Определение пропускной способности регулятора

Выбор типа и размера регулятора давления зависит от расхода газа, его входного и выходного давлений. Основными параметрами, определяющими пропускную способность регулятора, являются ус­ловный диаметр D_y проходного сечения дросселирующего органа и соответствующий ему коэффициент пропускной способности K_v.

Возможны два варианта определения параметров регулятора давления:

1) по заданной пропускной способности Q, перепаду давлений(р₁ – р₂) на дроссельном органе и температуре газа Т_г определяют коэффициент пропускной способности K_v, а затем по справочным данным выбирают соответствующий регулятор;

2) заданному расходу, перепаду давлений и температуре газа выбирают регулятор, а затем рассчитывают условное проходное сечение и коэффициент пропускной способности.

Коэффициент пропускной способности К_у характеризует про­пускную способность дросселирующего органа и зависит от его проходного сечения и гидравлического сопротивления. Численно K_v равен количеству воды в тоннах, которое пропускает за 1 ч данное исполнительное устройство при перепаде давлений на его дросселирующем органе 1 кг/см², т.е. единицей измерения коэф­фициента пропускной способности является тонна в час (т/ч).

Способ определения K_v зависит от вида истечения газа через дросселирующее устройство: докритическое, критическое или сверхкритическое.

Под критическим понимается истечение газа с максимальной ско­ростью, равной скорости звука, которая может быть достигнута на выходе из дросселирующего органа регулятора при критических или сверхкритических отношениях входного р₁ и выходного р₂ давлений. Характер течения газа через дросселирующий орган регулятора в зна­чительной мере характеризует его пропускную способность.

В процессе истечения газов при заданном давлении p₁ скорость истечения и расход растут с уменьшением выходного давления р₂ только до достижения этим отношением определенного для этого газа значения, которое называется критическим (p₂/ р₁)_Kp. Если p₂/ р₁ достигло критического значения, то при заданном р₁ расход газа становится максимальным при наименьшем давлении р₂ =р_кр:

где к — показатель адиабаты.

Из этого уравнения следует, что отношение (р₂/р₁)_кр не зависит от p₁, а также от выходного давления р₂ и является функцией по­казателя адиабаты к, а значит, зависит только от свойств газа.

Для природного газа к = 1,32, следовательно, р₂/р₁ = 0,542, т.е. в регуляторе давления, который поддерживает низкое давление 200 Па, при входном избыточном давлении 0,1 МПа и более на­ступит критический режим истечения газа.

Пропускная способность регулятора (при р = 0,1013 МПа и f = 0°C) определяется формулой

где φ — коэффициент, зависящий для данного газа от р₂ /р₂; f_c — площадь седла, см²; р₁ — входное давление, абсолютное, МПа; р — плотность газа, кг/м³.

До достижения критического значения р₂/р₁ расход газа растет с увеличением входного давления р₁. Если отношение р₂/р₁ мень­ше критического, то расход газа через регулятор растет пропорци­онально г76нгш09лщ-дзжхэувеличению р₁, т. е. отношение р₂/р₁ на расход не влияет, а коэффициент φ остается постоянным. Учитывая значительные по­тери давления в корпусе регулятора, действительный расход газа через регулятор будет меньше теоретического, и для его определе­ния вводят поправочный коэффициент а меньше единицы:

Повышение и понижение давления газа после регулятора дав­ления сверх допустимых пределов может привести к аварийной ситуации. При повышении давления газа возможны отрыв пламе­ни у горелок газоиспользуюшего оборудования и появление в ра­бочем объеме газовоздушной смеси. Значительное понижение дав­ления газа может привести к проскоку пламени в горелку или его погасанию, что приведет к образованию взрывоопасной газовоз­душной смеси в топках и газоходах агрегатов.