Лабораторна робота № 4. Дослідження роботи регулятора тиску

Дослідження роботи регулятора тиску

(Тривалість роботи – 2 години)

Мета роботи - ознайомитися з конструкцією та роботою регулятора прямої дії з пілотом керування типу РДУК-2 або РДБК, отримати навички в початковому запуску системи “регулятор - об'єкт” і переналагоджувані регулятора на різні вихідні тиски Р2, навчитися визначати в ході експерименту стійкість роботи регулятора тиску і максимальну пропускну здатність, статичну похибку і зону чутливості регулювання, оцінювати вид перехід­ного процесу.

Короткі теоретичні відомості. Регулятор тиску - основний елемент газорегуляторного пункту (ГРП). Він призначений для автоматичної пониження тиску газу від початкового (вхідного) Р₁до розрахункового (вихідного) Р₂і підтримки останнього постійним у заданому діапазоні (з врахуванням нерівномірності регулювання) незалежно від зміни витрати газу і коливань вхідного тиску у визначених межах. Конструктивне виконання і розміри регуляторів тиску визначаються умовами їхньої експлуатації, розрахунковою пропускною здатністю, вхідним і вихідним тиском, характеристикою системи газопостачання.

Надійність і ефективність роботи споживачів газу залежать від сталості (у заданих межах) тиску газу в об'єкті регулювання (системі газопроводів після регуляторів тиску). До основних функцій регулятора варто віднести:

· пониження тиску газу (дроселювання) від вхідного Р₁, до розрахункового вихідного Р₂ після себе в одній визначеній точці газопроводу (контрольна точка), що з'єднана імпульсною трубкою з чутливим елементом регулятора;

· підтримка сталості Р₂ у заданих межах при сталому режимі об'єкта регулювання;

· відновлення Р₂ у заданих межах після збурювання, що порушило рівновагу об'єкту регулювання.

Зміна сталості витрати, тобто різниця між відбором і припливом газу, називається збурюванням в об'єкті. До зовнішнього збурювання системи (поза об'єктом) відноситься зміна вхідного тиску Р₁ перед регулятором. Відновлення заданого вихідного тиску Р₂ після збурювання є перехідним процесом, плин якого в більшій мірі визначається влаштуванням регулятора й у меншій - характеристикою об'єкта регулювання. Режим відновлення Р₂регулятором є складним, відповідальний і найбільш розповсюдженим. Найчастіше він визначає роботу регулятора ГРПі системи газопроводів у цілому.

Хід перехідних процесів по збурюванню можна представити наступними видами: аперіодичним; коливальним згасаючим; коливальним незгасаючими..

У системах газопостачання припустимі тільки перші два процеси, що відносяться до стійких. Стійкість - здатність системи регулятор - об'єкт повертатися до первісного стану після припинення збурювання.

Форма і тривалість перехідного процесу визначають якість регулювання, яка характеризується в основному швидкістю і ступенем точності ліквідації відхилення Р від заданого, тобто у кінцевому рахунку стійкістю системи регулювання. Крім стійкості для характеристики якості регулювання використовують поняття про статичну і динамічну похибки. Статична похибка - це відхилення регульованого тиску Р від заданого при сталому режимі. Статичну похибку, яку часто називають нерівномірністю регулювання, спостерігається практично при будь-яких режимах роботи статичних регуляторів, найбільше широко застосовуваних у системах газопостачання.

Динамічна похибка буває тільки в перехідний період і визначається як максимальне відхилення тиску в цей період від тиску при сталому режимі.

Регулятор характеризується: діапазоном настроювання - різницею між верхньою і нижньою межами тиску (на будь-яке значення між який можна настроїти регулятор); зоною чутливості - різницею регульованих тисків, необхідної для зміни напрямку регулюючого органа в зоні регулювання; максимальною пропускною здатністю при різних співвідношеннях вхідного і вихідного тисків; параметрами газу; конструктивними особливостями регулятора.

За принципом роботи регулятори тиску поділяються на дві групи - прямої і непрямої дії. Під регулятором прямої дії розуміють пристрій, призначений для автоматичного регулювання тиску газу після себе зміною його витрати (зміна прохідного перерізу дросельного органа сідло – клапана) і кероване безпосередньо енергією робітничого середовища (газу). Регулятори прямої дії найбільше широко поширені в системах газопостачання, які можна розділити на дві підгруп: регулятори без підсилювачів (типу РД-32М, РДГД-20 і РД-50М) і регулятори з підсилювачами - пілотами керування (типу РДС, РДУК-2, РДБК).

Пілот перетворить вхідний тиск Р₁ у проміжний, який надходить до робочої мембрани регулюючого клапана з боку, протилежної тієї, до якої подається імпульс контрольованого тиску Р₂, Пілот є командним приладом для зміни зусилля (стиснення) пружини, яка задає тиск.

Лабораторна установка. Схема лабораторної установки наведена на рис.9

Рис. 9 Схема лабораторної установки 1 – компресор; 2 – термометр; 3 – манометр; 4 – ресивер; 5,6 – коркові крани; 7 – обчислювач лічильника газу; 8 – лічильник газу; 9 – регулятор тиску; 10 – вузол керування (пілота); 11 – корпус регулятора; 12 – з’єднувальні трубки; 13 – стабілізуюча ємкість; 14,15 – крани; 16 – трубопровід.

Стиснене повітря з компресора 1 надходить у ресивер 4, що зменшує пульсацію тиску. Тиск газу (повітря) у ресивері виміряється за допомогою манометра 3. З ресивера газ (повітря) через крани 5 і 6 і лічильник газу 8 надходить на регулятор тиску 11 типу РДУК-2-50 чи РДБКШ-25, де здійснюється зниження тиску газу. За допомогою крана 5 установлюється початковий (середній) тиск газу (повітря) у трубопроводі 15 за умови, що тиск у трубопроводі повинне бути на 30-50% менше, ніж у ресивері, а за допомогою крану 6 імітується збурювання по вхідному тиску регулятора тиску. Стабілізуюча ємність 13 призначена для вирівнювання тиску газу (повітря) і відбору імпульсів вихідного тиску Р₂. Вихідні крани 14, 15 призначені для моделювання збурювання об'єкта регулювання по витраті. Початкова витрата задається відкриттям крана 14 (30-50% номінального відкриття чи витрати), а краном 15 імітується збурювання по витраті (підвищення і зниження витрати).

Витрата газу через регулятор виміряється лічильником газу типу “ЛГ”

Хід виконання роботи. Нормальний режим роботи регулятора забезпечується при зміні вхідного тиску Р, у діапазоні:

Р_{1 мін.} < Р₁ < Р_1макс. (1)

де: Р_1макс.– максимальний вхідний тиск регулятора, обумовлений його конструкцією чи характеристикою системи газопроводів. Р_1мін. – мінімально допустимий тиск газу, при якому забезпечується розрахункова витрата газу при заданому тиску газу на виході.