Regulador de presión , reductor de presión de gas : una especie de válvulas de control , un dispositivo autónomo que funciona automáticamente y sirve para mantener constante la presión del gas en la tubería . Cuando se regula la presión, la alta presión inicial se reduce a la baja presión final. Esto se logra cambiando automáticamente el grado de apertura del cuerpo de estrangulación del regulador, como resultado de lo cual cambia automáticamente la resistencia hidráulica al flujo de gas que pasa .
Dependiendo de la presión mantenida (la ubicación del punto controlado en la tubería de gas), los reguladores de presión se dividen en reguladores "antes de sí mismos" y "después de sí mismos". En la fracturación hidráulica , solo se utilizan reguladores "después de sí mismos". De acuerdo con el principio de funcionamiento, los reguladores se dividen en flujo directo y combinados.
El regulador automático de presión consta de un actuador y un cuerpo regulador. La parte principal del actuador es un elemento sensible que compara las señales del punto de ajuste y el valor actual de la presión regulada. El actuador convierte la señal de mando en una acción de control y en el correspondiente movimiento de la parte móvil del cuerpo regulador debido a la energía del medio de trabajo (puede ser la energía del gas que pasa por el regulador, o la energía del medio de una fuente externa - eléctrica, aire comprimido, hidráulica).
Si la fuerza de cambio desarrollada por el elemento sensible del regulador es lo suficientemente grande, entonces él mismo realiza las funciones de control del organismo regulador. Estos reguladores se denominan reguladores de acción directa . Estos incluyen reguladores con un manómetro en forma de resorte, llamados reguladores de resorte . Además, la energía del medio de trabajo puede actuar como un valor de ajuste para la presión de salida. El dispositivo que envía una señal de comando al actuador en forma de presión de control en este caso se llama "piloto", y el regulador en sí se llama piloto .
En base a la ley de regulación que subyace en la obra, los reguladores de presión son astáticos, estáticos e isodrómicos.
En los sistemas de distribución de gas, los dos primeros tipos de reguladores son los más utilizados.
En los reguladores astáticos, una fuerza constante de la carga 2 actúa sobre el elemento sensible (membrana) . La fuerza activa (opuesta) es la fuerza que la membrana percibe de la presión de salida P2 . Con un aumento en la extracción de gas de la red 4 , la presión P 2 disminuirá , el equilibrio de fuerzas se alterará, la membrana descenderá y el cuerpo regulador se abrirá.
Dichos reguladores, después de ser perturbados, llevan la presión regulada al valor establecido, independientemente de la magnitud de la carga y la posición del cuerpo regulador. El equilibrio del sistema solo puede ocurrir a un valor dado de la presión regulada, y el cuerpo regulador puede ocupar cualquier posición. Dichos reguladores deben usarse en redes con alta autonivelación, por ejemplo, en redes de gas de baja presión con una capacidad suficientemente grande.
El contragolpe, la fricción en las juntas puede hacer que la regulación se vuelva inestable. Para estabilizar el proceso, se introduce una retroalimentación dura en el controlador. Dichos controladores se denominan estáticos. Con el control estático, el valor de equilibrio de la presión controlada siempre difiere del valor establecido, y solo a la carga nominal el valor real se vuelve igual al valor nominal y se caracteriza por irregularidades (presión controlada).
En el regulador, la carga se reemplaza por un resorte, un dispositivo estabilizador. La fuerza desarrollada por el resorte es proporcional a su deformación. Cuando la membrana está en su posición más alta (el cuerpo regulador está cerrado), el resorte adquiere la relación de compresión más alta y P 2 , la máxima. Con el control completamente abierto, el valor de P 2 se reduce al mínimo. La característica estática de los reguladores se elige plana para que la irregularidad del regulador sea pequeña y el proceso de regulación se amortigüe.
Un regulador isodrómico (con retroalimentación elástica), cuando la presión controlada P2 se desvía, primero moverá el cuerpo regulador en una cantidad proporcional al valor de desviación, pero si la presión P2 no alcanza el valor establecido, entonces el cuerpo regulador se moverá hasta la presión P2 alcanza el valor establecido.
El diseño de los reguladores de presión de gas debe cumplir con los siguientes requisitos:
Los elementos principales de los cuerpos de regulación (estrangulación) son las puertas. Pueden ser de asiento simple, de asiento doble y de diafragma ( válvulas de control ), de manguera ( válvulas de manguito ), de válvula ( válvulas de tubería ) y de compuerta ( válvulas de mariposa ).
En los sistemas de suministro de gas urbano, se utilizan principalmente reguladores con válvulas de uno y dos asientos, con menor frecuencia con válvulas de compuerta y de manguera.
Las válvulas de simple y doble asiento se pueden fabricar tanto con junta rígida (metal a metal) como elástica (juntas de caucho resistente al aceite y gasolina , cuero , fluoroplasto , etc.). Tales válvulas constan de un asiento y una válvula. La ventaja de las válvulas de un solo asiento es que proporcionan fácilmente un sello hermético. Sin embargo, las válvulas de compuertas de un solo asiento están desequilibradas, ya que se ven afectadas por la diferencia entre las presiones de entrada y salida.
Las válvulas de doble asiento en las mismas condiciones tienen un rendimiento significativamente mayor debido al área total más grande de la sección de flujo de los asientos. Estas válvulas están descargadas, sin embargo, en ausencia de flujo de gas, no proporcionan estanqueidad, lo que se explica por la dificultad de aterrizar el obturador simultáneamente en dos planos. Los reguladores de doble asiento se utilizan con mayor frecuencia en reguladores con una fuente de alimentación constante.
Las compuertas de obturación se utilizan generalmente en la fracturación hidráulica con altos caudales de gas (por ejemplo, centrales térmicas ) y se utilizan como un organismo regulador para reguladores de acción indirecta con una fuente de energía externa.
En los reguladores de presión de gas instalados en fracturación hidráulica, las membranas (planas y corrugadas) se utilizan principalmente como elemento sensible y al mismo tiempo como accionamiento .
La membrana plana es una placa plana redonda hecha de un material elástico. La membrana se sujeta entre las bridas de las cubiertas superior e inferior de la membrana. La parte central de la membrana está sujeta por ambos lados entre dos discos redondos de metal (engarce). Los discos duros aumentan la fuerza de permutación y reducen la desigualdad de regulación.
Además, los reguladores de presión difieren en las siguientes características de diseño:
Los reguladores de presión con grandes características de flujo, por regla general, tienen una etapa de reducción. Para eliminar por completo el efecto de las fluctuaciones en la presión de entrada y el flujo de gas en la estabilidad del regulador, se utiliza una reducción de presión de dos etapas en el regulador. Un esquema similar se utiliza en los reguladores domésticos , con características de caudal de hasta 25 m3/h, destinados al uso individual del consumidor.
Los reguladores de diseño simple realizan exclusivamente la función de bajar la presión del gas y mantenerla en un cierto nivel predeterminado. El diseño de los reguladores de presión combinados puede incluir un cierre de seguridad y una válvula de alivio de seguridad, un elemento de filtro y un silenciador.
En los reguladores que utilizan la función de control neumático de la presión de salida, su toma puede realizarse tanto directamente en la salida del regulador, como conectando externamente un impulso. La condición principal para la correcta conexión del impulso es la ubicación de su punto de entrada en la zona de flujo estable en ausencia de turbulencias y golpes de ariete.
Los RD, diseñados para sistemas de suministro de gas GLP, están diseñados para trabajar con la fase de vapor.
Los reguladores se pueden clasificar según las siguientes características principales:
Según su finalidad, los reguladores se pueden dividir en reguladores para uso doméstico y reguladores para fines comerciales (industriales).
El propósito funcional del regulador está determinado principalmente por las características de configuración de los rangos de presión de entrada y salida, el flujo de gas y algunas otras características, lo que a su vez determina las opciones para su diseño.
Los reguladores para uso doméstico, por regla general, tienen una pequeña capacidad y ajustes para una presión de salida baja, con menos frecuencia media, lo que garantiza un uso seguro del gas en el hogar, diseñado para alimentar estufas de gas, calderas de agua caliente, quemadores y otros gases domésticos. -utilizando equipo.
Los reguladores para uso comercial e industrial tienen un amplio rango de presiones de entrada y salida, gran capacidad de caudal y están diseñados para su uso en restauración, servicios sociales, agricultura, industria, construcción, etc.
En cuanto a la configuración de la presión de entrada y salida de los reguladores, dicha división se dividirá en tres categorías: "alta - media", "media - baja", "alta - baja" [1]
Esto se debe a que, en primer lugar, la elección de los parámetros de presión necesarios en la tubería a lo largo de toda la longitud desde el tanque de almacenamiento hasta el equipo que usa gas se determina en función de muchos parámetros específicos del sistema que se está diseñando, incluido el total productividad, número y volumen de los tanques de almacenamiento, tipo de equipo que utiliza gas, distancia del mismo al tanque, condiciones de temperatura de operación y muchos otros. En segundo lugar, tradicionalmente se produce una amplia gama de equipos para GLP en los EE. UU. y otros países que utilizan los llamados. El "sistema de medidas inglés" sobre la base de estándares propios aplicados a este equipo, y la conversión al sistema métrico de unidades del sistema de medidas inglés conduce a la aparición de valores de fracción decimal que van más allá de los indicadores establecidos por el ruso. documentos reglamentarios. En tercer lugar, los fabricantes extranjeros se esfuerzan por unificar y universalizar sus equipos. Esto da como resultado que algunos modelos de reguladores tengan configuraciones de presión de entrada y salida que caen en categorías completamente diferentes al mismo tiempo.
En cuanto al diseño, los RD se pueden clasificar de la siguiente manera:
Los RD simples tienen una etapa de reducción, los RD combinados tienen dos etapas: 1ra y 2da, o el controlador principal más el “regulador-monitor”. También pueden tener una válvula de alivio de seguridad integral, una válvula de cierre de seguridad o ambas.
La reducción de pasos proporciona una mayor confiabilidad junto con una mayor precisión y estabilidad del proceso, y menos dependencia de la presión de entrada y los picos de caudal. El uso de cierre rápido incorporado y PSK proporciona al regulador niveles adicionales de protección contra la entrada de mayor presión de salida al consumidor. El uso de un “regulador-monitor” de control como parte del RD permite asegurar el suministro ininterrumpido de gas en caso de falla del regulador principal. En un RD de acción directa , el resorte de ajuste actúa como un punto de ajuste, en un RD de acción indirecta es un actuador neumático, el llamado. piloto.
Los reguladores de resorte de acción directa tienen un diseño simple y responden rápidamente a los cambios en el flujo de gas, pero tienen una capacidad de flujo relativamente pequeña y funcionan dentro de límites estrechos de presión de salida debido a los rangos de ajuste de sus resortes.
Los reguladores piloto, por el contrario, tienen una gran capacidad (hasta varias decenas de miles de metros cúbicos por hora) y una amplia gama de ajustes, pero al mismo tiempo, la velocidad del proceso transitorio es mucho menor que la del resorte. RD.
Sistemas de control de dos etapas
Aunque en muchos casos se utilizan sistemas de una sola etapa, a veces es necesario instalar un sistema de control de dos etapas. En este caso, se instala un regulador de alta presión en el tanque y los reguladores de baja presión se instalan directamente en el consumidor. Es importante señalar que la presión en los sistemas con regulación de una etapa se mantiene con una precisión de 1 kPa. Los sistemas de dos etapas, por otro lado, aumentan la precisión de la regulación a 0,25 kPa, lo que cumple con los requisitos de los nuevos dispositivos de consumo de gas de alta eficiencia que requieren una regulación precisa de la presión para un encendido adecuado y un funcionamiento estable. Para facilitar la identificación del tipo de RD en relación con la ubicación de instalación en un sistema de control particular, además del código de producto estándar, algunos fabricantes utilizan una codificación de colores especial.
Para seleccionar el tamaño de controlador adecuado, es necesario determinar la carga total de la instalación, que se calcula sumando el rendimiento de todos los dispositivos incluidos en la instalación. Estos parámetros se pueden tomar de los datos del pasaporte del RD o de la documentación técnica del fabricante.
Breves características de los grupos de reguladores
Los reguladores de presión de GLP se pueden dividir en seis grupos principales:
Los RD de la primera etapa de reducción realizan una reducción de presión de un rango alto a uno medio y se instalan en los sistemas de suministro de gas directamente después de los tanques de GLP. Muchos modelos de reguladores de primera etapa no están equipados con dispositivos de seguridad, ya que la función de protección contra la sobrepresión en la red se implementa en las siguientes etapas de reducción.
Los reguladores de segunda etapa se instalan en los sistemas de suministro de gas LPG para nivelar la influencia de las fluctuaciones en la temperatura de los vapores de LPG y la presión de entrada, reducir de presión media a presión baja, asegurando así una presión de salida estable que ingresa al equipo que usa gas del consumidor. A diferencia de los RD de primera etapa, en su mayoría están equipados con una válvula de alivio de seguridad (PSK) que descarga a la atmósfera el aumento de la presión del gas de salida, y una válvula de cierre de seguridad (SVK) que cierra el suministro de gas en caso de de aumento de presión de emergencia en la salida.
Los reguladores de presión de dos etapas combinan las propiedades del RD de la primera y la segunda etapa y están diseñados para reducir la alta presión de la fase de vapor de GLP tomada de las unidades del tanque, así como para mantener automáticamente la baja presión dentro de los límites especificados, independientemente de la entrada. fluctuaciones de presión, cambios en el flujo de gas y temperatura. Dos etapas proporcionan una presión de salida más estable que los reguladores de una sola etapa. Los RD de dos etapas también están equipados con sistemas de protección contra sobrepresión incorporados.
El grupo de reguladores industriales se caracteriza por una amplia gama de ajustes de presión de entrada y salida, así como por un gran rendimiento. En términos de diseño, los reguladores industriales pueden ser simples o combinados, dependiendo de la tarea específica que se resuelva.