Уважаемые посетители! На сайте проводятся технические работы. Некоторые страницы могут быть недоступны.
Уважаемые Дамы и Господа! 22.12.2017г. Наш офис и склад работает до 12:00
Просьба по всем вопросам писать на почту mail@mvif.ru

Подразделы:

Давление под контролем

Скачать статью

Hale Hamilton уже 70 лет, начиная с 1947 года, занимается разработкой, изготовлением, поставкой и поддержкой клапанов высокого давления, необходимых для работы при критических параметрах давления, расхода и чистоты в соответствии с высокими техническими характеристиками для клиентов по всему миру в секторах технических газов, нефтяной и газовой промышленности.

Основным активом Hale Hamilton являются знания, опыт и самоотверженность инженеров и рабочих. Благодаря этому опыту обеспечивается комплексный пакет продуктов и связанных с ними услуг по конкурентоспособной цене, с высочайшим качеством, со своевременным и полным обслуживанием.

Hale Hamilton – это авторитетный изготовитель оборудования для работы с газами высокого давления и при больших расходах. При работе с высоким давлением всегда необходимо помнить о колоссальной энергии, накопленной в сжатом газе. При аварии части клапана или регулятора могут двигаться с большими скоростями подобно пуле. Поэтому никогда не разбирайте оборудование, не убедившись, что из него полностью сброшено давление.

При резком заполнении оборудования высоким давлением часто наблюдается так называемый «адиабатический шок» - резкое локальное повышение температуры, которое может привести к воспламенению небольших деталей и смазочных материалов. Именно этот эффект применяется в дизельных двигателях для воспламенения топливной смеси. Этот эффект полезен в дизельном двигателе, но представляет чрезвычайную опасность в кислородных системах высокого давления. Мелкие частицы загрязнений могут легко воспламениться в кислороде и вызвать затем возгорание корпусных деталей клапана. Особую опасность представляют масляные загрязнения. Будьте предельно внимательны при подборе конструкционных и смазочных материалов для работы с кислородом. Допускается применять только специальные негорючие смазки, причем делать это следует очень экономно. Именно в связи этим все клапаны и регуляторы Hale Hamilton, предназначенные для работы с кислородом, подвергаются испытаниям на адиабатический шок в независимых испытательных центрах.

Ассортимент продукции компании Hale Hamilton впечатляет. Это регуляторы давления «после себя» и «до себя»; предохранительные клапаны; обратные клапаны; ручные, электромагнитные и пневматические клапаны; фильтры; большой ассортимент сложных модульных многокомпонентных газовых щитов, наполнительных рамп и изделий специального назначения. Для большинства изделий рабочее давление составляет 420 бар, в некоторых случаях 690 бар. Продукция предназначена для работы с азотом, водородом, кислородом, углекислотой, аргоном и природным газом. Многие изделия могут применяться для работы с жидкостями. Некоторые регуляторы и клапаны требуют при этом специальных исполнений.

В качестве конструкционных материалов чаще всего применяются аустенитная сталь 316L, латунь, бронза, алюминиевые сплавы. В обоснованных случаях (морская среда, коррозионно активные среды, кислород высокого давления) применяются такие сплавы, как инконель, хастелой или монель.

Остановимся подробнее на конструктивных особенностях всего лишь некоторых регуляторов давления производства компании Hale Hamilton. В качестве чувствительного элемента регулятора давления чаще всего применяются диафрагма или плунжер, а управляющее воздействие передается на чувствительный элемент с помощью упругого элемента. Диафрагма предпочтительна в области относительно небольших давлений регулируемой среды. В качестве упругого элемента чаще всего применяют классическую пружину. На рисунках 1 и 2 представлены управляемые пружинной диафрагменный GLD15 и плунжерный GLP15 регуляторы Hale Hamilton 28 модели.

Для небольших расходов (Cv=0.08) предлагаются несбалансированные модели, а для увеличенных расходов (Сv=0.6) сбалансированные. Эти модели предназначены для эксплуатации на газе при входном давлении до 465 бар, и на жидкости до 690 бар. Есть модели с чувствительным элементом - диафрагмой из нитрила - с возможностью регулирования выходного давления от 0 до 58 бар, и модели с плунжером с возможностью регулирования выходного давления до 48 до 420 бар. Различные модели пружинных регуляторов в зависимости от выбранного диапазона регулирования отличаются жесткостью пружины, а плунжерные еще и соотношением площадей плунжера и седла регулятора. Никогда не поддавайтесь соблазну применять регуляторы давления при существенно меньших значениях давления, чем номинальное давление регулирования. В этом случае трение внутри механизма регулятора не позволит Вам обеспечить требуемую точность регулирования.

На рисунках 1 и 2 прекрасно видно насколько мощная требуется пружина для регулирования большого выходного давления. Это легко понять, если Вы вычислите усилие, которое необходимо приложить к клапану регулятора, чтобы противостоять этому высокому давлению. В случае, когда требуется большой расход, необходимо увеличивать диаметр седла и Cv регулятора, а для обеспечения точности регулирования соответственно следует увеличивать площадь чувствительного элемента. Как Вы думаете, каких размеров при этом может достигать пружина? Правильно, пружина регулятора будет как пружинная рессора железнодорожного вагона. Вам нужен такой регулятор? Правильно, не нужен. Именно поэтому разработана серия высокопроизводительных купольных регуляторов или объемных бустеров, в которых вместо обычной механической пружины применяется сжатый газ – по сути, газовая пружина.

На рисунке 3 представлена конструкция объемного бустера RH2. Серия объемных бустеров высокого давления включает, наряду с моделью RH2 с максимальным входным давлением 420 бар, максимальным выходным давлением 250 бар и седлом 9 мм (Cv=1.8), более производительные модели RH3 с седлом 19 мм (Сv=5) и RH4 с седлом 32 мм (Сv=16). На рисунке 4 представлен газовый щит производства компании Мониторинг Вентиль и Фитинг (MV&F) с купольным регулятором высокого давления Hale Hamilton RH3.

Серия объемных бустеров среднего давления включает модель RL1 c максимальным входным давлением 69 бар (седло диаметром 8 мм, Сv=1.1), а так же более производительные модели: RL2 (седло диаметром 9 мм, Сv=1.6); RL3 (седло диаметром 14 мм, Сv=3); RL4 (седло диаметром 19 мм, Сv=6); RL5 (седло диаметром 25 мм, Сv=8); а так же RL6 (седло диаметром 51 мм, Сv=32). Купольный регулятор высокого давления максимальной производительности RH4 имеет присоединение 2 дюйма (DN 50), а купольный регулятор среднего давления самой высокой производительности RL6 имеет присоединения размером 3 дюйма (DN 80). В купольных регуляторах вместо пружины используется сжатый газ, размещаемый под куполом. Давление сжатого газа под куполом следует поддерживать именно таким, какое требуется поддерживать у основного регулируемого потока газа. Для подачи управляющего давления под купол применяются небольшие пилотные регуляторы.

Расход управляющего газа практически полностью отсутствует, поэтому в качестве пилотного регулятора применяют пружинные регуляторы минимальной производительности. Схема подключения пилотного регулятора представлена на рисунке 5, а фотография купольного регулятора RL5 с пилотным регулятором (сборка MV&F) представлена на рисунке 6.

Такая комбинация пилотного регулятора с объемным бустером позволяет обеспечивать регулирование давления очень больших потоков газа во всем диапазоне изменения давления. Требуется только правильно подобрать купольный регулятор, а так же правильно подобрать и правильно подключить пилотный управляющий регулятор. В качестве управляющего давления Вы можете использовать как рабочий газ, так и другой газ из внешнего источника. В качестве внешнего управляющего газа чаще всего применяют азот или воздух. Конкретное решение определяется типом основного газа. Если основной газ дорогой, особо чистый, потенциально опасный или горючий, предпочтительно использование внешнего источника управляющего газа.

Как отмечалось ранее, пружинные и купольные регуляторы давления могут поставляться как сбалансированные, так и несбалансированные. На рисунке 7 представлена конструкция сбалансированного купольного регулятора давления RH20.

Вы видите, что конструкция сбалансированного регулятора более сложная, а следовательно, и более дорогая. Сбалансированный или, иными словами, разгруженный регулятор позволяет существенно уменьшить негативное влияние изменения входного давления на точность регулирования выходного давления. Как мы отмечали ранее, регулирование давления в любом регуляторе осуществляется с помощью баланса сил между давлением регулируемой среды и пружины (механической или газовой), действующей на чувствительный элемент, расположенный между регулируемой средой и пружиной. При этом следует всегда помнить, что на клапан, а так же через клапан и на чувствительный элемент оказывает силовое воздействие входное давление. Соответственно влияние входного давления на точность регулирования выходного давления тем больше, чем больше изменение входного давления, и чем больше диаметр седла по отношению к диаметру чувствительного элемента. Погрешность в точности поддержания давления для несбалансированных регуляторов может достигать 30% при изменении входного давления в три раза. По мере снижения входного давления, выходное давление увеличивается. Сбалансированные регуляторы лишены этого недостатка. При применении сбалансированных регуляторов Вы выигрываете в точности, но должны за это заплатить не только более высокой ценой регулятора, но и ухудшением герметичности регулятора в закрытом положении. В самом деле, применяя сбалансированный регулятор, мы снижем воздействие управляемого давления на клапан и тем самым снижем силу прижатия клапана к седлу, а соответственно ухудшаем показатели регулятора по герметичности.

Не расстраивайтесь. Сбалансированный регулятор – это не единственный способ устранения негативного влияния отрицательной обратной связи выходного давления на регулируемое давление. Не менее эффективным решением является последовательная установка двух ступеней регулирования. Погрешность поддержания давления при двухступенчатом регулировании обычно не более 1%. Преимуществом двухступенчатой схемы регулирования давления, является так же возможность оптимально подбирать Cv ступеней. Первая ступень с относительно небольшим диаметром седла и Cv, а вторая с более высоким. Диаметр седла и Сv первой и второй ступеней следует подбирать в строгом соответствии с реальным расходом газа на выходе из регулятора. Вы получаете возможность сэкономить на размерах регулятора первой ступени и толщине стенок корпуса регулятора второй ступени. Кроме того, двухступенчатую схему регулирования следует признать более безопасной. Выход из строя регулятора первой ступени приведет к повышению давления не в технологическом процессе, а между ступенями регулирования. Если максимально допустимое входное давление регулятора давления второй ступени меньше входного давления в системе в целом, Вам следует установить между ступенями регулирования предохранительный клапан, который станет дополнительной защитой технологического процесса от повышения давления.

И наконец, еще одним преимуществом двухступенчатой системы регулирования является возможность подогревать газ между ступенями регулирования. Вследствие эффекта Джоуля-Томпсона газ при расширении охлаждается. Снижение температуры может достигать несколько десятков градусов. Если входная температура газа соответствует зимней уличной температуре или еще ниже, например,из-за недорекуперации в атмосферном испарителе, то слишком низкая температура может повредить полимерные детали регулятора (диафрагмы, уплотнения) и вывести его из строя. Кроме того, низкая температура газа может быть недопустимой исходя из условий проведения технологического процесса, в котором газ используется. Двухступенчатая система регулирования позволяет подогреть газ после первой ступени до температуры окружающей среды или нагреть его внешним источником тепла. Например, с помощью электрического нагревателя.

У описанных выше купольных регуляторов управляющее давление равно регулируемому давлению, так как площади чувствительного элемента, как со стороны управляющего газа, так и со стороны рабочей среды одинаковые. Если в качестве управляющего давления используется газ из внешнего источника, например, сетевой воздух, то такая конструкция купольного регулятора может ограничивать возможности управления. Для устранения этого ограничения разработаны пропорциональные купольные регуляторы, у которых площадь чувствительного элемента купола или иными словами внешнего пневматического привода превышает площадь чувствительного элемента собственно регулятора. Соотношение площадей пневматического привода и чувствительного элемента регулятора называют в этом случае передаточным соотношением пропорционального купольного регулятора. На рисунке 8 представлен пропорциональный регулятор RH7.

Все пропорциональные регуляторы Hale Hamilton оснащены мембранным пневматическим приводом и предназначены для работы с управляющим воздухом от 0 до 7 бар. Регуляторы RH5, RH6 и RH7 имеют одинаковые размеры: диаметр седла 2 мм, Сv=0.08; регулятор RH11 имеет диаметр седла 7 мм, Cv=0.6; регулятор RH15 имеет диаметр седла 12.7 мм, Cv=2.5; а регулятор RH17 имеет диаметр седла 20 мм, Cv=6. Максимальное входное давление для газа составляет 465 бар, а для жидкости 690 бар. Диапазоны регулирования выходного давления от нуля до 90; 140; 240; 300 и 400 бар, что соответствует 5 вариантам передаточных соотношений: 13; 20; 34; 43 и 57.

Пропорциональные регуляторы давления можно встраивать в автоматизированные системы управления, включающие контроллеры и цифровой обмен данными. Пример простейшей системы с электропневматическим автоматическим управлением пропорциональным регулятором давления представлен на рисунке 9. Управляющее давление подается в купол регулятора через I/P преобразователь (электрический токовый сигнал конвертируется в давление), а электрический сигнал поступает в свою очередь из программируемого контроллера. Программируемый контроллер может получать информацию от целой совокупности датчиков, архивировать данные, передавать их на более высокий уровень автоматизированной системы управления, управлять изменением давления в системе по заранее заданным или сложным адаптивным алгоритмам управления.

Компания Мониторинг Вентиль и Фитинг (MV&F) является официальным дистрибьютором Hale Hamilton в странах Таможенного Союза. Специалисты компании MV&F прошли курс обучения на производстве компании Hale Hamilton в Великобритании (Uxbridge). С помощью компонентов Hale Hamilton инженеры и рабочие MV&F при всесторонней поддержке специалистов Hale Hamilton создают сложные и разнообразные системы управления потоками газов с большими расходами и большими давлениями.

Если Вам нужно решить нестандартную задачу управления потоками больших количеств газа, Вы всегда можете обратиться за консультацией и помощью к инженерам MV&F. Мы не боимся сложных задач. Мы помогаем как крупным газовым компаниям, так и проектным организациям и конечным клиентам с честью справиться с такими сложными задачами.