Криогенное оборудование

Опубликовано: 30.09.2018

Газовый редуктор - устройство для понижения давления газа или газовой смеси, находящейся в какой-либо ёмкости (например в баллоне, или газопроводе), до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.

ГОСТ и маркировка

Согласно ГОСТ 13861-89 редукторы для газопламенной обработки классифицируются:

По принципу действия: на редукторы прямого и обратного действия;

По назначению и месту установки: баллонные (Б), рамповые (Р), сетевые (С);

По роду редуцируемого газа: ацетиленовые (А), кислородные (К) пропан-бутановые (П), метановые (М);

По числу ступеней редуцирования и способу задания рабочего давления: одноступенчатые с пружинным заданием давления (О), двухступенчатые с пружинным заданием давления (Д), одноступенчатые с пневматическим задатчиком давления (З).

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Основные параметры

Давление на входе — как правило, до 250 атмосфер для сжатых (несжижаемых) газов и 25 атмосфер для сжижаемых и растворенных газов. Давление на выходе — типовое 1-16 атм., хотя выпускаются и другие модификации. Расход газа — в зависимости от типа редуктора и его назначения, колеблется от нескольких десятков литров в час, до нескольких сот м³/час.

Принцип работы

Принцип действия редуктора определяется его характеристикой. У редукторов прямого действия — падающая характеристика, то есть рабочее давление по мере расхода газа из баллона несколько снижается, у редукторов обратного действия — возрастающая характеристика, то есть с уменьшением давления газа в баллоне рабочее давление повышается. Редукторы различаются по конструкции, принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора.

Редуктор обратного действия работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления и препятствует открыванию клапана для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт, который ввертывается в крышку. Винт сжимает нажимную пружину, которая в свою очередь выгибает гибкую резиновую мембрану вверх. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину, поднимая клапан, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления. Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина, имеющая меньшую силу, чем пружина. Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом. Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина сожмется и мембрана выправится, а передаточный диск со штоком опустится и редуцирующий клапан под действием пружины прикроет седло клапана, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления. При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления измеряется манометром, а в камере низкого давления — манометром. Если давленые в рабочей камере повысится сверх нормы, то при помощи предохранительного клапана произойдет сброс газа в атмосферу. Помимо однокамерных редукторов применяют двухкамерные, в которых давление газа понижается постепенно в двух камерах редуцирования, расположенных последовательно одна за другой. Двухкамерные (двухступенчатые) редукторы обеспечивают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию, однако они сложнее по конструкции, поэтому двухкамерные (двухступенчатые) редукторы используют тогда, когда необходимо поддерживать рабочее давление с повышенной точностью.

Редукторы прямого действия. В редукторах прямого действия газ через штуцер, попадая в камеру высокого давления и действуя на клапан, стремится открыть его (а в редукторах обратного действия — закрыть его). Редуцирующий клапан прижимается к седлу запорной пружиной и преграждает доступ газа высокого давления. Мембрана стремится отвести редуцирующий клапан от седла и открыть доступ газа высокого давления в камеру низкого (рабочего) давления. В свою очередь мембрана находится под действием двух взаимно противоположных сил. С наружной стороны на мембрану через нажимной винт действует нажимная пружина, которая стремится открыть редуцирующий клапан, а с внутренней стороны камеры редуктора на мембрану давит редуцированный газ низкого давления, противодействующий нажимной пружине. При уменьшении давления в рабочей камере нажимная пружина распрямляется, и клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение притока газа в редуктор. При возрастании давления в рабочей камере нажимная пружина сжимается, клапан подходит ближе к седлу и поступление газа в редуктор уменьшается. Рабочее давление определяется натяжением нажимной пружины, которое изменяется регулировочным винтом. При вывертывании регулировочного винта и ослаблении нажимной пружины снижается рабочее давление и, наоборот, при ввертывании регулировочного винта сжимается нажимная пружина и происходит повышение рабочего давления газа. Для контроля за давлением на камере высокого давления установлен манометр, а на рабочей камере — манометр и предохранительный клапан.

В практике наибольшее распространение получили редукторы обратного действия как более удобные и безопасные в эксплуатации.

Типы газовых редукторов:

Воздушный редуктор;

Пропановый редуктор;

Ацетиленовый редуктор;

Кислородный.

В целом газовые редукторы делятся на редукторы для горючих и негорючих газов. Редукторы для горючих газов (метан, водород и т. д.) имеют левую резьбу, чтобы предотвратить случайное подсоединение редуктора, работавшего с горючими газами, к кислородному баллону. Баллоны с инертными газами (гелий, азот, аргон и др.) имеют правую резьбу, как и баллоны с кислородом. Таким образом, для инертных газов могут использоваться кислородные редукторы. Кроме того, редуктор может выполнять роль клапана сброса давления. В английском языке редукторы такого типа называются back pressure regulators, в отличие от обычных pressure regulators. Использование редукторов и клапанов сброса давления может быть совместным, в этом случае редуктор устанавливается на входе в систему и регулирует приток газа, тогда как клапан устанавливается на выходе и при необходимости обеспечивает сброс излишнего давления, что повышает общую стабильность системы.