Регулятор перепада давлений принцип работы. Регулятор давления после себя, до себя и перепада давления

Каково его предназначение в системе водоснабжения и теплоснабжения? Каких видов они бывают и на что необходимо ориентироваться при его выборе?

Для начала следует отметить, что регулятор перепада давления является одной из разновидностей регуляторов давления. Во многих странах Европы такой прибор уже давно применяется во многих жилых помещениях. Что же касается нашей страны, то применение такого регулятора находится лишь на начальной стадии развития.

Целью применения данного прибора является непосредственно поддержка постоянного перепада давления в системе отопления на регулирующем клапане. Свою функцию данный прибор выполняет за счет специальной мембраны, на которую производится воздействие перепадов входного и выходного давления. Таким образом, отклонения этой мембраны переносятся на конус и при повышении разности арматура закрывает. Соотношение давления на арматуре не влияет на значение дифференциального давления за счет разгруженного конуса.

В той ситуации, если требуемое значение перепада давления находится в той области, где значения диапазонов некоторых пружин перекрываются, тогда рекомендуется выбирать пружину с более низким диапазоном.

Вместе с регулятором в комплекте производится поставка и импульсных трубок для присоединения к отборам в трубопроводе.

Регуляторы находят свое непосредственное применение в тех сетях, где вода или воздух являются регулируемой средой.

Сегодня можно приобрести большое количество разнообразных регуляторов прямого действия, но все они будут иметь определенные отличия друг от друга. В основном различают две группы таких регуляторов.

К первой группе можно отнести регуляторы, которые в условиях повышения перепада давления закрываются. В таких регуляторах именно клапан поддерживает его в открытом состоянии. При воздействии высокого давления на элемент, клапан закрывается. Примером применения такой группы регуляторов является регулирование перепадов давления за счет дросселирования обратного трубопровода или подающего.

Ко второй группе относят регуляторы перепада давления , которые при повышенном перепаде начинают открываться. Следовательно, принцип работы регулятора будет заключаться в том, что клапан, находясь в закрытом положении, при условии увеличения перепада давления на элемент будет открываться. Примером применения этой группы регуляторов служит регулировка перепада давления путем дросселирования байпаса к потребителю.

Выбирать регулятор перепада давления необходимо с учетом расчетов минимального перепада давления, температуры, максимального расхода и максимального перепада давления, а также температуры. В технических характеристиках все эти значения должны быть указаны.

Многие такие приборы применяются с использованием двух импульсных трубок. Они необходимы для того, чтобы передавать импульс регулируемого давления чувствительному элементу клапана, а также, чтобы передавать силовой импульс подвижным элементам.

Принцип работы регулятора давления воды основан на работе мембранной коробки за счет энергии рабочей среды в трубопроводе. Регуляторы давления прямого действия состоят из трех основных элементов: корпуса клапана, мембранного блока и пружинного задатчика. Внутри мембранного блока жестко закреплена чувствительная мембрана, которая делит мембранное пространство на две части. Мембрана жестко закреплена с конусом регулятора, таким образом, воздействуя на мембрану конус клапана закрывает или открывает проходное сечение регулятора и регулирует давление. На мембрану (через импульсную трубку (для регуляторов перепада давления RD122), или непосредственно отбор осуществляется через корпус клапана (как у RD102V и RD103V)) действует рабочая среда (вода, пар или др.), с противоположной стороны мембрана испытывает усилие пружины. Направления давления пружины и рабочей среды определяются типом регулятора давления: «перепада давления», «регулятора давления до себя» или «регулятора после себя».

При равенстве настроенного давления в регуляторе действительному давлению в системе (то есть система находится в равновесии) усилие настроенной пружины равно давлению рабочей среды. Чем выше давление в системе нужно поддерживать, тем больший коэффициент сжатия имеет пружина. При изменении давления в системе, импульс по импульсному трубопроводу напрямую воздействует на мембрану, а та в свою очередь воздействует на конус регулятора. Регулятор при росте давления в зависимости от типа (регулятор давления «до себя» или «после себя) соответственно открывается или закрывается.

Например, регулятор давления после себя, при отсутствии давления в системе (Рис. 1.1), нормально открыт. При повышении давления и превышении значения, настроенного с помощью настроечной пружины по показаниям манометра за регулятором, конус клапана начинает закрываться до тех пор, пока давление, предварительно установленное с помощью пружинного блока, не станет равно действительному давлению после регулятора.

Клапан регулятора давления после себя (Рис. 1.2.) при отсутствии давления нормально открыт. (На рисунке изображена схема установки регулятора на входной ветви). Импульсы давлений подаются через импульсные трубки из прямого (+) и обратного (-) трубопроводов. Данные импульсы воздействуют на мембрану, и (в зависимости от установленного заранее перепада давления с помощью настроечного винта) изменение перепада давления приводит к сдвигу конуса регулятора (3) и его закрытию или открытию до момента, когда величина перепада давления достигнет величины, установленной на пружинном блоке.

Регулятор предназначен для сохранения постоянного (заданного) перепада давления в технологической установке, соединенной последовательно с клапаном регулятора.

Клапан регулятора при отсутствии сигнала (энергии) нормально открыт.

Регулятор состоит из трех главных элементов: клапана (01), сервопривода (02) (мембранный блок) и задатчика (03).

Клапан регулятора (01) - односедельный, с разгруженной тарелкой.

В месте отбора импульса регулятор должен быть оснащен вентилем ZWD. Вентиль ZWD поставляется отдельно.

Присоединение фланцевое.

Конструкция, материалы:

Наименование	Материалы
Клапан (01)
Корпус	серый чугун EN-GJL-250 - стандарт сфероидальный чугун EN-GJS-400-18-LT углеродистая литая сталь GP240GH
Тарелка и седло	кислотостойкая сталь X6CrNiMoTi17-12-2 (1.4571)
Направляющая втулка
Уплотнение
Сервопривод (02)
Корпус	углеродистая сталь С20 (1.0402)
Шпиндель	нержавеющая сталь (1.4541)
Мембрана	ЕРDM + полиэфирная ткань*
Уплотнение
Задатчи (03)
Элементы задатчика	углеродистая сталь С35 (1.0503)
Пружины	пружинная сталь (1.5029)

* - другие материалы в зависимости от рабочей среды

Технические характеристики:

Диаметр, DN, мм
Kvs коэф. расхода	Стандартное исполнение
	Специальное исполнение
Z коэффициент шума
Характеристика регулировки		Пропорциональная
Диапазон настройки (кПа)		10 - 40; 20 - 80; 40 -160; 80 - 320 **
Максимальное давление в камере привода (бар)
Допустимое падение давления на клапане (бар)

** -другие по запросу

Размеры:

			Масса клапана

Фланцы оборудования выполнены согласно EN 1092-1(2)

Диапазон настройки		Масса
		сервопривод	Задатчик
			DN 15...50	DN 65...100

Danfoss ASV-PV, DN15, артикул — 003Z5501.

Регулятор перепада давления представляет собой специальную арматуру, используемую в трубопроводных системах. С помощью данного устройства разница давлений жидкой среды автоматически поддерживается на уровне предварительно заданных значений. Регулирование перепадов осуществляется за счет клапана, проходное сечение которого меняется на основании параметров давления.

Как устроены регуляторы? Конструктивные особенности

Danfoss APT, DN32, артикул — 003Z5704.

Существует два вида регуляторов, которые имеют принципиальные отличия:

1. Для работы регулирующего устройства прямого действия не требуется дополнительный энергоисточник, поскольку управление колебаниями происходит на основе показателей водных масс. В данном случае клапан открывается в момент определенного несоответствия оптимальным параметрам давления. Этот процесс осуществляется с быстротой, соответствующей скорости происходящих в системе изменений параметров.
2. Регуляторы непрямого действия могут работать исключительно при наличии отдельно подключенного энергоисточника. Функцию измерительных элементов в таких устройствах выполняют датчики в количестве двух штук, посредством которых поступает передача сигнала по направлению к контроллеру. В свою очередь, управляющее устройство формирует сигнал, посылаемый регулирующему клапану.

Danfoss ASV-PV, DN20, артикул — 003Z5501.

Несмотря на то, что изделия непрямого действия характеризуются, как высокоточные устройства, их достаточно редко используют. Это объясняется, прежде всего, завышенной стоимостью и конструктивной сложностью таких устройств.

Автоматический регулятор перепада давления прямого действия состоит из:

• задатчика, в роли которого выступает пружина. Некоторые устройства оснащаются пневмомеханизмами или приспособлениями рычажного типа;
• двух импульсных линий, расположенных непосредственно под корпусом самого клапана или вмонтированных в трубы;
• измерителя в виде мембраны. В некоторых случаях используется сильфон или поршневой элемент.

Danfoss ASV-PV, DN15.

Клапаны регуляторов делятся на разгруженные и неразгруженные. Кроме того, они бывают как одно-, так и двухседельными. При этом любое из этих устройств может быть подключено к трубопроводу посредством резьбового или фланцевого соединения, а также методом приваривания патрубков.

Принцип работы регулятора перепада давления

В настоящее время преимущественно применяются регуляторы мембранного типа. Внутри такого устройства располагается камера с установленной по центру мембраной, которая соединяется с затвором клапана. За счет ее смещения в любую из сторон меняется положение затвора, в результате чего количество протекающих через регулятор водных масс сокращается или увеличивается. Воздействие на мембрану осуществляется посредством двух импульсных линий, по которым поступают сигналы, идущие из подающей трубы и «обратки». Реагирующая на разные показатели давлений пружина сжимается, воздействуя, таким образом, на мембрану, занимающую определенное положение.

Danfoss ASV-PV, DN25.

Область применения

Современные регуляторы перепада давления наиболее часто используют в водяных системах теплоснабжения с гидравлическим режимом. Наличие такого устройства позволяет добиться максимально стабильного давления в трубах, задействованных в работе тепловой сети. В условиях правильной установки устройства отопительное оборудование будет надежно защищено от нулевого расхода, связанного с перезапуском системы.

Danfoss ASV-PV, DN15.

Автоматические регуляторы практически не нуждаются в техническом обслуживании. При относительно несложных манипуляциях, связанных с настройкой устройств, они способны поддерживать заданные параметры с достаточно высокой точностью.

Видео

Регулятор перепада давления представляет собой нормально открытый регулирующий орган, принцип действия которого основан на уравновешивании силы упругой деформации пружины и силы, создаваемой разностью давлений рабочей среды в мембранных камерах привода.

Регуляторы перепада давления прямого действия предназначены для автоматического поддержания перепада давления в контурах отопления, горячего водоснабжения, вентиляции в тепловых пунктах объектов теплоснабжения, а также на других участках гидравлических систем.

НОМЕНКЛАТУРА

RDT-Х1-Х2-Х3
где
RDT - обозначение регулятора перепада давления;
Х1 - исполнение диапазона настройки регулятора;
Х2 - значение условного диаметра;
Х3 - значение условной пропускной способности.

ПРИМЕР ЗАКАЗА:

Регулятор перепада давления прямого действия условным диаметром 40 мм, с пропускной способностью 16 м 3 /ч, максимальной температурой рабочей среды 150°С, с диапазоном настройки регулятора 0,2 - 1,6 бар. RDT-1.1-40-16

Наименование параметров, единицы измерения	Значения параметров
Условный диаметр DN, мм	15	20	25	32	40	50	65	80	100	125	150
Условная пропускная способность Кvs, м 3 /ч	0,63 1,0 1,6 2,5 4,0	4,0 6,3	6,3 8,0	10 12,5 16	16 20 25	20 25 32	40 50	63 80	100 125	160 200	250 280
Коэффициент начала кавитации, Z	0,6	0,6	0,6	0,55	0,55	0,5	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3
Температура рабочей среды Т, °С	+5 ... +150°С
Условное давление РN, бар (МПа)	16 (1,6)
Рабочая среда	Вода с температурой до 150°С, 30% водный раствор этиленгликоля
Тип присоединения	фланцевый
Исполнения диапазона настройки регулятора, бар (МПа): 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3	0,2 - 1,6 (0,02 - 0,16) (оранжевая пружина) 0,6 - 3,0 (0,06 - 0,30) (серая пружина) 1,0 - 4,5 (0,10 - 0,45) (оранжевая пружина + серая пружина) 0,7 - 3,5 (0,07 - 0,35) (красная пружина) 2,0 - 6,5 (0,20 - 0,65) (желтая пружина) 3,0 - 9,0 (0,30 - 0,90) (красная пружина + желтая пружина)
Зона пропорциональности, % от верхнего предела настройки, не более	6
Относительная протечка, % от Кvs, не более	0,05%
Окружающая среда	Воздух с температурой от +5°С до +50°С и влажностью 30-80%
Материалы: -корпус -крышка -шток -плунжер -седло -сменный блок уплотнения штока -уплотнение в затворе -мембрана	Чугун Сталь 20 Нержавеющая сталь 40Х13 Нержавеющая сталь 40Х13 Нержавеющая сталь 40Х13 Направляющие-PTFE, прокладки-EPDM “металл по металлу” EPDM на тканевой основе

ПРИМЕНЕНИЕ

КОНСТРУКЦИЯ

МОНТАЖНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ

Монтажный комплект исполнительного механизма регулятора:
для Ду 15-100:

• - медной импульсной трубкой Ду 6х1 мм длиной 1,5 м - 1 шт;
• - медной импульсной трубкой Ду 6х1 мм длиной 1,0 м - 1 шт;
• - латунной гайкой с внутренней резьбой - М10х1 - 2 шт;
• 
  к шаровому крану) - 2 шт;

для Ду 125-150:

• - медной импульсной трубкой Ду 10х1 мм длиной 1,5 м - 1 шт;
• - медной импульсной трубкой Ду 10х1 мм длиной 1,0 м - 1 шт;
• - латунной гайкой с внутренней резьбой - М14х1,5 - 2 шт;
• - латунным штуцером с наружной трубной резьбой G1/2” (для подключения
  к шаровому крану) - 2 шт;

ПРИМЕР ПОДБОРА

Требуется подобрать регулятор перепада давлений.
Расход сетевого теплоносителя: 10 м³/ч.
Давление в подающем трубопроводе 6 бар.
Давление в обратном трубопроводе 3 бар.
Перепад давлений на внешнем контуре теплообменного аппарата: 0,1 бар
Перепад давлений на двухходовом регулирующем клапане 0,39 бар.
Регулятор перепада давлений требуется установить на обратный трубопровод теплового пункта с температурой теплоносителя 75°С.

1. По формуле (4) определяем минимальный условный диаметр клапана:
(4) Ду = 18,8*√ (G / V ) = 18,8*√ (10/3) = 34,3 мм.
Скорость в выходном сечении V клапана выбираем равной максимально допустимой (3 м/с) для клапанов в ИТП в соответствии с рекомендациями по подбору регулирующих клапанов и регуляторов давления прямого действия ГК «Теплосила» в ИТП/ЦТП.
2. По формуле (1) определяем требуемую пропускную способность клапана:
(1) Kv=G/√ Δ P = 10/√ 3,9 = 5,1 м 3 /ч.
Перепад давления на клапане ΔP выбираем на 30% больше, чем необходимо срезать в тепловом пункте ((5,74 – 3)/0,7 = 3,9) соответствии с рекомендациями по подбору регулирующих клапанов и регуляторов давления прямого действия ГК «Теплосила» в ИТП/ЦТП.
3. Выбираем регулятор перепада давления (Тип RDT) с ближайшим большим условным диаметром и ближайшей большей (или равной) условной пропускной способностью Kvs:
Ду = 40 мм, Кvs = 16 м 3 /ч.
4. По формуле (2) определяем фактический перепад на полностью открытом клапане при максимальном расходе 10 м 3 /ч:
(2) Δ Pф = (G/Kvs) 2 = (10/16) 2 = 0,39 бар.
5. Выбираем диапазон настройки регулятора перепада давлений: dP = dТО + dРК = 0,1+0,16 = 0,26 бар. Из таблицы подбора диапазона регулятора перепада давлений выбираем исполнение 1.1 (0,2-1,6 бар).
5. Определяем по формуле (5) и значению Рнас из таблицы 2 рекомендаций максимальный перепад давлений, который может на себе «погасить» регулятор при требуемой настройке поддержания перепада давлений 0,26 бар и температуре теплоносителя 75°С:
(5) Δ Pпред = Z* (P1-Pнас) = 0,55*(5,74 – (–0,61))=3,49 бар.
6. Проверяем значение максимального перепада на схемном решении: 5,74 – 3,0 = 2,74 бар 7. Номенклатура для заказа: RDT-1.1-40-16.

УСТРОЙСТВО

Устройство регулятора перепада давления показано на рисунке ниже, перечень деталей в таблице

На рисунке	Наименование деталей	Наименование блока
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Седло Манжета (уплотнение разгрузочной камеры) Крышка клапана Стакан Уплотнительный узел Шток Тарелка Плунжер Корпус клапана	Клапан 01
10 11 12 13 14 15 16 17	Поршень мембраны Мембрана Крышка (верхняя) Шайба Штуцер (+) Крышка (нижняя) Штуцер (-) Штифт	Привод 02
18 19 20 21 22 23 24	Пружина задатчика (меньшего усилия) Шайба Гайка регулировочная Шток Пружина задатчика (большего усилия) Стакан Уплотнительный узел	Задатчик 03

Клапан регулятора при отсутствии давления нормально открыт. Импульс высокого давления регулируемого перепада подается импульсной трубкой (подключённой в верхнюю камеру привода 02 со стороны задатчика 03 к штуцеру «+» поз.14) на мембрану поз.11. Импульс низкого давления подается импульсной трубкой (подключённой в нижнюю камеру привода 02 со стороны клапана 01 к штуцеру «-» поз. 16) под мембрану. Изменение регулируемой разницы давлений выше заданной величины, установленной при помощи пружины поз.18 (22) в задатчике 03 , приводит к сдвигу штока поз.21 и прикрытию или открытию тарелки поз.7 клапана 01 до момента, когда величина регулируемого перепада давления достигнет величины, установленной на задатчике 03 .

МОНТАЖ РЕГУЛЯТОРА

Перед регулятором рекомендуется установить фильтр.
В месте забора импульса необходимо предусмотреть ручной кран, позволяющий отключать давление от импульсной трубки.
Во избежание загрязнения импульсной линии, забор импульса желательно проводить сверху или сбоку трубопровода.
Перед регулятором и после регулятора желательно предусмотреть ручные запорные краны, позволяющие проводить техническое обслуживание и ремонт регулятора без необходимости слива рабочей среды из всей системы.
Установить два штуцера из монтажного комплекта регулятора на подающий и обратный трубопроводы согласно схеме подключения регулятора в местах, удобных для подсоединения импульсных трубок.
Вблизи от мест забора импульсов (штуцеров) установить манометры.
При установке регулятора на подающем трубопроводе перед регулятором установить манометр.
При установке регулятора на обратном трубопроводе после регулятора установить манометр. Соединить импульсными трубками штуцер «+» регулятора с подающим трубопроводом и штуцер «-» регулятора с обратным трубопроводом