Regulador de gás natural de alta pressão ajustável personalizado: guia de seleção e configuração

Uma estação central que recebe gás a 24 bar e o entrega a uma rede de média pressão a 1,6 bar manterá seu ponto de ajuste durante toda a tarde e depois ultrapassará 2,1 bar às três da manhã, quando a demanda cair para um décimo do fluxo projetado. Essa lacuna entre a placa de identificação e a faixa operacional real é a razão pela qual os compradores param de fazer pedidos nas linhas do catálogo e começam a especificar um regulador de gás natural de alta pressão ajustável e personalizado.

Os reguladores de catálogo são dimensionados em torno de um único ponto de projeto: uma mola fixa, um orifício fixo e um invólucro de mola que ninguém pretendia alterar. No trabalho de distribuição, a maioria das reclamações que chegam a um fabricante, como oscilações, aumento da pressão de saída e diafragmas rasgados após dois invernos, remontam a uma incompatibilidade entre a unidade instalada e a faixa de abertura real da estação, e não a um defeito de fabricação.

Equipamento de gás inteligente Co. de Jiangsu Changrun, Ltd. constrói reguladores, caixas reguladoras e peças de gás em um local de 10.000 metros quadrados com cinco oficinas de usinagem, e mais da metade de sua equipe trabalha em funções técnicas. Essa combinação é importante para o trabalho personalizado: uma especificação sob medida só é útil quando as molas, os diafragmas, os corpos e a bancada de testes que os comprova ficam na mesma fábrica.

Por que os reguladores prontos para uso têm dificuldades acima da entrada de 10 bar

Acima de aproximadamente 10 bar de entrada, o dimensionamento do catálogo falha, porque as forças que desgastam um regulador são dimensionadas com a queda de pressão e não com a vazão nominal impressa na folha de dados.

Reduza 24 bar para 1,6 bar em um único estágio e o gás ultrapassa 22,4 bar. Seguem-se duas consequências. O resfriamento Joule-Thomson remove cerca de 0,5 graus Celsius para cada barra de queda no gás natural de qualidade do gasoduto, de modo que uma entrada quente no verão pode puxar a temperatura do assento abaixo de zero, que é onde começa a formação de hidrato e gelo no gás úmido. A velocidade através do assento também aumenta com a raiz quadrada da queda, de modo que um acabamento silencioso a 4 bar é barulhento a 25 bar e corrói o plugue dentro de uma ou duas temporadas.

O dimensionamento é a terceira questão. Um regulador selecionado a 900 Nm3/h e instalado em uma linha que funciona a 40 Nm3/h durante dezoito horas por dia passa a maior parte de sua vida no limite de sua curva característica, onde a queda é maior e o desgaste da sede é mais rápido.

As três variáveis que definem um regulador de gás natural de alta pressão ajustável e personalizado

Três entradas determinam quase toda a especificação: faixa de pressão de entrada, taxa de abertura e temperatura do gás atingida após a expansão.

Faixa de pressão de entrada e classificação do corpo

Especifique a pressão máxima a montante, incluindo condições de perturbação e ausência de fluxo, e não o valor operacional normal, e então solicite um teste hidrostático a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho permitida. Uma válvula reguladora de alta pressão construída para uma entrada de 25 bar normalmente usa um corpo de ferro dúctil ou aço carbono com acabamento em aço inoxidável. Acima de 40 bar, a espessura da parede, a classificação do flange e os parafusos alteram todo o conjunto, e o preço muda com eles.

Taxa de turndown e queda que a rede pode tolerar

Droop é a mudança na pressão de saída entre o fluxo mínimo e máximo em uma configuração de mola fixa, e seu tamanho depende quase inteiramente do princípio de regulação. Os números abaixo são típicos para gás natural com qualidade de gasoduto e são úteis como orientação de projeto e não como valores garantidos.

Se uma estação precisar permanecer dentro de uma faixa de mais ou menos 2 por cento em uma abertura de 20:1, uma unidade de mola de ação direta não poderá fornecê-la. Um design balanceado ou operado por piloto pode, e o preço dessa escolha é uma linha piloto que precisa de seu próprio filtro e uma área de instalação um pouco maior.

Gás frio, material do diafragma e gelo

Os compostos de diafragma e vedação definem o limite de temperatura baixa com mais frequência do que o metal. O nitrilo (NBR) cobre cerca de menos 20 a mais 80 graus Celsius, o EPDM é a melhor resposta onde o gás transporta compostos aromáticos, e o fluoroelastômero (FKM) estende a extremidade superior para cerca de 200 graus Celsius, mas endurece muito no frio profundo. Quando a temperatura de expansão calculada for inferior a 10 graus Celsius negativos, as opções práticas são um pré-aquecedor a montante do regulador ou uma redução em dois estágios que divide a queda entre dois corpos.

Válvula reguladora de pressão de gás de alta pressão Componente chave do sistema de gás para regular o gás de alta pressão para um fornecimento estável; revisão ao definir requisitos de entrada, saída, fluxo, temperatura e material. Ver Produto →

Faixa de Mola, Tamanho do Orifício e Material do Corpo: Preenchimento da Tabela de Especificações

Uma especificação de regulador personalizado está completa somente quando cinco linhas são preenchidas por escrito: faixa de entrada, faixa de saída, faixa de fluxo, janela de temperatura do gás e classe de material.

Duas dessas linhas causam a maior parte do retrabalho. Os compradores enviam rotineiramente um fluxo de projeto em vez de uma faixa de fluxo e enviam a pressão de entrada normal em vez da máxima. Ambos os valores são fáceis de ler no desenho da estação e ambos alteram a mola e o orifício que a fábrica deve encaixar.

Regulador de pressão de gasoduto natural Dispositivo de gasoduto com equilíbrio de pressão para transporte de gás natural; útil quando a faixa de fluxo e a pressão máxima de entrada guiam a seleção da mola e do orifício. Ver Produto →

Disciplina de Ajuste, Lockup e Setpoint em Campo

A capacidade de ajuste só compensa quando o procedimento de configuração é anotado, porque a maioria dos problemas de campo vem de uma faixa de mola que nunca ultrapassou o ponto de ajuste em primeiro lugar.

1. Verifique se o ponto de ajuste está no terço médio da faixa da mola. Uma saída de 1,6 bar pertence a uma mola de 0,8 a 2,5 bar, e não a uma mola de 1,0 a 1,8 bar que não deixa espaço para cortes sazonais.
2. Configure a saída com fluxo de gás e teste o travamento. Com a válvula a jusante fechada, a pressão de saída deve aumentar e parar, e não subir de forma constante; pontos de fluência constantes para danos na sede, detritos ou uma classe de vazamento que nunca foi atendida.
3. Registre o ponto de ajuste, o número da peça da mola, a faixa da mola e a data no arquivo da estação. Um regulador reajustado duas vezes num ano sem documentação acaba sempre com a mola errada no seu interior.
4. Verifique novamente após 24 horas de operação normal e novamente após a primeira semana, porque os novos diafragmas se fixam e os detritos da tubulação passam pela guarnição.

Quando um projeto precisa atender a um padrão documentado, essas verificações pertencem ao arquivo de entrega próximo à classe de pressão e faixa de mola. Mais detalhes sobre como as compilações personalizadas são verificadas são abordados nas notas em padrões personalizados de reguladores de pressão de gás natural .

Proteção contra sobrepressão: onde fica a válvula de alívio

Um regulador de pressão controla a pressão, mas não protege o sistema a jusante; a proteção contra sobrepressão é uma camada separada que deve ser dimensionada para o caso de falha aberta.

• Um regulador monitor em série ajusta 0,2 a 0,3 bar acima do ponto de ajuste de trabalho para permanecer silencioso até que o regulador ativo se desloque.
• Um dispositivo de desligamento de segurança que dispara aproximadamente 1,3 vezes o ponto de ajuste, selecionado para a classe de dispositivo exigida pela EN 14382.
• Uma válvula de alívio de elevação total, dimensionada para a vazão máxima que o regulador pode passar com a pressão a montante no máximo.
• A tubulação a jusante é classificada para a pressão que chegaria se todos os dispositivos acima falhassem ao mesmo tempo.

Em uma estação de entrada de 25 bar alimentando uma rede principal de 4 bar a jusante, o pior caso de vazão é muitas vezes duas a três vezes a demanda normal. É o número único que decide o orifício da válvula de alívio e também é o número que decide se uma combinação de monitor e fechamento brusco é mais barata do que um grande dispositivo de ventilação.

Válvula de alívio de segurança automática a gás Válvula automática de alívio de gás para liberação de sobrepressão; relevante quando o pior caso de fluxo determina o tamanho do orifício de alívio e as opções de alívio versus monitor. Ver Produto →

FAQ: Reguladores de gás natural de alta pressão ajustáveis personalizados

Um regulador pode cobrir uma redução de fluxo de 20:1?

Sim, mas não uma unidade de mola de ação direta. Um projeto de plugue balanceado mantém aproximadamente 5% de inclinação nessa banda e um projeto operado por piloto cerca de 1,5%, enquanto um regulador de ação direta de catálogo normalmente se moverá de 10 a 15% entre o fluxo total e o fluxo mínimo. Combine o princípio regulador com a faixa antes de comparar preços.

Como escolho a faixa de mola correta para um regulador ajustável?

Coloque o ponto de ajuste no terço médio da faixa da mola e deixe espaço em ambos os lados. Para uma saída de 1,6 bar, uma mola de 0,8 a 2,5 bar é uma boa escolha; uma primavera de 1,0 a 1,8 bar não o é, porque o corte sazonal e o primeiro inverno de assentamento do diafragma empurrarão um ponto de ajuste que começa próximo ao topo de sua faixa, fora da janela ajustável.

Um regulador personalizado ainda precisa de um monitor ou válvula de alívio?

Sim. O regulador é a camada de controle e um monitor, um dispositivo de desligamento de segurança ou uma válvula de alívio de elevação total é a camada de proteção. Dimensione o dispositivo de alívio para o fluxo que um regulador totalmente aberto passaria com a pressão a montante no máximo e confirme se o ponto de descarga e a pilha de ventilação ficam fora da área de trabalho do operador.

Que informações devem constar em uma solicitação de orçamento?

Seis valores são suficientes para uma resposta firme, e cada um deles elimina uma rodada de idas e vindas:

• Pressão de entrada máxima e mínima
• Ponto de ajuste e tolerância de saída necessários
• Fluxo mínimo e máximo em Nm3/h
• Temperatura do gás mais fria e mais quente no assento
• Tamanho da conexão, padrão do flange e material do corpo
• Norma aplicável, como EN 334 ou EN 14382