Особенности проектирования регулятора давления.
При постоянном давлении на входе в регулятор р1 и поддержании неизменного давления на выходе регулятора р2 перепад давления на регуляторе будет постоянной величиной:
р1-р2= соnst.
На примере регулятора низкого давления определим условия, необходимые для поддержания постоянного перепада (р1-р2) при переменном расходе газа , поступающего в газопровод (Q). Запишем выражение для перепада давления на регуляторе как для перепада на местном сопротивлении, принимая газ низкого давления несжимаемым (ρ== соnst):
р1-р2= , ( 3.1)
где ξ, ƒ -коэффициент местного сопротивления и площадь проходного сечения дросселирующего клапана регулятора.
Из формулы (3.1) получим: , (3.2)
где ψ- комплексный коэффициент сопротивления клапана.
Соотношение (3.2) показывает, что для поддержания постоянного перепада давления на регуляторе и постоянного давления р2 при изменении расхода должен изменятся соответствующим образом комплексный коэффициент сопротивления. Изменение ψ достигается в основном изменением площади проходного сечения клапана ƒ за счет определений профилирования дросселирующих участков клапана.
Соотношение (3.2) показывает, что значение ψmin соответствует максимальному расходу газа через регулятор Qmax. Тогда на основании равенства (3.2) можно записать : . (3.3)
Регулировочная (внутренняя) характеристика клапана представляет собой связь
Q/Qmax = ƒ( h/hmax),
где h, hmax - текущее при Q и максимальное при Qmax перемещение ( ход) клапана.
Клапаны выпускаются с линейными, параболическими и логарифмическими характеристиками. Примем параболическую характеристику:
Q/Qmax = ( h/hmax)2. (3.4)
Подставляя (3.4) в (3.3) , получим:
= ( h/hmax)4.
Из последнего соотношения следует, что необходимые для выполнения условия Р2=const значения комплексного коэффициента сопротивления клапана ψ обеспечиваются при проектировании регулятора законом изменения хода клапана в четвертой степени.
Рассмотрим, как изменяется давление перед газовыми приборами рп при изменении расхода газа, поступающего в газопровод. Для этого воспользуемся уравнением Дарси:
р2-рп= , (3.5)
где λ;,d- коэффициенты трения, длина и диаметр газопровода.
Коэффициент трения λ можно принять постоянной величиной, тогда равенство (3.5) перепишется в виде:
р2-рп= соnstQ2.
Откуда
рп = р2- соnstQ2 (3.6).
Из выражения (3.6) видно, что при р2= const уменьшение расхода газа Q, поступающего в газопровод, приводит к повышению давления , а увеличение расхода Q к уменьшению давления газа перед газовыми приборами