Оборудване за газорегулаторни пунктове и газорегулаторни възли

Предназначението на газорегулаторните пунктове (ГРП) и газорегулаторните възли (ГРВ) е да понижат налягането на газа, постъпващ от градската или промишлената система за газоснабдяване. Газорегулаторните пунктове захранват разпределителната мрежа за консуматори на газ с ниско или средно налягане, а газорегулаторните възли обикновено се използват за ограничен брой или единични консуматори с топлинна мощност Q > 750 kW.

Предназначението и характерът на използваното оборудване в газорегулатроните пунктове и възли е идентично.

Обикновено то включва: филтър, спирателна арматура, регулатор на налягане, предпазни устройства, контролно-измервателни уреди, уреди за измерване на разхода на газ, ако е необходимо, а също така и байпасна линия с две изключващи устройства и продухвателни свещи между тях в случай на ремонт на оборудването. Байпасната връзка позволява при екстремни обстоятелства да се възстанови газоподаването, макар и не с необходимото качество. По пътя на газа изключващото устройство на байпаса е необходимо да осигури плавно регулиране. Обикновено байпасният газопровод се използва само при повреда в регулиращата линия, а спирателната арматура се дублира с цел повишаване на надеждността на режима с ръчно регулиране. За газоразпределителни пунктове с пропускна способност над 5000 m3/h, вместо байпас обикновено се предвижда допълнителна резервна регулираща линия.

Използвани филтри

В газоразпределителните пунктове и газорегулаторните възли газовите филтри се използват за пречистване на транспортирания по газопроводите газ от прах, ръжда и други механични примеси. Пречистването на газа е необходимо с оглед намаляването на механичното износване на спирателната и регулиращата арматура, предотвратяване на запушването на импулсни тръби, дюзи и т. н., което оказва благоприятно влияние върху експлоатационните им характеристики. Също така се намалява износването и се повишава точността на разходомерите, чиито елементи са силно чувствителни към корозия. От друга страна, видът на използваната конструкция филтри оказва влияние върху производителността и входното налягане. Изборът и начинът на експлоатация на филтрите е основен момент за осигуряване на надеждно и безопасно функциониране на газоразпределителните системи. От особена важност е и използваният филтриращ материал, който трябва да бъде химически инертен към газа, да осигурява необходимата степен на пречистване и да не се разрушава под действието на работната среда и в процеса на периодичното почистване.

В газоразпределителните пунктове и газорегулаторните възли се използват предимно мрежести, влакнести и касетъчни филтри, като често предпочитано решение са влакнестите филтри. При тях филтърната касета е запълнена с влакна от изкуствени материали, обикновено от капрон. Основно изискване към използваните влакнести материали е те да бъдат еднородни. При нормални експлоатационни условия хидравличното съпротивление на филтъра е Dp=3-5 kPa. След замърсяване касетата се регенерира, като се почиства чрез изтръскване или измиване. Обикновено почистването се извършва при нарастване на налягането до 10 kPa. За контролиране на съпротивлението се използва диференциален манометър.

В мрежестите филтри се използва плетена метална мрежа. Мрежестите филтри, особено двуслойните, се характеризират с висока степен на пречистване. В процеса на експлоатация, в зависимост от замърсяването на филтъра, степента на пречистване се повишава с намаляване на пропускната му способност.

Спирателна арматура

За газорегуаторни пунктове и газорегулаторни възли монтиране на спирателна арматура обикновено се предвижда на отклоненията към ГРП; пред ГРП, ако разстоянието до отклонението е повече от 100 m; на изхода от ГРП при пръстеновидни схеми и други. Използват се различни видове спирателни кранове, шибъри, вентили.

Крановете се използват основно за спиране притока на газ при обслужване или ремонт. В зависимост от вида и формата на затварящото устройство те биват сферични, конусни и цилиндрични. В газопреносните мрежи най-широко приложение намират крановете със сферичен и конусен затварящ елемент, като често се използват кранове с ръчно задвижване. Сред основните предимства на крановете са висока херметичност, ниско хидравлично съпротивление и добро бързодействие. Тъй като газът не обтича уплътняващите повърхности, крановете се отличават с надеждна експлоатация. Ерозионните процеси по вътрешните повърхнини, характерни за шибърите и вентилите, не са характерни за крановете. Техен недостатък е неподходящата им за регулиране работна характеристика. Материалите, които се използват за направата им, са предимно месинг, чугун, пластмаса и стомана. Видът на връзките за присъединяване на крана зависят от условния му диаметър.

Шибърите са друг вид спирателен орган, използвани за изключване преминаването на газа. Сред предимствата им са малкото хидравлично съпротивление, възможността за регулиране на преминаващия през тях флуид и др. Спецификите на шибърите са свързани предимно с по-високата им цена, както и затрудненията при поправка на уплътнителните повърхнини. За газопреносните системи се препоръчва използването на чугунени шибъри.

Използвани конструкции вентили

Многото варианти на конструктивни решения при вентилите, огромната им приложна област, използването им както за спиране на протичащия флуид, така и за регулирането му, ги причислява едновременно към спирателната и към регулиращата арматура. Като цяло вентилите се характеризират с несложна конструкция, надеждна и сигурна работа, което обуславя и широкото им приложение в практиката, но основно за тръбопроводи с условен диаметър, по-малък от 250 mm. Използването на вентилите при по-големи диаметри и налягания е затруднено, тъй като при тях вентилът вече е трудно управляем поради нарастване на силата във вретеното. В газорегулаторните възли и газорегулаторните пунктове се използват предимно предпазните вентили и вентилите отсекатели.

Вентилите отсекатели се използват за автоматично изключване на подаването на газ в мрежата при възникването на проблем в нея като спадане на налягането под определен минимум или при повишаването му. Обикновено вентилите са с външно електрическо задвижване или с автономно задвижване (налягането на газа). При автономните вентили протичането на газ се прекъсва чрез лостов механизъм, който освобождава затварящия механизъм при нарастване на налягането.

Предпазните вентили предотвратят повишаването на работното налягане, ако регулиращият орган на регулатора не затвори плътно при ограничаване на консумацията на газ. При нарастване на налягането с 10% над работното налягане, вентилът отваря и изпуска газ в атмосферата. Пропускателната им способност се определя според производителността на регулатора. При липса на други предпазни средства в обслужваната мрежа, пропускателната способност на вентила следва да е по-голяма от производителността на регулатора за налягане.

Предпазни устройства

Използват се предимно предпазно-изхвърлящи клапани, които могат да бъдат хидравлични или пружинни и предпазно-спирателни клапани. Предназначението им е да не допускат повишаване на налягането с 10% над работното. Обикновено се настройват с отчитане на хидравличната характеристика на регулатора. Препоръчително е предпазно-спирателен клапан да се предвиди пред регулатора на налягане, за изключване на подаването на газ при повишаване или понижаване на налягането, след регулатора, извън определените граници. След регулатора на налягане е добре да се предвиди поставянето на предпазно-изхвърлящ клапан, който в условия на кратковременно нарастване на налягането отваря и изхвърля газ в атмосферата, без това да влияе на промишлената безопасност и нормалната работа на газовото оборудване на потребителите. Ако е предвидено поставянето на разходомер, предпазният вентил се поставя след разходомера. Обикновено при наличието на проблем предпазно-изхвърлящите клапани се задействат преди предпазно-спирателните клапани. Целесъобразността на подобен приоритет е ясна. Предпазният вентил възпрепятства по-нататъшното нарастване на налягането, изхвърляйки част от газа в атмосферата. За да се гарантира безопасността, е необходимо неизправностите в регулиращите органи, предизвикващи повишаване на налягането или понижаване на работното налягане, проблемите в работата на предпазните вентили, а така също утечки на газа, да бъдат отстранени незабавно.

В газорегулаторните пунктове следва да се предвидят и газоиспускателни тръби, чрез които изтичащият газ се отвежда извън сградата на ГРП, на безопасно разстояние от източника на възпламеняване в места, осигуряващи безопасни условия за разсейване на газа, без да се създават условия за проникване на газ в затворени помещения. Необходимо е тръбите да бъдат защитени от проникване на дъждовни води и запушване. Обикновено са с условен диаметър по-голям от 15 mm и са на височина над 3 m от терена.

Регулатори на налягане

Регулаторите на налягане осигуряват намаляване на налягането и автоматичното му поддържане на изхода, независимо от измененията в дебита на газа и входното налягане. Регулирането е посредством промяна на дебита, преминаващ през регулиращия вентил. Регулаторите на налягане могат да осигурят също така предпазно затваряне на системата или намаляване на налягането, или да стабилизират или регулират пада на налягането и дебита. Основната разлика между регулаторите на налягане и регулиращите вентили е в отпадането на необходимостта от външно захранване за работата на регулаторите, тъй като те работят на база енергията на потока.

Обикновено регулаторите на налягане се подразделят основно на регулатори с пряко и регулатори с косвено действие в зависимост от вида на връзката между датчика и регулиращия орган. Регулаторите с пряко действие се характеризират с висока надеждност при експлоатация. От автоматичните регулатори на налягане с косвено действие, в газоснабдяването най-голямо разпространение са получили пневматичните. Те са широко използвани в газоразпределителните станции. Основни предимства на пневматичните регулатори се явяват несложната конструкция, надеждността, лесното обслужване, а така също взриво- и пожаробезопасността.

Регулаторите с пряко действие в сравнение с регулаторите с косвено действие се характеризират с по-ниска чувствителност. Това се обяснява с факта, че клапанът, при изменение на стойността на регулирания параметър, започва да се премества само след възникването на усилие, достатъчно за преодоляване на силите на триене във всички подвижни части. При регулаторите с косвено действие силите на триене се преодоляват за сметка на външен източник на енергия и не трябва значително изменение в усилието върху мембраната. Това е причината при тях регулирането да протича по-плавно. Независимо от принципа на действие на регулатора, основно изискване е той винаги да осигурява достатъчно устойчиво регулиране.

При избора на регулатор специалистите съветват той да се избира в зависимост от изчислителната разлика за налягането от двете му страни, дебита на газа и динамиката на консуматора. Добре е да се вземат предвид и съставът на газа, както и мястото на монтаж на регулатора. Производителите предлагат и регулатори с вграден предпазен вентил, с които е възможно да се постигне редуциране на налягането с висока точност, независимо от разликата от двете страни на регулатора.

Основно изискване при избора е осигуряване на устойчива работа на регулатора при всички възможни режими.

Турбинни разходомери

В газорегулаторните пунктове и газорегулаторните възли се предвижда поставянето и на контролно-измервателни уреди за измерване на входното и изходното налягане на газа и неговата температура.

Сред най-широко използваните уреди за измерване на разхода на газ са турбинните разходомери. Сред причините за това са невисоката им себестойност, добрите метрологични характеристики, надеждността и лесната експлоатация. Принципът им на работа се основава на преобразуване на скоростта на флуида в скорост на въртене на преобразувателния елемент, обикновено турбина. Съответно, обемният дебит на газа се определя в зависимост от честотата на въртене на турбината, работното налягане и температурата.

Турбинните разходомери като цяло се характеризират с дълъг експлоатационен срок поради използването на материали, устойчиви на корозия. В последно време все по-често се използват турбинните разходомери с тахометрично устройство за измерване на честотата на въртене на подвижния елемент. Тези устройства включват две самостоятелни части - тахометричен преобразувател на честота на въртене на вала в честота на импулсите и измервател на честотата на тези импулси. Сред предимствата на подобни разходомери е постигането на по-висока точност при измерването.

Повечето съвременни конструкции позволяват дистанционно отчитане и включването им в мрежа. Точността на измерване се влияе от работното налягане, но обикновено грешката е под 1%.

В случаите, в които в газорегуаторните пунктове и възли не се предвижда отчитане на разхода на газ, се допуска да не се предвижда уред за измерване на неговата температура. Добре е да се има предвид, че при използването на контролно-измервателни уреди с електрическо задвижване и електрическо осветление е необходимо те да бъдат взривозащитени.