курс лекций. Проектирование и эксплуатация газораспределительных систем
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
§ Виды газорегуляторных пунктов В зависимости от того, где размещено оборудование газорегуляторных пунктов, они подразделяются на следующие виды: ГРП в здании, выстроенном из кирпича - стационарный ГРП. ГРПБ - газорегуляторный пункт блочный - располагается в здании контейнерного типа. ГРПБ также изготавливается на заводе. ШРП - шкафной регуляторный пункт - размещается в металлическом шкафу, имеющем надежные запоры. ШРП изготавливается на заводе. ГРУ - газорегуляторная установка - размещается в помещении, где находятся котлы или непосредственно у тепловых установок для подачи газа к их горелкам. § Классификация газорегуляторных пунктов Газорегуляторные пункты и установки классифицируют по следующим признакам: - по величине давления газа на входе ГРП, ГРУ, ГРПБ подразделяют: с входным давлением до 0,6 МПа; с входным давлением свыше 0,6 до 1,2 МПа; ШРП подразделяются: с входным давлением газа до 0,3 МПа; с входным давлением газа свыше 0,3 до 0,6 МПа; с входным давлением газа свыше 0,6 до 1,2 МПа. - по числу выходов: шкафы и установки с одним выходом; шкафы и установки с двумя выходами. - по технологическим схемам: 1) с одной линией редуцирования (домовые); 2) с одной линией редуцирования и байпасом; 3) с основной и резервной линиями редуцирования; 4) с двумя линиями редуцирования; 5) с двумя линиями редуцирования и байпасом (двумя байпасами). - по обеспечиваемому выходному давлению: 1) ШРП и ГРУ, поддерживающие на выходе одинаковое давление; 2) ШРП и ГРУ, поддерживающие на выходе различное давление. - по числу ступеней снижения давления: 1) одноступенчатые; 2) двухступенчатые. Одноступенчатые схемы ГРП обычно применяют при разности между входным и выходным давлением до 0,6 МПа. При большем перепаде давления предпочтительнее двухступенчатые схемы редуцирования. ГРП, питающие сеть высокого давления (свыше 0,3 до 1,2 МПа) и среднего давления (свыше 0,005 до 0,3 МПа), размещают по окраинам города с противоположенных его сторон. Местоположение этих ГРП необходимо выбирать таким образом, чтобы обеспечить после них подачу газа по кратчайшему пути к центрам нагрузок каждого района города. ГРП, питающие сеть низкого давления (до 0,005 МПа), располагают в центре нагрузок (кварталов и микрорайонов). Такие ГРП имеют пропускную способность 1000-3000 м3/ч, радиус действия – 400-800 м. Число ГРП и радиус действия определяется по формулам:  , ,где n – число ГРП;  - суммарный расход газа, поступающего потребителям, м3/ч;Q – производительность типового ГРП, м3/ч; R – радиус действия ГРП, км; F – газифицируемая площадь, га. ГРП бывают: - закольцованными; - тупиковыми. Выходные газопроводы закольцованных ГРП соединены между собой, поэтому при отключении одного из них газоснабжение не приекращается. Тупиковый ГРП является для потребителей единственным источником газоснабжения.  Рисунок 6 - Схема оборудования и газопроводов ГРП В состав оборудования ГРП, ГРУ, ГРПБ и ШРП входят: - запорная арматура; - фильтры; - регуляторы давления; - предохранительные запорные клапаны; - предохранительные сбросные клапаны; - приборы замера расхода газа; - контрольно-измерительные приборы; - обводные газопроводы (байпасы). В комбинированных регуляторах в одном изделии скомпонованы регулятор и ПЗК, а также могут быть ПСК и фильтр. Примеры комбинированных регуляторов: РДНК-400, РДНК-32, РДГК-10, РДГ и др. Байпас служит для подачи газа потребителям в обход основной линии. Газ по байпасу разрешается подавать только во время ремонта оборудования. На байпасе последовательно устанавливают два отключающих устройства, между которыми помещают манометр и устраивают продувочную свечу. Можно не устраивать байпас в ШРП при газоснабжении одноквартирного жилого дома. Для обеспечения работы основного обррудования в ГРП имеются: - импульсные газопроводы - импульса; - контрольно-измерительные приборы (КИП); - запорная арматура; - продувочные и сбросные газопроводы (свечи). Импульсные газопроводы служат для подачи импульса давления газа к регулятору и ПЗК, а также к контрольно-измерительным приборам. Они изготавливаются из стальных либо медных труб с небольшим условным проходом. Манометры устанавливают: - на входе и выходе ГРП; - на фильтре для измерения перепада давления; - между байпасными задвижками. В ГРП, подающих газ в котельные и на промышленные предприятия, устанавливают расходомеры для учета расхода газа и термометры для измерения его температуры. Запорную арматуру, чаще всего - краны, устанавливают на продувочных свечах, на импульсах, перед КИП, перед ПСК. Продувочные газопроводы размещают: - после входной задвижки; - между байпасными задвижками; - на участках с оборудованием, отключаемым для ремонта. Сбросной газопроводов присоединяется к выходному патрубку ПСК. Он служит для отвода газа от ПСК. § Размещение ГРП и ГРПБ ГРП размещают: - отдельно стоящими; - пристроенными; - встроенными; - на покрытиях (на крышах); - на открытых площадках под навесом. Таблица 1 - Минимальные расстояния от отдельно стоящих ГРП, ГРПБ, ШРП до зданий и сооружений
ЛЕКЦИЯ 4 § Регуляторы давления Регуляторы давления понижают давление газа и поддерживают его на заданном уровне. В отечественных ГРП применяются односедельные регуляторы с плоским клапаном с резиновым уплотнителем.  Рисунок 7 - Схема односедельного регулятора Снижение давления происходит при его прохождении между клапаном и седлом. Управляя положением клапана изменяют зазор h между клапаном и седлом. Когда зазор увеличивается газа проходит больше и выходное давление повышается. При уменьшении зазора газа проходит меньше, выходное давление понижается. Через регулятор должно проходить ровно столько газа сколько, сколько его в данный момент расходует потребитель. Положением клапана относительно седла управляет мембранный привод. Клапан соединен с мембраной либо через рычаг и шток (как РД-32М), либо непосредственно через шток (как РДУК2). Мембрана - это круглая пластина из эластичного материала (маслобензостойкая резина, прорезиненная ткань), которая которая по периметру зажимается в мембранной коробке. Мембрана служит для преобразования разности давлений (разности усилий) в механическое движение. Давление подается либо по обе стороны мембраны, либо с одной стороны на мембрану давит газ, а сдругой пружина.  Рисунок 8 - Мембранный привод В первом случае, если давление под мембраной Р1 больше, чем давление над мембраной Р2, то мембрана пойдет вверх. Такой способ подачи давления на мембрану (с обеих сторон) применяется в регуляторах с большой пропускной способностью (РДУК, РДБК, РДГ). Во втором случае, если давление под мембраной создает давление большее, чем усилие пружины, - мембрана тоже пойдет вверх. Такой способ регулирования применяется в небольших регуляторах (РД-32М, РДНК, РДГК и т.д.). При отсутствии разности давлений (разности усилий) мембрана будет неподвижна.  Рисунок 9 - Мембранный привод с пружиной Регулятор подбирают так, чтобы расход газа потребителями лежал в пределах от 10% до 80% его пропускной способности. При расходе менее 10% возможна качка, более 80% - нейстойчивое регулирование. Пропускная способность регулятора в основном зависит от диаметра седла клапана. Регулятор давления предназначен для понижения давления газа и поддержания его на заданном уровне. Максимальное входное давление - 1,2 МПа. Регулятор состоит из регулирующего клапана - исполнительного механизма и регулятора управления - пилота. Регулирующий клапан, пилот и выходной газопровод обвязаны между собой импульсными трубками.  Рисунок 10 - Схема регулятора давления РДУК-2  Рисунок 11 – Обвязка регулятора типа РДУК По импульсу 1 газ входного давления подается из регулирующего клапана в пилот. По импульсу 2 газ из пилота поступает под мембранное пространство регулирующего клапана через демпфирующий дроссель. Излишки газа постоянно сбрасываются в выходной газопровод по импульсу 3 через сбросной дроссель. Импульс 4 соединяет между собой надмембранное пространство регулирующего клапана и выходной газопровод. По импульсу 5 газ из выходного газопровода поступает на мембрану пилота. Дроссель - это специальный винт, который имеет калиброванное отверстие малого диаметра. Диаметр отверстия в сбросном дросселе больше, чем в демфирующем. § Принцип работы регуляторов давления РДУК-2 работает за счет энергии проходящего газа. Работой регулирующего клапана управляет пилот. Вначале клапан пилота и основной клапан закрыты, газ в выходной газопровод не проходит. При вкручивании стакана пилота нагрузочная пружина поднимает мембрану, которая посредством толкателя поднимает клапан пилота от седла. Пройдя через пилот, газ по импульсу 2 поступает под большую мембрану через демпфирующий дроссель. Излишки газа постоянно сбрасываются в выходной газопровод по импульсу 3 через сбросной дроссель. На большую мембрану по импульсу 4 подается газ из выходного газопровода. При наличии непрерывного потока газа по импульсам 2 и 3 под большой мембраной поддерживается давление немного больше выходного, т.е. под мембраной давление больше, чем над мембраной. Из-за разности давлений под и над мембраной она поднимается вверх и открывает основной клапан. Газ начинает поступать в выходной газопровод, его давление снижается при прохождении между клапаном и седлом. § Предохранительные запорные клапаны Предохранительный запорный клапан (ПЗК) - устройство, которое прекращает подачу газа, время закрытия не более 1 с. Повышение или понижение давления после регулятора сверх допустимых пределов может привести к аварийной ситуации. При чрезмерном повышении давления газа в сетях возможны отрыв пламени у горелок с их погасанием и скоплением газовоздушной смеси, нарушение герметичности, выход из строя КИП и т.д. Значительно понижение давления может привести к проскоку пламени в горелку или погасанию пламени, что вызовет скопление газовоздушной смеси в топках котлов или впомещениях газифицированных зданий. Для предотвращения последствий недопустимого изменения давления служат ПЗК, прекращающие подачу газа. ПЗК в ГРП устанавливается перед регулятором, он прекращает подачу газа при понижении или повышении выходного давления сверх допустимых пределов (максимум-минимум). ПЗК срабатывает при превышении рабочего давления газа на 25%.  Рисунок 12 - Клапан предохранительный запорный типа ПКН Срабатывание на максимум Если давление под мембраной возрастет выше верхнего предела настройки, усилие, передаваемое через мембрану на шток, превысит усилие, создаваемое большой пружиной. Шток вместе с левым коромысла поднимется, молоток выйдет из зацепления с коромыслом. Падая, молоток повернет анкер и выведет из зацепления рычаг. Под действием веса рычага клапан перекроет поток газа. Срабатывание на минимум В торцевое углубление регулировочного винта опирается регулировочная шпилька, на резьбовую часть которой навернута гайка, служащая опорой малой пружины. Эта пружина определяет настройку клапана на срабатывание на нижнем пределе. Ее производят вращеним регулировочной шпильки, перемещающей гайку. При уменьшении давления газа под мембраной меньше нижнего предела она вместе со штоком под действием малой пружины опускается вниз, отводит правый конец коромысла и освобождает молоток. Клапан закрывается так же, как и при повышении давления. § Предохранительные сбросные устройства Предохранительные сбросные устройства защищают газовое оборудование от недопустимого повышения давления газа путем сброса части газа в атмосферу. ПСК должны открываться при превышении номинального рабочего давления после регулятора не более чем на 15%. ПСК бывают пружинные и мембранные У пружинных ПСК газ подается непосредственно на клапан, который прижимает к седлу настроечная пружина. У мембранных ПСК чувствительным элементом является мембрана, а клапан выполняет только запорную функцию.  Рисунок 13 - Схема мембранного ПСК § Фильтры Фильтры газовые предназначены для очистки газа от пыли, ржавчины, смолистых веществ и других твердых частиц. Качественная очистка газа позволяет повысить герметичность запорных устройств, а также увеличить межремонтное время эксплуатации этих устройств за счет уменьшения износа уплотняющих поверхностей. При этом уменьшается износ и повышается точность работы расходомеров (счетчиков и измерительных диафрагм), особенно чувствительных к эрозии. Классификация газовых фильтров: по направлению движения газа через фильтрующий элемент: прямоточные; поворотные; по конструктивному исполнению: линейные; угловые; по материалу корпуса и методу его изготовления: чугунные (или алюминиевые) литые; стальные сварные; по фильтрующему материалу: сетчатые; волосяные; висциновые. Волосяные фильтры выпускают двух модификаций: с максимальным давлением до 0,6 МПа; с максимальным давлением до 1,2 МПа. Фильтрующие элементы должны обеспечивать требуемую очистку (от 1 до 100 мкм), не образовывать с ним химических соединений и не разрушаться от постоянного воздействия газа. В качестве фильтрующих материалов применяют: - синтетические волокна; - различные ткани; - войлок; - керамические набивки и кольца; - металлические сетки и др. В газорегуляторных установках с условным проходом регулятора до 50 мм устанавливают угловые сетчатые фильтры, в которых фильтрующим элементом является обойма, обтянутая мелкой сеткой. В ГРП с регуляторами с условным проходом более 50 мм применяют чугунные волосяные фильтры. В ГРП большой производительности применяют стальные висциновые фильтры, заполненные керамическими или жестяными кольцами. Для обеспечения достаточной степени очистки газа без уноса твердых частиц фильтрующего материала скорость газового потока лимитируется и характеризуется максимально допустимым перепадом давления на сетке или кассете фильтра. Для сетчатых фильтров максимально допустимый перепад давления не должен превышать 5000 Па, для волосяных – 10000 Па. Дальнейшее повышение перепада давления не допускается, так как это может вызвать унос волокна из кассеты. Чтобы уменьшить перепад давления, кассеты фильтра рекомендуется очищать (вне здания ГРП). Внутреннюю полость фильтра следует протирать тряпкой, смоченной в керосине. В фильтре до начала эксплуатации или после очистки и промывки этот перепад должен составлять для сетчатых фильтров 2000-2500 Па, а для волосяных – 4000-5000 Па.  1 – корпус; 2 – отбойный лист; 3 – кассета; 4 – перфорированный лист; 5 – фильтрующий элемент; 6 – крышка; 7 – штуцеры; 8 – фланец. Рисунок 14 – Фильтр газовый типа ФГ Для замера перепада давления используют дифференциальные манометры, присоединяемые к специальным штуцерам, установленным до и после фильтра. Работу волосяного фильтра рассмотрим на примере фильтра типа ФГ. В чугунном корпусе 1 фильтра находится кассета 3. Перед ней (по ходу газа) установлен отбойный лист (стальная пластина) 2, который предотвращает повреждение пластины крупными твердыми частицами. Торцевые части кассеты затянуты проволочными сетками, пространство между которыми набивают капроновой нитью (или прессованным конским волосом), пропитанный висциновым маслом. Через эту набивку, которая должна быть однородной, без комков и жгутов, осуществляется очистка газа. За кассетой расположена решетка 4 (перфорированная металлическая пластина), предохраняющая заднюю стенку от разрыва и уноса фильтрующего материала при повышении допустимого перепада давления. Сверху корпус перекрыт крышкой 6, закрепленный болтами. Штуцеры 7 служат для подключения дифманометра при измерении перепада давления. Для очистки фильтра при закрытых запорных устройствах до и после него снимают крышку, вынимают кассету, а с фланца 8 при этом снимают заглушку. Чистят кассету стряхиванием накопившихся твердых частиц и промыванием ее в бензоле, ксилоле и других растворителях.  Рисунок 15 - Схема сетчатого фильтра ЛЕКЦИЯ 5 |