Процесс редуцирования давления природного газа в дроссельном регуляторе давления

Процесс редуцирования давления природного газа в дроссельном регуляторе давления происходит с помощью сужающего устройства, называемого дросселем. Дроссельный регулятор давления технически более прост и надежен. Но также данное устройство имеет свой минус, заключающийся в потере части избыточной энергии давления газа во время преодоления сопротивления дросселя. При редуцировании природный газ охлаждается и конденсирует тяжелые фракции природного газа и водяных в нем паров с появление гидратов. К тому же нарушается режим работы дроссельного регулятора давления. Для предотвращения данной проблемы производят предварительный подогрев природного газа для установления оптимальной температуры после редуцирования давления.

Существуют регуляторы давления прямого и непрямого действия. У прямых управляющий орган регулируется потоком газа, непрямых - вспомагательным регулятором.

Прямой  работает по принципу:

При повышении выходного давления газа по импульсной трубке (наверх) проходит поток, поступающий в подмембранную камеру. Давления действует на мембрану соединенную сверху пружиной(также мембрана соединена с дроссельным клапаном снизу) и устремляет мембрану вверх вместе с дроссельным клапаном уменьшая проходное сечения седла, то есть прикрывая до определенного момента. При снижении давления дроссельный клапан устремляется вниз, увеличивая расстояние по отношению к седлу, повышая давления на выходе.

Регулятор непрямого действия работает почти по такому же принципу, только импульсная трубка разделена на 2 части – один конец в пилот, другой в подмембранную камеру. В регуляторе давления непрямого, в отличии от прямого(там роль задающего выполняла пружина), роль задающего устройства выполняет пилот из которого впоследствии выходит трубка в мембранную камеру. Давление в трубке действует на мембрану. Давление в трубке – это управляющее давление. При повышении выходного давления клапана на обоих устройствах призакрываюся. Давление управляющее, исходящее из пилота в мембранную камеру снижается, увеличивая перепад давления на мембране, в последствии изменяя скорость призакрытия клапана.

При снижении выходного давления клапана на пилоте приоткрываются. Давления управляющее (выходящая импульсная трубка из пилота в мембранную камеру) увеличивается. Также данный регулятор учитывает колебания входного давления

2. Какие уравнения используются для расчёта процесса редуцирования давления природного газа в дроссельном регуляторе давления?

Используется уравнение идеального газа pv = z RT.

w₀ = c₀ = (k₀z₀RT₀)^0.5

T₀ = [ 2 (h₁ – h₀) + w₁² ] / k₀z₀R

2 (h₂ – h₀) = w₀² [ 1 – (p₀S₀ z₂T₂ / p₂S₂ z₀T₀)²]

3. Процесс редуцирования давления природного газа в турбодетандере.

Газ, который редуцируют, проходит изначально через сопловую решетку, в которой распределены по окружности сужающие сопла. Затем подается на вращающую рабочую решетку. Там он совершает техническую работу. Для того, чтобы, получилась максимальная величина этой работы, вся энергия избыточного давления газа, проходящего сопловую решётку, должна перейти в кинетическую энергию потока

4. Какие уравнения используются для расчёта процесса редуцирования давления природного газа в турбодетандере?

Для расчёта процесса редуцирования давления природного газа в турбодетандере используют уравнение

где i = 1, 2, … – номер ступени турбодетандера.

Также используют еще данное уравнение

5. На какой из решёток турбодетандера происходит основное падение давления и температуры редуцируемого газа?

Основное падение давления и температуры редуцируемого газа происходит на сопловой решетке.

6. Как изменяется температура редуцируемого газа при движении в регуляторе давления?         

В то время, когда происходит редуцирования газа – происходит снижение его темературы. Снижение температуры приводит к отложению твердых кристаллогидратов на седле  клапана и поверхности клапана и регуляторов давления. вследствие чего они перестают работать, и что может привести к полной остановке ГРС.

За дроссельным сечением регулятора давления изменение температуры газа происходит под воздействием двух факторов:

- дальнейшего расширения газа, вызывающего падение его температуры;

- торможения газа, ведущего к переходу его кинетической энергии в теплоту.

Падение температуры газа вследствие расширения за дроссельным сечением пропорционально разности давлений (p₀ – p₂), поэтому при входномдавлении p₁ = 7.6 МПа оно оказывается больше, чем при p₁ = 4.6 МПа.

При одинаковых начальном и конечном давлениях редуцируемого газа снижение его температуры в турбодетандере значительно больше, чем в регуляторе давления. Физически это обусловлено тем, что при изоэнтропном расширении в турбодетандере внутренняя энергия газа помимо работы проталкивания, как в регуляторе давления, расходуется и на совершение внешней работы – вращение рабочей решётки турбодетандера.