رگولاتور گاز (Gas Regulator)

[spow 44,195]

مهمترين بخش ايستگاه هاي تقليل فشار بخش رگولاتور يا تنظيم كننده فشار جريان گاز مي باشد. گاز بعد از عمل *****اسيون واردبخش كاهش فشار و يا تنظيم فشار مي گردد كه در آن هدف ، كاهش فشار موجود در شبكه به فشار مورد نياز مصرف كننده مي باشد . لازم است در اينجا در مورد اصول تئوريك تنظيم و يا تقليل فشار اشاره مختصري انجام پذيرد . مقدمه :

هدف از تنظيم اتوماتيك فشار ( تنظيم و كاهش فشار به مقدار معين ) ثابت نگاه داشتن فشار گاز مورد نياز مصرف كننده مي باشد و در حقيقت در سيستم تنظيم فشار دستگاه كنترل هر لحظه فشار پايين دست را اندازه گيري نموده و با فشار مورد دلخواه (تنظيم شده ) مقايسه مي نمايد و نهايتا" با اعمال مكانيزم هاي خاص خود ، فشار خروجي را در حد مقدار مورد دلخواه ثابت نگاه مي دارد. بنابراين مهمترين وظيفه آن ، ثابت نگاه داشتن فشار در پايين دست خود در حالتي كه جريان و فشار در بالا دست تغيير نمايد .

[spow 44,195]

شرح و توصيف :

به منظور انجام اين هدف سيستم كنترل بايد قادر باشد چهارموضوع را انجام دهد .

 

1. اندازه گيري فشار خروجي ويا خروجي Out put سيستم
   
2. مقايسه اين خروجي با مقدار مورد دلخواه و فشار ورودي
   
3. تحليل و مقايسه فشار خروجي و فشار تنظيم شده
   
4. نهايتا" صدور فرمان مورد نياز جهت تنظيم ساختار كنترل
   

بنابراين يكي از اجزاء اصلي سيستم كنترل ، خط اتصال نتيجه سيستم كنترل مي باشد كه اصطلاحا" به آن خط برگشت ( feed back ) گفته مي شود . كه در مورد رگولاتورهاي گاز اين انتقال توسط لوله Senseing line انجام مي پذيرد.

رگولاتورهاي مورد استفاده در واحدهاي تقليل فشار گاز برحسب نوع المان هاي به كار برده شده به دو دسته تقسيم مي گردند.

 

• رگولاتورهاي با المان هاي لاستيكي Flexsible Element regulator
  
• رگولاتورهاي با المان هاي فلزي Ridgid Element regulator
  

[spow 44,195]

رگولاتور با المان قابل انعطاف (Regulator with Flexible Element)

 

 

 

معمول ترين رگولاتورهايي كه امروزه در صنعت گاز و به ويژه در ايستگاه هاي تقليل فشار به كار گرفته مي شود از نوع ديافراگمي مي باشد كه اولين بار در سال 1950 طراحي و به بازار عرضه گرديد. به اين نوع رگولاتورها Expansible Tube گفته مي شود و علت اين نامگذاري نيز ساختار آن مي باشد كه در آن يك پوشش لاستيكي به روي يك محفظه فلزي شياردار قرار مي گيرد . در حقيقت اين پوشش لاستيكي موجب جداشدن فضاي ورودي و خروجي شير مي گردد . و اين غشاء يا پوشش لاستيكي در اثر عبور جريان منبسط مي گردد.

اين نوع رگولاتور داراي مزاياي زيادي مي باشد كه موجب كاربرد وسيع آن در ايستگاه هاي تقليل فشار گرديده است .

 

• ساختار ساده آن كه در آن فقط يك المان متحرك وجود دارد.
  
• عملكرد آرام آن در مقايسه با انواع شيرهاي كف فلزي (Globe Type Valve – Orifice Type)
  
• سيستم كنترل آن به صورت Pilot بوده كه موجب افزايش دقت عمل آن مي گردد.
  
• بالا بودن (100:1) Rangability
  
• وسيع بودن دامنه ساخت آن از 1 اينچ تا 12 اينچ (ANSI cl.150-600)
  
• ارزان بودن
  
• قابليت كاربري آن در شيرهاي تقليل فشار (Pressure Reducing Valve:P.R.V) و شيرهاي اطمينان (Reliev or B.P.V. : Back Pressure Valve)
  

در سال 1970 يك كمپاني آمريكايي نوع سبك تر و كوچكتر آن تحت عنوان Axial Regulating Valve به بازار عرضه نمود ، كه امروزه بسيار رايج است و ما نيز در اغلب ايستگاه هاي گاز كشور آن را مورد استفاده قرار مي دهيم. اين نوع شيرها عليرغم مزاياي زياد آن معايبي هم دارد كه از جمله مي توان :

 

• حداقل اختلاف فشار لازم جهت عملكرد صحيح شير، با تغيير ضخامت وتغيير خاصيت الاستيسيته لاستيك درون شير، تغيير مي كند.
  
• اندازه و ظرفيت شير با وضعيت لاستيك درون شير تغيير مي كند.
  
• كش آمدن لاستيك درون شير گاهي موجب بسته شدن (shut off) شير مي گردد.
  
• تعميرات شير مشكل بوده و براي تعميرات ، لازم است شير از جاي خود باز شود و خط جريان گاز بسته شود .
  
• بعضي از مدل هاي آن استاندارد ANSI را پوشش نمي دهد بنابراين لازم است اصلاحاتي در لوله كشي مربوطه انجام پذيرد.
  

بعدها شيرهايي كه المان تنظيم كننده فشار به صورت ديافراگم لاستيكي مسلح ( Non Stretching Fabric Rainforced Rubber) بود طراحي گرديد. و مدل طراحي به نحوي است كه به المان هاي داخل شير از بالا امكان دسترسي وجود دارد . بنابراين در هنگام تعميرات رگولاتور نياز به جدا شد از مسير جريان گاز ندارد و از مزاياي زير نيز برخوردار است :

 

1. تعميرات ساده تر به خاطر اينكه عنصر قابل تعويض در بالاي شير اصلي قراردارد و نياز به بازكردن شير از خط اصلي نمي باشد.
   
2. حداقل افت فشار جهت بازكردن كامل مجراي شير ثابت مي باشد به دليل اينكه عنصر قابل انعطاف آن در اثر باز شدن شيرافزايش طول نمي دهد (كش نمي آيد)
   
3. عكس العمل سريع شير درمقابل تغييرات فشار به دليل به كار بردن شبكه بافته شده در عنصر ارتجاعي (ديافراگم)
   
4. يك ديافراگم براي كليه افت فشارها كافي مي باشد.
   

اين نوع رگولاتور مورد توجه كليه سازندگان قرار گرفت .

[spow 44,195]

اصول كاركرد:

اصول كاري كليه شيرهاي تنظيم فشار بر مبناي عملكرد واحد Flexible آن مي باشد . در اين شيرها يك پيلوت جهت كاهش فشار ديافراگم و نيز يك آمپليفاير جهت افزايش و يا كاهش فشار در واحدكنترل به كار گرفته شده است .

بنابراين واحد كنترل داراي دو تغذيه كننده است :

 

• محدود كننده جريان ثابت Fixed Orifice ) Restrictor)
  
• پايلوت كنترل Fixed Orifice ) Control Pilot ) كه به صورت سري در مداركنترل قرار مي گيرد.
  

چنانچه ديده مي شود يك محدود كننده جريان ( Restrictor) كه داراي سطح مقطع كوچكتري مي باشد در ابتداي مسير قرار داشته و سپس مجراي ( Orifice ) پيلوت كنترل قرار دارد.

در حالتي كه شير به صورت رگولاتور تقليل فشار ( PRV ) عمل مي كند پيلوت از طريق يك Sensing line فشار پايين دست را احساس مي نمايد . در حالتي كه فشار پايين دست افت نمايد پايلوت مجراي خود را باز نموده و فشار در محفظه كنترل كننده كاهش يافته و نتيجتا" فشار پشت ديافراگم مجراي اصلي شير كم شده و نهايتا" گاز از فشار بالا دست به فشار پايين دست جريان پيدا مي كند تا زماني كه فشار پاپين دست به فشار مطلوب برسد.

در حالتي كه از شير به عنوان شير اطمينانBACK Pressure Valve) BPV ) استفاده مي شود Sensing line به بالا دست شير متصل مي شود و عملكرد پيلوت دقيقا عكس حالت شير فشار شكن مي گردد. در اين حالت افزايش فشار در بالا دست به پايلوت انتقال يافته و موجب مي گردد كه مجراي پايلوت بيشتر باز شده و فشار پشت ديافراگم مجراي اصلي شير كم شود و نتيجتا" مقداري از گاز از شير خارج شود.

نكته اي كه در كنترل در اين رگولاتورها اهميت دارد دبي گاز در محدود كننده جريان مي باشد . يعني با تنظيم جريان در آن مي توان ميزان عكس العمل شير را در مقابل تغييرات فشار در هر دو حالت (PRV,BPV ) را تنظيم نمود . هر قدر جريان گاز در محدود كننده جريان ( Restrictor) كم تر باشد حساسيت دستگاه بالاتر رفته و نتيجه ي عمل ، كم و زياد كردن جريان اصلي به آهستگي انجام مي پذيرد و هر قدر مقدار جريان در Restrictor بيشتر باشد موجب افزايش عكس العمل شير در مقابل تغييرات فشار مي گردد ( پايداري بيشتر جريان ) .

[spow 44,195]

رگولاتور كنترلي (Relief Application & Monitor Regulation)

 

 

 

روش استفاده از اين رگولاتور به دو صورت بسيار معمول در ايستگاه هاي گاز به منظور تقليل فشار استفاده مي گردد:

 

الف- به عنوان Relief:

 

رگولاتورهايي كه مجهز به المان ارتجاعي ( الاستيكي )‌ مي باشند مي توانند عملكرد بسيار دقيق و خوبي در حالت استفاده به صورت Relieve Valve داشته باشند و دقيقا" مقداري از گاز را از سيستم خارج كنند كه موجب تنظيم فشار در مجراي گاز مي گردند.( نه بيش و نه كم)

ب- به عنوان Monitor Regulation :

 

يكي از روش هاي بسيار معمول در حفاظت ايستگاه از افزايش فشار ( Over Pressure) روش تنظيم مانيتورينگ مي باشد كه شامل دو روش زير مي باشد :

 

• Stand by Monitor
  
• Working Monitor
  

1-ب- stand by monitor regulating station

 

در اين حالت دو عدد رگولاتور به صورت سري در مسير جريان گاز قرار داده مي شود رگولاتور اول به عنوان رگولاتور عمل كننده و رگولاتور دوم به عنوان رگولاتور رزرو در نظر گرفته مي شود و يا بالعكس.

در رگولاتور عمل كننده ، فشار پايين دست ثابت نگه داشته مي شود و رگولاتور دوم يا رگولاتور رزرو stand by معمولا" در حالت باز مي باشد و به منظور كنترل فشار ( كمي بيشتر از رگولاتور اول ) در حالتي كه رگولاتور اول ازكار افتاده باشد عمل مي نمايد. توصيه مي شود رگولاتور اول به عنوان رگولاتور در سرويس worker استفاده شود.

 

2-ب- working monitor regulating station :

در اين سيستم هر دو رگولاتور در حال كار مي باشند (مطابق شكل زير) و هدف ، كاهش فشار در دو مرحله مي باشد مانند ايستگاه هايي كه فشار را از 1000 psi به 250psi و نهايتا‌ به 60psi تقليل مي دهند. رگولاتور اول مجهز به دو پايلوت مي باشد ، پايلوت اول كنترل فشار را بين رگولاتور اول و دوم عهده دار مي باشند و پايلوت دوم فشار پايين دست رگولاتور دوم را تنظيم مي نمايد و اگر رگولاتور دوم كار نكند پايلوت دوم بر پايلوت اول غلبه كرده و رگولاتور اول به تنهايي فشار كل خط راتنظيم و در حقيقت عهده دارتنظيم فشار دركل مسير مي باشد . و در حالتي كه رگولاتور اول كار نكند رگولاتور دوم عهده دار تنظيم فشار كل خواهد بود . مزاياي اين روش را مي توان چنين بيان كرد :

 

1. عملكرد آرام مطمئن سيستم به دليل اينكه وظيفه تقليل فشار به عهده دو رگولاتور خواهد بود .
   
2. اعمال فشار كار كمتر بر روي المان نوسان كننده در داخل رگولاتور كه موجب افزايش قابليت آن در كاهش فشار مي باشد.
   
3. تنها اختلاف آن به لحاظ هزينه سرمايه گذاري در افزايش يك پايلوت مي باشد كه بر روي رگولاتور اول نصب خواهد شد . پيشنهاد مي گردد يك relief valve طبق استاندارد IGS – IN- 302 از نوع ساده و حساس در انتهاي سيستم تنظيم فشار قرار داده شود تا بتواند از افزايش فشار در حالتي كه به هر دليلي ( ورود ذرات ريز به داخل سيستم مانيتورينگ و پايلوت ها كه موجب اختلال درعملكرد رگولاتور مي گردد ) كه عمل رگولاتورها را دچار اختلال مي كند جلوگيري نمايد.