ГРУ: устройство и принципы работы

Устройство газорегуляторного пункта

Газорегуляторные установки представляют собой комплекс технического оборудования, предназначенного для снижения давления (редуцирования) газа и поддержания выходного давления на одной отметке, независимо от расхода газа.

Режимы работы ГРП устанавливаются эксплуатирующей организацией и в первую очередь зависят от требований потребителя. Как правило, режимы эксплуатации составляются на летний и зимний период, т.к. количество потребляемого газа значительно вырастает в зимней период, а в летний наоборот – уменьшается. Не допускается никаких отклонений от плановых режимов работы системы. Подобные установки работают в полностью автоматическом режиме и без участия человека (за исключением случаев проведения плановых работ и внештатных ситуаций)

Основные компоненты газорегуляторного пункта

Детальная компоновка установки определяется индивидуально, исходя из требований заказчика, существующих ограничений по планировке и действующей нормативной документации. Однако существуют основные элементы ГРП, которые присутствуют везде.

Запорная арматура

Запорная арматура – техническое устройство, предназначенное для перекрытия потока рабочей среды (газа).

Классификация запорной арматуры:

Краны —  это специальное устройство, имеющее в конструкции сферический или круглый элемент для регулирования потока проходящей среды. Регулировка происходит за счет перемещения расположенного внутри шара.

Дископоворотные затворы – вид трубопроводной арматуры с запирающим элементом в форме диска, который вращается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно оси трубопровода

Задвижки — трубопроводная арматура, в которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды.

Клапаны (вентили) — тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды

На данный момент наибольшее распространение имеют шаровые краны и дископоворотные затворы.

Газовые фильтры

Газовый фильтр – устройство, предназначенное для отделения от газа частиц воды и механических примесей. Плохая степень очистки газа может привести к попаданию мельчайших частиц в необходимые технологические отверстия внутри технических устройств, тем самым вызывая забивая их и вызывая нестабильную работу регулятора давления, снижение его пропускной способности, а также приводят к истиранию уплотнительных поверхностей оборудования, а частицы воды могут привести к обледенению важных узлов оборудования в холодное время года и являются причиной образования конденсата.

Поэтому необходимо своевременно производить очистку или замену фильтрующего элемента в газовом фильтре.

Контрольно-измерительные приборы (КИП)

В данную категорию входят манометры и узлы учета расхода газа. Первые являются устройствами определения давления внутри газопровода. Это неотъемлемый элемент любого газопровода.

Учет количества газа, прошедшего через трубопровод, проводится при помощи расходомерых устройств (счетчиков). По принципу действия счетчики разделяются на следующие группы:

• Диафрагменные (мембранные) счетчики;
• ротационные счетчики;
• турбинные счетчики;
• ультразвуковые счетчики.

В случаях коммерческого учета газа, расходомерные устройства должны применяться только в составе измерительного комплекса, представляющего собой не только счетчик, но и подключенный к нему электронный корректор и датчики давления и температуры. Применение измерительных комплексов в составе узла редуцирования позволяет не только, привести значения прошедшего через трубопровод количества газа к единым условиям, что значительно повышает точность определения, но и передать информацию о расходе газа в газораспределительную организацию.

Предохранительный запорный клапан

ПЗК (предохранительный запорный клапан) представляет собой нормально-открытое устройство, который не препятствует потоку. В случае повышения или понижения давления после регулятора давления сверх установленных режимной картой величин, клапан срабатывает, перекрывая подачу газа. Как правило, срабатывание ПЗК происходит по причине выхода из строя основного регулятора давления.

Предохранительный сбросной клапан

ПСК (предохранительный сбросной клапан) – это устройство, предназначенное для кратковременного сброса излишков давления газа из трубопровода при незначительном повышении значений давления на выходе. ПСК являются первой ступенью безопасности в газорегуляторных установках. В случае значительного повышения давления срабатывает ПЗК.

Регуляторы давления газа

Регультор давления газа – это устройство, предназначенное для снижения давления (редуцирования) газа и поддержания выходного давления на одной отметке, независимо от расхода газа.

По принципу действия регуляторы давления газа подразделяют на:

— регуляторы прямого действия (пружинные);

— регуляторы непрямого действия (пилотные);

Принцип работы регулятора прямого действия основан на воздействии на мембрану регулятора давления газа, отбираемого из выходного газопровода и силы сжатия настроечной пружины. Давление газа на выходе из регулятора должны быть равна силе сжатия пружины. При изменении величины давления в выходном газопроводе происходит передавливание мембраны пружиной или давлением газа, что приводит к изменению величины открытия клапана регулятора, тем самым изменяя проходное сечение и увеличивая/уменьшая давления газа на выходе.

Принцип работы пилотного регулятора практически во всем аналогичен принципу работы пружинного, но величина открытия клапана задается выходным и управляющим давлением. В свою очередь управляющее давление задается пилотом регулятора, который представляет собой пружинный регулятор

Роль каждого компонента в системе

ГРУ разрабатываются с учетом обеспечения необходимой производительности, безопасности и удобства эксплуатации. Каждый узел в системе является четко продуманным, а его режимы работы – спланированными. Поэтому для всех элементов газораспределительной станции отводятся конкретные функции, без которых нормальная работа установки просто невозможно и даже небезопасна.

Типы газорегуляторный пунктов

На практике используют определенные виды ГРУ со своими функциональными особенностями.

• ГРПШ (газорегуляторный пункт шкафной) – оборудование в специальном шкафу из негорючих материалов;
• ГРУ (газорегуляторная установка) – Газорегуляторная установка, смонтированная на раме (как правило устанавливается непосредственно в производственном помещении).
• ГРПБ (газорегуляторный пункт блочный) – Газорегуляторный пункт, собранный в блочно-модульном контейнере.
• ГРП (газорегуляторный пункт) – Отдельно стоящее помещение (как правило капитального строительства), включающее в свой состав все необходимое технологическое оборудование

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП).

В случаях, когда необходимо дистанционно поддерживать работу нескольких ГРП, а также иметь возможность дистанционно вносить корректировки в режимы их работы в зависимости от изменения параметров, возможно применение автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Любая АСУ ТП состоит из двух элементов:

Контрольный узел, обеспечивающий мониторинг потока. В данную категорию включены датчики температуры, давления и системы телеметрии, позволяющие передать информацию о состоянии ГРП на центральный пульт управления.

исполнительный узел, непосредственно регулирующий давление. Под данным понятием подразумевается наличие определенных технических устройств в составе ГРП, которые могут управляться дистанционно и могут влиять на режимы работыоборудования (например, электрифицированная запорная арматура, блок электромагнитных клапанов и т.д.)

Принцип работы газорегуляторного пункта

Основными этапами работы установок газорегуляторных станций являются:

• Прием газа из внешней магистрали;
• Очистка газа от влаги и механических примесей в газовом фильтре№
• Снижение давления до необходимых проектных величин;
• Поддержание давления независимо от изменения расхода газа.

В случае выхода значения за допустимые пределы, в ход вступают защитные системы: ПСК и ПЗК. Кратковременные скачки выше нормы допускаются и оперативно стравливаются в окружающую атмосферу. Если давление не нормализовалось, то происходит срабатывание ПЗК и поток газа аварийно перекрывается.

Основными задачами газораспределительных установок являются:

• Обеспечение необходимого выходного давления газа и расхода
• Стабильное поддержание проектных значений давления на протяжении всего цикла работы без привязки к расходу газа;
• Перекрытие подачи газа при выходе значений за рабочие режимы установки;
• при необходимости – оповещение диспетчеров о внештатных ситуациях.

Еще одно назначение газорегуляторной установки может заключаться в учете потребляемого газа. Для этого в схеме предусматриваются расходомерные устройства. Современные пункты могут также контролировать ряд других параметров: температура, скорость потока и т.д., при этом полностью в автоматическом режиме.

Примеры применения газорегуляторных пунктов

Газорегуляторные пункты в паре с другими типами оборудования используются для снабжения природным газом разных объектов. К ним относятся:

• тяжелая промышленность: заводы, предприятия, металлургии и т.д.;
• автомобильная индустрия;
• котельные пункты разных масштабов;
• сельское хозяйство;
• жилые комплексы и т.д.

Для газоснабжения отдельно взятых частных домов могут применяться домовые ГРПШ, включающие в свой состав только основное технологическое оборудование и имеющие малые габаритные размеры.

Заключение

Одно из основных мест во всей цепочке газовой сети занимают именно ГРП. Это главный связующий элемент между магистралью и конечным потребителем. От надежности ГРП зависит стабильная, безопасная транспортировка газа, поэтому к этим установкам выдвигаются отдельные требования.