Автоматические регуляторы давления их работа

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ

Давление является показателем соотношения расходов газовой или жидкой фазы на входе в аппарат и выходе из него. Постоянство давления свидетельствует о соблюдении материального баланса газовой (жидкой) фазы.

В инженерных системах зданий и сооружений давление регулируется в широких пределах: от 1—5 мм вод. ст., или 10—50 Па (в камерах смесительных клапанов двухканальных систем кондиционирования воздуха), до 30—100 мм. вод. ст., или 300—1000 Па и более (в воздуховодах и камерах статического давления систем вентиляции), и до 60 кгс/см 2 (6 МПа), т. е. до величины, в 10 000 раз большей (в устройствах водо-, хол одо- и теплоснабжения, а также в установках снабжения сжатым воздухом). Такие большие диапазоны регулируемых давлений обусловливают разнообразие типов применяемых регуляторов.

Наиболее простыми регуляторами давления прямого действия являются грузовые регуляторы давления «до себя» 25ч Юнж и «после себя» 25ч 12нж. Регулятор давления «до себя» стабилизирует давление в трубопроводе до регулирующего клапана (по направлению потока), а регулятор «после себя» — после клапана. Регулятор давления «после себя» (рис. 5.6) состоит из регулирующего клапана с двухседельным разгруженным тарельчатым плунжером, закрывающим проход при перемещении вниз головки с резиновой мембраной, являющейся чувствительным элементом регулятора, и колонки с грузовым устройством. Мембрана, закрытая сверху крышкой, представляет собой камеру давления. Регулируемая среда через импульсную трубку оказывает на мембрану давление, вследствие чего создается усилие У 7 ,, которое через шток передается плунжеру. На шток в противоположном силе У 7 , направлении действует усилие Р₂, создаваемое грузом, насаженным на рычажное устройство. Если давление в трубопроводе за клапаном возрастет, то усилие, передаваемое мембраной на шток, увеличится, шток начнет опускаться, а клапан будет приоткрываться. В результате расход регулирующей среды уменьшится, давление за клапаном снизится и система придет в равновесное состояние в тот момент, когда силы, действующие на шток от мембраны и от груза, будут равны. Плунжер клапана займет новое положение, но сила, создаваемая грузом, останется практически прежней. Этот регулятор является астатическим, так как возвращает регулируемый параметр к заданному значению, а его регулирующий орган может при этом занимать любое положение.

Рис. 5.6. Грузовой регулятор давления «после себя»:

1 — клапан; 2 — плунжер;
3 — вентиль; 4 — шток; 5 — импульсная трубка; 6 — резиновая мембрана;
7 — груз

Настраивают такой регулятор на заданное значение давления подбором сменных грузов и перемещением постоянного груза вдоль длинного плеча рычага. Заданное значение давления контролируют манометром, который присоединяют к импульсной трубке. Эти регуляторы имеют сравнительно большую зону нечувствительности (от 6 до 12% верхнего предела настройки) и поэтому могут привести процесс регулирования к колебательному расходящемуся. Чтобы сгладить пульсирующие изменения давления, в импульсную трубку врезают игольчатый вентиль.

Регулятор давления «до себя» отличается от рассмотренного только расположением плунжера клапана относительно седла, что при увеличении давления в импульсной трубке увеличивает проход регулируемой среды. Регуляторы давления 25чЮнж и 25ч12нж выпускают с условным проходом от 50 до 250 мм и диапазоном настроек от 0, 15 до 13 кгс/см 2 (от 0, 015 до 1, 3 МПа) с ограниченным пределом настройки для каждой модификации.

Большое распространение, особенно в системах теплоснабжения, получили регулирующие клапаны прямого (непосредственного) действия типа УРРД (рис. 5.7). Этот регулятор состоит из односедельного, разгруженного сильфонным узлом запорно-регулирующего органа, который соединен с мембранно-пружинным исполнительным механизмом, состоящим из эластичной мембраны и противодействующей пружины 10. На нижней крышке корпуса установлен узел настройки, включающий в себя стакан, настроечную пружину 2 и винт.

Импульс регулируемого параметра проводится по импульсным трубкам непосредственно в камеру 5 или 9 мебранно-пружинного

Рис. 5.7. Принципиальные схемы включения регулятора типа УРРД:

а — регулирование давления «до себя»; б — регулирование давления «после себя»; в — регулирование перепада давления или расхода;

1 — винт; 2, 10 — пружины; 3 — импульсная трубка; 4 — мембрана;
5, 9 — камеры; б — исполнительный механизм; 7 — регулирующий орган;
8 — стакан; 11 — шток

исполнительного механизма. Возникающее при этом импульсе усилие (или разность усилий при регулировании расхода, см. рис. 5.8, в) на мембрану уравновешивается натяжением настроечной пружины 2. Отклонение регулируемого параметра в ту или другую сторону от заданного значения нарушает равновесие действующих сил, что вызывает перемещение регулирующего органа и изменение расхода. В результате этого заданное значение регулируемого параметра будет восстанавливаться. При колебании величины регулируемого давления изменятся усилие на мембрану и, следовательно, уравновешивающее это усилие натяжение настроечной пружины. Другими словами, у этого регулятора величина давления зависит от положения регулирующего органа, т. е. от расхода. Такая зависимость является характерным признаком статического регулятора, в котором скорость перемещения регулирующего органа пропорциональна скорости изменения параметра, но не зависит от величины его отклонения. Этот регулятор не способен вернуть давление точно к заданному значению. Величина регулируемого давления будет зависеть от положения клапана, т. е. от степени сжатия пружины. Статические регуляторы, как правило, лучше и надежнее в установках теплоснабжения, чем астатические 25ч Юнж и 25ч12нж.

Регуляторы УРРД выпускаются с условным проходом 25, 50 и 80 мм и диапазоном возможных настроек от 0, 4 до 6 кгс/см 2 (от 0, 04 до 0, 6 МПа). При необходимости регулировать давление от 6 до 16 кгс/см 2 (от 0, 6 до 1, 6 МПа) применяют гидравлический регулятор РД-ЗА в комплекте с УРРД. Регулятор РД-ЗА является универсальным, т. е. в зависимости от вида сборки может поддерживать заданное давление, перепад давления, уровень воды и расход регулируемой среды. Этот регулятор имеет усилитель-преобразователь типа сопла-заслонки, основанный на принципе дросселирования заслонкой потока рабочей жидкости, вытекающей из сопла. Рабочая жидкость является источником вспомогательной энергии. Заслонка находится под воздействием чувствительного элемента, воспринимающего регулируемую величину.

Рассмотрим принцип действия РД-ЗА в комплекте с УРРД в схеме регулирования давления «до себя» (рис. 5.8). Вода из водопровода давлением р_к (рабочая жидкость — вспомогательная энергия) сначала пропускается через дроссель постоянного сечения, а затем попадает в камеру, соединенную с дросселем переменного сечения и с импульсной линией 3, соединяющей РД-ЗА с мембранно-пружинным исполнительным механизмом регулятора УРРД. Рабочая жидкость через дроссель переменного сечения (сопло-заслонку) сливается в дренаж а. Заслонка связана с чувствительным элементом (сильфоном) регулятора. Увеличение

Рис. 5.8. Принципиальная схема включения регулятора РД-ЗА и УРРД при регулировании давления «до себя»:

1 — дроссель постоянного сечения; 2 — камера; 3, 4 — импульсные линии; 5 — винт; 6 — пружина; 7 — сильфон; 8 — дроссель переменного сечения;
9 — водопровод

Рис. 5.9. Регулятор давления ЛУО-Л/Р:

1 — мембрана; 2 — корпус мембраны; 3 — фитинги для импульсных трубок; 4 — сальниковое уплотнение; 5 — соединительный узел;
6 — крепежный стержень; 7 — стержень с калибровочными обозначениями; 8 — пружина; 9 — шток; 10 — шпиндель; 11 — регулировочная гайка;
12 — сальниковое уплотнение; 13 — тефлоновые кольца; 14 — крышка;
15 — разгружающий сильфон; 16 — тарелка клапана; 17 — седло клапана;
18 — корпус клапана

давления р в импульсной линии 4 регулятора РД-ЗА приводит к увеличению давления в камере над сильфоном и приближает заслонку к соплу. Давление р_х в камере увеличивается, и регулятор УРРД повышает расход регулируемой среды через клапан, что приводит к уменьшению давления в трубопроводе перед УРРД.

Регулятор РД-ЗА устанавливается на заданное значение натяжением настроечной пружины с помощью винта. РД-ЗА выполняет роль П-регулятора. В некоторых случаях при оснащении регулятора приставкой можно превратить его в изодромный ПИ-регу-лятор. Регулятор РД-ЗА может иметь одно-, двух- и трехсильфонную сборку, а узел его управляющего клапана может собираться по одно- и двухсопловой системе. Эта особенность позволяет широко использовать его при регулировании различных параметров в системах теплоснабжения зданий и сооружений.

Для регулирования давления используются и общепромышленные регуляторы электрической и пневматической ветви ГСП, а также реле и регуляторы давления с двух- и трехпозиционными устройствами. В качестве чувствительных элементов этих регуляторов применяют одновитковые трубчатые пружины (ЭКМ-1У), многовитковые (геликоидальные) пружины (МГ), сильфоны (РД) и мембраны. Таким образом, измерительные элементы и регулирующие устройства почти ничем не отличаются от описанных выше терморегуляторов с манометрической термосистемой.

В последние годы в системах отопления, теплоснабжения и котельных установках стали широко использоваться регуляторы давления JVD-JVF фирмы /)яя/о^. Такой автоматический пропорциональный регулятор прямого действия состоит из регулирующей части /Г/) и односедельного разгруженного клапана ./УТ (рис. 5.9). В зависимости от способа установки шпинделя регулирующей части прибор может работать как в качестве регулятора перепада давления или ограничителя расхода воды (при росте перепада давления клапан закрывается), так и качестве регулятора постоянства расхода (при росте перепада давления клапан открывается). Регулятор можно устанавливать на подающем или обратном трубопроводе, при этом направление движения потока должно соответствовать направлению, показанному стрелкой на корпусе прибора.

Источник

Устройство и принцип работы регулятора давления

Регулятор давления газа или редукционный клапан предназначен для снижения давления в линии отводимой от основной и поддержании этого давления на постоянном уровне.

Регуляторы давления используют для поддержания давления, необходимого для работы пневматического, газового или другого оборудования.

Например, редукционные клапаны устанавливаются на баллоны с газом и позволяют настроить необходимое давление в линии отводимой к потребителю. Редукционные клапаны, установленные на баллонах часто называют редукторами давления, так как они редуцируют или снижают давление в отводимой линии (reduction — сокращение, уменьшение, снижение).

Устройство регулятора давления

Принципиальная схема регулятора давления показана на рисунке.

В корпусе клапана установлена пружина 1, поджатие который регулируется винтом 2. Пружина через мембрану 3 и толкатель 4 воздействует на седельный клапан 7, на который в противоположном направлении воздействует пружина 8.

Давление на выходе зависит от величины зазора между клапаном 7 и седлом 5, кроме того оно воздействующие на мембрану 3 через канал 6.

Представленный клапан имеет два канала входной и выходной, поэтому его называют двухлинейным.

Регулятор давления с фильтром

Это устройство совмещает в себе редукционный клапан и фильтр, который очищает сжатый воздух от примесей, частиц грязи, пыли. Подробнее об устройстве и принципе действия такого регулятора (РДФ) можно узнать здесь https://izpk.ru/reduktor-rdf-3-1-rdf-3-2.

Как работает регулятор давления?

В исходом состоянии газ поступает на вход клапана, протекает в зазоре между седлом и клапаном и поступает на выход. Величина зазора определяется степенью поджатия пружины, которое изменяется с помощью регулировочного винта. Получается, что давление на выходе зависит от давления на входе и величины зазора между клапаном 7 и седлом 5.

В случае, если давление на выходе вырастет, то под его воздействием мембрана переместится и сожмет пружину, которая, в свою очередь, переместит клапан 7, проходное сечение уменьшится. Потери давления на нем возрастут, что вызовет падение давление в отводимой линии до величины настройки.

Если давление на выходе регулятора упадет ниже установленной величины, давление с которым газ воздействует на мембрану уменьшится, в результате снизится поджатие пружины 1. Клапан 7 переместится и увеличит проходное сечение. Потери на нем снизятся, что вызовет рост давления в отводимой линии до величины настройки.

Как регулятор поддерживает давление на постоянном уровне

Получается, что величина давления в отводимой линии поддерживается на постоянном уровне, за счет изменения величины потерь на регуляторе. Регулятор настраивается с помощью регулировочного винта, который изменяет поджатие пружины 1, управляющее воздействие на клапан через мембрану оказывает давление газа из отводимой линии.

Давление на выходе регулятора определяется как разность между давлением на входе и величиной потерь давления на клапане.

Трехлинейный регулятор давления

Регулятор имеющий помимо входного и выходного каналов еще и дополнительный — для сброса воздуха при критическом повышении давления называют трехлинейным.

Конструкция этого регулятора отличается от конструкции двухлинейного наличием отверстия в мембране, которое открывается в случае если давление превысит критическую величину. В обычных условиях регулятор работает также как и двухлиненый.

Если давление на выходе возрастает до значения, достаточного чтобы переместить мембрану в крайнее верхнее положение и открыть канал сброса. Газ через этот канал отправляется в атмосферу. Давление в отводимой линии снижается до тех, пока усилия пружины не будет достаточно чтобы закрыть канал сброса.

Так как сброс избыточного давления осуществляется в атмосферу, трехлинейные регуляторы представленной конструкции используют для регулирования давления воздуха.

Таким образом, принцип действия регулятора давления газа, схож в принципом действия гидравлического редукционного клапана, показанном на видео.

Источник