Назначение и устройство пзк. Предохранительные клапаны

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

Цель работы: Изучить назначение, устройство и принцип работы газорегуляторного пункта, а так же подробно ознакомиться со всеми узлами и агрегатами входящих в него. Изучить прокладку внутренних газопроводов и подключения их к котлам.

Рис.3.1. Принципиальная схема газорегуляторного пункта:

1 - предохранительно-сбросный клапан (сбросное устройство); 2 - задвижка на байпасной линии; 3 - манометры: 4 - импульсная линия ПЗК: 5 - продувочный газопровод; 6 - байпасная линия; 7 - расходомер; 8 -задвижка ни входе; 9 - фильтр; 10 - предохранительно-запорный клапан (ГИК); 11 - регулятор давле­ния; 12 -задвижка на выходе.

Газорегу­ляторные пункты (ГРП) предназначены для снижения входного давления газа до заданно­го выходного (рабочего) и поддержания его постоянным незави­симо от изменения входного давления и потребления газа. Коле­бания давления газа на выходе из ГРП допускаются в пре­делах 10% рабочего давления. Кроме того, в ГРП осущест­вляются: очистка газа от механических примесей, контроль вход­ного и выходного давления и температуры газа, предохранение от повышения или понижения давления газа за ГРП, учет рас­хода газа.

На схеме ГРП, приведенной на рис.3.1, можно выделить три линии: основную, обводную (байпасную) и рабочую . На основ­ной линии газовое оборудование располагается в следующей по­следовательности: запорное устройство на входе (задвижка 8 ) для отключения основной линии; продувочный газопровод 5 : фильтр 9 для очистки газа от разных механических примесей; предохранительно-запорный клапан 10 , автоматически отключающий подачу газа при повышении или понижении давления газа в рабочей ли­нии за установленные пределы; регулятор 11 давления газа, кото­рый снижает давление газа и автоматически поддерживает его на заданном уровне независимо от расхода газа потребителями; за­порное устройство на выходе 12 .

Байпасную (от англ. bypass – обход) линию составляют продувочный газопровод 5, два запорных устройства (задвижки 2), которые используются для ручного регулирования давления газа в рабочей линии во время выполнения ремонтных работ на отключенной основной линии.

На рабочей линии (линия рабочего давления) устанавлива­ется предохранительно-сбросной клапан 1 (ПСК), который служит для сброса газа через сбросную свечу в атмосферу при повышении давления газа в рабочей линии выше установленного предела.

В ГРП установлены следующие контрольно-измерительные при­боры: термометры для измерения температуры газа и в помеще­нии ГРП; расходомер 7 газа (газовый счетчик, дроссельный расхо­домер); манометры 3 для измерения входного давления газа и дав­ления в рабочей линии, давления на входе и выходе из газового фильтра.

Газовые фильтры. Фильтры предназначены для очистки газа от механических примесей: пыли, ржавчины и различных включений, содержащихся в газе. Очистка газа необходима для уменьшения износа запорной и регулирующей арматуры, предотвращения за­сорения импульсных трубок, дроссельных отверстий, защиты мем­бран от преждевременного старения и потери эластичности и т.д.

В зависимости от расходов газа, его давления, типа регуляторов применяются различные конструкции фильтров.

Рис. 3.2. Газовые фильтры:

а – угловой сетчатый; б – волосяной; в – сварной; 1 – корпус; 2 – обойма; 3 – пробка; 4 – кассета; 5 – крышка; 6 – отбойный лист; 7 – люк для чистки.

В ГРП,размещаемых в шкафах, и в ГРПс диаметром трубо­проводов до 50 мм устанавливаются угловые сетчатые фильтры (рис. 3.2. а). Фильтр состоит из корпуса /, фильтрующего элемента - обоймы 2, обтянутой мелкой металлической сеткой. Газ по входному патрубку поступает в фильтрующий элемент, очищается там от пыли и по выходному патрубку выходит из фильтра. Частицы пыли осаждаются на внутренней поверхности металлической сетки. Для ревизии фильтра и его замены предусмотрена пробка 3, отвернув которую можно извлечь из корпуса фильтрующий элемент.

В ГРП с условным диаметром трубопроводов 50 мм и более широко применяются чугунные волосяные фильтры (рис. 3.2, б). Фильтр состоит из корпуса /, крышки 5 и кассеты 4. Очистка газа от пыли происходит в кассете из проволочных сеток, между кото­рыми находится конский волос или капроновая нить. Фильтрую­щий материал пропитывают висциновым маслом. На выходной стороне кассеты устанавливают перфорированный лист, предохра­няющий заднюю (по ходу газа) сетку от разрыва и уноса фильтру­ющего материала.

Фильтры сварные (рис. 3.2, в) предназначены для ГРП с расхо­дом газа от 7 до 100 тыс. м 3 /ч. Фильтр имеет сварной корпус 1 с присоединительными патрубками для входа и выхода газа, крыш­ку 5, люк 7 для чистки и кассету 4, заполненную капроновой ни­тью. Со стороны входа газа внутри корпуса приварен отбойный лист 6.

Крупные частицы, попадая в фильтр, ударяются об отбойный лист, теряют скорость и падают на дно. Мелкие частицы улавлива­ются в кассете с фильтрующим материалом, пропитанным висциновым маслом.

В процессе работы аэродинамическое сопротивление фильтров возрастает. Оно определяется как разность давлений газа на входе и выходе из фильтра. Перепад давления газа на кассете не должен превышать величину, установленную заводом-изготовителем. Раз­борку и очистку кассеты проводят во время технического обслу­живания вне помещения ГРП в местах, удаленных от легковоспла­меняющихся веществ и материалов не менее чем на 5 м.

Предохранительно-запорные клапаны. Наиболее распростра­ненными предохранительно-запорными клапанами являются кла­паны низкого (ПКН) и высокого (ПКВ) давления, выпускаемые с условным проходом 50, 80, 100 и 200 мм. Они устанавливаются перед регулятором давления. Конструкции клапанов ПКН и ПКВ практически одинаковы.

Предохранительно-запорный клапан ПКН и ПКВ (рис. 3.3) состоит из чугунного литого корпуса 4 вентиль­ного типа, мембранной камеры, настроечной головки и системы рычагов. Внутри корпуса имеется клапан 5 . Шток клапана входит в соединение с рычагом 3, один конец которого крепится шарнирно внутри корпуса, а другой с грузом выведен наружу. Для откры­тия клапана 5 с помощью рычага 3 необходимо, чтобы сначала немного был поднят шток и чтобы шток удерживался в таком поло­жении. При этом открывается отверстие в клапане и перепад давления до и после него уменьшается. Рычаг 3 с грузом вводится в зацепление с одним из концов анкерного рычага 6, который укреплен на корпусе шарнирно. Ударный молоточек 1 также кре­пится шарнирно и расположен над другим свободным плечом ан­керного рычага.

Рис 3.3. Предохранительно-запорный клапан низкого (ПКН) и высокого

(ПКВ) давления:

1 - ударный молоточек; 2 - штифт рычага; 3 – рычаг с грузом; 4 – корпус; 5 – клапан; 6 – рычаг анкерный; 7 – штуцер; 8 – мембрана; 9 – большая настроечная пружина; 10 – малая настроечная пружина; 11 – коромысло; 12 – штифт

Над корпусом под настроечной головкой расположена мемб­ранная камера, в которую через штуцер 7 пол мембрану 8 посту­пает импульс давления газа из рабочей линии. На мембране сверху расположен шток с гнездом, в которое одним плечом входит ко­ромысло 11 . Другое плечо коромысла входит в зацепление со штиф­том 12 ударного молоточка.

Если в рабочем газопроводе давление превышает верхний пре­дел или оно ниже нижнего заданного предела, то мембрана пере­мешает шток, выводя из зацепления штифт ударного молоточка с коромыслом. Молоточек при этом падает, ударяет по плечу анкер­ного рычага и выводит другое его плечо из зацепления с рычагом с грузом. Под действием груза клапан опускается и подача газа прекращается. Для настройки предохранительно-запорного клапа­на на верхний предел срабатывания используется большая настро­ечная пружина 9 , а на нижний предел срабатывания - малая на­строечная пружина 10.

Предохранительно-запорный клапан КПЗ (рис. 3.4) состоит из литого корпуса 4, клапана 3 , закрепленного на оси 1 . На оси 1 установлены пружины 2, один конец которых упирается в корпус 4, а другой - в клапан 3. На конце оси 1 , выходящем наружу, закреп­лен рычаг 12. который через промежуточный рычаг 13 с упором 14 удерживается в вертикальном положении наконечником 15 меха­низма контроля 10. Механизм контроля включает в себя мембра­ну 11 , шток 5 и закрепленный на штоке наконечник 15. Мембрана уравновешивается контролируемым давлением и пружинами 8 и 9 , усилия которых регулируются резьбовыми втулками 6 и 7 .

Рис. 3.4.:Предохранительно-запорный клапан КПЗ:

1 – ось; 2,8,9 – пружины; 3 – клапан; 4 – корпус: 5 – шток: 6,7 – втулки; 10 – механизм контроля; 11 – мембрана; 12, 13 – рычаги; 14 – упор; 15 – наконечник

При повышении или понижении давления газа в подмембранной области относительно пределов настройки наконечник пере­мещается влево или вправо и упор 14. установленный на рычаге 13, выходит из зацепления с наконечником 15. освобождает связан­ные между собой рычаги 12 и 13 и дает возможность оси 1 повер­нуться под действием пружин 2 . При этом клапан 3 закрывает про­ход газа.

Верхний предел срабатывания предохранительно-запорных кла­панов не должен превышать номинальное рабочее давление газа после регулятора более чем на 25 %. Нижний предел определяется минимально допустимым давлением, указанным в паспорте го­релки, или давлением, при котором по данным наладочных испы­таний могут погаснуть горелки, произойти проскок пламени.

Регуляторы давления. В ГРПприменяют, как правило, регуля­торы давления непрямого действия, в которых регулирование дав­ления газа происходит путем изменения его расхода, а управление осуществляется за счет энергии самого газа. Наибольшее распро­странение получили регуляторы непрерывного действия с усили­телями (пилотами), например, типа РДУК-2.

Регулятор давления универсальный Ф.Ф.Казанцева РДУК-2 состоит из собственно регулятора и регулятора управления - пи­лота (рис. 3.5).

Газ городского (входного) давления через фильтр 8 поимпульс­ной трубке А поступает в надклапанное пространство пилота. Силой своего давления газ прижимает клапаны (плунжеры) 2 и 9 (регулятора и пилота) к седлам 7 и 10. При этом газ не поступает в рабочий газопровод и давление в нем отсутствует. Для пуска ре­гулятора давления в работу необходимо медленно вкручивать ста­кан 4 в тело пилота. Пружина 5 , сжимаясь, воздействует на мемб­рану и преодолевает силу давления газа в надклапанном простран­стве пилота и усилие пружины 1 . Клапан пилота открывается, и газ из надклапанного пространства пилота поступает в подклапанное и далее по соединительной трубке Б через дроссель 12 под мембра­ну 11 регулятора. Часть газа через дроссель 13 сбрасывается в рабо­чий газопровод, однако давление под мембраной регулятора все­гда несколько больше давления в рабочем газопроводе. Под воз­действием перепада давления под и над мембраной 11 регулятора последняя приподнимается, приоткрывая клапан 9 регулятора, и газ будет поступать к потребителю. Стакан пилота вкручивают до тех пор, пока давление в выходном газопроводе не станет равным заданному рабочему.

Рис. 3.5. Схема регулятора давления универсального Ф.Ф.Казанцева РДУК-2:

1, 5 – пружины; 2 – клапан пилота; 3 – ручка; 4 – стакан; 6 – мембрана пилота; 7, 10 – седла; 8 – фильтр; 9 – клапан регулятора; 11 – мембрана регулятора; 12, 13 – дроссели; А, Б, В, Г, Д – трубки

При изменении расхода газа у потребителя в рабочем газопро­воде изменяется давление. Благодаря импульсной трубке В изменя­ется и давление над мембраной 6 пилота, которая, опускаясь и сжимая пружину 5 или приподнимаясь под воздействием пружи­ны, соответственно прикрывает или приоткрывает клапан пилота 2.

При этом уменьшается или увеличивается подача газа через труб­ку Б под мембрану регулятора давления. Например, при уменьше­нии расходования газа потребителем давление в рабочей линии повышается, клапан 2 пилота прикрывается и клапан 9 регулятора тоже прикроется, восстанавливая давление в рабочем газопроводе до заданного. При увеличении расхода и снижении давления кла­паны пилота и регулятора приоткрываются, давление в рабочем газопроводе поднимается до заданного.

Предохранительно-сбросный клапан. На рис. 3.6 показан пред­охранительно-сбросный клапан ПСК-50, который состоит из кор­пуса 1 , мембраны 2 с тарелкой, на которой укреплен плунжер (клапан) 4 , настроечной пружины 5 и регулировочного винта 6 . С рабочим газопроводом клапан сообщается через боковой патру­бок. При повышении давления газа выше определенного настроеч­ная пружина 5 сжимается, мембрана 2 вместе с плунжером допус­кается, открывая выход газу через сбросной трубопровод в атмо­сферу. При уменьшении давления плунжер под действием пружи­ны перекрывает седло, сброс газа прекращается.

Предохранительно-сбросный клапан (ПСК) устанавливается за регулятором давления; при наличии расходомера - за ним. Перед ПСК устанавливается отключающее устройство, открытое при нор­мальной работе и используемое при выполнении ремонта ПСК.

Рис. 3.6.Предохранительно-сбросный клапан ПСК-50:

1 – корпус; 2 – мембрана с тарелкой; 3 – крышка; 4 – плунжер; 5 – пружина; 6 – регулировочный винт.

Контрольно-измерительные приборы в ГРП. Для измере­ния входного и выходного давления и температуры газов в ГРП устанавливают показывающие и регистрирующие конт­рольно-измерительные приборы (КИП). Если учет расхода газа не проводится, допускается отсутствие регистрирующего прибора для измерения температуры газа.

КИП с электрическим выходным сигналом и электрооборудо­вание в помещении ГРП предусматриваются во взрывозащищенном исполнении.

КИП с электрическим выходным сигналом в нормальном ис­полнении размещают снаружи в закрывающемся шкафу или в обо­собленном помещении, пристроенном к противопожарной газо­непроницаемой стене ГРП.

Требования к помещениям ГРП. Газорегуляторные пункты ГРП располагаются в соответствии со строительными нормами и пра­вилами (СНиП). Их запрещено встраивать или пристраивать к об­щественным, административным и бытовым зданиям непроизвод­ственного характера, а также размещать в подвальных и цоколь­ных помещениях зданий. Используемые для размещения ГРП от­дельно стоящие здания должны быть одноэтажными I и II сте­пеней огнестойкости с совмещенной кровлей. Материал полов, устройство окон и дверей помещений ГРП должны исключать воз­можность образования искр.

В помещениях ГРП предусматривается естественное и искусст­венное освещение и естественная постоянно действующая вентиля­ция, обеспечивающая не менее трехкратного воздухообмена в 1 ч. Температура воздуха в ГРП должна соответствовать требованиям, указанным в паспортах оборудования и КИП. Ширина основного прохода в ГРП должна быть не менее 0,8 м. В помещениях ГРП допускается установка телефонного аппарата во взрывозащишей­ном исполнении. Дверь в ГРП должна открываться наружу. Снару­жи здания ГРП должна быть предупредительная надпись «Огне­опасно - газ».

Внутренние газопроводы. Внутренние газопроводы выполняются из стальных труб. Трубы соединяют с помощью сварки, разъемные соединения (фланце­вые, резьбовые) допускаются для установки арматуры, приборов, КИП и др.

Газопроводы прокладываются, как правило, открыто. Скрытая проводка допускается в бороздах стен с легко снимаемыми щита­ми с отверстиями для вентиляции.

Газопроводы не должны пересекать вентиляционные решетки, оконные и дверные проемы. В местах прохода людей газопроводы прокладываются на высоте не менее 2,2 м. Крепятся трубы при помощи кронштейнов, хомутов, крючьев и подвесок.

Запрещается использовать газопроводы в качестве опорных кон­струкций, заземления. Газопроводы окрашиваются водостойкими лакокрасочными материалами желтого цвета.

Рис.3.7. Схема внутренних газопроводов котельной и расположение отключающих устройств:

1 – футляр; 2 – общее отключающее устройство; 3 – кран на продувочном газопроводе; 4 – штуцер с краном для взятия пробы; 5 – продувочный газопровод; 6 – манометр; 7 – аспределительный коллектор; 8 – ответвление к котлу (опуски); 9 – отключающее устройство на опусках.

Принципиальная схема внутренних газопроводов котельной с несколькими котлами приведена на рис. 6.8. Газ по вводному газо­проводу проходит через футляр, установленный в стене помеще­ния котельной. Футляр 1 выполняется из отрезка стальной трубы, внутренний диаметр которой не менее чем на 100 мм больше диа­метра газопровода. Футляр обеспечивает независимую осадку стен и газопроводов. Общее отключающее устройство 2 предназначено для отключения всех котлов при плановом или аварийном от­ключении котельной. Отключающие устройства 9 на ответвлени­ях 8 к котлам (опусках) предназначены для отключения отдель­ных котлов.

Рис. 6.9. Схема расположения запор­ных устройств газового оборудова­ния котла с двумя горелками:

1 – газовый коллектор; 2 – ответвле­ние к котлу (опуск); 3 – отключающее устройство на опуске; 4 – ПЗК на кот­ле; 5 – регулирующая газовая заслонка; 6 – газовый запальник; 7 – ЗУ перед горелками;

8 – горелки; 9 – продувоч­ный газопровод; 10 – кран на проду­вочном газопроводе; 11 – кран к манометру; 12 – манометр

Схема расположения запорных устройств газового оборудова­ния котла с двумя горелками показана на рис. 6.9. Газ из распре­делительного газового коллектора котельной 1 по ответвлению к котлу (опуску) 2 проходит через отключающее устройство 3 на опуске, предохранительно-запорный клапан 4 (ПЗК), регулирую­щую газовую заслонку 5 и запорные устройства 7 (ЗУ) поступает в горелки 8.

Для внутренних газопроводов и для газового оборудования долж­но быть предусмотрено техническое обслуживание не реже одного раза в месяц. Текущий ремонт должен проводиться не реже одного раза в 12 месяцев в случаях, если в паспорте завода-изготовителя нет ресурса эксплуатации и нет данных о его ремонте.

Перед ремонтом газового оборудования, осмотром и ремонтом топок или газоходов, а также при выходе из работы установок сезонного действия газовое оборудование и запальные трубопро­воды должны отключаться от газопроводов с установкой заглушек после запорной аппаратуры.

Контрольные вопросы:

1. Как классифицируются газовые сети по величине давления газа?

2. Какие газопроводы являются распределительными, вводными и внут­ренними?

3. Какие материалы используются при строительстве газопроводов?

4. Какие методы используются для защиты стальных газопроводов от коррозии?

5. Укажите назначение ГРП?

6. Где размещаются ГРП?

7.Перечислите основные элементы, входящие в состав ГРП?

8.Укажите назначение, устройство и принципы действия газового филь­тра в ГРП.

9. Как определить степень засоренности фильтра?

10.Укажите назначение, устройство и принцип действия предохрани­тельно-запорного клапана типа ПКН (ПКВ), КПЗ?

11.Каковы назначение регулятора давления РДУК-2, его устройство и принцип действия?

12.Укажите назначение, устройство и принцип действия предохрани­тельно-сбросного клапана типа ПСК-50?

13. Сформулируйте основные требования, предъявляемые к КИП?

14. Сформулируйте основные требования, предъявляемые к помеще­ниям ГРП?

15. Каковы основные правила прокладки внутренних газопроводов?

Повышение или понижение давления газа после регулятора давления сверх заданных пределов может привести к аварийной ситуации. При чрезмерном повышении давления газа возможны отрыв пламени у горелок и появление в рабочем объеме газоиспользующего оборудования взрывоопасной смеси, нарушение герметичности, утечка газа в соединениях газопроводов и арматуры, выход из строя контрольно-измерительных приборов и т. д. Значительное понижение давления газа может привести к проскоку пламени в горелку или погасанию пламени, что при неотключении подачи газа вызовет образование взрывоопасной газовоздушной смеси в топках и газоходах агрегатов и в помещениях газифицированных зданий.

Причинами недопустимого повышения или понижения давления газа после регулятора давления для тупиковых сетей являются:

Неисправность регулятора давления (заклинивание плунжера, образование гидратных пробок в седле и корпусе, негерметичность затвора и др.);
неправильный подбор регулятора давления по его пропускной способности, приводящий к двухпозиционному режиму его работы при малых расходах газа и вызывающий всплески выходного давления и автоколебания.
Для кольцевых и разветвленных сетей причинами недопустимого изменения давления после регулятора давления могут быть:

Неисправность одного или нескольких регуляторов давления, питающих эти сети;
неправильный гидравлический расчет сети, из-за чего скачкообразные изменения потребления газа крупными потребителями приводят к всплескам выходного давления.
Общей причиной резкого снижения давления для любых сетей может быть нарушение герметичности газопроводов и арматуры, а следовательно, утечка газа.

Для предотвращения недопустимого повышения или понижения давления в ГРП (ГРПШ) устанавливают быстродействующие предохранительные запорные клапаны (ПЗК ) и предохранительные сбросные клапаны (ПСК).

ПЗК предназначены для автоматического прекращения подачи газа к потребителям в случае повышения или понижения давления сверх заданных пределов; их устанавливают после регуляторов давления. ПЗК срабатывают при «чрезвычайных ситуациях», поэтому самопроизвольное их включение недопустимо. До ручного включения ПЗК необходимо обнаружить и устранить неисправности, а также убедиться, что перед всеми газоиспользующими приборами и агрегатами запорные устройства закрыты. Если по условиям производства перерыв в подаче газа недопустим, то вместо ПЗК должна быть предусмотрена сигнализация оповещения обслуживающего персонала.

ПСК предназначены для сброса в атмосферу определенного избыточного объема газа из газопровода после регулятора давления с целью предотвращения повышения давления сверх заданного значения; их устанавливают после регулятора давления на отводном трубопроводе.

При наличии расходомера (счетчика газа) ПСК необходимо устанавливать после счетчика. Для ГРПШ допускается выносить ПСК за пределы шкафа. После снижения контролируемого давления до заданного значения ПСК должен герметично закрыться.

Предохранительные запорные клапаны
ПЗК - это открытая в эксплуатационном состоянии арматура. Расход газа через нее прекращается, как только в контролируемой точке газопровода давление достигает нижнего или верхнего предела настройки ПЗК.

К ПЗК предъявляют следующие требования:

Должен обеспечивать герметичное закрытие подачи газа в регулятор в случае повышения или понижения давления за ним сверх установленных пределов. Верхний предел срабатывания ПЗК не должен превышать максимальное рабочее давление после регулятора более чем на 25 %;
рассчитываются на входное рабочее давление по ряду: 0,05; 0,3; 0,6; 1,2; 1,6 МПа с диапазоном срабатывания при повышении давления от 0,002 до 0,75 МПа, а также с диапазоном срабатывания при понижении давления от 0,0003 до 0,03 МПа;
конструкция должна исключать самопроизвольное открытие запорного органа без вмешательства обслуживающего персонала;
герметичность запорного органа должна соответствовать классу «А» по ГОСТ 9544-93;
точность срабатывания должна составлять ±5% заданных величин контролируемого давления для ПЗК, устанавливаемых в ГРП, и ±10% для ПЗК в ГРПШ и комбинированных регуляторах;
инерционность срабатывания должна быть не более 40–60 с;
свободный проход запорного органа должен составлять не менее 80 % условного прохода патрубков ПЗК;
запорный орган не должен быть одновременно и исполнительным органом регулятора давления газа.
Отбор импульса контролируемого давления ПЗК надо делать рядом с точкой отбора импульса регулятора давления, т. е. на расстоянии от регулятора давления не менее пяти диаметров выходного газопровода. Подключать импульсный трубопровод ПЗК к нижней части горизонтального участка газопровода недопустимо для предотвращения попадания конденсата.

ПЗК, установленные в ГРПШ и объектовых ГРП, часто используют в качестве исполнительных механизмов автоматики безопасности, прекращающих подачу газа при отклонении любого из контролируемых параметров за заданные пределы (в т. ч. и по команде сигнализатора загазованности). При этом ПЗК обычно комплектуют электромагнитным устройством. К ПЗК также относятся термозапорные клапаны, перекрывающие трубопроводы в случае повышения температуры до 80–90° С.

Предохранительные устройства предназначаются для предупреждения повышения давления выше заданной величины и предотвращения движения среды в направлении, обратном заданному. В качестве предохранительной арматуры используются обратные, запорные, сбросные, скоростные клапаны.

Предохранительные запорные клапаны (ПЗК ) применяются для автоматического прекращения подачи газа к потребителям в случае изменения его давления в контролируемой точке сверх заданных пределов. Они устанавливаются в ГРП (ГРУ), на газовых разводках, перед горелками газопотребляющих агрегатов.

Точность срабатывания ПЗК должна составлять ±5 % заданных контролируемых величин давления для ПЗК, установленных в ГРП, и ±10 для ПЗК в шкафных ГРП (ГРУ). В основном для ГРП (ГРУ) и крупных газопотребляющих агрегатов используются предохранительные запорные клапаны ПКВ и ПКН с диаметрами условного прохода 50, 80, 100 и 200 мм. В мембране клапана ПКВ применена более жесткая пружина, что позволяет использовать его на газопроводах высокого давления.

В шкафных ГРУ используется малогабаритный запорно-пре-дохранительный клапан ПКК-40, рассчитанный на входное давление 0,6 МПа (табл. 4.2).

Мосгазниипроектом для постепенной замены клапанов ПКВ и ПКН разработаны клапаны КПВ и КПН с максимальной пропускной способностью при рабочем давлении 1,2 МПа для КПН (В)-50 -5800 м3/ч, для КПН (В)-100 - 18000.

Клапаны КПВ в отличие от ПКВ можно настраивать на срабатывание при повышении давления в контролируемой точке до 0,72 МПа и, следовательно, поддерживать при необходимости в газопроводах давление, близкое к 0,6 МПа.

Предохранительные сбросные устройства (ПСУ ) предназначены для удаления в атмосферу некоторого избыточного объема газа на газопроводе после регулятора с целью предотвращения повышения давления выше заданного допустимого предела. Предохранительные сбросные клапаны, в том числе встроенные в регуляторы давления, должны обеспечивать начало открытия при превышении установленного максимального рабочего давления не более чем на 5 % и полное открытие при превышении этого давления не более чем на 15 %.

Плотность закрытого затвора ПСУ должна соответствовать 1 классу герметичности.

Подводящий к ПСУ газопровод должен иметь минимальное количество поворотов, диаметр не менее 20 мм и присоединяться к участку газопровода после регулятора, как правило, следом за расходомером.

На сбросном трубопроводе целесообразно установить штуцер с пробкой или краном для подключения газоанализатора или газоиндикатора, а при их отсутствии - для отбора проб в стеклянный или резиновый сосуд. Диаметр сбросного трубопровода от ПСУ должен быть не меньше диаметра выходного патрубка ПСУ и выводиться наружу в место, где обеспечиваются условия для безопасного рассеивания газа (не менее чем на 1 м выше карниза здания), а также оборудоваться устройством (оголовком), исключающим возможность попадания в трубопровод атмосферных осадков. Довольно часто вместо специального оголовка конец сбросного трубопровода просто изгибают, направляя устье горизонтально или вертикально вниз. Это недопустимо, так как приводит к заполнению газом здания ГРП.

На газопроводах среднего (более 0,05 МПа) и высокого давления используют сбросные предохранительные полноподъемные клапаны ССПК-4Р с рычагом для контрольной продувки. Клапаны предназначены для сброса газа непосредственно в атмосферу или через сбросной трубопровод, гидравлическое сопротивление которого не должно быть более 0,1 рабочего давления. В зависимости от давления настройки клапан комплектуют пружиной.

Входной патрубок клапана соединяют с контролируемым участком газопровода после регулятора. Настройка клапана на открытие регулируется сжатием пружины. В крышке размещено отжимное устройство, которое позволяет производить контрольную продувку: при нажиме на наружный рычаг поворачивается валик, жестко соединенный с ним кулачок отводит вверх гайку, навернутую на резьбу штока. При подъеме штока и плунжера осуществляется принудительная продувка клапана. Согласно заводской инструкции, принудительный подъем плунжера рычагом следует производить при давлении на 10 % меньше рабочего. При отсутствии давления во входном патрубке контрольный подъем не допускается.

Предохранительно-сбросной мембранно-пружинный клапан (ПСК) устанавливают на газопроводах низкого и среднего давлений. Газ из газопровода после регулятора поступает на мембрану 3 клапана ПСК. Если давление газа больше давления пружины 2 снизу, то мембрана отходит вниз, клапан открывается, и газ идет на сброс. Как только давление газа станет меньше усилия пружины, клапан закрывается. Сжатие пружины регулируют винтом 1 в нижней части корпуса.

Для повышения надежности работы ПСК при его сборке необходимо: очистить клапанное устройство от механических частиц и убедиться, что на кромке седла и на уплотняющей резине золотника нет царапин или забоев; добиться соосности расположения золотника сбросного клапана с центральным отверстием мембраны.

Пружинные ПСУ типа ППК-4, СППК-4, СППК-4Р монтируют на газопроводах среднего или высокого давления в вертикальном положении. Диаметр сбросного трубопровода должен быть не менее диаметра выпускного патрубка. Клапаны имеют набор пружин и могут применяться в большом диапазоне давлений

Гидравлический предохранитель (ГП) конструктивно представляет собой стальной сварной цилиндр с патрубками, занолненный жидкостью. Один конец первого патрубка соединен с газопроводом, а другой проходит через сосуд почти до дна. Второй патрубок соединен с трубопроводом, сбрасывающим газ в атмосферу. Высота столба жидкости определяет давление, при котором начинается сброс газа из газопровода.

При повышении давления газа сверх установленного предела газ прорывается через жидкость (барботирует) в верхнюю часть цилиндра и по второму патрубку сбрЬсывается в атмосферу.

В качестве запорной жидкости при положительной температуре используют воду, при отрицательной - веретенное масло или глицерин.

Для уменьшения испарения воды на поверхность наливают тонкий слой масла.

Недостатком ГП является его громоздкость, а также ограниченная применяемость - только Б системах газопроводов низкого или среднего давления (0,002...0,02 МПа).

Обратные клапаны применяются в системах газоснабжения сжиженного газа на ГНС, ГНП, в автомобильных цистернах сжиженного газа. Затвор в этих клапанах открывается под действием потока среды, а при изменении его направления на обратное - закрывается.

Обратные клапаны могут быть поворотными (захлопочного типа) и подъемными (вентильного типа).

Скоростные клапаны являются защитными устройствами, предохраняющими от слишком больших расходов сжиженного газа при разрыве трубопроводов или арматуры. Они рассчитаны на пропуск номинального расхода газа или жидкости в любом направлении и закрытие при слишком большом расходе в одном направлении. Наличие скоростных клапанов в системе газопроводов автоцистерны или емкостей требует плавного открытия вентилей, так как при резком их открывании скоростной клапан может закрываться.

Газовые фильтры

Очистка газа от твердых частиц ржавчины, пыли, смолистых веществ необходима для того, чтобы предотвратить истирание уплотняющих поверхностей запорных устройств, острых кромок расходомерных диафрагм, роторов газовых счетчиков и импульсных трубок и дросселей от загрязнения.

На ГРУ применяются следующие фильтры:

– сетчатые (фильтры ФС с чугунным и фильтры ФСС со сварным корпусом) – применяют при небольших расходах газа, в основном в шкафных ГРП.

– волосяные кассетные (фильтры ФВ с чугунным и фильтры ФГ со сварным корпусом) имеют кассету, которая имеет спереди проволочную сетку, а на выходе – дырчатую металлическую пластину для удержания и равномерного распределения фильтруемого материала. Кассета заполняется конским волосом или капроновой нитью.

Степень загрязнения фильтра характеризуется перепадом давления на нем, которое в процессе эксплуатации не должно превышать для сетчатых – 500 мм вод.ст., для волосяных – 1000 мм вод.ст. Для очищенных и промытых фильтров соответственно 200 – 250 и 400 – 500 мм вод.ст.

Классификация арматуры

В зависимости от назначения газопроводная арматура подразделяется на четыре класса:

I класс- запорная арматура;

II класс - регулирующая арматура;

III класс - предохранительная и защитная арматура;

IV класс - контрольная арматура.

Каждый класс в зависимости от принципа действия арматуры подразделяется на две группы.

1. Приводная арматура, приводимая в действие при помощи привода (ручного, механического, электрического, пневматического).

2. Автоматическая, самодействующая арматура, приводимая в действие автоматически, непосредственно потоком рабочей среды или изменением ее параметров.

Основные требования, предъявляемые к запорной арматуре:

а) герметичность отключения,

б) быстрота закрытия и открытия,

в) надежность в эксплуатации и простота обслуживания при соблюдении нормы герметичности,

г) минимальное гидравлическое сопротивление проходу газа, небольшая строительная длина, небольшая масса и габаритные размеры.

ПЗК устанавливается после фильтра перед регулятором по ходу газа. Наиболее распространенными клапанами являются клапаны ПКН (низкого давления) и клапаны ПКВ (высокого давления), которые имеют условный проход 50, 80, 100 и 200 мм.

Для установки клапана в рабочее (открытое) положение необходимо поднять рычаг с грузом 10 и ввести в зацепление с анкерным рычагом, а ударный молоточек поставить в вертикальное положение.

При этом клапан через зубчатое соединение поднимается и если импульсное давление газа за регулятором, которое передается в межмембранное пространство через штуцер, равно силе натяжения пружины 14 , в соответствующей верхней границе дозволенного давления, клапан будет находиться в открытом положении.

При повышении или понижении давления мембрана поднимается или опускается и ударный молоточек пока не выходит из зацепления с корпусом 17 . Затем молоточек падает, ударяет по свободному концу анкерного рычага, рычаг с грузом опускается и клапан закрывается.

На верхнюю границу давления клапан настраивается сжатие пружины 14 , а на нижнюю – подбором массы груза 16 .

Рисунок 3.44 – Предохранительно-запорный клапан ПКН (ПКВ):

1- корпус; 2 – клапан с резиновым уплотнением; 3 – шток; 4 – корпус мембранный; 5 и 18 – штифты; 6 – анкерный рычаг с крючком; 7 – импульсная трубка; 8 – ударный молоточек; 9 – шток мембраны; 10 – рычаг с грузом; 11 – перепускной малый клапан; 12 – гайка штока мембраны; 13 – тарелка; 14 – пружина; 15 – регулировочный стакан; 16 – регулировочный груз; 17 – коромысло; 19 – мембрана.

Клапаны предохранительные запорные ПЗК предназначены для автоматического прекращения подачи газа потребителю при повышении или понижении контролируемого давления газа относительно установленных значений. Рабочая среда – природный газ по ГОСТ 5542-2014.
Выпускаются по ТУ 3712-021-12213528-2011

ООО ПКФ ЭКС-ФОРМА является разработчиком и производителем предохранительно-запорных клапанов ПЗК с диаметрами условного прохода 50, 100 и 200 мм. Клапаны предохранительные запорные ПЗК предназначены для герметичного перекрытия газопроводов в случае выхода давления газа за контролируемые пределы. Применение в клапане-отсекателе мембраны с большой активной площадью и минимального количества трущихся деталей повышает точность и надежность срабатывания. Клапаны ПЗК автоматически закрываются при выходе контролируемого давления за установленные верхний и нижний пределы. Открытие запорных клапанов производится вручную. Произвольное открытие клапанов исключено. Срок службы клапана ПЗК не менее 30 лет, гарантия 3 года, Межремонтный интервал – 7 лет.

Клапаны ПЗК автоматически закрываются при выходе контролируемого давления за установленные верхний и нижний пределы. Открытие производится вручную. Произвольное открытие клапанов исключено.

Клапаны выпускаются в двух исполнениях по давлению – с низким или высоким выходным давлением, в трех исполнениях по условному проходу - DN 50, DN 100, DN 200 и в двух исполнениях по расположению рукоятки взвода – правое или левое.

Правым исполнением Клапана считается такое исполнение, при котором рукоятка взвода расположена справа, если смотреть на входной фланец Клапана по ходу газа.

Расположение рукоятки взвода слева считается левым исполнением Клапана.

Преимущества запорного клапана ПЗК:

- принципиально новая конструкция прибора и отсутствие внешних исполнительных механизмов исключают ложные срабатывания клапана;
- конструкция прибора исключает смещение рабочего клапана относительно седла;
- минимальное количество трущихся деталей шарикового затвора повышает точность и надежность работы;
- конструкция запорного механизма успешно опробована в течение нескольких лет в клапане-отсекателе регулятора РДК.

Технические характеристики клапанов ПЗК

Наименование параметра	ПЗК-50Н	ПЗК-50В	ПЗК-100Н	ПЗК-100В	ПЗК-200Н	ПЗК-200В
Рабочая среда	Природный газ ГОСТ 5542-2014
Условный проход, DN, мм	50	50	100	100	200	200
Максимальное входное давление, МПа	1,2	1,2	1,2	1,2	0,6/1,2	0,6/1,2
Пределы настройки контролируемого давления: - при понижении давления, Кпа - при повышении давления, Кпа	0,4-3	3-30	0,4-3	3-30
Точность срабатывания, %, не более	2	5	2	5	2	5
Класс герметичности	"А" по ГОСТ 9544-2015
Строительная длина, мм	230±1,5	230±1,5	350±2	350±2	600±2	600±2
Габаритные размеры, не более: - длина, мм - ширина, мм - высота, мм
Соединение с газопроводом	Фланцевое по ГОСТ 33259-2015
Масса, кг, не более	19	19	30	30	141	141

Преимущества запорного клапана ПЗК

Производство	Эксплуатация
Корпус из алюминиевого литья Детали корпуса изготавливается в собственном литейном цеху из литьевых марок алюминия.	Исключены ложные срабатывания Принципиально новая конструкция прибора и отсутствие внешних исполнительных механизмов исключают ложные срабатывания клапана
Мембранное полотно EFFBE Французское мембранное полотно фирмы EFFBE обеспечивает высокую эластичность и сохраняет свои первоначальные свойства в температурном режиме от -40°С до + 60°С.	Высокая степень надежности Точность срабатывания клапана находится в пределах 1-2% от заданных настроек для высокого давления газа и 5% для низкого давления.
Шариковая конструкция затвора Принципиально новая шариковая конструкция затвора с минимальным количеством трущихся деталей повышает точность и надежность работы.	Исключено произвольное открытие клапана Конструкция клапана исключает самопроизвольное открытие в случае срабатывания. Повторный запуск возможен только вручную.
Смазка Wurth sabesto В подвижном механизме клапана ПЗК применяется смазка wurth sabesto, которая обеспечивает работу регулятора как при высоких, так и при низких температурах.	Время срабатывания менее 1 секунды Время герметичного закрытия клапана составляет менее 1 секунды при повышении или понижении давления. Взвод клапана производится простым поворотом рукоятки.
Контроль качества Перед отправкой заказчику каждый клапан проверяется на работоспособность в условиях, имитирующих реальные режимы эксплуатации.	Исключено смещение рабочего клапана Конструкция прибора исключает смещение рабочего клапана относительно седла, что позволяет сохранять герметичность затвора класса «А» на весь срок службы.

Устройство клапана ПЗК

Клапан имеет фланцевый корпус вентильного типа поз.1. Внутри корпуса находится седло, которое перекрывается клапаном поз.2 с резиновым уплотнителем. Клапан свободно висит на штоке поз.3, который перемещается в направляющих ступицы поз.4 и сепаратора поз.5, установленных в головке поз.6.

Шток одновременно является перепускным клапаном, служащим для выравнивания давления до и после клапана перед его открытием.

Открытие клапана производится рукояткой поз.7, надетой на ось поз.8 с насаженной на нее вилкой поз.9.

Закрытие клапана осуществляется пружиной поз.10.

Внутренняя полость головки образует подмембранную полость контролируемого давления.

Подвижная система мембранного типа поз.11 крепится между головкой и крышкой поз.12. В центральной части подвижной системы смонтирована каретка поз.13, которая при помощи шариков поз.14, установленных в сепараторе запирает шток при его взводе.

Внутри крышки помещается механизм регулировки контролируемого давления. Шпилька поз.15 с упором поз.16 упирается в каретку подвижной системы. На упор надета шайба поз.17, которая опирается на выступы стакана крышки поз.18. Между упором и регулировочным винтом поз.19 установлена малая пружина поз.20, определяющая настройку на понижение контролируемого давления, усиление настраивается вращением регулировочного винта поз.19.

На шайбу поз.17 нижним торцом опирается пружина поз.21, определяющая настройку на повышение контролируемого давления, усилие пружины изменяется путем вращения регулировочного стакана поз.22. Контролируемое давление подается под мембрану через ниппель.

Принцип работы клапана ПЗК

Взвод Клапана производится поворотом рукоятки поз.7, на одной оси, с которой крепится вилка. В результате осевого перемещения штока перепускной клапан открывается, и давление в полостях корпуса выравнивается. Что дает возможность открыть основной клапан.

При заданном выходном давлении мембрана вместе с кареткой поз.13 занимает нейтральное положение. Бурт каретки удерживает шарики поз.14 от радиального перемещения. Бурт штока поз.3 упирается в шарики, блокируя осевое движение штока. Пружина поз.21 нижним своим торцом через шайбу упирается в выступы стакана крышки и не оказывает давления на мембрану.

Упор поз.16 отрегулирован на шпильке поз.15 таким образом, что при нахождении мембраны в нейтральном положении он находится в контакте с шайбой поз.17, а шпилька с кареткой мембраны.

При повышении или понижении выходного давления до значений настройки срабатывания происходит перемещение (соответственно вверх под действием давления или вниз под действием пружины поз.20) мембраны вместе с кареткой поз.13. Шарики перемещаются в радиальном направлении, освобождая шток. Под воздействием пружины поз.10 клапан поз.2 поджимается к седлу, перекрывая поток газа.

Подготовка клапана ПЗК к работе

Клапан не должен устанавливаться в окружающих средах, разрушающе действующих на чугун, алюминий, сталь, резину и цинковое покрытие. Клапан монтируется на горизонтальном участке трубопровода перед регулятором давления. Мембрана должна занимать горизонтальное положение. Вход газа должен соответствовать стрелке, отлитой на корпусе.

Импульсная трубка должна быть присоединена к ниппелю (приварена) и по возможности иметь уклон от головки вниз и не иметь участков с противоположным направлением уклона, в которых может скопиться конденсат.

Присоединение трубки к нижней четверти горизонтального трубопровода, в котором контролируется давление, не допускается. Импульс берется после регулятора давления. Качество монтажа проверить путем испытания на герметичность рабочим давлением с нанесением мыльной эмульсии на местах соединений. Утечки не допускаются.

Порядок настройки и работы клапана ПЗК

По окончании монтажа и опрессовки клапана следует произвести настройку на рабочие параметры.