Антипомпажный клапан для чего
Антипомпажный клапан для чего
Помпаж представляет собой срыв потока газа в компрессоре с потерей динамической устойчивости. Возникающие при этом колебания расхода и давления газа могут привести к разрушению оборудования. Явление помпажа возникает, когда давление на выходе нагнетателя высокое, а расход газа через него – низкий. Для защиты центробежного нагнетателя от помпажа используется перепуск газа с выхода компрессора на его вход в количестве, необходимом для избежания помпажа. В системе антипомпажного регулирования и защиты ДКС «Западный Шатлык» используется регулирующий клапан фирмы Mokveld (Голландия).
Запас газодинамической устойчивости нагнетателя может быть оценен по положению его рабочей точки в координатах расход – степень сжатия. В этих же координатах изображается граница помпажа – линия, при нахождении рабочей точки левее которой (т.е. при низких расходах), происходит помпаж. Правее линии помпажа на заданном расстоянии, характеризующем запас по помпажу, находится линия регулирования – линия, левее которой рабочая точка находиться не должна.
Задача антипомпажного регулирования и антипомпажной защиты включает в себя поддержание запаса по помпажу не ниже заданного, обнаружение помпажа и вывод нагнетателя из зоны помпажа. Поддержание запаса по помпажу достигается путем своевременного частичного открытия антипомпажного клапана при достижении рабочей точкой линии регулирования или быстром приближении к ней. При этом рабочая точка, если она достигает линии регулирования, удерживается на ней. Степень открытия антипомпажного клапана определяется контуром антипомпажного регулирования. Возможно применение нелинейных законов регулирования.
Для устранения помпажа используется частичное или полное открытие антипомпажного клапана. Затем происходит плавное закрытие регулирующего клапана и вывод рабочей точки нагнетателя на линию регулирования. Если в течение заданного времени устранить помпаж при помощи перепуска газа не удается, система антипомпажной защиты выдает в САУ ГПА команду аварийного останова агрегата.
Общестанционный регулятор обеспечивает поддержание заданного давления на выходе КС как при работе одного ГПА, так и при совместной работе двух ГПА. Выходными сигналами общестанционного регулятора являются уставки частоты вращения для регуляторов подачи топлива работающих ГПА и открытие байпасного клапана КС.
Допустимое отклонение характеристик приводов и нагнетателей не позволяет использовать для всех работающих агрегатов одну и ту же уставку частоты вращения нагнетателя, т.к. нагрузка на них в этом случае будет не равномерна. Задача коррекции уставок индивидуальных регуляторов в зависимости от фактического состояния отдельных агрегатов и их режимов работы представляет значительный практический интерес. Она тесно связана с оптимизацией работы КС в целом. В качестве критерия оптимальности в рассматриваемой системе принят запас по помпажу, равный для всех нагнетателей.
Система управления ДКС «Западный Шатлык» построена по модульному принципу.
САУ ГПА реализованы на основе общепромышленного свободно программируемого контроллера. Применение общепромышленного оборудования позволило изготовить общестанционную и агрегатную автоматику на унифицированной технической базе, использовать общее инструментальное программное обеспечение для программирования всех контроллеров системы управления КС, шире использовать серийно выпускаемые SCADA – системы, сократить количество и ассортимент ЗИП.
ДКС «Западный Шатлык» введена в эксплуатацию в начале 2004 г. Аналогичная система управления внедрена на КС «Астара» (Азеригаз, Азербайджан). Отличие ее заключается в том, что на данном объекте используются двухсекционные нагнетатели.
Устройство и принцип работы системы антипомпажного регулирования центробежного нагнетателя с использованием регулирующего клапана.
Управление регулирующим клапаном осуществляется специальной системой антипомпажного регулирования, включающей в себя антипомпажный клапан с силовым приводом и регулятор (см. рисунок 10).
В качестве силового привода для антипомпажных клапанов на магистральных газопроводах применяется пневматический привод (высокое быстродействие, большие мощности, доступная пневматическая энергия), но для его надежной работы требуется газ или воздух с высокой степенью очистки и осушки.
Рисунок 10. Структурная схема системы антипомпажного регулирования центробежного нагнетателя.
Поскольку работа центробежного нагнетателя непосредственно в критической точке, находящейся на границе помпажа, недопустима из-за опасности попадания нагнетателя в помпажный режим при малейшем снижении расхода газа, то в системах антипомпажного регулирования в качестве критерия для срабатывания системы и открытия антипомпажного клапана используется степень приближения рабочей точке не к границе помпажа, а к так линии безопасных режимов работы, которая имеет 5…10 %-ый запас по помпажу.
Для определение границы помпажа и установления линии безопасных режимов работы в системах АПР применяются следующие методы:
1. параметрические методы;
2. признаковые методы.
В основном, центробежные нагнетатели оснащаются системами антипомпажной защиты на основе параметрических методов. Принцип действия таких систем основан на том, что у центробежного нагнетателя на газодинамических характеристиках в координатах расход по условиям всасывания-степень повышения давления при некоторой постоянной скорости вращения существует единственная точка, соответствующая началу помпажа (как было рассмотрено выше).
Для определения приближения к этой точке (границе помпажа) используется измерение расхода газа через нагнетатель. Измерение расхода газа производится с помощью сужающего устройства (определение расхода газа по перепаду на конфузоре). Наилучшим местом установки сужающего устройства является линия всасывания, но его установка на всасывании приводит к увеличению потерь во входном устройстве, что значительно снижает общий К.П.Д. нагнетателя. Поэтому сужающее устройство устанавливают в линии нагнетания с пересчетом расхода на условия всасывания. Требования к длинам прямых участков при монтаже сужающего устройства, как правило, не соблюдаются, поэтому измерение расхода производится с повышенной погрешностью (погрешность измерения расхода в зоне помпажа может достигать 5%).
Основными недостатками параметрических систем антипомпажной защиты являются:
— в систему зачастую закладываются характеристики не соответствующие реальным параметрам работы;
— процессы во времени протекают быстротечно, поэтому необходимо предусматривать запас по устойчивости на время реакции системы, что уменьшает эффективность использования нагнетателя;
— неверное определение уставки приводит или к недостаточному запасу устойчивости, или к еще большему уменьшению эффективности использования нагнетателя.
Перспективным направлением является создание систем АПР на основе признаковых методов распознавания границы помпажа. Данные методы основаны на обнаружении особенностей течения потока газа в проточной части нагнетателя, возникающие при нерасчетных режимах. Для этого в проточную часть устанавливают специальные датчики.
Опытное применение признаковых способов обнаружения помпажа началось с средины прошлого века. Не смотря на множество патентов они не получили широкого распространения и применяются как дополнительная мера защиты совместно с параметрическими методами.
Так, долгое время определение момента начала вращающегося срыва при использовании аналоговых средств не представлялось возможным так, как уровень полезного сигнала соизмерим с уровнем шумов, к которым еще добавляются внешние помехи. В настоящее время, в связи с развитием средств измерения и микропроцессорных контроллеров созданы все предпосылки для создания признаковых систем распознавания границы помпажа.
Надежные регулирующие антипомпажные клапаны быстрого действия
Антипомпажные регулирующие клапаны Mokveld гарантируют точный контроль без перерегулирования и срабатывают так быстро, что позволяют предотвратить помпаж компрессора.
Добываемый в Алжире газ поступает на марокканскую границу под относительно низким давлением, прежде чем отправиться дальше в Испанию и в другие европейские страны. Для повышения давления газа используются компрессорные станции. Каждый компрессор оборудован антипомпажным регулирующим клапаном, который предотвращает повреждение компрессора вследствие помпажа.
Иногда поток газа в компрессоре снижается настолько, что его сжатие становится физически невозможным. Такие условия принято называть помпажем. Чтобы избежать этого на газопроводах устанавливаются особые системы контроля. Контрольный клапан, который служит для защиты компрессора, называется антипомпажным регулирующим клапаном. При нормальной работе компрессора регулирующий клапан закрыт, но, как только возникает опасность помпажа, он немедленно открывается, соединяя входное и выходное отверстия компрессора.
Антипомпажный и рециркуляционный регулирующий клапан
Тот же контрольный клапан может использоваться для рециркуляции во время запуска компрессора. Клапан открывается всякий раз, когда возникает необходимость рециркуляции потока. В случае открытия регулирующего клапана считается, что рассеянная им энергия равна расчетной мощности компрессора. В данном случае она составляет 16 мегаватт. Регулирующие клапаны устанавливаются на открытом воздухе, поэтому максимально допустимый уровень шума составляет 85 дБА.
Чтобы предотвратить повреждение компрессора компания Mokveld поставила заказчику высоконадежные быстродействующие контрольные клапаны. Оснащение контрольного клапана сконструировано таким образом, что в чрезвычайной ситуации он открывается менее чем за две секунды. Та же аппаратура способна плавно и точно на той же скорости зафиксировать положение регулирующего клапана в процессе рециркуляции, запуска или предотвращения помпажа.
Конструкция, гарантирующая равновесное давление
Контрольные клапаны Mokveld отличаются высокой точностью и позволяют избежать перерегулирования. Кроме того, они срабатывают так быстро, что не допускают помпажа компрессора. Конструкция регулирующего клапана осевого типа Mokveld, обеспечивающая равновесие давлений, делает клапан нечувствительным к резким перепадам давления и потока среды. Сертификат SIL3 подтверждает, что осевые клапаны Mokveld, регулирующие поток среды, надежно защищают компрессор.
Регулирующие клапаны – важнейший элемент схемы управления газодобычей. Сбои или остановки в работе регулирующих клапанов могут иметь серьезные последствия для работы всей установки, а также для окружающей среды и ваших производственных показателей. Использование регулирующих клапанов осевого типа Mokveld, на безупречную работу которых можно положиться, поможет сократить производственные простои и расходы на дорогостоящее обслуживание. Поставляемые нами контрольные клапаны осевого типа – результат эволюции оборудования, разрабатываемого нашей компанией на протяжении вот уже шестидесяти лет.
Конструкция антипомпажного клапана.
Наибольшее распространение в ОАО «Газпром» получили системы антипомпажного регулирования, в которых в качестве исполнительного органа применяется запорно-регулирующий клапан с аналоговым управлением фирмы «Mokveld Valves». Конструкция основана на принципе осевого течения потока. Осевой поток формируется в прямолинейном симметричном проточном контуре между внутренним и наружным корпусами клапана. Такая конструкция обеспечивает наибольшую пропускную способность по сравнению с регулирующими клапанами другого типа, исключает вихревые течения и изменения направления течения потока газа, что уменьшает потери, вибрацию, уровень шума и эрозионный износ элементов конструкции.
Клапан фирмы «Mokveld Valves» состоит из следующих узлов: узла клапана, силового пневмопривода клапана, приборной части (комплекта приборов), обеспечивающей работу клапана в автоматическом режиме и гидравлической системы дублирующего ручного управления клапаном (см. рисунок 11).
|
|
а) – основные узлы клапана; б) – внешний вид клапана для надземной установки.
Рисунок 11. Антипомпажный клапан фирмы «Mokveld Valves».
Узел клапана представляет собой устройство поршневого типа (см. рисунок 12). Основными элементами узла клапана являются: наружный и внутренний корпус, поршень со штоком, шток клапана и сепаратор с выполненными в нем радиальными отверстиями.
а) – клапан в открытом положении; б) – клапан в закрытом положении.
Рисунок 12. Узел клапана.
Поршень поступательно перемещается в сепараторе вдоль оси клапана (см. рисунок 13). При своем движении поршень изменяет площадь проходного сечения отверстий сепаратора. Соответствующим выбором конструкционных материалов поршня и сепаратора предотвращается их быстрый эрозионный износ и обеспечивается длительная надежная работа клапана даже после продолжительного периода эксплуатации в режиме высокой степени дросселирования.
Поршень клапана уравновешивается по давлению. Это обеспечивается за счет свободного прохода рабочей среды под поршень и во внутренний корпус, что создает равнодействующие усилия на подвижные части клапана. Такая конструкция позволяет даже для клапанов большого размера при большом действующем перепаде давлений прикладывать незначительное усилие для его привода, а также обеспечивает высокую скорость срабатывания клапана.
Полное перекрытие потока осуществляется передней кромкой поршня.
|
|
а) – клапан в открытом положении; б) – клапан в закрытом положении.
Рисунок 13. Воздействие давления рабочей среды на элементы конструкции клапана.
Перемещение поршня осуществляется при помощи зубчатой реечной передачи, состоящей из размещенных под углом 90 0 взаимоскользящих зубчатых реек с наклонными зубьями, выполненными на штоках поршня и шпинделя (см. рисунок 14). Зубчатая передача защищена от воздействия рабочей среды двойными уплотнениями, установленными на штоках. Полость, в которой работает зубчатая передача, заполнена консистентной смазкой.
1 – поршень, 2 – шток поршня, 3 – шпиндель клапана.
Рисунок 14. Узел реечной передачи
Привод клапана нормально открытый, осуществляется при помощи силового пневмоцилиндра одностороннего действия, который устанавливается непосредственно на фланце корпуса узла клапана (см. рисунок 15). В клапанах, предназначенных для подземной установки, пневмопривод монтируется на удлинителе.
Шпиндель узла клапана соединяется со штоком пневопривода соединительной муфтой, которая расположена в нижней части пневмопривода. При подаче давления в полость над поршнем штока пневмопривода через соединительную муфту передает поступательное движение на шпиндель и далее посредством зубчатой реечной передачи на поршень узла клапана. Возвратное поступательное движение обеспечивается силой упругости пружин.
1– силовой поршень, 2 – шток силового поршня, 3 – корпус привода, 4 – пружины, 5 – ограничительный упор, 6 – ресивер, 7 – силовой гидроцилиндр.
Рисунок 15. Подпружиненный пневмопривод одностороннего действия.
Система управления антипомпажным клапаном.
Управление направлением и скоростью движения антипомпажного клапана осуществляет пневматическая система (см. рисунок 16), Входным сигналом для пневматической системы управления являются электрические импульсы, поступающие от системы управления газоперекачивающим агрегатом. Рабочим телом в системе управления является природный газ. Газ очищается от механических примесей в фильтре высокого давления Ф1 и поступает в редуктор высокого давления РД1, где осуществляется понижение давления (до величины 0,6…1,2 МПа). Из редуктора газ поступает в ресивер РС.
Из ресивера газ поступает в трех направлениях:
§ на предохранительный клапан ПК. Предохранительный клапан предназначен для защиты ресивера от повышения в нем давления в случае отказа редуктора РД1.
§ на редукторы среднего и низкого давления РД2 и РД3 с фильтрами Ф2 и Ф3. Редуктор РД1 понижает давление (до 0,4…0,8 МПа) и подает его в качестве рабочего на позиционер ПЗ. Редуктор РД2 понижает давление (до 0,14 МПа) и подает его на электропневмопреобразователь ЭПП. В электропневмопреобразователь поступает командный электрический сигнал от антипомпажного регулятора газоперекачивающего агрегата. В зависимости от величины командного электрического сигнала электропневмопреобразователь формирует пневматический импульс, поступающий в качестве управляющего сигнала в позиционер. Позиционер, в зависимости от поступающего в него управляющего сигнала от электропневмопреобразователя и информации о фактическом положении регулирующего клапана обеспечивает формирование низкорасходного управляющего пневматического сигнала, поступающего в бустер БУ. Положение регулирующего клапана непрерывно отслеживается позиционером с помощью рычажного элемента обратной связи.
§ на бустер БУ. Бустер выполняет функцию пневматического усилителя, т.е. преобразует низкорасходный управляющий пневматический сигнал, поступающий в него от позиционера, в высокорасходный выходной пневматический сигнал, поступающий от бустера в пневмопривод ПП.
Для регулирования времени открытия и закрытия клапана подача ипульсного газа к пневмоприводу осуществляется через регулируемый дроссель ДР. Контроль крайних положений клапана осуществляется двумя концевыми выключателями ВК1 и ВК2, которые выдают соответствующие сигналы в противопомажный регулятор газоперекачивающего агрегата.
При получении командного электрического сигнала на закрытие срабатывает электропневмопреобразователь и выдает пневматический импульс в позиционер. Позиционер формирует низкорасходный управляющий пневматический сигнал, который поступает в бустер. Последний перепускает большой объем газа из ресивера в пневмопривод, поршень которого под действием силы от давления газа опускаться вниз и через зубчатую реечную передачу перемещает поршень клапана на закрытие.
При уменьшении командного электрического сигнала уменьшается величина пневматического импульса, вырабатываемого электропневмопреобразователем, и соответственно, величина низкорасходного управляющего пневматического сигнала, поступающего от позиционера в бустер. Последний перекрывает поток газа из ресивера в пневмопривод. Поршень пневмопривода под действием силы упругости пружин поднимается вверх и через зубчатую реечную передачу перемещает поршень клапана на открытие. Газ из силовой полости пневмопривода через бустер и позиционер сбрасывается в атмосферу.
Закрытие и открытие регулирующего клапана происходит пропорционально величине командного электрического сигнала.
С целью защиты элементов системы пневматического управления от попадания капельной влаги и образования гидратов в ней устанавливаются электроподогреватели и ленточные нагревательные элементы НЭ1 и НЭ2 с автоматическим ограничителем теплопроводности.
Ф1,Ф2,Ф3 – фильтр; РД1,РД2,РД3 – редуктор; РС-ресивер; ПК – предохранительный клапан; БУ – бустер; ПЗ – позиционер; ЭП – электропневмопреобразователь; ДР – регулируемый дроссель; ПП – пневмопривод; ГЦ – силовой гидроцилиндр; ГБ – гидроблок; ВК1,ВК2 – концевой выключатель; К – регулирующий клапан; НЭ1,НЭ2 – нагревательный элемент; КК – клеммная коробка; КБС – клапан быстрого сброса давления.
Рисунок 16. Принципиальная схема пневматической системы управления клапаном
В случае неисправности пневмопривода, либо недостаточном давлении газа, возможно ручное управление клапаном при помощи дублирующей системы гидроуправления. Гидравлическая система также выполняет функцию гидродемпфера при автоматическом режиме работы пневомпривода.
Гидросистема включает в себя силовой гидроцилиндр, размещенный на штоке пневмопривода, и гидравлический блок со встроенным ручным насосом и гидроаккумулятором. Гидравлический блок монтируется на установочной плите корпуса пневмопривода.
В корпусе гидроблока (см. рисунок 17) размещаются: переключатель режимов работы (переключающий золотник) 1, ручной насос 3 с двумя обратными клапанами 2 и 4 и предохранительный клапан 5.
При автоматическом режиме работе пневмопривода переключающий золотник 1 устанавливается в положении открыто и гидрожидкость может свободно перетекать из одной полости силового гидроцилиндра в другую, а гидросистема выполняет роль гидравлического демпфера.
В аварийных ситуациях переключающий золотник 1 устанавливается в положение закрыто. При этом гидрожидкость с помощью ручного насоса перекачивается из полости под поршнем силового гидроцилиндра в полость над поршнем, что приводит к перемещению поршня гироцилиндра и связанного с ним штока пневмопривода на закрытие клапана. При увеличении давления в линии нагнетания ручного насоса свыше 21 МПа срабатывает предохранительный клапан и перепускает часть гирожидкости с выхода насоса на вход.
Для перемещения поршня в обратном направлении необходимо вернуть переключающий золотник 1 в положение закрыто. Под действием силы упругости пружин пневмопривода гидрожидкость будет выдавливаться из полости над поршнем силового гидроцилиндра в полость под поршнем, а клапан переместится в положение «открыто».
Рисунок 17. Принципиальная схема гидравлической системы клапана
Комплект приборов системы управления антипомпажным клапаном размещается в двух приборных шкафах.
Рисунок 18. Приборная часть антипомпажного клапана типа RZD фирмы «Mokveld Valves».
«Антипомпажный регулирующий клапан фирмы „Mokveld valves»»
1. Общие сведения о фирме «Моквелд Валв», номенклатуре выпускаемых изделий и их параметрах.
Фирма расположена в местечке Гуда, Нидерланды (или Голландия), начала свою деятельность в гончарной промышленности с производства машин и оборудования для этой промышленности.
С началом в 1950 году разработок небольших месторождений природного газа, его переработки и транспортировки появилась потребность в создании более совершенной арматуры, что и послужило толчком для фирмы «Моквелд Валв» в разработке и развитии нового производства — клапанов и запорной арматуры.
Начав с создания конструкции арматуры типа «игольчатый клапан» фирма в настоящее время производит арматуру для наземных трубопроводов и трубопроводах на шельфе, в открытом море: регулирующих дросселей, отсечных, обратных регулирующих клапанов, клапанов сглаживания пульсаций давления и регуляторов давления.
В течение 50-ти лет своего существования продукция фирмы приобрела мировую известность в широком диапазоне применений, благодаря своим лучшим эксплуатационным характеристикам по сравнению с обычными стандартными клапанами.
Диапазон применения клапанов фирмы «Моквелд Валв»:
Рабочее давление от АNSI150 до 2500; (19,3÷421,8 кгс/см2)
Рабочая температура от −50оС до +205оС;
Условный проход DN от 2″ до 48″ (50÷1200 мм)
Материальное исполнение: углеродистая и нержавеющая сталь, низколегированная сталь для работы на низких температурах.
Приводы: ручной, пневматический, гидравлический, электрический, электрогидравлический.
Рабочая среда: сырая нефть, продукты её перегонки, многофазные жидкости с высоким соотношением газ/нефть, загрязненный песком природный газ, коррозионная жидкость и газы.
2. Конструкция клапанов регулирующих фирмы «Моквелд Валв».
Основная концепция клапана — «осевой поток», который представляет собой прямолинейный симметричный и неограниченный поточный контур между внутренним и наружным корпусами клапана. Основными компонентами регулировочных клапанов фирмы Моквелд с осевым потоком являются наружный корпус клапана, внутренний корпус, поршень, шток поршня, шпиндель и кожух. Корпус клапана представляет собой монолитную стальную отливку. Поршень передвигается вдоль продольной оси осевой линии клапана. Направляющая регулировочных клапанов фирмы Моквелд, работающих под легкой нагрузкой, и меньших размеров, состоит только из штока поршня. В клапанах, работающих в более тяжелых условиях, поршень направляется в кожухе вдоль всего хода.
3. Основной принцип работы клапана «Моквелд Валв».
Поршень работает с помощью трансмиссии, выполненной под углом в 90о, состоящей из пары скользящих зубчатых реек с сочлененными зубьями, расположенными на штоке поршня и шпинделя. Малый зазор зубчатой передачи гарантирует передаче фирмы Моквелд отсутствие гистерезиса с исключением «игры» между шпинделем клапана и штоком поршня. Плоские основания зубьев изолированы от жидкости двойными первичными уплотнениями на штоке поршня и направляющей. Система трансмиссии поэтому может быть набита смазкой, с отсутствием необходимости в частом техобслуживании.
4. Система уплотнения клапана Моквелд Валв.
Регулировочные клапаны фирмы Моквелд обеспечивают герметичную отсечку во всем диапазоне давлений, даже в самых суровых рабочих условиях. Эти клапаны обладают непревзойденной характеристикой надежности в применении, там где регулировочные клапаны должны обеспечивать 100 % герметичную отсечку даже после продолжительного использования. Регулировочные клапаны фирмы Моквелд осуществляют отсечку надежно при перекрытии потока, поступающего как с верхней, так и с нижней стороны.
Уплотнительный узел фирмы Моквелд, разработанный с автономным источником давления, состоит из трапециедального главного уплотнения, объединённого с кольцом круглого сечения и фиксатором уплотнения. Все это расположено в кожухе.
В перекрытом положении давление прилагается к внутренней поверхности главного седла трапециедальной формы, энергезируя его и выталкивания его радиально наружу к седлу поршня, обеспечивая таким образом герметичную отсечку любому дифференциальному давлению.
Кольцо круглого сечения обеспечивает изолирование течей в контакте с нижней стороной поршня, по потоку.
Следует отметить, что зазор между поршнем клапана и фиксатором уплотнения исключительно мал, так что дросселирование имеет место только между металлическими поверхностями и в любом случае, клапан перекрывается прежде, чем энергезируется уплотнение. Поэтому уплотнение только завершает герметичную отсечку и не является предметом эрозии. Для большинства регулировочных применений передняя часть поршня и фиксатор уплотнения — область, где имеет место дросселирование — сильно прижимаются друг к другу.
В условиях обратного потока система работает одинаково хорошо. Кольцо круглого сечения не передвигается на другую сторону для изолирования утечки давления с нижней стороны по потоку.
Когда клапан открыт, главное уплотнение, благодаря принципу энергезации, втягивается в кожух и поэтому не подвергается эрозии.
5. Назначение антипомпажных систем. Характеристики, которыми должен обладать регулирующий клапан «Моквелд Валв».
Антипомпажные системы предназначены для:
безопасной эксплуатации компрессоров;
максимального расширения диапазона работы компрессора;
снижения расхода топлива привода.
Для эффективной защиты от помпажа антипомпажный клапан должен обладать следующими характеристиками:
Сочетанием высокой пропускной способности, что необходимо для быстрого устранения условий, ведущих к помпажу, с широким диапазоном изменения пропускной способности, что необходимо для точной настройки системы.
Линейной расходной характеристикой.
Малым временем реакции на управляющий сигнал, в пределах от 1 до 2 секунд.
Малым временем реакции на управляющий сигнал, в пределах от 1 до 2 секунд.
Высокой точностью и устойчивостью работы.
Достаточно большим размером, чтобы не превысить допустимую величину выходной скорости газа.
Полной герметичностью в закрытом положении.
Низким уровнем шума.
6. Компоновка и работа системы управления.
Регулирующий клапан типа RZD, используемый в качестве исполнительного органа в системе антипомпажного регулирования газоперекачивающих агрегатов или компрессорных цехов, представляет собой сам клапан, пневмопривод одностороннего действия (нормально открытый) с гидродублирующей системой и приборную часть (комплект приборов), обеспечивающую работу клапана в автоматическом режиме.
Для работы антипомпажного клапана на приборную часть подается воздух (газ) давлением 45-65 бар, который очищается от мехпримесей в фильтре высокого давления, понижается до давления 6-12 бар в редукторе высокого давления и направляется в ресивер (ёмкость), расположенный в верхней части цилиндра пневмопривода.
Из ресивера газ выходит в трех направлениях:
первое — на предохранительный клапан поз.16, срабатывающий при повышении давления в ресивере свыше 15 бар;
второе — идет на два редуктора с фильтрами:
редуктор — понижает давление до 1,4 бал и подает газ на электропневмопреобразователь, который, получая электрический сигнал от 4 до 20 мА, преобразует его в пневматический и подает в качестве управляющего на позиционер, который, в свою очередь, подает управляющий сигнал на бустер;
редуктор поз.14 понижает давление до 408 бар и подает его в качестве рабочего на позиционер 10
третье — идет на бустер (или бустера), который перепускает большой объём газа на поршень пневмопривода в зависимости от пневмосигнала с позиционера.
Дроссель служит для регулировки времени открытия и закрытия клапана и настраивается на заводе-изготовителе.
При получении управляющего электрического сигнала 20 мА срабатывает электропневмопреобразователь и подает пневмосигнал на позиционер, который усиливает его и подает на бустер. Последний перепускает газ из ресивера на пневмопоршень привода, заставляя его под действием давления газа опускаться вниз, сжимая пружины, и через систему реечного механизма шток привода — шток клапана перемещать поршень клапана, перекрывая поток перекачиваемой среды.
При снижении управляющего электрического сигнала до 4 мА уменьшается пневмосигнал и бустер (или бустера) перекрывает поток газа из ресивера на привод. Поршень последнего под действием пружин поднимается вверх, сбрасывая газ через бустер и позиционер в атмосферу.
При получении электрического сигнала в пределах от 4 до 20 мА — открытие клапана пропорционально величине сигнала.
На случай аварийной ситуации (отключение подачи газа или электросигнала), система регулирования снабжена дублирующим устройством гидросистемой с ручным насосом.
Для нормального функционирования системы управления осуществляется постоянный обогрев её элементов при помощи обогревающей ленты и электротермообогревателя.
7. Схема приборной части клапана «Моквелд Валв» с приводом для антипомпажного регулирования.
Приборная часть клапана состоит из следующих элементов:
Редуктор с фильтром
Редуктор с фильтром
8. Предпусковые проверки.
Перед включением клапана в работу — необходимо:
Проверить работу нагревающей ленты и термоадаптера. Если термоадаптер не работает, необходимо включить его нажатием на обрезиненную кнопку красным пластмассовым ключём, находящемся в приборном шкафу.
Проверить подключение давления 45-65 бар к входному штуцеру приборного шкафа.
Проверить работу клапана от ручного гидронасоса в следующей последовательности:
а) установить переключатель режимов в положение «HANDPUMP» (РУЧНОЙ);
б) сработать рукояткой ручного гидронасоса, пока кронштейн указателя положения поршня клапана не переместится до нижнего конечного выключателя;
в) для открытия клапана установить переключатель в положение «AUTOMATIC».
После прогрева приборной части в течение не менее одного часа, а зимой не менее двух часов, открыть большой приборный шкаф и проверить давление на манометрах редуктора высокого давления (регулировочный винт находится в нижней части корпуса редуктора, прикрытый пластмассовым колпачком) и редукторов с фильтрами (регулировочный винт находится в верхней части корпусов редукторов). Давление должно соответствовать значениям, указанным на схеме в приборном шкафу. Допустимое отклонение +/-2 %.
ВНИМАНИЕ! Превышение давления за редуктором более10 бар может привести к повреждению мембранпозиционера. Перед работой в автоматическомрежиме необходимо проверить положениепереключателя режима работы на ручномгидронасосе, переключатель должен находится вположении «AUTOMATIC».
Проверить величину управляющего электрического сигнала, выдаваемого из пультовой на электропневмопреобразователь. Величина сигнала должна соответствовать 4-20 мА.
Проверить срабатывание клапана при подаче электрического сигнала 4 мА и 20 мА, контролируя время полного хода, положение кронштейна клапана относительно конечных выключателей визуально и по световой индикации на щите управления в пультовой.
Проверить срабатывание клапана при подаче электрического сигнала в диапазоне 4-20 мА. Автоколебания поршня не допускаются. При их наличии необходимо уменьшить скорость срабатывания открытием дросселя до получения устойчивой работы.
Проверить настройку электропневмопреобразователя, подавая управляющий сигнал 4-20 мА с пультовой (или от подключенного непосредственно к нему токового задатчика), при этом давление на манометре М1 позиционера «Moore» должно соответствовать:
Если давление на манометре М1 не соответствует указанному, произвести регулировку электропневмопреобразователя. В связи с влиянием регулировок друг на друга, произвести проверку регулировки позиционера.
9. Техническое обслуживание.
Регулирующие клапаны фирмы «Моквелд Валв» являются высокоточным, технологическим оборудованием, не нуждающемся в регулярном техническом обслуживании. Они изготавливаются для работы с длительным сроком службы при нормальных условиях эксплуатации и, если необходимо, без обслуживания.
Проверки технического состояния клапанов, находящихся в эксплуатации, предполагают поиск неисправностей (дефектов), приводящих к отклонению в их работе и делятся на текущие и плановые (по графику).
Текущие проверки проводятся для проверки функционирования регулирующего клапана, его систем и отсутствия утечек. К ним относятся ежедневные, выполняемые в соответствии с требованиями, предъявляемыми к регулирующей арматуре на предприятиях газовой промышленности.
Плановые проверки должны проводиться один раз в год или через несколько (3-5) лет работы клапанов и включать в себя ревизию приборной части, а в некоторых случаях и разборку клапана с заменой вышедших из строя узлов и деталей. Интервал между проверками зависит от условий эксплуатации. Тяжелые условия работы клапана предполагают контролю за работой клапана и элементов системы управления и ориентировочные сроки его проведения при работе в особо тяжелых условиях, то есть при низких температурах, повышенном содержании механических и других примесей в газе и т. д.
Периодичность контрольных проверок приведена в таблице 1. Таблица периодичности контрольных проверок технического состояния клапанов.
Место контроля Периодичность проверок Проявление неисправности
1. Система обогрева
1.1. Электротермоадаптер 1 раз в неделю Обмерзание трубопровода, входного фильтра и редуктора.
1.2. Нагревательная лента 2 раза в год Холодная (в зимнее время)
2. Система гидравлического дублирования
2.1. Гидроблок 2 раза в год или не менее 1 раза в год на неработающих клапанах При закрытии клапана в ручном режиме он самопроизвольно открывается.
Наличие утечки гидрожидкости из системы.
3.1. Периодическая проверка затвора на герметичность. 1 раз в год 1. Утечка рабочей среды через седло клапана
3.2. Разгрузочный клапан 1 раз в месяц 1. Утечка газа
4. Система управления
Место контроля Периодичность проверок Проявление неисправности
4.1. Фильтр высокого давления 1 раз в год 1. Понижение давления в ресивере при частом срабатывании клапана
4.2. Редуктор высокого давления 1 раз в месяц Утечка газа
Показания манометра не соответствует действительным
4.3. Редукторы с фильтром 1 раз в неделю Утечка газа
Показания манометров не соответствует действительным.
4.4. Клапан быстрого сброса 1 раз в месяц 1. Утечка газа
4.5. Бустер 1 раз в неделю 1. Утечка газа
Место контроля Периодичность проверок Проявление неисправности
4.6. Позиционер 1 раз в неделю Показания манометров не соответствуют действительным
4.7. Электропневмо-преобразователь (ЭПП) 1 раз в неделю На позиционер не поступает управляющий сигнал.
4.8. Трубки подвода импульсного газа 1 раз в неделю Обмерзание
4.9. Фитинги 1 раз в неделю (в зимний период каждую смену) Утечка газа по соединению
10. Возможные неисправности.
В процессе эксплуатации регулирующих клапанов возможно возникновение отдельных неисправностей. Для их устранения в таблице 2 приведена информация по некоторым неисправностям и способам их устранения.
Неисправность Возможная причина Способ устранения
1. Клапан не закрывается Отсутствие питания привода или управляющего сигнала.
Неисправность системы управления приводом
Попадание между поршнем и сепаратором инородного тела Проверьте подвод питания и управляющего сигнала.
Проверьте работу элемен-тов системы управления и устраните неисправность.
Проверьте работу привода, отсоединив его от клапана.
Произведите демонтаж и ревизию клапана.
2. Клапан не открывается Переключатель режима работы в положении «РУЧНОЕ».
Попадание между поршнем и сепаратором инородного тела. Установить переключатель в положение «АВТОМАТИЧЕСКОЕ».
Проверьте работу привода, отсоединив его от клапана.
Произведите демонтаж и ревизию клапана.
Неисправность Возможная причина Способ устранения
3. Клапан полностью не открывается или не закрывается. Упоры привода установлены не правильно.
Низкое давление питания привода.
Смещен диапазон управляющего сигнала.
Неисправность в системе управления приводом.
Попадание инородного тела между поршнем и сепаратором. Проверьте установку и при необходимости откорректируйте её.
Проверьте подвод питания к приводу.
Проверьте диапазон управляющего сигнала и отрегулируйте его.
Проверьте работу элементов системы управления.
Проверьте работу привода, отсоединив его клапана.