Газоснабжение, организованная подача и распределение газового топлива для нужд хозяйства. Для газоснабжения. используются: газы природные горючие, искусственные газы, получаемые при термической переработке твёрдых и жидких топлив в газогенераторах и термических печах.
Современные городские распределительные системы представляют собой сложный комплекс сооружение, состоящий из следующих основных элементов: газовых сетей низкого, среднего и высокого давления; газораспределительных станций, контрольно-регуляторных пунктов, газорегуляторных пунктов и установок; в указанных станциях и установках давление газа снижают до необходимой величины и автоматически поддерживают постоянным. Они имеют автоматические предохранительные устройства, которые исключают возможность повышения давления в сетях сверх нормы; системы связи и телемеханизации.
Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных ее элементов или участков газопроводов для производства ремонтных или аварийных работ.
Сооружения, оборудование и узлы в системе газоснабжения следует применять однотипные. Принятый вариант системы должен иметь максимальную экономическую эффективность и предусматривать строительство и ввод в эксплуатацию системы газоснабжения по частям.
Для правильной работы системы газоснабжения необходимо специальное оборудование и арматура. Арматура и оборудование применяемые в системах газоснабжения должны соответствовать требованиям СНиП 2.04.08−87*. С помощью газовой арматуры осуществляется включение, отключение, изменение расхода, давления или направления газового потока, а также удаление газов. При выборе газовой арматуры необходимо учитывать свойства металлов и сплавов, из которых она изготовлена.
Наиболее крупные потребители природного газа — ТЭС и предприятия различных отраслей промышленности (машиностроение, чёрная и цветная металлургия, промышленность стройматериалов и др.).
В коммунальном хозяйстве газ используется для приготовления пищи (в квартирах жилых зданий и на предприятиях общественного питания); для технологических нужд предприятий коммунально-бытового обслуживания; для нагревания воды, расходуемой для хозяйственно-бытовых и санитарно-гигиенических целей; для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий.
Газоснабжение сельской местности природным газом
... системах газоснабжения жилых, промышленных и сельскохозяйственных объектов. При аварийных повышениях выходного давления ГРПШ-400 автоматически прекращает подачу газа. Параметры: ГРПШ-400 Регулятор давления РДНК-400 Входное давление МПа 0,6 Выходное давление ... и установки газоиспользующего оборудования. Стоимость такой установки ... в своей работе: 1. Проблема выбора системы газоснабжения в сельской ...
Системы газоснабжения проведены по всей территории России, поэтому приборы работающие на газе повсеместно распространены в промышленности и быту. Газовые приборы , разделяют на: бытовые — газовые кухонные плиты, водонагреватели и холодильники домашние; отопительные и приборы предприятий общественного питания — ресторанные плиты, духовые шкафы, пищеварочные котлы и кипятильники. Самым важным для работы газового оборудования, является обеспечение безопасной работы оборудования, поэтому предусматриваются различные устройства аварийного выключения и т. п.
газовая арматура оборудование фильтр
1. Газовая арматура
1.1 Общие сведения
Природный газ не воздействует на черные металлы, поэтому газовая арматура может быть изготовлена из стали и чугуна; из-за более низких механических свойств чугунная арматура может применяться при давлениях не более 1,6 МПа; при наличии в природных или сжиженных газах сероводорода он может воздействовать на бронзу и другие медные сплавы. Поэтому арматуру с бронзовыми уплотнительными кольцами устанавливать на газопроводах не рекомендуется.
Вместе с тем необходимо учитывать, что если уплотнительные поверхности седла и затвора газовой арматуры выполнены из черных металлов (т.е. без вставных колец из нержавеющей стали либо из цветных металлов), то они быстро изнашиваются и коррозируют; при существующих допустимых нормах содержания сероводорода в газе (2 г на каждые 100 м 3 ) последний практически не воздействует на медные сплавы. Поэтому арматура для внутридомового газового оборудования может выполняться из медных сплавов: для арматуры, отличающейся особой надежностью, необходимо применять вставные уплотнительные кольца из нержавеющей стали.
1.2 Способы присоединения газовой арматуры
1. С помощью фланцев (для арматуры с условным проходом более 50 мм) — преимуществом является возможность многократного монтажа и демонтажа на трубопроводе, большая прочность и применимость для широкого диапазона давлений и проходов. Недостатки: возможность ослабления затяжки и потеря герметичности со временем, большие габариты и масса;
2. Муфтовое соединение (шестигранник под ключ с внутренней резьбой) применяется для арматуры с условным проходом до 65 мм. Присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью муфт с внутренней резьбой;
3. Цапковое соединение с наружной резьбой. С помощью резьбы кран ввинчивается непосредственно в тело аппарата или прибора;
4. При помощи сварки (неразборный вид присоединения — используется редко).
Преимуществом является полная и надежная герметичность соединения, минимум обслуживания. Недостаток — повышенная сложность монтажа и замены арматуры.
5. Ниппельное соединение — присоединяется к трубопроводу или емкости при помощи ниппеля.
6. Стяжное соединение — осуществляется с помощью шпилек с гайками, проходящими вдоль корпуса арматуры.
7. Штуцерное соединение — присоединяется к трубопроводу или емкости с помощью штуцера.
Рис. 1.1 Приспособления для соединения газовой арматуры: а — фланец; б — муфта; в — головка цапковая; г — нипель; д — штуцер.
1.3 Виды газовой арматуры
1. Запорная — для периодических герметичных отключений отдельных участков газопровода, аппаратуры и приборов;
2. Регулирующая — для снижения давления и поддержания его в заданных пределах;
3. Предохранительная — для предупреждения возможности повышения давления газа сверх установленных пределов;
4. Арматура обратного действия — для предотвращения движения газа в обратном направлении;
5. Аварийная и отсечная — для автоматического прекращения движения газа к аварийному участку при нарушении заданного режима.
1.3.1 Запорная арматура
Запорная арматура — это заслонки, клапаны, шаровые краны и многое другое. Эти устройства устанавливаются и используются на трубопроводных линиях для управления потоками рабочих сред путем изменения площади проходного сечения. Они присоединяются к трубопроводу с помощью сварных, фланцевых, муфтовых и штуцерных соединений. Запорная арматура имеет две основные характеристики: условный проход и условное давление.
Условный проход — это номинальный внутренний диаметр трубопровода (мм), присоединяемого к арматуре.
Условное давление — это наибольшее избыточное давление при температуре рабочей среды 200C. При этом давлении обеспечивается заданный срок службы соединений, имеющих определенные размеры. Отличие рабочего давления от условного заключается в том, что при нем обеспечивается заданный режим работы запорной арматуры при наибольших избыточных нагрузках.
При выборе запорной арматуры следует учитывать условия ее эксплуатации по давлению газа и температуре согласно данным, приведенным в табл.1
Таблица 1
|
Материал запорной |
Условия применения |
||
|
арматуры |
Давление газа, МПа (кгс/см 2 ), не более |
Температура,° С |
|
|
Серый чугун |
0,6 (6) |
He ниже минус 35 |
|
|
Ковкий чугун |
1,6 (16) |
То же |
|
|
Углеродистая сталь |
То же |
He ниже минус 40 |
|
|
Легированная сталь |
» |
Ниже минус 40 |
|
|
Латунь, бронза |
» |
То же |
|
Шаровой кран (рис. 1.2) — запирающий или регулирующий элемент которого имеет сферическую форму. Это один из современных и прогрессивных типов запорной арматуры, находящий всё большее применение для различных условий работы в трубопроводах, транспортирующих природный газ и других областях. Имеется также возможность использовать его в качестве регулирующей арматуры. Кранами шаровыми пользуются как на производствах различного направления, так и в быту. Любой трубопровод должен быть оснащен фитингами и шаровым краном для контроля протока газа, его включения и выключения. Эти механизмы пока что не имеют себе равных по показателям эксплуатационной долговечности и надежности. Среди широкого разнообразия видов запорной арматуры шаровые краны вне конкуренции.
Рис. 1.2 Шаровой кран
Задвижка — арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Задвижки очень распространённый тип запорной арматуры. Они широко применяются практически на любых технологических и транспортных трубопроводах диаметрами от 50 до 2000 миллиметров в системах жилищно-коммунального хозяйства, газоснабжения и многих других при рабочих давлениях до 25 МПа и температурах до 565 °C.
Широкое распространение задвижек объясняется рядом достоинств этих устройств, среди которых:
- сравнительная простота;
- возможность применения в разнообразных условиях эксплуатации;
- малое гидравлическое сопротивление.
Последнее качество делает задвижки особенно ценными для использования в магистральных трубопроводах, для которых характерно постоянное высокоскоростное движение среды.
К недостаткам задвижек можно отнести:
- значительное время открытия и закрытия;
- изнашивание уплотнительных поверхностей в корпусе и в затворе;
- сложность ремонте в процессе эксплуатации.
Рис. 1.3 Газовая задвижка: а — разрез; б — вид снаружи.
Затвор — элемент арматуры, в котором запирающий элемент имеет форму диска и поворачивается вокруг своей оси перпендикулярно оси трубопровода. Затворы контролируются вручную либо при помощи электроприводов, дистанционно управляющих различными изделиями трубопроводной арматуры. С помощью электропривода можно остановить запорное устройство арматуры в любом промежуточном положении либо автоматически отключить электродвигатель в аварийной ситуации. Дисковые поворотные затворы — это тип арматуры, в котором запорный элемент в виде диска, диаметром приблизительно равным внутреннему диаметру трубопровода, открывается и закрывается вращением этого диска вокруг оси, перпендикулярной оси трубопровода.
Дисковые поворотные затворы позволяют соединить в одной конструкции две основные функции трубопроводной арматуры — регулирование и запирание потока.
Область применения дисковых затворов ограничена по сравнению с другими типами арматуры из-за того, что их конструкция плохо приспособлена для работы при средних и высоких давлениях рабочей среды.
Рис. 1.4 Затвор.
Запорный клапан (вентиль) — запорная арматура, конструктивно выполненная в виде клапана, то есть её запирающий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. Как и другие виды запорной арматуры, запорные клапаны применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а следовательно потока рабочей среды; то есть запирающий элемент, которым в запорном клапане чаще всего является золотник, в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Для регулирования расхода среды путём изменения проходного сечения успешно применяются регулирующие клапаны, также существуют и запорно-регулирующие клапаны, совмещающие эти функции.
Кроме вышеуказанных достоинств, клапаны обладают и другими, например:
- возможность применения в условиях высоких температур и давлений, вакуума, коррозионных и агрессивных сред;
- сравнительная простота технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации.
Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное её отличие — то, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, даёт клапанам ряд преимуществ перед задвижками, среди которых:
- малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как у задвижек — не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
- в клапанах гораздо проще, чем в задвижках, обеспечить требуемую герметичность затвора (путём применения уплотнительных колец из различных неметаллических материалов);
- при закрытии и открытии клапана в отличие от задвижки практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей;
- возможность применения сильфона в качестве уплотнения арматуры по отношению к внешней среде.
К недостаткам клапанов можно отнести:
- высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
- ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
- наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры.
Рис. 1.5 Запорный клапан.
1.3.2 Регулирующая газовая арматура
Предназначена для регулирования расхода газа путем изменения проходного сечения, регулирующего (дроссельного) органа. Регулирующие органы, управляемые вручную или автоматическим регулятором, бывают: заслоночные, клапаны одно — и двухседельные, шланговые, диафрагмовые, шаровые. К регулирующей арматуре относятся: заслонки ЗМС (малого сопротивления) и ПРЗ (поворотная регулирующая), дроссельные клапаны ДК и ЗД (заслонки дроссельные), затворы, регулирующие дисковые с электроприводом. Заслонки ЗМС и ПРЗ имеют кривошипы, жестко закрепленные по полуоси вращения под любым углом относительно плоскости шибера (у ЗМС) или «мотылька» (у ПРЗ).
Затворы. Регулирующие дисковые с электроприводом предназначены для регулирования расхода нейтральных и природных газов, а также воздуха с температурой от минус 10 до 50 °C. Эти затворы бесфланцевые, и их помещают между фланцами трубопровода в любом положении, а газ может поступать в любом направлении. Условное давление затворов 10 кгс/см 2 . Управляет затвором электрический однооборотный механизм типа МЭО-4/10−025 с датчиком БДР (напряжение 220/380 В, частота тока 50 Гц).
Время открытия или закрытия затвора 25 с.
Рис. 1.6. Регулирующий затвор дисковый с электроприводом.
Ручные и термостатические вентили устанавливаются на входе в отопительные приборы водяного отопления. С их помощью пользователь может регулировать расход теплоносителя через отопительный прибор и тем самым влиять и на температуру среды отапливаемого помещения.
Рис. 1.7 Регулирующий вентиль: а — термостатический; б — ручной.
Ручной вентиль — это самый простой, но далеко не самый эффективный вариант арматуры, с помощью которого можно регулировать температуру среды в помещении, хотя бы потому, что в отсутствии пользователя он просто не работает. Более того, ручные вентили не позволяют регулировать работу прибора так, чтобы поддерживать температуру в помещении на комфортном или необходимом пользователю уровне. На сколько оборотов необходимо повернуть головку вентиля, чтобы добиться теплового комфорта, пользователю приходится определять эмпирически и, скорее всего, удается сделать это не с первого раза. Учитывая тепловую инерцию отопительных приборов, а также время, необходимое на прогрев или остужение помещения, как и возможное изменение внешних условий, которые может произойти за это же время проблема угадывания «положения теплового комфорта» на ручном вентиле еще более осложняется. Как следствие сомнительны большие успехи и в достижении экономического эффекта от такого регулирования.
Термостатический вентиль состоит из регулирующего клапана и термостатической головки, которые могут реализоваться на рынке, как в комплекте, так и порознь. По своей сути термостатические головки являются регуляторами прямого действия, не нуждающиеся в электропитании для осуществления своих функций. Основной рабочий элемент термостатической головки — сильфон, заполненный веществом с большим коэффициентом теплового расширения (заметно меняющим свой объем даже при незначительном нагреве или охлаждении).
Сам сильфон — герметично запаянная тонкостенная металлическая колба цилиндрической формы, с гофрированной боковой поверхностью, способная сжиматься и разжиматься вдоль своей оси, подобно гармошке при сжатии или расширении заполняющего ее термочувствительного вещества. При повышении температуры воздуха, сильфон расширяется и давит на шток регулирующего клапана, который перекрывает подачу теплоносителя в отопительный прибор. При охлаждении сильфон сжимается, перестает давить на шток клапана, и возвратная пружина приводит его в первоначальное положение. Теплоноситель снова начинает поступать в прежнем объеме в отопительный прибор. На рукоятка термостатической головки нанесена температурная шкала. Выставляя по шкале нужную температуру, пользователь поворачивает рукоятку и воздействует на сильфон через пружину, изменяя температуру срабатывания устройства.
1.3.3 Предохранительная газовая арматура
А рматура делится на два вида: одноразового и многоразового использования.
Изделия одноразового использования — это так называемые разрывные устройства. Ими могут быть всевозможные мембраны и колпачки. Разрывные устройства используются там, где условия обеспечения безопасности требуют быстрого открытия прохода для сброса значительных количеств вещества из системы. Предохранительные мембраны могут быть не только разрывными, но и срезными, выщёлкивающимися, ломающимися, а также принудительно разрушаемыми (прокалыванием или взрывной искрой).
Применение разрывной арматуры имеет общий недостаток: в случае её срабатывания (разрушения), всё вещество, находящееся в системе, теряется (вытекает).
Именно поэтому, наряду с разрывными устройствами, применяется предохранительная арматура многоразового использования. Это так называемые СППК, или предохранительные клапаны. Они устанавливаются в систему последовательно или параллельно с разрывными устройствами. При таком инженерном решении, клапан является основной предохранительной аппаратурой, а разрывное устройство — вспомогательной, обеспечивающей безопасность, в случае экстремального повышения давления в системе. Предохранительный клапан рассчитан на более низкое давление, нежели разрывное устройство. Иногда разрывное устройство устанавливается перед сбрасывающим клапаном, с целью защитить его от коррозии и загрязнений, а также исключить пропускание вещества во время нормальной работы установки.
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-предохранительный клапан ПКК-40, рассчитанный на входное давление 0,6МПа.
Рис. 1.8 Предохранительные запорные клапаны.
Предохранительные сбросные клапаны ( ПСК ).
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.
Рис. 1.8 Предохранительные сбросные клапаны.
Гидравлический предохранитель (ГП).
Конструктивно представляет собой стальной сварной цилиндр с патрубками, заполненный 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 сбрасывается в атмосферу.
В качестве запорной жидкости при положительной температуре используют воду, при отрицательной — веретенное масло или глицерин.
Недостатком ГП
Мембранное предохранительное устройство (МПУ) — устройство, состоящее из разрывной предохранительной мембраны (одной или нескольких) и узла ее крепления (зажимающих элементов) в сборе с другими элементами, обеспечивающее необходимый сброс массы парогазовой смеси при определенном давлении срабатывания. МПУ применяются для защиты объектов технологического оборудования, сосудов и трубопроводов от опасных перегрузок избыточным и (или) вакуумметрическим давлением, создаваемых рабочими средами и устанавливаются на патрубках или трубопроводах, непосредственно присоединенных к оборудованию.
Типовые мембранные предохранительные устройства:
— устройство с «хлопающей» мембраной, работающее на потерю устойчивости, применяемое при отсутствии колебаний противодавления со стороны сбросной системы. При необходимости предусматриваются ножевые лезвия (элементы, обеспечивающие разрезание «хлопающей» мембраны в процессе потери устойчивости).
— устройство с разрывной и вспомогательной мембранами, применяемое при колебаниях противодавления со стороны сбросной системы. Межмембранный объем должен сообщаться с сигнальным манометром (для контроля исправности мембран).
Выдерживая максимально возможное давление со стороны сбросной системы, вспомогательная мембрана должна срабатывать (разрушаться) при давлении, не превышающем давления срабатывания разрывной мембраны [14, «https:// «].
— устройство с «хлопающей» и вспомогательной мембранами, применяемое при колебаниях противодавления со стороны сбросной системы. Межмембранный объем также должен сообщаться с сигнальным манометром (для контроля исправности мембран).
Выдерживая максимально возможное давление со стороны сбросной системы, вспомогательная мембрана должна срабатывать (разрушаться) при давлении, не превышающем давления срабатывания «хлопающей» мембраны.
Рис. 1.9 Мембранное предохранительное устройство с разрывной мембраной: 1-опорный крюк; 2-полуось; 3-шибер; 4-нож; 5-фторопластовая пленка; 6-корпус; 7-шильдик.
1.3.4 Обратная газовая арматура
Обратные клапаны. Обратный клапан — вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для недопущения изменения направления потока среды в технологической системе. Обратные клапаны предназначены для пропускания рабочей среды (газ, жидкость) в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном, действуя при этом автоматически и являясь арматурой прямого действия (наряду с предохранительными клапанами и регуляторами давления прямого действия).
Обратные клапаны делятся на две группы: подъемные и поворотные. Подъемные обратные клапаны имеют шток с уплотнением, совершающий возвратно-поступательное движение. Преимуществом обратные клапанов подъемного типа является простая конструкция и высокая степень герметичности. Поворотные обратные клапаны имеют затвор, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, расположенной выше центра седла клапана.
Прямым назначением обратных клапанов компании Seetru является защита различного оборудования, трубопроводов, насосов и сосудов под давлением.
Обратные клапаны как правило устанавливаются на горизонтальных участках трубопроводов. Применяются обратные клапаны 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.
Рис. 1.10 Обратный клапан: а — межфланцевый; б — муфтовый.
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.
Рис. 1.11 Скоростной клапан: а — вид снаружи; б — разрез.
1.3.5 Аварийная (отсечная) газовая арматура
Отсечной газовый клапан. Используется для предотвращения аварийных ситуаций. Применяется для автоматического дистанционного контроля и управления трубопроводными магистралями, горелочными устройствами, отопительными и иными системами, являющимися потребителями природного и сжиженного газа, воздуха и жидких неагрессивных сред. Отсечной клапан является запорно-регулирующим органом и органом безопасности при продолжительном непрерывном режиме работы системы. Отсечные газовые клапаны с электромагнитным управлением бывают автоматические и полуавтоматические с ручным взводом, а также с импульсным управлением. Недостатком автоматического клапана являются большие затраты электроэнергии на управление.
Рис. 1.12 Отсечные газовые клапаны.
Недостатком устройства с импульсным управлением считается его несоответствие правилам безопасности в газовой промышленности при контроле загазованности оборудования мощностью более 100 кВт. Поэтому в системах с мощностью от 90 кВт, применение данного устройства опасно. Оптимальным решением в выборе устройства контроля и управления потоками газа, является вариант полуавтоматического отсечного клапана. Высокая надежность и малое энергопотребление делают этот выбор целесообразным. А простота в эксплуатации, большой диапазон рабочих температур и высокий уровень взрывозащиты позволяют применять устройство как в жилищном хозяйстве, так и в промышленных зонах, использующих природный и сжиженный газ, а также другие жидкие неагрессивные среды.
2. Газовое оборудование
2.1 Газовые фильтры
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. Правильный выбор фильтров и их квалифицированная эксплуатация являются одним из важнейших мероприятий по обеспечению надежного и безопасного функционирования системы газоснабжения.
По направлению движения газа через фильтрующий элемент все фильтры можно разделить на
- прямоточные;
- поворотные,
по конструктивному исполнению на:
- линейные;
- угловые,
по материалу корпуса и методу его изготовления на:
- чугунные (или алюминиевые);
- литые;
- стальные сварные.
При разработке и выборе фильтров особенно важен фильтрующий материал, который должен быть химически инертен к газу, обеспечивать требуемую степень очистки и не разрушаться под воздействием рабочей среды и в процессе периодической очистки фильтра.
По фильтрующему материалу серийно выпускаемые фильтры подразделяются на:
- сетчатые;
- волосяные.
В сетчатых используют плетеную металлическую сетку, а в волосяных — кассеты, набитые капроновой нитью (или прессованным конским волосом) и пропитанные висциновым маслом.
Сетчатые фильтры, особенно двухслойные, отличаются повышенной тонкостью и интенсивностью очистки. В процессе эксплуатации, по мере засорения сетки, повышается тонкость фильтрования при одновременном уменьшении пропускной способности фильтра.
У волосяных фильтров, наоборот, в процессе эксплуатации фильтрующая способность снижается за счет уноса частиц фильтрующего материала потоком газа и при периодической очистке встряхиванием.
Для обеспечения достаточной степени очистки газа без уноса твердых частиц и 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 — 10 000 Па. 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. В конструкции фильтров предусмотрены штуцеры для присоединения приборов, с помощью которых определяется величина падения давления на фильтрующем элементе.
Рис. 2.1 Газовые фильтры: а, б-волосяные; в, г — сетчатые.
2.2 Регуляторы давления
Автоматически действующее автономное устройство, служaщее для поддержания постоянного давления газа в трубопроводе. При регулировании давления происходит снижение начального высокого давления на конечное низкое. Это достигается автоматическим изменением степени открытия дросселирующего органа регулятора, вследствие чего автоматически изменяется гидравлическое сопротивление проходящему потоку газа.
В зависимости от поддерживаемого давления (расположения контролируемой точки в газопроводе) регуляторы давления разделяют на регуляторы «до себя» и «после себя». В ГРП применяют только регуляторы «после себя» .
Автоматический регулятор давления состоит из исполнительного механизма и регулирующего органа. Основной частью исполнительного механизма является чувствительный элемент, который сравнивает сигналы датчика и текущего значения регулируемого давления. Исполнительный механизм преобразует командный сигнал в регулирующее воздействие и в соответствующее перемещение подвижной части регулирующего органа за счет энергии рабочей среды (это может быть энергия газа, проходящего через регулятор, либо энергия среды от внешнего источника — электрическая, сжатого воздуха, гидравлическая).
Если перестановочное усилие, развиваемое чувствительным элементом регулятора, достаточно большое, то он сам осуществляет функции управления регулирующим органом. Такие регуляторы называются регуляторами прямого действия. Для достижения необходимой точности регулирования и увеличения перестановочного усилия между чувствительным элементом и регулирующим органом может устанавливаться усилитель — командный прибор (иногда называемый «пилотом»).
Измеритель управляет усилителем, в котором за счет постороннего воздействия (энергии рабочей среды) создается усилие, передающееся на регулирующий орган.
Исходя из закона регулирования, положенного в основу работы, регуляторы давления бывают астатические, статические и изодромные.
В астатических регуляторах на чувствительный элемент (мембрану) действует постоянная сила от груза 2. Активная (противодействующая) сила — это усиление, которое воспринимает мембрана от выходного давления Р2. При увеличении отбора газа из сети 4 будет уменьшаться давление Р2, баланс сил нарушится, мембрана пойдет вниз и регулирующий орган откроется.
Такие регуляторы после возмущения приводят регулируемое давление к заданному значению независимо от величины нагрузки и положения регулирующего органа. Равновесие системы может наступить только при заданном значении регулируемого давления, причем регулирующий орган может занимать любое положение. Такие регуляторы следует применять на сетях с большим самовыравниванием, например, в газовых сетях низкого давления достаточно большой емкости.
При статическом регулировании равновесное значение регулируемого давления всегда отличается от заданной величины, и только при номинальной нагрузке фактическое значение становится равным номинальному. характеризуются неравномерностью.
В регуляторе груз заменен пружиной — стабилизирующим устройством. Усилие, развиваемое пружиной, пропорционально ее деформации. Когда мембрана находится в крайнем верхнем положении (регулирующий орган закрыт), пружина приобретает наибольшую степень сжатия и Р2 — максимальное. При полностью открытом регулирующем органе значение Р2 уменьшается до минимального. Статическую характеристику регуляторов выбирают пологой, с тем чтобы неравномерность регулятора была небольшой, при этом процесс регулирования становится затухающим.
Изодромный регулятор (с упругой обратной связью) при отклонении регулируемого давления сначала переместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения, но если при этом давление не придет к заданному значению, то регулирующий орган будет перемещаться до тех пор, пока давление не достигнет заданного значения.
Рис. 2.2 Регуляторы давления газа.
2.3 Газовые счетчики
Газовые счетчики имеют достаточно широкую классификацию. Так, к примеру, в зависимости от условий применения газовые счетчики делятся на:
- бытовые газовые счетчики (именно счетчик газа бытовой наиболее распространен и популярен у потребителей);
- промышленные газовые счетчики;
- турбинные газовые счетчики;
- ротационные газовые счетчики.
По устройству газовые счетчики делятся на:
мембранный;
- турбинный;
- ротационные;
- вихревые;
- жидкостные.
Мембранный счетчик газа (ещё их называют: диафрагменный или камерный) — это газовый счетчик, принцип действия которого основан на том, что при помощи различных подвижных преобразовательных элементов газ разделяют на доли объема, а затем производят их циклическое суммирование.
В турбинном газовом счётчике колесо турбины приводится во вращение под воздействием потока газа, число оборотов колеса прямо пропорционально протекающему объему газа. Число оборотов турбины через понижающий редуктор и газонепроницаемую магнитную муфту передается на счетный механизм находящийся вне газовой полости. Счётный механизм показывает (по нарастающей) суммарный объем газа прошедший через прибор при рабочих условиях.
Вихревыми газовые счётчики, основанны на зависимости от расхода частоты колебаний давления, возникающих в потоке в процессе вихреобразования или колебания струи либо после препятствия определенной формы, установленного в трубопроводе, либо специального закручивания потока.
Свое название вихревые расходомеры (счётчики газа) получили от явления срыва вихрей, возникающих при обтекании потоком жидкости или газа препятствия. Это препятствие обычно выполняется в виде усеченной трапецеидальной призмы. Позади тела обтекания располагается чувствительный элемент, воспринимающий вихревые колебания.
К достоинствам вихревых счётчиков газа следует отнести: отсутствие подвижных частей, независимость показаний от давления и температуры, большой диапазон измерений, частотный измерительный сигнал на выходе, возможность получения универсальной градуировки и сравнительно небольшая стоимость.
К недостаткам вихревых газовых счётчиков относятся значительные потери давления (до 30−50 кПа) и ограничения возможностей их применения: они не пригодны при малых скоростях потока газа, для измерения расхода в загрязненных и агрессивных средах.
Так же существуют жидкостные счётчики газа. Это одни из самых точных газовых счетчиков. Но из — за сложности их конструкции, и сложности в обслуживании подобные счетчики в основном применяют в лабораторных условиях. Работают жидкостные счётчики газа на принципе скорости выталкивания определенных газовых субстанций, в определенных порциях, из определенной жидкостной субстанции (в основном из дистиллированной воды).
Порции выталкивания газовой субстанции из жидкостной задаются лопатообразным валом специальной формы.
Рис. 2.3 Газовые счетчики: а — турбинный; б — вихревой.
3. Газовые приборы, устанавливаемые в жилых и общественных зданиях
3.1 Отопительное газовое оборудование
Отопительные приборы газового отопления, бывают различных конструкций: инфракрасные газовые излучатели, камины, котлы и т. д.
3.1.1 Инфракрасные газовые излучатели
Для помещений большого объёма часто применяют инфракрасные газовые излучатели, располагаемые обычно под потолком, в которых пространство, где происходит горение, открыто в помещение. Инфракрасный газовый излучатель представляет собой кожух в виде повёрнутого к полу рефлектора, в нижней части которого помещена насадка из плоских керамических плиток, имеющих большое количество мелких (диаметром до 1,5 мм) отверстий. Горючая смесь (газ с воздухом) подаётся в пространство между кожухом и насадкой, откуда выходит ровным потоком через отверстия, и поджигается запальной свечой (рис. 1.1).
Керамические плитки разогреваются до температуры 700−900°С, после чего дальнейшее горение газа идёт на раскалённой поверхности насадки, которая и является элементом, излучающим поток тепла в отапливаемую зону помещения. При поверхностном (беспламенном) горении происходит более полное сжигание газа, благодаря чему окись углерода в продуктах сгорания почти полностью отсутствует. Продукты сгорания удаляются из помещения вместе с воздухом вентиляционными устройствами.
Рис. 3.1 Устройство инфракрасного газового излучателя.
3.1.2 Газовые камины
Устройство, поддерживающее огонь в газовом камине, представляет собой атмосферную газовую горелку. Газ под давлением до 500 мм вод. cm. выходит из сопла и эжектирует из атмосферы от 40 до 60% воздуха, необходимого для горения. Часть газа, обеспеченная «первичным» воздухом, сгорает во внутреннем конусе пламени, образующемся на горелке. Газовые камины могут работать на разных видах топлива: природном газе или сжиженном пропан-бутане. Количество потребляемого топлива сравнительно невелико: так, горелки малой мощности (до 3 кВт), давая полноценный огонь, потребляют при этом не более 250−300 граммов сжиженного газа в час — а это меньше, чем требуется для работы кухонной газовой плиты за то же время. Газовый камин может подключаться к существующей в доме системе газоснабжения или работать на газе в баллонах. При этом не требуется специальной установки дымохода: достаточно вывести трубу от газового камина в газоход или напрямую на улицу (рис. 1.2).
Специальные анализаторы следят за воздушной средой и немедленно отключают газ при превышении допустимой нормы содержания вредных веществ в окружающем воздухе. Все газовые камины в обязательном порядке снабжаются датчиками опрокидывания и специальным анализатором воздушной среды, который перекрывает поступление газа в горелку, если содержание оксида углерода (СО2) в воздухе превышает допустимую норму. Специальные устройства поддерживают постоянное давление газа на горелке, позволяют регулировать расход топлива в камине и обеспечивают контроль за непрерывной подачей газа в горелку: в случае затухания пламени подача газа моментально прекращается.
Рис. 3.2 Схема вентиляции газового камина.
3.1.3 Газовые котлы
Существует множество разновидностей газовых котлов, они классифицируются по мощности и количеству контуров, способу установки, способу удаления продуктов горения, способу розжига.
Классификация по способу удаления продуктов горения:
1. Газовые котлы с естественной тягой («камин») — котлы, где удаление продуктов сгорания происходит за счёт естественной тяги. Их чаще устанавливают в небольших домах или нежилых помещениях.
2. Газовые котлы с принудительной тягой («турбо») — это котлы с закрытой камерой сгорания. Они работают на принципе забора воздуха снаружи при помощи коаксиального дымохода, который представляет собой трубу в трубе. Внутренняя труба служит для удаления продуктов сгорания, а внешняя — для забора воздуха. Эти газовые котлы не сжигают кислород в помещении и не требуют дополнительного притока холодного воздуха в здание с улицы для поддержания процесса горения. К тому же такие газовые котлы позволяют снизить затраты на установку, так как не нужно изготавливать дорогостоящий традиционный дымоход, вместо которого используется короткий и недорогой коаксиальный.
Классификация по способу у даления продуктов горения:
1. Газовый котёл с электронным розжигом запускается автоматически. К тому же он экономнее из-за отсутствия запальника с постоянно горящим пламенем. Если произошло временное прерывание подачи электропитания,
2. Газовый котёл с пьезорозжигом включается вручную, путём нажатия кнопки.
Классификация по способу установки:
атмосферными
2. Настенные котлы (рис. 1.4) появились относительно недавно, но даже за этот относительно небольшой временной промежуток завоевали массу сторонников во всем мире. Одно из наиболее точных и емких определений этих устройств — «мини котельная», потому что, в небольшом корпусе находится не только горелка, теплообменник и устройство управления, но и, в большинстве моделей, один или два циркуляционных насоса, расширительный бак, система, обеспечивающая безопасную работу котла, манометр, термометр, и многие другие элементы, без которых не обходится работа нормальной котельной. При том, что в настенных котлах воплотились в жизнь самые передовые технические разработки в области отопления стоимость «настенников» часто в 1,5−2 раза ниже, чем у их напольных собратьев. Другое существенное преимущество — простота монтажа. Настенные котлы пользуются большей популярностью, чем напольные. Они имеют меньшие габариты, что позволяет экономить пространство помещения. К тому же настенные котлы оснащены устройствами, которые обеспечивают безопасность при их эксплуатации: датчиком наличия пламени, блокировочным термостатом, устройством отключения котла в случае пропадания электропитания, устройством блокировки газового котла при отключении газа, датчиком контроля тяги, устройством отключения котла при снижении объема теплоносителя ниже нормы.
Рис. 3.3 Напольный газовый котел.
Рис. 3.4 Настенный газовый котел.
3.2 Бытовое газовое оборудование
3.2.1 Газовые плиты
Газовая плита (рис. 1.5) — кухонная плита, работающая на природном газе. Регулирование огня осуществляется регулированием потока поступающего в горелку газа. Газ проходит через сопло (жиклер), смешивается с воздухом, полученная газовоздушная смесь через рассекатель горелки выходит через боковые отверстия и воспламеняется. Бытовые газовые плиты изготавливают двух-, трёх-, четырёх — и шестиконфорочными, с духовыми шкафами и без них. Детали бытовых плит изготавливают из термически стойких, коррозионно-устойчивых и долговечных материалов. Бытовые газовые плиты оборудуют атмосферными горелками с отводом продуктов сгорания непосредственно в кухню. Часть воздуха, необходимого длягорения (первичный воздух), эжектируется газом, вытекающим из сопел горелок; остальная часть (вторичный воздух) поступает к пламени непосредственно из окружающей среды. Воздух к горелкам духового шкафа поступает через специальные щели и отверстия в плите. Продукты сгорания горелок рабочего стола поднимаются вдоль стенок посуды, обогревая их, и поступают в окружающую атмосферу. Продукты сгорания горелок духового шкафа обогревают его и поступают в кухню через отверстия в боковых или задней стенках плиты. Отвод продуктов сгорания непосредственно в помещение предъявляет высокие требования к конструктивным качествам горелок, которые должны обеспечивать полное сгорание газа.
Рис. 3.5 Газовая плита ПГ-4: 1 — дверка духового шкафа, 2 — кожух плиты, 3 — поддон, 4 — чугунная рама, 5 — боковые полочки, б г съемные конфорки, 7-конфорочные горелки, 8 — распределительная труба-рампа, 9 — духовой шкаф, 10-горелки духового шкафа, 11 — окно для зажигания горелки, 12 — рукоятка для горелок, 13 — термометр.
3.2.2 Газовые водонагреватели
Современные газовые водонагреватели совсем не похожи на традиционные газовые колонки, которые иногда еще можно встретить в домах старой постройки. Газовые нагреватели нового поколения отличаются высокой производительностью, компактностью и стильным дизайном. Они оснащаются автоматической системой зажигания и позволяют плавно регулировать нагрев. Постоянная температура обеспечивается даже при перепадах напора, а при прекращении подачи воды нагреватель автоматически выключается. Газовые водонагреватели намного выгоднее электрических и их более высокая цена окупается при эксплуатации, так как стоимость газа в несколько раз меньше стоимости электроэнергии. Газовые водонагреватели различаются по мощности. Если нет необходимости пользоваться одновременно душем и, например, мыть посуду на кухне, то вполне подойдет водонагреватель мощностью 18−19 кВт, если же Вы хотели бы пользоваться и душем и раковиной на кухне одновременно, то необходимая мощность водонагревателя составит 24 кВт.
Газовые водонагреватели делятся на два вида:
1. Проточные ( газовые колонки) (рис.1.6). Используются, если нужна постоянная потребность в горячей воде. Для них необходимо наличие централизованной подачи газа.
Накопительные
Рис. 3.6 Устройство проточного газового водонагревателя: 1-вытяжная труба; 2-теплообменник; 3-газовая горелка; 4-вентилятор (формирователь тяги); 5-пульт управления; 6-датчик потока; 7-горячая вода к крану; 8-подвод газа; 9-подвод холодной воды; 10-холодная вода к крану
