Устройство служащее для поддержания давления

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

Регулятор давления — что это такое?! Характеристика, применение и виды регуляторов давления.

Регулятор давления или по-другому, редуктор давления — это устройство, которое предназначается для стабилизации и понижения давления в водо-, газо- и других трубопроводах с различными средами. Регуляторы давления защищают подключенное к трубопроводам оборудование (сантехника, стиральные машины, бойлеры, газовые станции, газовые плиты), которое постоянно находится под воздействием высокого давления. Также, редукторы давления позволяют получить ровный и плавный напор, что положительно сказывается на долговечности работы сантехнических кранов, бачков, бойлеров при недопущении гидроудара, а также позволяет равномерно расходовать газ (как например, в газовых котлах) без резких скачков.

Регулятор давления самостоятельно устанавливает необходимое давление в трубопроводе, при этом, для этого не требуется никакое сложное электрическое оборудование. На входе и выходе регулятор давления должен иметь либо патрубки с резьбовым, муфтовым или фланцевым РД-110 с фланцевым соединением соединением, помимо двух главных патрубков, регулятор давления, как правило, имеет патрубки для манометра и винтовой регулятор давления. Регулятор позволяет защитить оборудование во время скачкообразного изменения давления или гидроудара.

Гидроудар может возникнуть, например, при включении и выключении насоса. Главная опасность, которую несет гидроудар, заключается в том, что скачкообразный перепад давления высокой амплитуды может повредить трубопровод на некоторых участках, либо вывести из строя оборудование (были случаи разрыва бойлерных баков с водой). В бытовых условиях, гидроудар можно наблюдать при открытии крана, чаще всего шарового типа. Гидроудар может усиливаться, в случае, если в водопроводной системе отсутствуют или перекрыты другие потребители.

Помимо функции защиты от гидроудара, регуляторы давления служат для понижения входного давления. Понижение входного давления, в первую очередь, необходимо для подключенной аппаратуры, такой, как стиральные машины, бойлеры, поскольку они не рассчитаны на высокое давление, например, магистральных трубопроводов.

В общем виде, описать принцип действия регулятора давления достаточно просто: при помощи регулирующего винта, производится изменение давления после редуктора. Если винт вкручивать, то клапан открывается, а давление повышается. В случае откручивания винта, давление понижается, поскольку закрывается клапан.

!Важно! Перед тем, как регулировать давление в трубопроводе, необходимо открыть кран на несколько минут, чтобы удалить из трубы мусор и грязь, а также исключить завоздушивание системы.

Вообще, редукторы давления могут отличаться друг от друга по характеристикам. Так, например, регулятор давления РДПД, принимающий давление в 16 бар (1,6 Мпа), на выходе будет выдавать, в зависимости от модели и от диаметра условного прохода от 0,25 до 10 бар (0,025 до 1,0 Мпа). Регулируемое давление в инструкциях по эксплуатации редукторов давления может быть обозначено через мегапаскаль , бар, и атмосферы, в зависимости от среды, в которой действует регулятор.

Здесь следует учитывать, что:

Регулятор давления РДПД

Регуляторы давления можно разделить в зависимости от максимальной температуры. Некоторые бытовые регуляторы рассчитаны на температуру до +60 o C, а промышленные, например регулятор давления РД-110, могут выдерживать температуру перекачиваемой среды от -60 до +150 o C.

Общепринятым делением регуляторов давления на виды следует считать деление, в зависимости от принципа действия.

По этому признаку различают:

— регуляторы непосредственного или прямого действия — здесь регулирующий орган (клапан) находится под непосредственным воздействием регулируемого параметра (напрямую или через зависимое механическое устройство). При изменении параметра давления на входе, перекрывающий клапан приводится в действие усилием, достаточным для смещения регулирующего органа без постороннего источника энергии. Такое усилие возникает в чувствительном элементе регулятора под действием давления регулируемой среды. Регулятором такого типа является, например РД-120 и РПДС.

— регуляторы непрямого действия или автоматические регуляторы — здесь, чувствительный элемент воздействует на регулирующий орган (клапан) при помощи постороннего источника энергии, в качестве которого может выступать жидкость, газ, воздух или электрический ток. Таким образом, в регуляторах непрямого действия, усилие, которое возникает в чувствительном элементе регулятора при изменении величины параметра давления регулируемой среды, приводит в действие не сам клапан, а лишь вспомогательное устройство. К таким устройствам, например, относят микропроцессорный регулятор давления КР-1Д.

Регулятор давления КР-1Д

И хотя оба вида регуляторов давления конструктивно состоят из регулирующего клапана, чувствительного или измерительного элемента, а также управляющего элемента, они имеют некоторые особенности, которые мы попробуем занести в таблицу.

Признак

Регулятор прямого действия

Регулятор непрямого действия

Конструкция регулирующего клапана

Регулирующий клапан, в качестве составных частей, обладает чувствительным и управляющим элементом. Они неотделимы от него.

Регулирующий клапан — это самостоятельное устройство, а чувствительны и управляющий элементы отделены от него.

Чувствительность прибора к изменению давления

Меньшая чувствительность, относительно регуляторов непрямого действия, поскольку, при изменении величины давления среды, регулирующий клапан начинает изменять положение только после возникновения усилия, которого было бы достаточно для преодоления сил трения во всех подвижных частях.

Повышенная чувствительность, относительно регуляторов прямого действия, поскольку силы трения здесь преодолеваются благодаря постороннему источнику энергии. Т.е. не требуется применения значительного усилия на мембрану. Регулирование здесь происходит более плавно.

Самыми популярными регуляторами расхода и давления прямого действия являются регуляторы РР и РД, исполнений НО и НЗ.

Регуляторы как прямого, так и непрямого действия могут быть непрерывного и прерывного действия. Отличие между непрерывными и прерывными регуляторами состоит в том, что регуляторы прерывного действия, в условиях непрерывно меняющегося параметра давления среды, изменяют положение регулирующего клапана только периодически, интервально. Регуляторы непрерывного действия изменяют, положение регулирующего клапана постоянно.

Также, существует такой параметр как «до себя» и «после себя». Регуляторы давления «после себя» наиболее распространены, их задача — регулировать давление на отрезке трубопровода, который находится по ходу движения среды после регулирующего устройства. Применимы они для осуществления безопасной работы котлов, бойлеров, стиральных машин, газовых станций и газгольдеров. Регуляторы давления «до себя» автоматически регулируют давление на участке трубопровода, находящегося до регулятора давления. Сфера их применения: системы центрального отопления для поддержания давления в обратном трубопроводе, системы подачи топлива, сисетмы вентиляции и др. Примером регуляторов давления, имеющих и то и другое исполнение являются регуляторы РДС-НО (НЗ), в обозначении которых НО — обозначает «после себя», а НЗ — «до себя».

В заключение отметим, что выбирая регулятор давления, будь то УРРД с разгрузкой по давлению, или РД-510 с пилотным управлением, или ещё какой промышленный регулятор учитывайте перекачиваемые среды, условия эксплуатации, необходимый диапазон регулировки, температуру и исполнение прибора. А если возникнут сложности с выбором регулятора давления, наши специалисты всегда помогут Вам подобрать редуктор (регулятор) давления под Ваши нужды.

Источник

Устройства поддержки давления

С. Федоров, Терма-СЕТ

Одним из важнейших условий нормальной работы систем отопления/охлаждения является поддержание в любой ее точке достаточного избыточного давления. Это необходимо, с одной стороны, для снижения риска кавитации, разрушения насосов и арматуры, устранения шумов. С другой стороны, избыточное давление препятствует попаданию газов в систему и образованию воздушных пробок.

Увеличение температуры в замкнутом постоянном объеме приведет к резкому росту давления жидкости и разрушению системы. Поэтому функция поддержания давления связана с решением вопроса компенсации объема теплоносителя в соответствии с колебаниями температуры.

Простейшим способом решения такой задачи является периодический слив теплоносителя из системы, например, через клапан максимального давления при повышении давления и закачка жидкости, например, с помощью насосов, из внешнего источника при уменьшении давления. Но в этом случае может исчезнуть важное преимущество закрытых систем — их защищенность от процессов коррозии, т. к. из системы сливается вода с низким содержанием коррозионно активных газов и закачивается теплоноситель с высокими концентрациями растворенных газов.

Удержать теплоноситель внутри системы можно с помощью элементов, меняющих свой объем в процессе работы — расширительных баков и станций поддержки давления.

В статье рассматриваются особенности применения этих устройств.

Открытые расширительные баки. Простейшим устройством для поддержания давления в закрытой системе является открытый бак, установленный над верхней точкой системы. При увеличении температуры и расширении воды ее уровень в баке повышается, и, наоборот, снижение температуры приводит к понижению уровня. Такие баки предельно просты, недороги и до сих пор используются в большом количестве.

Одним из основных недостатков баков такого типа является большая потеря воды системы за счет испарения. Большие потоки свежей воды с высоким содержанием кислорода вызывают коррозию как в баке, так и в системе (рис. 1). Давление в таких системах ограничено высотой расположения бака и соответственно ограничивает максимально возможную температуру теплоносителя или использование циркуляционных насосов с большим напором. Для создания избыточного давления 0,5 бар в верхней точке нужно разместить бак на 5 м выше. Открытые баки размещаются, как правило, на чердаках, поэтому в зимнее время вода может замерзнуть, что приведет к резкому увеличению давления при дополнительном нагреве воды. Особую опасность представляют протечки при сильной коррозии или переливе.

Закрытые расширительные баки. В баках закрытого типа жидкость при расширении попадает в закрытый металлический бак, объем которого разделен мембраной или эластичной камерой на две части (рис. 2). Одна часть предназначена для жидкости, которая может свободно входить из системы в бак и обратно через патрубок, вторая часть бака изолирована и заполнена газом под избыточным давлением. Таким образом, жидкость постоянно находится под давлением воздушной подушки и эластичной мембраны. С помощью этого простого механизма компенсируется изменение объема жидкости и поддерживается давление в некотором интервале значений. Отметим, что давление в системе при этом не постоянно, оно растет при увеличении и падает с уменьшением температуры, а интервал давлений может быть достаточно широким (рис. 3). Мембрана блокирует испарение жидкости и препятствует попаданию газов в жидкость. Важным свойством расширительных баков является также демпфирование гидравлических ударов в системе.

Размер бака и предварительное давление в воздушной половине должны быть заранее рассчитаны с учетом параметров системы и режима ее эксплуатации. Поскольку объем воды постоянно меняется с изменением температуры, мембраны расширительных баков интенсивно деформируются. Таким образом, баки и мембраны в них являются одним из самых слабых звеньев закрытых систем. В идеале материал мембран должны быть химически нейтральным, обладать высокой эластичностью и малой проницаемостью для газов.

В настоящее время закрытые расширительные баки преобладают в большинстве развитых стран.

Существуют два типа конструкций расширительных баков закрытого типа.

Большая часть применяющихся в настоящее время баков небольшого и среднего объема имеет так называемую диафрагменную конструкцию (рис. 2, слева), при которой бак разделен мембраной как перепонкой на две части. В баках камерного типа (рис. 2, справа) используется эластичная камера. Жидкость при расширении попадает внутрь камеры и не соприкасается с металлическими стенками бака. Как правило, более дешевые баки диафрагменного типа существенно уступают бакам камерного типа в долговечности, надежности и стабильности характеристик.

Рассмотрим некоторые особенности баков с диафрагменной конструкцией.

Закачанный на заводе газ полностью растягивает мембрану до прилегания к корпусу (верхнее положение мембраны). При долгом хранении это может вызвать эффект прилипания мембраны к корпусу, когда вода заполняет бак только при существенном избыточном давлении в системе. С другой стороны, при постоянном нахождении жидкости в баке, его внутренняя металлическая поверхность со временем начинает ржаветь, несмотря на защиту.

Крайние положения мембран соответствуют высокой степени деформации. Но большая амплитуда растяжения возможна только для тонких эластичных мембран. В качестве материала мембран для баков диафрагменного типа используется в основном EPDM и нитрил NBR. Эти материалы имеют высокую эластичность, широкий температурный диапазон и достаточную износостойкость. Однако относительно высокая проницаемость этих материалов для газов и небольшая толщина мембран приводят к тому, что газ диффундирует через мембрану в жидкость и давление воздушной подушки в процессе работы достаточно быстро падает. Жидкость постепенно заполняет бак, давление в системе также падает, и бак вообще может перестать работать как напорная емкость. Такой бак требует частой подкачки и повышенного внимания сервисных служб. Наиболее слабым местом диафрагменных баков является соединительный шов между двумя половинами бака, который к тому же имеет максимальную длину. Неудивительно, что после окончания гарантийного срока (как правило, 1-2 года), баки этого типа могут протекать по шву, система перестает быть закрытой, увеличивается объем воды подпитки, а вместе с ней концентрация кислорода и скорость коррозии.

Большинство перечисленных проблем удается избежать в баках камерного типа. В полностью сварных баках этого типа вместо мембраны используется эластичная камера, соединительный шов небольшого периметра находится внутри бака и не испытывает больших нагрузок. В такой конструкции вода не соприкасается с металлическими стенками, что полностью исключает коррозию баков. При заполнении камеры водой растяжение камеры невелико, что позволяет делать ее стенки толще и резко снизить интенсивность процесса диффузии газов.

Высокая стабильность характеристик подтверждается измерениями, произведенными для групп баков различных производителей. На рис. 4 представлены величины падения давления в воздушной камере баков разных фирм за год эксплуатации на реальных объектах.

На общем фоне заметно выделяется продукция компании «Пневматекс» (на диаграмме слева). Все баки «Пневматекс» имеют камерную конструкцию и патентованный материал камер на основе бутила. Гарантийный срок эксплуатации баков — 5 лет.

В качестве материала мембран для баков камерного типа в основном используются материалы на основе бутила, проницаемость которого для газов существенно ниже, чем у EPDM и NBR. Поскольку рабочий интервал температур бутиловых камер лежит в пределах 5-70 °С, рекомендуется установка этих баков на обратных линиях. Если температура теплоносителя в месте установки выходит за пределы рекомендуемой, между расширительным баком и системой должен быть установлен промежуточный бак (без камеры), действующий как теплообменник.

Стабильность характеристик, большие гарантийный и эксплуатационный сроки, снижение сервисных затрат и риска аварии на объекте — серьезные аргументы при выборе баков камерного типа.

Основными характеристиками при подборе бака, а также при сравнении баков разных производителей являются:

• тип бака (для систем отопления, для бустерных систем/систем ГВС);

• номинальный объем бака ;

• максимальное давление, на которое рассчитан бак;

• тип конструкции бака (диафрагменный, камерный);

• материал диафрагмы/камеры, совместимость с теплоносителем, возможность работы с антифризами;

Баки, используемые в открытых системах отопления и системах водоснабжения, должны иметь повышенную надежность и степень защиты от коррозии. В баках используется специальный материал диафрагм или камер. Для систем водоснабжения используются в основном баки камерного типа, в том числе баки с проточным режимом (рис. 5).