трубопроводов.

Как указано в разделе 14.1.2 ASME B31.8 труб из высокопрочного чугуна, изготовленных в соответствии с ANSI A21.52, под названием «Трубы из высокопрочного чугуна, центробежно-литые для газа», могут использоваться в газопроводах.

Раздел 814.3 раздела 814.3 стандарта ASME B31.8 разрешает использование пластиковых труб. Могут использоваться пластиковые трубы и компоненты, изготовленные в соответствии с любым из нижеперечисленных стандартов.

Можно использовать

Полиэтиленовых труб, изготовленных в соответствии со стандартом D2513 (полиэтиленовые (PE) газонапорные трубы, трубки и фитинги).

Трубы из полиамида-11 (PA-11), изготовленные в соответствии с ASTM D2517 (полиэтиленовые (PE) газонапорные трубы, трубки и фитинги), трубы и фитинги из армированного эпоксидной смолы ASTM D2517, могут использоваться в газораспределительной сети

Могут использоваться термопластичные трубы, трубки, фитинги и цемент, соответствующие ASTM D2513, однако они должны изготавливаться в соответствии с программой внутризаводского контроля качества, рекомендованной в Приложении A3 спецификации

4.1.9 Маршрут газопровода

Распределительная сеть должна быть проложена таким образом, чтобы газ можно было экономично и эффективно транспортировать к потребителям газа. Трубопровод следует прокладывать таким образом, чтобы трубопровод был близок к потребителям. Кроме того, маршрутизация должна учитывать будущих клиентов.

4.1.10 Разрешительные и нормативные требования

Разрешение является важным фактором при планировании газораспределительного трубопровода. Процедуры выдачи разрешений различаются в зависимости от страны. Разрешение — это удостоверяющий документ, подтверждающий, что трубопровод может быть проложен по спроектированной трассе в соответствии с указанным стандартом.Например, в Нигерии разрешения на трубопроводы выдаются Департаментом нефтяных ресурсов (DPR). Разрешительная процедура проводится в соответствии с Законом о нефтепроводах.

Перед началом строительных работ должны быть получены все разрешения от государственных органов, включая Министерство транспорта (для пересечения дорог с трубопроводом и железнодорожных переходов), водных путей (для пересечения трубопроводов через реки) и т. Д.

4.1.11 Трубопроводная арматура

При планировании газораспределительной сети должен быть выполнен критический анализ арматуры, которая будет использоваться.Некоторые требования к фитингам поясняются ниже:

Отводы

Указанные отводы трубопровода должны соответствовать требованиям к давлению, температуре, толщине и изгибу

Главная распределительная линия может быть снабжена скребками в зависимости от требований клиента и норм. При очистке трубопроводов скребками все изгибы должны соответствовать требованиям предлагаемых инструментов для очистки скребков. Некоторым инструментам для чистки скребков требуются изгибы 5D для легкого прохождения инструмента, поэтому изгибы должны соответствовать радиусу изгиба 5D.

Тройник с зазубриной

Тройники с зазубринами используются на магистральных трубопроводах, прокладываемых через скребок.Указанный тройник с решеткой должен соответствовать требованиям к температуре, давлению и очистке скребками. Тройник с решеткой должен быть установлен на всех ответвлениях от магистрали, чтобы гарантировать, что инструмент для очистки не находится в запасе на соединениях ответвлений.

Фланцы

Фланцы — это ключевые соединительные элементы, используемые в газораспределительной сети. Когда фланцы используются в газораспределительной системе, они являются самым слабым звеном, где могут возникнуть утечки газа. Указанный класс фланца должен соответствовать требованиям линии по давлению и температуре.

4.1.12 Глубина заглубления трубопровода

Трубопровод, по которому транспортируется газ, должен быть заглублен на соответствующей глубине в соответствии с проектными нормами и стандартами, такими как раздел 841.1.11 ASME B31.8. Кроме того, местные директивы являются обязательными и заменяют любые требования международных стандартов. Фактическая глубина заглубления трубопровода должна быть определена после критического исследования трассы трубопровода с учетом безопасности трубопровода и других соображений.

4.1.13 Оценка целостности трубопровода

Оценка целостности трубопровода обеспечивает безопасную эксплуатацию трубопровода.На концептуальной стадии проекта должен быть проанализирован предполагаемый метод оценки. Существует несколько методов оценки целостности, таких как ультразвуковой контроль, очистка скребками с помощью интеллектуальных инструментов и т. Д.

Трубопроводы, планируемые для очистки скребками, должны иметь все фитинги и клапаны, удовлетворяющие требованиям очистки скребками

4.1.14 Стоимость строительства газораспределительной сети

Надлежащая стоимость оценка должна быть выполнена при проектировании газораспределительной системы для определения осуществимости проекта.Капитальные затраты (CAPEX) и операционные расходы (OPEX) должны быть проанализированы, чтобы определить, осуществим ли проект. CAPEX — это категория расходов, которая возникает от стадии проектирования проекта до стадии ввода в эксплуатацию, в то время как эксплуатационные расходы покрывают затраты, которые будут понесены при эксплуатации газораспределительной системы.

5 Заключение

Природный газ может транспортироваться в газообразном состоянии (NG или CNG) или в жидком состоянии (LNG). Природный газ может транспортироваться морскими судами / кораблями, специальными трубами / сосудами под давлением, установленными на грузовиках и трубопроводах.

Выбор способа транспортировки газа и состояния транспортировки газа требует критической оценки доступной транспортной инфраструктуры, количества газа, необходимого конечным пользователям, общих капитальных и операционных затрат проекта.

6 Ссылки

ASME B31.8 — 2016: Системы трубопроводов для передачи и распределения газа

ISO 21809-1: Нефтяная и газовая промышленность. Наружные покрытия для подземных или затопленных трубопроводов, используемых в системах трубопроводного транспорта. Часть 1: Полиолефиновые покрытия ( 3-слойный PE и 3-слойный PP).

Западноафриканский газопровод: https://www.wagpco.com/the-project/wapco-pipeline

Axxela Group: https://axxelagroup.com/operations/gaslink-nigeria-limited/

Axxela Group: https://axxelagroup.com/operations/gas-network-services-limited/

Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: Распределение природного газа

Сеть трубопроводов природного газа США

Источник: EIA

В Соединенных Штатах имеется обширная система трубопроводов природного газа, по которой можно быстро и экономично распределять природный газ практически в любое место в 48 штатах с низкими ценами.Газ распределяется с использованием 305 000 миль транспортных трубопроводов (см. Карту), а еще 2,2 миллиона миль распределительных трубопроводов транспортируют газ в пределах зон коммунальных услуг. Система распределения также включает тысячи точек доставки, приема и соединения; сотни складских помещений; и около 50 пунктов экспорта и импорта природного газа.

В дополнение к распределению через разветвленную сеть трубопроводов страны возобновляемый природный газ (ГСЧ) может подаваться на производственных площадках, таких как свалки или очистные сооружения с возможностью очистки и повышения качества биогаза (газообразный продукт разложения органических веществ. ).Как и обычный природный газ, ГСЧ может быть сжат или сжижен для использования в транспортных средствах.

Распределение сжатого природного газа

Подавляющая часть поставок сжатого природного газа (КПГ) в стране распределяется через установленную систему распределения природного газа.

Большинство заправочных станций природного газа заправляют КПГ, который обычно сжимается на месте. КПГ используется в автомобилях малой, средней и большой грузоподъемности.

Чтобы найти это топливо, см. Расположение заправочных станций КПГ.

Распределение сжиженного природного газа

Сжиженный природный газ, или СПГ, необходимо переохлаждать и хранить в жидкой форме при температуре -260 ° F перед обратным преобразованием в газ. СПГ должен быть в газообразной форме, прежде чем он попадет в внутреннюю трубопроводную систему распределения и в конечном итоге будет доставлен конечному пользователю. СПГ можно использовать в транспортных средствах, хотя автомобили, работающие на СПГ, более распространены.

В то время как большинство заправочных станций природного газа в Соединенных Штатах заправляют КПГ, доступно ограниченное количество заправочных станций СПГ.Многие пользователи СПГ — это автопарки, которые имеют частную заправочную инфраструктуру для своих транспортных средств; однако в последние годы открылись также многочисленные общественные заправочные станции СПГ. Крупные предприятия по сжижению природного газа обеспечивают СПГ-топливо для транспортировки по всей стране, и СПГ необходимо доставлять на станции грузовиками.

Чтобы найти это топливо, см. «Расположение заправочных станций СПГ».

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.»

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации. «

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился и их было

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей роте

имя другим на работе.»

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что я уже знаком.

с деталями Канзас

Авария City Hyatt «

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. You

— лучшее, что я нашел ».

Рассел Смит, П.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.»

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент, оставивший отзыв на курс

материалов до оплаты и

получает викторину.»

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «

Mehdi Rahimi, P.E.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании оборудования «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследований в

документ но ответов

в наличии »

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, P.E.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

вынуждены ехать «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время искать, где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

на ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

Сертификация

. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

в хорошем состоянии »

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна »

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы по номеру

.

обзор везде и

всякий раз.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

из материала. Полная

и всесторонний ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

конечно.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат

. Спасибо за изготовление

процесс простой. »

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

одночасовой PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для просмотра содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об EE для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

Сертификат

. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

многие различные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Газораспределительные системы | Swagelok

Полностью собранные и протестированные газораспределительные панели для промышленного применения

Газораспределительные системы должны безопасно и эффективно доставлять газы от источника высокого давления до конечного процесса при давлении и скорости потока, необходимых для каждого применения. Однако, когда работа системы не является интуитивно понятной, когда присутствуют утечки или когда газовые панели трудно обслуживать, могут возникнуть проблемы.

• Незаметные утечки дорогостоящих газов могут снизить вашу рентабельность
• Утечки бытовых газов могут угрожать эффективности процесса и увеличивать эксплуатационные расходы
• Многие типы утечек также могут создать угрозу безопасности для членов вашей команды
• Проблемы с системой подачи газа могут привести к прерыванию процесса и незапланированным простоям

Часто промышленные предприятия не имеют опыта или ресурсов в области снижения давления, чтобы эффективно решать эти проблемы в своих газораспределительных системах.Компания Swagelok может помочь.

Узнайте, как наши консультанты помогают небольшим командам оптимизировать и лучше управлять обширными системами распределения газа с помощью нашей программы распределения газа.

Swagelok

^® Газораспределительные системы

Если вам нужно стандартное решение или индивидуальная компоновка, мы можем спроектировать и собрать систему подачи газа, которая подходит именно вам. Наши стандартные панели для подачи газа поставляются полностью смонтированными и протестированными. Их легко заказать из нашего руководства по применению в виде отдельных номеров деталей, что сводит к минимуму время, которое ваши инженеры тратят на спецификацию и закупку новых систем.Они также обладают широкими возможностями настройки — мы можем добавлять функции или вносить изменения по мере необходимости в соответствии с вашими требованиями.

Мы проектируем газораспределительные системы Swagelok на основе передового опыта. Наши модульные панели имеют минимальное количество резьбовых соединений, чтобы уменьшить потенциальные точки утечки, и они интуитивно промаркированы, чтобы способствовать безопасному, простому использованию и обслуживанию. На все наши газораспределительные системы распространяется Ограниченная пожизненная гарантия Swagelok.

Послушайте, как наши инженеры рассказывают о различных разработанных Swagelok подсистемах распределения газа, которые мы предлагаем, и о преимуществах, которые они могут вам принести.

Выберите из модульных подсистем газораспределения

Газораспределительные системы Swagelok построены на одной или нескольких ступенях регулирования давления и могут включать четыре подсистемы:

• Swagelok ^® вход источника (SSI)
• Swagelok ^® газовая панель (SGP)
• Swagelok ^® преобразователь (SCO)
• Swagelok ^® точка использования (SPU)

Загрузите наше руководство по применению

Swagelok

^® Вход источника (SSI)

Входное отверстие источника устанавливает соединение между источником газа высокого давления и распределительной системой.Важно, чтобы впускное отверстие было снабжено соответствующими соединениями цилиндра; шланги; НКТ; фильтры; а также функции вентиляции, продувки и сброса давления, чтобы обеспечить безопасную подачу газа в первичный регулятор давления газа или автоматическое переключение.

Для одного газового баллона сборка может быть такой же простой, как шланг и соединитель, в то время как для нескольких баллонов может потребоваться коллектор, включающий множество шлангов и клапанов.

Предлагаем:

• Широко настраиваемые опции для продувки или выпуска газов при замене баллонов, всегда обеспечивающие безопасность оператора
• Доступна опция вентиляции отдельных линий для максимального увеличения времени безотказной работы

Как консультанты Swagelok могут помочь

Легко предположить, что входной патрубок источника будет стандартно поставляться с новой газовой панелью и будет использовать правильный разъем баллона, но это не всегда так.Наши консультанты позаботятся о том, чтобы все компоненты были включены и правильно указаны с минимальным количеством точек подключения, шлангами, которые не падают на землю, и надлежащим образом поддерживаемыми компонентами. Кроме того, мы можем посоветовать, когда для определенных газов могут потребоваться специальные шланги.

Swagelok

^® Газовая панель (SGP)

В качестве основного регулятора давления газа SGP завершает первое снижение давления исходного газа и обеспечивает его подачу с правильным расходом на следующую ступень системы.Снижение давления осуществляется либо в одну ступень с одним регулятором давления, либо в две ступени с помощью сдвоенного регулятора давления.

Предлагаем:

• Модульные панели, которые легко обслуживать, так как любая часть может быть отсоединена с помощью соединения Swagelok, поэтому панель не нужно снимать
• Опции, реализованные вокруг регулятора и клапанов для цветовой кодировки, если это необходимо для вашего объекта

Как консультанты Swagelok могут помочь

Точное определение правильного давления на входе и выходе может быть трудным — наши консультанты четко объяснят особенности использования различных сред.Мы также можем помочь вам понять, где требуется двухступенчатый регулятор — многие клиенты с удивлением узнают, что для большинства бутылок не требуется двухступенчатое решение.

Swagelok

^® Преобразователь частоты (SCO)

Автоматическая система переключения плавно переключается с одного источника газа на другой, чтобы обеспечить бесперебойную подачу газа. Это достигается за счет смещения уставок двух регуляторов давления, что позволяет системе продолжать работу при смене основного источника газа.Наша переключающая станция позволяет устанавливать заданные пользователем точки переключения, чтобы сократить потери газа, остающегося в баллонах.

Предлагаем:

• Больше уверенности в том, что точка переключения остается постоянной
• Дополнительное регулирование линии, если ваша система включает в себя регулятор точки использования на выходе — это может устранить дополнительную стоимость регулятора на SCO
• Гибкость настройки давления переключения в соответствии с вашими требованиями

Как консультанты Swagelok могут помочь

Системы автоматического переключения широко используются, но часто недостаточно изучены.Кроме того, универсальное решение, как правило, применяется ко многим различным системам, параметры и потребности которых могут различаться. Мы можем помочь вашей команде лучше понять функциональные возможности системы, чтобы избежать неопределенности в работе, устранении неполадок и обслуживании.

Swagelok

^® Место использования (SPU)

Пункт использования обеспечивает последнюю критическую стадию регулирования давления перед использованием газа. Часто это наименее сложные из четырех основных подсистем, обычно имеющие регулятор давления, манометр и запорный клапан.Системы в точках использования предлагают удобный и точный метод регулировки давления в соответствии с потребностями испытательного стенда или оборудования.

Предлагаем:

• Стандартизация и согласованная работа в точке использования
• Поток сверху вниз или снизу вверх в соответствии с вашими требованиями
• Плоская пластина, нижнее крепление, верхнее крепление и варианты настенного крепления
• Компактная конструкция

Как консультанты Swagelok могут помочь

Мы можем показать вам скрытую экономию, например, как можно использовать одноступенчатый SGP для минимизации затрат там, где допустимо варьирование линейного давления между SGP и SPU.Все подсистемы Swagelok® легко конфигурируются в соответствии с вашими требованиями, и наши консультанты помогут вам выбрать лучшие компоненты для работы и подберут подходящий вариант монтажа, который сводит к минимуму возможность повреждения.

Запросить информацию о газораспределительных системах

Газопроводные системы и эксплуатация

Читатели требовали редакционных материалов, демонстрирующих основные знания, общие концепции и процессы, а также непрерывное образование в газоперерабатывающей промышленности, и компания Gas Processing & LNG откликнулась.Во второй части этой обучающей серии статей автор исследует основы газопроводных систем и эксплуатации. Следите за новыми статьями «Назад к основам» в следующих выпусках журнала Gas Processing & LNG.

В 4 веке до нашей эры китайский историк Чан Цюй описал странный «воздух огня», который использовался для освещения комнат и для производства соли путем кипячения рассола. Чанг также сообщил об изобретательной бамбуковой системе, запечатанной битумом, которая использовалась для транспортировки природного газа из трещины в открытой сельской местности в деревни; якобы он описал первый известный трубопровод.

В 1859 году американский бизнесмен Эдвин «полковник» Дрейк пробурил скважину с нефтью и попутным газом недалеко от Титусвилля в Пенсильвании. Газ доставлялся в Титусвилл по трубопроводу длиной 2 дюйма и 9 км, в основном для освещения. Дрейк доказал, что природный газ можно безопасно и легко транспортировать от источника к рынку, проложив путь для развития газовой промышленности.

На сегодняшний день общая протяженность трубопроводов составляет 2,76 млн км в более чем 120 странах мира.Только в 2019 году было завершено строительство трубопроводов общей протяженностью 7830 км, или около одной пятой окружности Земли. Эти цифры красноречиво говорят о важности трубопроводных систем в газовой отрасли.

Эта статья дает представление о составных элементах трубопроводных систем. В нем также излагаются технические вопросы, связанные с сектором транспортировки и распределения природного газа, и то, как обрабатываются сезонные колебания спроса.

Магистральные и распределительные сети. Трубопроводные системы — это сложные инфраструктуры, соединяющие источники энергии с конечными пользователями, которые обычно расположены далеко от точек доставки. Пункты доставки обычно соответствуют узлам учета на производственных объектах, где природный газ передается от производителя к отправителю, или узлам учета на границах стран-импортеров.

Транспортная система содержит передающие сети или магистральные линии вместе с распределительной сетью. Магистральный трубопровод представляет собой трубопровод высокого давления (от 40 до 80 бар изб. Для береговых сооружений, до 200 бар изб. Для некоторых морских применений) большого диаметра (20 дюймов).–48 дюймов) труба проходит на большие расстояния, часто по трансграничным маршрутам. Он предназначен для обработки больших объемов газа, поступающего из нескольких точек входа (системы сбора, центральные технологические объекты и другие точки приема). Как правило, точки выхода из сети передачи ограничиваются боковыми линиями для подключения к региональным (внутригосударственным) сетям, инфраструктурам хранения и ключевым зонам потребителей.

Распределительные сети предназначены для обслуживания рынков. В целом, эту часть системы можно отнести к категории региональной распределительной системы, работающей при пониженном давлении (20–40 бар изб.) Для подачи газа промышленным потребителям, электростанциям и местным распределительным компаниям.Он получает газ от магистральных трубопроводов или от местных производителей.

Местные распределительные сети получают природный газ из региональных сетей, работающих под давлением 5–15 бар изб. Это давление дополнительно снижается местными распределительными компаниями, чтобы удовлетворить потребности конечных пользователей. Например, газ поставляется бытовым потребителям под давлением от 20 до 40 мбар.

Природный газ — продукт без цвета и запаха. Чтобы сделать утечки легко обнаруживаемыми и снизить риски токсичности и взрыва, в природный газ в местной системе распределения добавляется ароматизирующий состав.Трет-бутилмеркаптан является наиболее часто используемым одорирующим веществом; 10 мг / см ³ будет достаточно.

Компрессорные станции. Природный газ, протекающий по линиям электропередачи, подвержен потерям давления из-за трения. В результате расширение газа снижает пропускную способность трубопровода в ущерб транспортной экономике. Компрессорные станции должны быть установлены вдоль магистрального трубопровода, чтобы ограничить скачок плотности газа. Как показывает практика, максимально допустимый перепад давления между двумя последовательными компрессорными станциями составляет примерно 25–30% от давления нагнетания на вышестоящих станциях.

Большая компрессорная станция может включать до 12 компрессоров (центробежных или поршневых). Эти компрессоры обычно приводятся в действие газовой турбиной с потребляемой мощностью до 60 МВт. Счет за электроэнергию для транспортировки природного газа является важным элементом финансовой отчетности транспортной компании.

Общая конфигурация системы трубопроводов показана на Рис. 1 . Некоторые крупные пользователи получают питание напрямую от магистральной линии, чтобы они могли справляться с переходными процессами нагрузки.В самом деле, низкое давление в распределительной сети не обеспечило бы большой емкости хранилища, на которую можно было бы положиться в переходных условиях.

Рис. 1. Общее устройство трубопроводной системы.

Трубопроводные системы для транспортировки природного газа изготовлены из углеродистой стали, имеющей высокий предел текучести и предел прочности. Класс API 5L X65 и выше является наиболее популярным материалом из углеродистой стали, используемой для трубопроводов высокого давления.Для морских применений в основном используется класс L450 по API 5L. Распределительные системы были построены из множества различных материалов, включая чугун, сталь, медь и пластмассовые трубы. Пластиковые трубы сегодня широко используются в газораспределительных системах.

Диспетчерские центры. Пункты входа, доставки и выхода (включая входящие / исходящие потоки систем хранения), компрессорные станции и работы по техническому обслуживанию должны тщательно координироваться, контролироваться и контролироваться, чтобы гарантировать безопасную и эффективную работу и сбалансировать фактический спрос.Значительные колебания спроса наблюдаются в течение дня и недель, а также по сезонам.

Эта деятельность осуществляется через диспетчерские центры, в основе которых лежат телеметрические сети, системы удаленной передачи данных и централизованные системы мониторинга, наблюдения и контроля сбора данных. Сердцем диспетчерского центра является сложная программная система диспетчерского управления и сбора данных, или SCADA. Система SCADA способна обрабатывать сотни тысяч данных, поступающих из множества измерений в режиме реального времени.

Основы проектирования трубопроводов. Новый рынок природного газа формируется из-за ограниченной клиентской базы. Трубопровод должен быть спроектирован с учетом динамики обслуживаемых рынков. Это потребует оптимального сочетания диаметров трубопроводов, станций сжатия и расстояний до них в зависимости от желаемой гибкости и расширяемости.

Для данного диаметра и длины трубопровода транспортные расходы снижаются с увеличением пропускной способности, поскольку отношение капитальных затрат к пропускной способности уменьшается быстрее, чем возрастают затраты на сжатие, как показано на рис.2. По мере того, как емкость продолжает расти, наклон кривой уменьшается из-за более чем пропорционального увеличения стоимости сжатия, которое становится преобладающим справа от оптимальной точки.

Трубы разного диаметра имеют разные профили стоимости; поэтому транспортные операторы должны выбрать оптимальную конфигурацию трубопроводов с учетом прогнозируемого развития рынка.

Рис. 2 также показывает, что трубопроводы могут принести значительную экономию на масштабе: оптимальная точка уменьшается с увеличением диаметра трубы.По этой причине общепринято строить трубопроводную систему с большим диаметром трубы, чем требовалось изначально, но с ограничением мощности компрессора в соответствии с текущими потребностями. Новые компрессоры могут быть добавлены позже, когда возрастет потребность в транспортных мощностях.

Рис. 2. Инвестиционные затраты в зависимости от пропускной способности трубопровода.

Когда рынок выходит за пределы оптимальной мощности, транспортные операторы сначала пытаются удовлетворить дополнительный спрос, увеличивая давление подачи существующего компрессора, прежде чем вкладывать средства в расширение.Однако этот подход допускает ограниченное «пространство для маневра», поскольку поток увеличивается только пропорционально квадратному корню из перепада давления вдоль линии, в то время как потребление энергии компрессорами увеличивается более чем пропорционально. После извлечения максимальной дополнительной мощности из существующей конфигурации трубопроводов, новый рыночный спрос может быть удовлетворен путем чередования кольцевания существующей линии с добавлением новых компрессорных станций.

Замкнутая петля — это когда один трубопровод проложен параллельно между двумя компрессорными станциями, образуя две линии из одной, как показано на Рис.3 . Для заданной производительности перепад давления между двумя последовательными станциями замкнутой системы составляет одну четверть по сравнению с одиночной линией. Станция сжатия справа от петлевой секции может поднять давление до значения, соответствующего увеличенной производительности, при сохранении желаемого давления в точке выхода. Петлевой подход позволяет увеличить пропускную способность трубопроводной системы.

Рис.3.Обводка трубопровода.

Расстояние между двумя компрессорными станциями составляет 100–200 км. Петлевые трубы могут увеличивать расстояние между компрессорными станциями. Иногда петля используется для создания емкости для хранения, где природный газ может быть упакован в трубопровод, чтобы увеличить поставки местным потребителям в периоды пиковой нагрузки. Помимо регулирования давления нагнетания и создания петель, еще одним вариантом увеличения пропускной способности трубопровода является установка нового компрессорного оборудования.

Подводные трубопроводы. При морской разведке и добыче газа подводные трубопроводы используются для соединения платформ с материком. Эти трубопроводы обычно изготавливаются из композитных материалов. Сердечник представляет собой трубу из углеродистой стали, рассчитанную на высокое давление. В зависимости от конфигурации системы трубопроводов внутренняя поверхность этих труб может быть покрыта покрытием, обычно материалом на основе эпоксидной смолы, для уменьшения трения. Снаружи металлическая часть трубы окутана многослойным полиэтиленовым покрытием для защиты от коррозии.В конечном итоге навес из бетонного материала обеспечит фундаментальную устойчивость и защиту от внешних воздействий.

Коммерческие трубы соединяются горизонтально на палубе судна и скользят по дну в традиционной S-образной форме. Затем их переставляют горизонтально на морском дне. Наклонный участок трубы между морским дном и трубоукладочным судном должен быть достаточно длинным, чтобы избежать изгибающего напряжения сборки.

Альтернативой S-образной формации является J-образная прокладка.Он заключается в соединении двух последовательных отрезков трубы вертикально на судне-укладчике. Затем трубу вертикально опускают на морское дно. Техника «J» позволяет достигать больших глубин.

Примечание: На небольших расстояниях компрессорной станции на производственной платформе достаточно для доставки газа на береговую компрессорную станцию. На большие расстояния компрессорное оборудование необходимо устанавливать на стояках, что требует значительного увеличения затрат.

В качестве альтернативы, транспортировка природного газа на большие расстояния без промежуточных компрессорных станций может осуществляться за счет повышения давления в трубопроводе.Трубопровод Nord Stream пересекает Балтийское море от Выборга, Россия, до Грайфсвальда, Германия, протяженностью 1224 км без промежуточных стояков. В условиях эксплуатации трубопровода температура газа падает внутри оболочки образования гидратов и пробок «сырого газа».

Образование пробок / гидрата может нанести ущерб целостности трубопроводной системы; поэтому перед подачей природного газа в трубопровод его необходимо обработать так, чтобы в трубопроводе не могли образоваться куски жидкости или гидраты. На рис. 4 показаны специальные установки подготовки газа, предназначенные для подводной транспортировки газа без промежуточной рекомпрессии.

Рис. 4. Газоперерабатывающий завод для международной транспортировки газа. Фото любезно предоставлено Siirtec Nigi SpA.

Хабы природного газа. Хабы — важные инструменты для развития товарного рынка. Это места, физические или виртуальные, где можно свободно торговать природным газом и поставлять его через рыночный механизм, требующий разнообразных источников поставки газа (включая внутреннюю добычу, импорт трубопроводов и отгрузку СПГ за границу), хранилищ и сильной потребительской базы среди конкурирующих компаний. покупательский интерес.

В идеале, лучшие физические места для размещения концентратора — это точки схождения различных трубопроводных систем. Объединив эти системы, можно перемещать природный газ из районов поставки и экспортировать на основные рынки потребления. На открытых рынках регулирование играет ключевую роль в разрешении отечественным и иностранным участникам торговли и свободного доступа к трубопроводам и хранилищам.

Хенри Хаб — один из самых известных хабов. Расположенный в Эрате, штат Луизиана, Henry Hub соединяет между собой девять межгосударственных и четыре внутригосударственных трубопроводных системы, а также имеет возможность подключения к хранилищам газа.

Управление сезонностью. Среди ископаемых видов топлива природный газ отличается заметными сезонными колебаниями спроса. Почасовые, еженедельные, ежемесячные и сезонные колебания потребления являются результатом сочетания отраслевых видов использования. Промышленность, производство электроэнергии, сельское хозяйство, транспорт и жилищный сектор используют природный газ для своей работы. Тем не менее, каждый сектор имеет разнообразный профиль потребления.

Рис. 5 показывает профили спроса для различных секторов в Италии, стране с умеренным климатом на юге Европы.Как можно видеть, промышленный сектор имеет почти плоский профиль, который имеет тенденцию сглаживать общий цикл наряду с производством электроэнергии. Однако ежедневные колебания выработки электроэнергии увеличиваются вследствие роста использования возобновляемых источников энергии. Предложение возобновляемой энергии подвержено резким и непредсказуемым колебаниям, в результате чего газовые турбины для выработки электроэнергии должны питаться природным газом, чтобы заполнить разрыв между спросом и предложением.

Фиг.5. Структура спроса на газ по секторам в Италии.

В жилом секторе месячные пики спроса в три раза превышают минимальные. Рис. 5 показывает, что спрос значительно увеличивается с ноября по апрель и падает с конца апреля по октябрь. В целом тенденция спроса на природный газ представляет собой последовательность пиков и спадов со значительной амплитудой колебаний.

Предложение же, напротив, почти ровное.Это по техническим и экономическим причинам. В резервуарах газ должен диффундировать через пористость субстрата; поэтому значительные колебания в добыче газа могут нарушить добычу. Не имеет экономического смысла проектировать трубопровод для максимальной мощности, рассчитанный всего на несколько месяцев в году; поэтому для профиля подачи можно сделать только ограниченный допуск, как показано синей линией на рис. 5 .

Несбалансированность спроса и предложения может быть устранена с помощью складских помещений в подземных геологических формациях.Эти буферы можно разделить на три типа:

• Площадки подземного хранения газа (ПХГ), включая истощенные резервуары, водоносные горизонты и соляные полости
• Емкости для хранения СПГ
• Линейные пакеты.

Более 80% ПХГ — это истощенные резервуары, которые относительно легко преобразовать в хранилища. Водоносный горизонт подходит для хранения природного газа, если водоносная осадочная порода перекрыта непроницаемой покрывающей породой.Это требование ограничивает использование водоносных горизонтов в качестве хранилищ газа.

Право собственности на буферы принадлежит транспортным компаниям, поскольку нормативные акты обычно не предусматривают выделение хранилищ из других активов в цепочке поставок природного газа. Как правило, эти объекты расположены рядом с потребительскими районами.

Природный газ, хранящийся под давлением около 150 бар изб. В ПХГ, включает рабочий газ и буферный газ, как показано в Рис. 6 . Первый — это газ, который можно добывать из хранилищ для удовлетворения спроса.Рабочий газ составляет около 50% от общего количества (или 70% в случае соляных пещер). Амортизирующий газ обеспечивает тягу, необходимую в фазе подачи. Этот газ невозможно извлечь из хранилища без нарушения работы объекта.

Рис. 6. Иллюстрация подземного хранилища газа.

Зимой, когда спрос на природный газ резко возрастает, объем, необходимый для компенсации дополнительного потребления, обеспечивается рабочим газом.С весны до осени поступающий из магистральных трубопроводов газ сжимается и закачивается в хранилище. Таким образом обеспечивается баланс спроса и предложения.

Соляные пещеры вырезаны из геологических образований в результате процесса выщелачивания, который может длиться до 4 лет. Среди ПХГ соляные пещеры — самые дорогие сооружения; тем не менее, их способность к быстрой смене циклов (оборачиваемость запасов) в сочетании с реагированием на ежедневные (и даже ежечасные) изменения потребностей клиентов снижает годовые затраты на 1 000 м ³ запасов газа, закачиваемых и отводимых.Возможность оборота запасов делает соляные каверны подходящим инструментом для снятия пиков, что оправдывает их высокие инвестиционные затраты.

Это описание относится к обычному использованию UGS. Однако площадки ПХГ могут также использоваться в качестве стратегических резервов для решения непредсказуемых событий, таких как не по сезону холодные зимы или перебои в потоках из-за непредвиденных происшествий, саботажа или геополитических споров. Эта функция ПХГ имеет первостепенное значение для тех стран / государств, где импорт природного газа составляет постоянную долю потребления газа.Как правило, этот рабочий газ нельзя добывать без разрешения правительства.

ПХГ также используются в спекулятивных целях. Если инвесторы ожидают повышения цены в будущем, они могут купить желаемый объем природного газа на рынке, хранить его в ПХГ и перепродать, когда цена вырастет до или выше ожидаемого значения. Разница между продажной ценой и суммой покупной цены и стоимости хранения должна составлять безубыточность или прибыль.

В конце концов, ПХГ из истощенных резервуаров предоставляет поставщикам ограниченное пространство для маневра, чтобы справиться с временными потрясениями спроса.Тем не менее, система распределения должна быть способна удовлетворить краткосрочный пиковый спрос и колебательный спрос, который может происходить ежедневно или даже ежечасно. В этих случаях другие источники, используемые для пополнения запасов, — это линейная насадка и хранилище СПГ.

Метод линейной упаковки использует физический объем газа, содержащийся в трубопроводах. При давлении 80–100 бар в магистральном трубопроводе диаметром 40 дюймов и длиной 1000 км находится примерно 60 млн. М ³ –100 млн. М ³ . Вариации рабочего давления в трубопроводе на несколько бар обеспечивают модуляцию — ограниченную несколькими десятками ммм ³ — и гибкость подачи.Эту гибкость можно использовать для удовлетворения мгновенных колебаний спроса.

В отличие от систем распределения других сырьевых товаров, роль, которую играет сектор добычи и переработки природного газа, выходит далеко за рамки взаимосвязи спроса и предложения. Системы газопроводов позволяют повсеместно использовать природный газ в основных секторах современной экономики и могут быстро реагировать на неблагоприятные события, тем самым обеспечивая непрерывность поставок.

Капиллярная диффузия магистральных трубопроводов и распределительных сетей, их взаимосвязь через узлы, своевременная координация точек входа, большое количество точек доставки и безопасность, предлагаемая ПХГ, делают поставки природного газа на конечные рынки безопасными и надежными. GP

Лоренцо Микуччи — старший директор Siirtec Nigi SpA.