Предохранительные устройства регуляторов и фильтры

Предохранительные устройства подразделяются на запорные и сбросные. Предохранительно-запорные устройства (запорные клапаны) - устройства, обеспечивающие прекращение подачи газа, у которых скорость приведения рабочего органа в закрытое положение составляет не более 1 сек. Предохранительно-сбросные устройства (сбросные клапаны) - устройства, обеспечивающие защиту газового оборудования от недопустимого повышения давления газа в сети.

Предохранительно-запорные устройства устанавливают перед регулятором давления газа. Их мембранная головка через импульсную трубку соединена с газопроводом конечного давления. При увеличении конечного давления сверх установленных норм ПЗК автоматически отсекают подачу газа на регулятор.

Предохранительно-сбросные устройства, применяемые в ГРП, обеспечивают сброс избыточного количества газа в случае неплотного закрытия ПЗК или регулятора. Монтируют их на отводящем патрубке газопровода конечного давления, а выходной штуцер подключают к отдельной свече. Если технологический процесс потребителей газа предусматривает непрерывную работу газовых горелок, то ПЗК не устанавливают, а монтируют только ПСК. В этом случае необходимо установить сигнализаторы давления газа, оповещающие о повышении давления газа сверх допустимой величины. Если ГРП (ГРУ) снабжает газом тупиковые объекты, то установка ПЗК необходима.

Рассмотрим наиболее распространенные типы запорных и предохранительных устройств.

ПЗК низкого (ПКИ) и высокого давления (ПКВ) контролируют верхний и нижний пределы выходного давления газа; выпускаются с условными проходами 50, 80, 100 и 200 мм. Клапан ПКВ отличается от клапана ПКН тем, что у него активная площадь мембраны меньше за счет наложения на нее стального кольца.

Принципиальная схема этих клапанов представлена на рисунке ниже.

Предохранительно-запорные клапаны ПКН и ПКВ

1 - штуцер; 2, 4- рычаги; 3, 10- штифты; 5 - гайка; 6 - тарелка; 7, 8 - пружины; 9 - ударник; 11 - коромысло; 12- мембрана

В открытом положении клапан удерживается рычагом , который фиксируется в верхнем положении за штифт крючком анкерного рычага; ударник с помощью штифта упирается в коромысло и удерживается в вертикальном положении.

Импульс конечного давления газа через штуцер подается в подмембранное пространство клапана и оказывает противодавление на мембрану. Перемещению мембраны вверх препятствует пружина. Если давление газа повысится сверх нормы, то мембрана переместится вверх и соответственно переместится вверх гайка. Вследствие этого левый конец коромысла переместится вверх, а правый опустится и выйдет из зацепления со штифтом. Ударник, освободившись от зацепления, упадет и ударит по концу анкерного рычага. Вследствие этого рычаг выводится из зацепления со штифтом, и клапан перекроет проход газа. Если давление газа понизится ниже допустимой нормы, то давление газа в подмембранном пространстве клапана становится меньше усилия, создаваемого пружиной, опирающейся на выступ штока мембраны. В результате мембрана и шток с гайкой переместятся вниз, увлекая конец коромысла вниз. Правый конец коромысла поднимется, выйдет из зацепления со штифтом и вызовет падение ударника.

Рекомендуется следующий порядок настройки. Сначала клапан настраивают на нижний предел срабатывания. Во время настройки давление за регулятором следует поддерживать несколько выше установленного предела, затем, медленно снижая давление, убедиться, что клапан срабатывает при установленном нижнем пределе. При настройке верхнего предела необходимо поддерживать давление немного больше настроенного нижнего предела. По окончании настройки нужно повысить давление, чтобы убедиться, что клапан срабатывает именно при заданном верхнем пределе допустимого давления газа.

Предохранительно-запорный клапан ПКК-40М.

В шкафных ГРУ (рисунок ниже) устанавливают малогабаритный ПЗК ПКК-40М. Этот клапан рассчитан на входное давление 0,6 МПа.

Схема обвязки шкафной ГРУ с ПЗК ПКК-40М

а - принципиальная схема: 1 - входной штуцер; 2 - входной клапан; 3 - фильтр; 4 - штуцер для манометра; 5 - клапан ПКК-40М; 6 - регулятор РД-32М (РД-50М); 7 - штуцер замера конечного давления; 8 - выходной клапан; 9 - сбросная линия встроенных в регуляторы предохранительных клапанов; 10 - импульсная линия конечного давления; 11 - импульсная линия; 12 - штуцер с тройником; 13 - манометр; б - разрез клапана ПКК-40М: 1, 13 - клапаны; 2 - штуцер; 3, 11 - пружины; 4 - резиновое уплотнение; 5, 7 - отверстия; 6, 10 - мембраны; 8 - пусковая пробка; 9 - импульсная камера; 12 - шток

Для открытия клапана отвинчивают пусковую пробку, после чего импульсная камера клапана сообщается с атмосферой через отверстие. Под действием давления газа мембрана, шток и клапан перемещаются вверх, при этом, когда мембрана находится в крайнем верхнем положении, отверстие в штоке клапана прикрывается резиновым уплотнением и поступление газа из корпуса в импульсную камеру прекращается. Затем пусковую пробку завинчивают. Через открытый клапан газ поступает на регуляторы давления и по импульсной трубке - в камеру. Если давление газа за регуляторами повысится сверх установленных пределов, то мембрана, преодолевая упругость пружины, переместится вверх, в результате чего отверстие, прикрытое ранее резиновым уплотнением, откроется. Верхняя мембрана, поднимаясь, упирается своим диском в крышку, а нижняя под действием пружины и массы клапана со штоком опускается вниз, и клапан закрывает проход газа.

Клапан предохранительно-запорный КПЗ (рисунок ниже) устанавливается перед регулятором давления газа. Его верхний предел срабатывания не должен превышать номинальное рабочее давление после регулятора более чем на 25%, а нижний предел срабатывания в правилах не установлен, так как эта величина зависит от потерь давления в подводящем газопроводе и от диапазона регулирования.

Клапан предохранительно-запорный КПЗ

1 - корпус; 2 - клапан с резиновым уплотнителем; 3 - ось; 4, 5 - пружины; 6 - рычаг; 7 - механизм контроля; 8 - мембрана; 9 - шток; 10, 11 - пружины настройки; 12 - упор; 13, 14 - втулки; 15 - наконечник; 16 - рычаг

Принцип работы КПЗ состоит в следующем:

• в рабочем положении рычаги клапана в зацеплении и в упоре с наконечником штока мембранной головки, а клапан КПЗ открыт;
• при изменении давления газа выше или ниже допустимого мембрана прогибается и перемещает шток соответственно изменению давлению вправо или влево вместе с наконечником;
• рычаг выходит из касания с наконечником, при этом нарушается зацепление рычагов и под действием пружин ось закрывает клапан;
• входное давление газа поступает на клапан и плотнее прижимает его к седлу.

Сбросные предохранительные устройства, в отличие от запорных, не перекрывают подачу газа, а сбрасывают его часть в атмосферу, за счет чего снижается давление в газопроводе.

Существует несколько видов сбросных устройств, различных по конструкции, принципу действия и области применения: гидравлические, рычажно-грузовые, пружинные и мембранно-пружинные. Некоторые из них применяют только для низкого давления (гидравлические), другие - как для низкого, так и для среднего давления (мембранно-пружинные).

Предохранительно-сбросной клапан ПСК. Мембранно-пружинный ИСК (рисунок ниже) устанавливают на газопроводах низкого и среднего давлений. Клапаны ПСК-25 и ПСК-50 отличаются один от другого только габаритами и пропускной способностью.

Предохранительно-сбросной клапан ПСК

1 - регулировочный винт; 2 - пружина; 3 - мембрана; 4 - уплотнение; 5 - золотник; 6 - седло

Газ из газопровода после регулятора поступает на мембрану клапана. Если давление газа оказывается больше давления пружины снизу, то мембрана отходит вниз, клапан открывается и газ идет на сброс. Как только давление газа станет меньше усилия пружины, клапан закрывается. Сжатие пружины регулируют винтом в нижней части корпуса. Для установки ПСК на газопроводах низкого или высокого давления подбирают соответствующие пружины.

Золотник сбросного клапана ПСК-25 имеет форму крестовины и перемещается внутри седла, В ПСК-50 золотник клапана снабжен профилированными окнами. Надежность работ клапана ПСК во многом зависит от качества сборки.

При сборке необходимо:

• очистив клапанное устройство от механических частиц, убедиться, что на кромке седла и уплотняющей резине золотника нет царапин или забоев;
• добиться соосности расположения золотника сбросного клапана с центральным отверстием мембраны;
• для проверки соосности ослабить или вынуть пружину и, нажимая на золотник через отверстие сброса, убедиться, что он свободно перемещается внутри седла.

Предохранительно-сбросной клапан ППК-4.

Пружинный предохранительный клапан среднего и высокого давлений ППК-4 (рисунок ниже) выпускается промышленностью с условными проходами 50, 80, 100 и 150 мм. В зависимости от диаметра пружины 3 он может настраиваться на давление 0,05-2,2 МПа.

Предохраниетльно-сбросной клапан ППК-4

1 - седло клапана; 2 - золотник; 3 - пружина; 4 - регулировочный винт; 5 кулачок

Газовые фильтры.

В ГРУ с условным проходом до 50 мм устанавливают угловые сетчатые фильтры (рисунок ниже), в которых фильтрующий элемент - обойма, обтянутая мелкой сеткой. В ГРП с регуляторами с условным проходом более 50 мм применяют чугунные волосяные фильтры (рисунок ниже). Фильтр состоит из корпуса, крышки и кассеты. Обойма кассеты с обеих сторон обтянута металлической сеткой, которая задерживает крупные частицы механических примесей. Более мелкая пыль оседает внутри кассеты на прессованном волокне, которое смазывают специальным маслом.

Газовые фильтры

а - угловой сетчатый; б - волосяной: 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - сетка; 4 - прессованное волокно; 5 - кассета

Кассета фильтра оказывает сопротивление потоку газа, что вызывает перепад давлений до фильтра и после него. Повышение перепада давления газа в фильтре более 10 ООО Па не допускается, так как это может вызвать унос волокна из кассеты.

Чтобы уменьшить перепады давления, кассеты фильтра рекомендуется периодически очищать (вне здания ГРП). Внутреннюю полость фильтра следует протирать тряпкой, смоченной в керосине.

В зависимости от типа регуляторов и давления газа применяют различные конструкции фильтров.

На рисунке ниже показано устройство фильтра, предназначенного для ГРП, оборудованного регуляторами РДУК. Фильтр состоит из сварного корпуса с присоединительными патрубками для входа и выхода газа, крышки и заглушки. Со стороны входа газа внутри корпуса приварен металлический лист, защищающий сетку от прямого попадания твердых частиц. Твердые частицы, поступающие с газом, ударяясь в металлический лист, собираются в нижней части фильтра, откуда их периодически удаляют через люк. Внутри корпуса имеется сетчатая кассета, заполненная капроновой нитью.

Фильтры сварные

а - фильтр к регуляторам РДУК: 1 - сварной корпус; 2 - верхняя крышка; 3 - кассета; 4 - люк для чистки; 5 - отбойный лист; б - фильтр-ревизия: 1 - выходной патрубок; 2 - сетка; 3 - корпус; 4 - крышка

Оставшиеся в потоке газа твердые частицы фильтруются в кассете, которая по мере необходимости прочищается. Для очистки и промывки кассеты верхнюю крышку фильтра можно снимать. Для замера перепада давления используют дифференциальные манометры. Перед ротационными счетчиками устанавливают дополнительные фильтрующие устройства - фильтр-ревизию (рисунок выше).